Escherichioser (släktet Escherichia, E. coli)

Den huvudsakliga representanten för släktet Escherichia - E. coli - upptäcktes först 1885 av T. Escherich, efter vilken detta bakteriesläkte fick sitt namn. Viktiga egenskaper hos detta släkte: peritrikös (eller icke-rörlig), fermenterar laktos med bildandet av syra och gas (eller laktosnegativ), växer inte på ett svältmedium med citrat, Voges-Proskauer-reaktionen är negativ, MR-testet är positivt, saknar fenylalanin-deaminas, växer inte på ett medium med KCN, innehållet av G + C i DNA är 50-51 mol%.

Släktet Escherichia omfattar minst 7 arter; av särskild betydelse inom medicinen är arten E. coli, i synnerhet de varianter som orsakar mänskliga sjukdomar. De är indelade i två huvudgrupper: de som orsakar extraintestinala sjukdomar och de som orsakar akuta tarmsjukdomar (AID). Representanter för den första är indelade i tre patologiska grupper:

1. meningeal (MENEC - hjärnhinneinflammation E. coli);
2. septikemi (SEPEC - septikemi E. coli) och
3. uropatogen (UPEC - uropatogen E. coli).

I sin tur delades E. coli-varianterna som orsakar akuta luftvägsinfektioner initialt in i följande fyra kategorier: enterotoxigen E. coli (ETEC); enteroinvasiv E. coli (EIEC); enteropatogen E. coli (EPEC) och enterohemorragisk E. coli (EHEC). Därefter identifierades ytterligare två kategorier: enteroaggregativ E. coli (EAEC) och diffust aggregerande E. coli (DAEC).

Dessutom används E. coli i internationella standarder som en indikator på graden av fekal kontaminering av vatten, särskilt dricksvatten, och livsmedelsprodukter.

Standardstammen av E. coli (E. coli K-12) används flitigt i laboratorier i många länder runt om i världen för att studera bakteriers genetik.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Morfologi

E. coli är en fakultativ anaerob bakterie som växer bra på konventionella näringsmedier – kolonier på agar är runda, konvexa och genomskinliga. Tillväxten på buljong sker i form av diffus grumlighet. Den optimala temperaturen för tillväxt är 37 °C, den växer i intervallet 10 till 45 °C, det optimala pH-värdet är 7,2–7,5. På alla differentialdiagnostiska medier färgas kolonier av E. coli som bryter ner laktos i indikatorns färg (på Endo-medium – mörkt karmosinrött med metallisk glans).

Biokemiska egenskaper

I de flesta fall kan E. coli fermentera följande kolhydrater för att bilda syra och gas: glukos, laktos, mannitol, arabinos, galaktos, ibland sackaros och vissa andra kolhydrater; bildar indol; bildar vanligtvis inte H2S _; reducerar nitrater till nitriter, flytandegör inte gelatin, växer inte på ett svältmedium med citrat, ger en positiv reaktion med MR och en negativ reaktion med Voges-Proskauer. Genom dessa tecken kan den lätt skiljas från patogener för ett antal sjukdomar (dysenteri, tyfoidfeber, salmonellos, etc.). Patogena E. coli skiljer sig dock ofta inte från icke-patogena, vare sig genom kulturella eller biokemiska egenskaper.

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

Patogenicitetsfaktorer för E. coli

E. colis förmåga att orsaka olika sjukdomar beror på närvaron av följande patogenicitetsfaktorer:

Adhesions- och koloniseringsfaktorer. De är nödvändiga för vidhäftning till vävnadsceller och deras kolonisering. Tre varianter av koloniseringsfaktorn har upptäckts: a) CFA/I-CFA/VI (koloniseringsfaktor) - de har en fimbrialstruktur; b) EAF (enteropatogen E. coli-adherensfaktor) - intimin - ett yttre membranprotein, kodat av eaeA-genen. Finns i 4 och EHEC, detekteras det genom bakteriers förmåga att fästa vid Hep-2-celler; c) Adhesion Henle-407 - fimbrialstrukturer, detekteras genom bakteriers förmåga att fästa vid Henle-407-celler. Alla kodas av plasmidgener. Utöver dem har andra koloniseringsfaktorer beskrivits, vilka också kan inkludera bakteriella lipopolysackarider.

Invasionsfaktorer. Med deras hjälp tränger till exempel EIEC och EHEC in i tarmepitelceller, förökar sig i dem och orsakar deras förstörelse. Invasionsfaktorernas roll utförs av proteiner i det yttre membranet.

Exotoxiner. Patogena E. coli har visat sig innehålla exotoxiner som skadar membran (hemolysin), hämmar proteinsyntes (Shiga-toxin) och aktiverar sekundära budbärare (budbärare - kommunikation) - toxiner CNF, ST, CT, CLTD, EAST.

