Escherichiosisok (Escherichia nemzetség, E. coli)

Az Escherichia nemzetség fő képviselőjét, az E. colit, először 1885-ben fedezte fel T. Escherich, akiről ez a baktériumnemzetség a nevét kapta. A nemzetség főbb jellemzői: peritrikus (vagy nem mozgó), laktózt fermentál sav és gáz képződésével (vagy laktóz-negatív), nem nőnek citrátos éheztető táptalajon, a Voges-Proskauer reakció negatív, az MR-teszt pozitív, nem tartalmaznak fenilalanin-deaminázt, nem nőnek KCN-t tartalmazó táptalajon, a DNS G + C-tartalma 50-51 mol%.

Az Escherichia nemzetség legalább 7 fajt foglal magában; az orvostudományban különösen fontos az E. coli faj, különösen azok a variánsok, amelyek emberi betegségeket okoznak. Két fő csoportra oszthatók: az extraintesztinális betegségeket okozókra és az akut bélbetegségeket (AID) okozókra. Az első képviselői három kóros csoportra oszlanak:

1. agyhártyagyulladás (MENEC - E. coli agyhártyagyulladás);
2. szeptikus (SEPEC - septicemia E. coli) és
3. uropatogén (UPEC - uropatogén E. coli).

Az akut légúti fertőzéseket okozó E. coli variánsokat kezdetben a következő 4 kategóriába sorolták: enterotoxigén E. coli (ETEC); enteroinvazív E. coli (EIEC); enteropatogén E. coli (EPEC) és enterohemorrhagiás E. coli (EHEC). Ezt követően további két kategóriát azonosítottak: enteroaggregatív E. coli (EAEC) és diffúz módon aggregáló E. coli (DAEC).

Ezenkívül az E. colit a nemzetközi szabványokban a víz, különösen az ivóvíz, és az élelmiszerek fekáliás szennyezettségének mértékének mutatójaként használják.

Az E. coli standard törzsét (E. coli K-12) széles körben használják a világ számos országának laboratóriumaiban a baktériumok genetikájának vizsgálatára.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Morfológia

Az E. coli fakultatív anaerob, jól növekszik hagyományos táptalajon - az agaron a telepek kerekek, domborúak, áttetszőek. A táptalajban a növekedés diffúz turbiditás formájában történik. A növekedés hőmérsékleti optimuma 37 °C, 10 és 45 °C között növekszik, az optimális pH 7,2-7,5. Minden differenciáldiagnosztikai táptalajon a laktózt lebontó E. coli telepek az indikátor színével megegyező színűek (Endo táptalajon sötét bíborvörösek, fémes csillogással).

Biokémiai tulajdonságok

Az E. coli a legtöbb esetben képes a következő szénhidrátokat fermentálni sav és gáz előállítására: glükóz, laktóz, mannit, arabinóz, galaktóz, néha szacharóz és néhány más szénhidrát; indolt képez; általában nem képez H2S-t _; a nitrátokat nitritekké redukálja, nem folyékonyítja a zselatint, nem növekszik citrátos éheztető táptalajon, pozitív reakciót ad MR-rel és negatívat a Voges-Proskauer-reakcióval. Ezen jelek alapján könnyen megkülönböztethető számos betegség (dizentéria, tífusz, szalmonellózis stb.) kórokozóitól. A patogén E. coli azonban nagyon gyakran nem különbözik a nem patogénektől sem tenyésztési, sem biokémiai tulajdonságokban.

[ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]

Az E. coli patogenitási faktorai

Az E. coli különféle betegségek okozására való képessége a következő patogenitási tényezők jelenlétének köszönhető:

Adhéziós és kolonizációs faktorok. Ezek szükségesek a szöveti sejtekhez való tapadáshoz és azok kolonizációjához. A kolonizációs faktor három változatát fedezték fel: a) CFA/I-CFA/VI (kolonizációs faktor) - fimbriális szerkezettel rendelkeznek; b) EAF (enteropatogén E. coli adhéziós faktor) - intimin - egy külső membránfehérje, amelyet az eaeA gén kódol. A 4-ben és az EHEC-ben található, a baktériumok Hep-2 sejtekhez való tapadási képessége alapján detektálható; c) Henle-407 adhézió - fimbriális szerkezetek, amelyeket a baktériumok Henle-407 sejtekhez való tapadási képessége alapján detektálnak. Mindegyiket plazmidgének kódolják. Ezeken kívül más kolonizációs faktorokat is leírtak, amelyek közé tartozhatnak a bakteriális lipopoliszacharidok is.

Inváziós faktorok. Segítségükkel például az EIEC és az EHEC behatolnak a bélhámsejtekbe, szaporodnak bennük és pusztulásukat okozzák. Az inváziós faktorok szerepét a külső membrán fehérjéi töltik be.

Exotoxinok. A patogén E. coli baktériumokról kimutatták, hogy olyan exotoxinokat tartalmaznak, amelyek károsítják a membránokat (hemolizin), gátolják a fehérjeszintézist (Shiga toxin), és aktiválják a másodlagos hírvivőket (hírvivő - kommunikáció) - a CNF, ST, CT, CLTD, EAST toxinokat.

A hemolizineket különféle kórokozók termelik, köztük az E. coli is. A hemolizin egy pórusképző toxin. Először a célsejt membránjához kötődik, majd pórust képez benne, amelyen keresztül kis molekulák és ionok jutnak be és ki, ami sejthalálhoz és eritrocita-lízishez vezet.

A Shiga toxint (STX) először a Shigella dysenteriae-ben fedezték fel, majd egy hasonló toxint (Shiga-szerű toxint) találtak az EHEC-ben. A toxin (N-glikozidáz) a 28S rRNA-val kölcsönhatásba lépve blokkolja a fehérjeszintézist, ami sejthalált (citotoxin) eredményez. Kétféle Shiga-szerű toxin létezik: az STX-1 és az STX-2. Az STX-1 antigén tulajdonságait tekintve szinte azonos a Shiga toxinnal, míg az STX-2 antigén tulajdonságait tekintve különbözik tőle, és az STX-1-gyel ellentétben nem semlegesíti az ellene irányuló antiszérum. Az STX-1 és STX-2 citotoxinok szintézisét az E. coliban a mérsékelten konvertáló 9331 (STX-1) és 933W (STX-2) profágok génjei szabályozzák.

• Az L toxin (hőérzékeny toxin) egy ADP-riboziltranszferáz; egy G-fehérjéhez kötődve hasmenést okoz.
• Az ST toxin (termostabil toxin), amely kölcsönhatásba lép a guanilát-cikláz receptorral, serkenti annak aktivitását és hasmenést okoz.
• A CNF (citotoxikus nekrotikus faktor) egy deamidáz fehérje, amely károsítja az úgynevezett RhoG fehérjéket. Ez a toxin az UPEC-ben található, amely húgyúti fertőzéseket okoz.
• A CLTD toxin egy citoletális szétesést okozó toxin. A hatásmechanizmusa kevéssé ismert.
• Az EAST toxin az enteroaggregatív E. coli (EAEC) hőstabil toxinja, valószínűleg hasonló a hőstabil toxinhoz (ST).

Az endotoxinok lipopoliszacharidok. Ezek határozzák meg a baktériumok antigénspecificitását (amelyet a cukrok ismétlődő oldalláncai határoznak meg) és a telepek alakját (az oldalláncok elvesztése az S-telepek R-telepekké alakulásához vezet).

Így az E. coli patogenitási faktorait nemcsak a gazdasejt kromoszómális génjei, hanem a plazmidok vagy a mérsékelt fágok által bejuttatott gének is szabályozzák. Mindez arra utal, hogy a plazmidok és a mérsékelt fágok közöttük való elterjedése következtében patogén E. coli variánsok jelenhetnek meg. Az alábbiakban röviden ismertetjük az E. coli 4 kategóriáját, amelyek akut légúti fertőzéseket okoznak; a nemrég azonosított DAEC és EAEC kategóriákról nem találtunk információt a rendelkezésünkre álló forrásokban.