Hemolysiner produceras av olika patogener, inklusive E. coli. Hemolysin är ett porbildande toxin. Det binder först till målcellmembranet och bildar sedan en por i det, genom vilken små molekyler och joner kommer in och ut, vilket leder till celldöd och lys av erytrocyter.

Shigatoxin (STX) upptäcktes först i Shigella dysenteriae, och sedan hittades ett liknande toxin (Shiga-liknande toxin) i EHEC. Toxinet (N-glykosidas) blockerar proteinsyntesen genom att interagera med 28S rRNA, vilket resulterar i celldöd (cytotoxin). Det finns två typer av Shiga-liknande toxin: STX-1 och STX-2. STX-1 är nästan identiskt med Shigatoxin i sina antigena egenskaper, medan STX-2 skiljer sig från Shigatoxin i sina antigena egenskaper och, till skillnad från STX-1, inte neutraliseras av antiserum mot det. Syntesen av STX-1- och STX-2-cytotoxiner kontrolleras i E. coli av generna hos de måttligt konverterande profagerna 9331 (STX-1) och 933W (STX-2).

• Toxin L (värmelabilt toxin) är ett ADP-ribosyltransferas; genom att binda till ett G-protein orsakar det diarré.
• ST-toxin (termostabelt toxin), som interagerar med guanylatcyklasreceptorn, stimulerar dess aktivitet och orsakar diarré.
• CNF (cytotoxisk nekrotisk faktor) är ett deamidasprotein som skadar så kallade RhoG-proteiner. Detta toxin finns i UPEC, vilket orsakar urinvägsinfektioner.
• CLTD-toxin är ett cytoletalt sönderfallande toxin. Verkningsmekanismen är dåligt förstådd.
• EAST-toxin är ett värmestabilt toxin från enteroaggregativ E. coli (EAEC), troligen likt värmestabilt toxin (ST).

Endotoxiner är lipopolysackarider. De bestämmer bakteriernas antigenspecificitet (som bestäms av sockerarternas upprepade sidokedjor) och koloniernas form (förlust av sidokedjor leder till omvandling av S-kolonier till R-kolonier).

Således styrs patogenicitetsfaktorerna för E. coli inte bara av värdcellens kromosomala gener, utan också av gener som introducerats av plasmider eller tempererade konverterande fager. Allt detta indikerar möjligheten för uppkomsten av patogena varianter av E. coli som ett resultat av spridningen av plasmider och tempererade fager bland dem. Nedan följer en kort beskrivning av fyra kategorier av E. coli som orsakar akuta luftvägsinfektioner; information om de nyligen identifierade kategorierna DAEC och EAEC hittades inte i de källor som är tillgängliga för oss.

ETEC inkluderar 17 serogrupper. Adhesions- och koloniseringsfaktorerna i fimbrialstrukturen av CFA-typen och enterotoxiner (LT eller ST, eller båda) kodas av samma plasmid(er). De koloniserar tarmtarmen utan att skada dem. Enterotoxiner orsakar en störning av vatten-saltmetabolismen. Processen är lokaliserad i tunntarmen. Den infektiösa dosen är 108-1010 celler. Sjukdomen förlöper som koleraliknande diarré. Epidemins typ är vattenburen, mer sällan livsmedelsburen. Barn i åldrarna 1 till 3 år och vuxna drabbas.

EIEC inkluderar 9 serogrupper, patogenicitet är förknippad med förmågan att penetrera epitelcellerna i tarmslemhinnan och föröka sig inuti dem, vilket orsakar deras förstörelse. Dessa egenskaper kodas, förutom kromosomala gener, av plasmidgener (140 MD). Plasmiden kodar för syntesen av proteiner i det yttre membranet, vilket bestämmer invasionen. Både själva plasmiden och de proteiner den kodar för är relaterade till proteinerna hos dysenteripatogener, vilket förklarar likheten mellan EIEC och shigella. Den infektiösa dosen är 10s-celler. Processens lokalisering är nedre ileum och tjocktarmen. Sjukdomen fortskrider som dysenteri: initialt vattnig diarré, sedan kolitissyndrom. Barn 1,5-2 år, ungdomar och vuxna är sjuka. Typ av utbrott - mat, vatten.

Epidemiologi

E. coli är en representant för den normala mikrofloran i tarmkanalen hos alla däggdjur, fåglar, reptiler och fiskar. För att klargöra frågan om vilka varianter av E. coli som orsakar escherichios och varför, var det därför nödvändigt att studera antigenstrukturen, utveckla en serologisk klassificering som är nödvändig för att identifiera patogena serovarianter och ta reda på vilka patogenicitetsfaktorer de besitter, dvs. varför de kan orsaka olika former av escherichios.

E. coli har 171 O-antigenvarianter (01-0171), 57 H-antigenvarianter (H1-H57) och 90 ytliga (kapsulära) K-antigenvarianter. I verkligheten finns det dock 164 O-antigengrupper och 55 H-antigen-serovarianter, eftersom några av de tidigare 0:H-serogrupperna exkluderades från E. coli-arterna, men ordinalnumren för O- och H-antigenerna förblev oförändrade. De antigena egenskaperna hos diarréframkallande E. coli inkluderar O- och H-antigennumren, till exempel 055:116; 0157:H7; O-antigen indikerar tillhörighet till en viss serogrupp, och H-antigen är dess serovariant. Dessutom avslöjade en mer djupgående studie av O- och H-antigener de så kallade faktor-O- och H-antigener, dvs. deras antigena subvarianter, såsom H2a, H2b, H2c eller O20, O20a, O20ab, etc. Totalt omfattar listan över diarréframkallande E. coli 43 O-serogrupper och 57 OH-serovarianter. Denna lista kompletteras ständigt med nya serovarianter.

[ 12 ], [ 13 ], [ 14 ]

Symtom

Gruppen omfattar 9 serogrupper av klass 1 och fyra serogrupper av klass 2. Klass 1-serogrupper har en plasmid (60 MDa) som kontrollerar syntesen av adhesions- och koloniseringsfaktorn av EAF-typen. Den representeras av ett protein lokaliserat i det yttre membranet och detekteras genom bakteriers förmåga att fästa sig vid HEp-2-celler. Proteinet har en molvikt på 94 kDa. Klass 2-serogrupper har inte denna plasmid; deras patogenicitet beror på några andra faktorer. Vissa stammar av båda klasserna har visat sig kunna syntetisera STX.4 koloniserar plasmamembranet hos enterocyter, vilket orsakar skador på epitelytan med bildandet av erosioner och måttlig inflammation. Den infektiösa dosen är 105-1012 ^celler. Processen är lokaliserad i tunntarmen. Sjukdomen kännetecknas av vattnig diarré och svår uttorkning. Barn under det första levnadsåret är oftast sjuka. Infektionsmetoden är kontakt-hushållsinfektion, mer sällan livsmedelsburen.

Serogrupperna EIEC och 4 är de vanligaste orsakerna till nosokomiala utbrott.

EHEC producerar cytotoxinerna STX-1 och STX-2. De orsakar hemorragisk kolit hos människor med allvarliga komplikationer som hemolytisk uremi och trombotisk trombocytopen purpura. Toxinerna förstör endotelcellerna i små blodkärl. Bildningen av blodproppar och fibrinavsättning leder till försämrat blodflöde, blödningar, ischemi och nekros i cellväggen. Uremiskt hemolytiskt syndrom kan vara dödligt. EHEC representeras av många serotyper (-150), men den huvudsakliga epidemiologiska rollen spelas av E. coli 0157-H7 och dess flagellatmutant E. coli 0157:NM, eftersom endast de producerar STX. Dessa bakteriestammar kan utsöndra endast ett av cytotoxinerna eller båda samtidigt. Man tror att den naturliga reservoaren för EHEC-serovarer, inklusive E. coli 0157:H7, är nötkreatur och får. Den vanligaste infektionsvägen är mat (kött, särskilt köttfärs; mjölk). E. coli 0157:H7 är ovanligt resistent mot ogynnsamma faktorer. Detta bidrar till dess överlevnad och reproduktion i olika produkter. Infektion är möjlig genom kontakt med hushållsartiklar. Sjukdomens uppkomst är akut: tarmkramper uppstår, sedan diarré, initialt vattnig, sedan blodig. Barn och vuxna är sjuka. En sjuk person är smittsam.

Laboratoriediagnostik

Den baseras på isolering av en renkultur av patogenen och dess identifiering, samt på testning av toxiner med PCR. Det orsakande medlet för escherichios identifieras med hjälp av en uppsättning polyvalenta OK-sera och en uppsättning adsorberade sera som endast innehåller antikroppar mot vissa antigener. Ett keratokonjunktivalt test kan användas för att identifiera EIEC. Vissa representanter för EIEC är immobila och fermenterar inte laktos och salicin. Identifiering av E. coli 0157:H7 underlättas av dess oförmåga att fermentera sorbitol (endomedium med sorbitol används istället för laktos). Men det är bäst att använda PCR-testsystem för att identifiera och differentiera OKZ-patogener (alla kategorier). Vid behov bestäms de isolerade patogenernas känslighet för antibiotika.

Behandling av E. coli

Olika antibiotika används. Orala saltlösningar används för att återställa den störda vatten-saltmetabolismen. De tillverkas i cellofanpåsar i form av pulver innehållande NaCl - 3,5 g; NaHC03 - 2,5 g; KCl - 1,5 g och glukos - 20,0 g och löses i 1 liter vatten.