Az ETEC 17 szerocsoportot tartalmaz. A CFA típusú fimbriális szerkezet adhéziós és kolonizációs faktorait, valamint az enterotoxinokat (LT vagy ST, vagy mindkettő) ugyanazon plazmid(ok) kódolja(k). Ezek a bélbolyhokat károsítás nélkül kolonizálják. Az enterotoxinok a víz-só anyagcsere zavarát okozzák. A folyamat lokalizációja a vékonybél. A fertőző dózis 108-1010 sejt. A betegség koleraszerű hasmenésként zajlik. A járványok típusa vízzel, ritkábban élelmiszer útján terjedő. Az 1-3 éves gyermekek és a felnőttek érintettek.

Az EIEC 9 szerocsoportot foglal magában, a patogenitás azzal a képességgel függ össze, hogy képesek behatolni a bélnyálkahártya hámsejtjeibe, és ott szaporodni, ami azok pusztulását okozza. Ezeket a tulajdonságokat a kromoszómális gének mellett plazmidgének kódolják (140 MD). A plazmid kódolja a külső membrán fehérjéinek szintézisét, amelyek meghatározzák az inváziót. Mind maga a plazmid, mind az általa kódolt fehérjék rokonok a dizentéria kórokozóival, ami magyarázza az EIEC hasonlóságát a shigellával. A fertőző dózis 105 sejt. A folyamat lokalizációja az alsó vékonybél és a vastagbél. A betegség dizentériaként zajlik: kezdetben vizes hasmenés, majd vastagbélgyulladás szindróma. 1,5-2 éves gyermekek, serdülők és felnőttek betegek. A járványok típusa - étel, víz.

Járványtan

Az E. coli az összes emlős, madár, hüllő és hal bélrendszerének normál mikroflóráját képviseli. Ezért annak tisztázásához, hogy az E. coli mely variánsai és miért okoznak escherichiosist, meg kellett vizsgálni az antigén szerkezetét, ki kellett dolgozni a patogén szerovariánsok azonosításához szükséges szerológiai osztályozást, és meg kellett állapítani, hogy milyen patogenitási faktorokkal rendelkeznek, azaz miért képesek az escherichiosis különböző formáit kiváltani.

Az E. coli 171 O-antigén variánssal (01-0171), 57 H-antigén variánssal (H1-H57) és 90 felszíni (tok) K-antigén variánssal rendelkezik. A valóságban azonban 164 O-antigén csoport és 55 H-antigén szerovarians létezik, mivel a korábbi 0:H szerocsoportok egy részét kizárták az E. coli fajból, de az O- és H-antigének sorszáma változatlan maradt. A hasmenést okozó E. coli antigén jellemzői közé tartoznak az O- és H-antigén számok, például 055:116; 0157:H7; az O-antigén egy adott szerocsoporthoz való tartozást, a H-antigén pedig a szerovariansát jelzi. Ezenkívül az O- és H-antigének alaposabb vizsgálata feltárta az úgynevezett O- és H-faktor antigéneket, azaz azok antigén alvariánsait, mint például a H2a, H2b, H2c vagy az O20, O20a, O20ab stb. Összesen a hasmenést okozó E. coli listája 43 O-szerocsoportot és 57 OH-szerovariánst tartalmaz. Ez a lista folyamatosan bővül új szerovariánsokkal.

[ 12 ], [ 13 ], [ 14 ]

Tünetek

A csoport 9 1-es osztályú és négy 2-es osztályú szerocsoportot tartalmaz. Az 1-es osztályú szerocsoportok egy plazmiddal (60 MDa) rendelkeznek, amely az EAF típusú adhéziós és kolonizációs faktor szintézisét szabályozza. Ezt a külső membránban lokalizált fehérje képviseli, és a baktériumok HEp-2 sejtekhez való kötődési képessége alapján detektálható. A fehérje molekulatömege 94 kDa. A 2-es osztályú szerocsoportok nem rendelkeznek ezzel a plazmiddal; patogenitásukat más tényezők okozzák. Mindkét osztály egyes törzsei képesek STX szintetizálására. A 4 kolonizálja az enterociták plazmamembránját, károsítva a hámfelszínt eróziók és mérsékelt gyulladás kialakulásával. A fertőző dózis 105-1012 ^sejt. A folyamat a vékonybélben lokalizálódik. A betegséget vizes hasmenés és súlyos kiszáradás jellemzi. Többnyire az élet első évében lévő gyermekek betegek. A fertőzés módja kontakt-háztartási, ritkábban élelmiszer eredetű.

Az EIEC és a 4 szerocsoportok a nozokomiális járványok leggyakoribb okai.

Az EHEC-k STX-1 és STX-2 citotoxinokat termelnek. Emberben vérzéses vastagbélgyulladást okoznak, súlyos szövődményekkel, például hemolitikus urémiával és trombotikus trombocitopéniás purpurával. A toxinok elpusztítják a kis erek endothelsejtjeit. A vérrögök képződése és a fibrinlerakódás a véráramlás zavarához, vérzéshez, iszkémiához és a sejtfal nekrózisához vezet. Az urémiás hemolitikus szindróma halálos kimenetelű lehet. Az EHEC-ket számos szerotípus képviseli (-150), de a fő epidemiológiai szerepet az E. coli 0157-H7 és annak ostoros mutánsa, az E. coli 0157:NM játssza, mivel csak ők termelik az STX-et. Ezek a baktériumtörzsek csak az egyik citotoxint, vagy mindkettőt képesek egyszerre kiválasztani. Úgy vélik, hogy az EHEC szerovarok, köztük az E. coli 0157:H7 természetes rezervoárja a szarvasmarha és a juh. A fertőzés leggyakoribb útja az élelmiszer (hús, különösen darált hús; tej). Az E. coli 0157:H7 szokatlanul ellenálló a kedvezőtlen tényezőkkel szemben. Ez hozzájárul a túléléséhez és szaporodásához különféle termékekben. A fertőzés háztartási tárgyakkal való érintkezés útján lehetséges. A betegség kezdete akut: bélgörcsök jelentkeznek, majd hasmenés, kezdetben vizes, majd véres. Gyermekek és felnőttek betegek. A beteg ember fertőző.

Laboratóriumi diagnosztika

A módszer a kórokozó tiszta kultúrájának izolálásán és azonosításán, valamint a toxinok PCR-rel történő tesztelésén alapul. Az escherichiosis kórokozóját polivalens OK-szérumkészlettel és csak bizonyos antigénekkel szembeni antitesteket tartalmazó adszorbeált szérumkészlettel azonosítják. Az EIEC azonosítására keratokonjunktivális teszt alkalmazható. Az EIEC egyes képviselői immobilisak, és nem fermentálják a laktózt és a szalicint. Az E. coli 0157:H7 azonosítását megkönnyíti, hogy nem képes fermentálni a szorbitot (laktóz helyett szorbitos endo-táptalajt használnak). Az OKZ kórokozók (minden kategória) azonosítására és megkülönböztetésére azonban a legjobb PCR tesztrendszereket használni. Szükség esetén meghatározzák az izolált kórokozók antibiotikumokkal szembeni érzékenységét.

E. coli kezelése

Különböző antibiotikumokat használnak. A megzavart víz-só anyagcsere helyreállítására orális sóoldatokat használnak. Celofán zacskókban, por formájában állítják elő, amelyek 3,5 g NaCl-t, 2,5 g NaHC03-at, 1,5 g KCl-t és 20,0 g glükózt tartalmaznak, és 1 liter vízben oldják fel.