Escherichioosit (Escherichia-suku, E. coli)

Escherichia-suvun pääasiallinen edustaja, E. coli, löydettiin ensimmäisen kerran vuonna 1885 T. Escherichin toimesta, jonka mukaan tämä bakteerisuku sai nimensä. Suvun tärkeimmät ominaisuudet: peritrikoosi (tai liikkumaton), fermentoi laktoosia muodostaen happoa ja kaasua (tai laktoosi-negatiivinen), ei kasva sitraattipitoisella nälkäalustalla, Voges-Proskauer-reaktio on negatiivinen, MR-testi on positiivinen, ei fenyylialaniinideaminaasia, ei kasva KCN-pitoisella alustalla, G + C -pitoisuus DNA:ssa on 50-51 mol-%.

Escherichia-sukuun kuuluu ainakin seitsemän lajia; lääketieteessä erityisen tärkeä on E. coli -laji, erityisesti sen variantit, jotka aiheuttavat ihmissairauksia. Ne jaetaan kahteen pääryhmään: ne, jotka aiheuttavat suoliston ulkopuolisia sairauksia, ja ne, jotka aiheuttavat akuutteja suolistosairauksia (AID). Ensimmäisten edustajat jaetaan kolmeen patologiseen ryhmään:

1. aivokalvontulehdus (MENEC - E. coli -aivokalvontulehdus);
2. septikemia (SEPEC - septicemia E. coli) ja
3. uropatogeeninen (UPEC - uropatogeeninen E. coli).

Akuutteja hengitystieinfektioita aiheuttavat E. coli -variantit jaettiin aluksi seuraaviin neljään luokkaan: enterotoksigeeninen E. coli (ETEC); enteroinvasiivinen E. coli (EIEC); enteropatogeeninen E. coli (EPEC) ja enterohemorraginen E. coli (EHEC). Myöhemmin tunnistettiin kaksi lisää luokkaa: enteroaggregatiivinen E. coli (EAEC) ja diffuusisti aggregatiivinen E. coli (DAEC).

Lisäksi E. colia käytetään kansainvälisissä standardeissa indikaattorina veden, erityisesti juomaveden, ja elintarvikkeiden ulosteperäisen saastumisen asteesta.

E. colin standardikantaa (E. coli K-12) käytetään laajalti laboratorioissa monissa maissa ympäri maailmaa bakteerien genetiikan tutkimiseen.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Morfologia

E. coli on fakultatiivinen anaerobinen ja kasvaa hyvin tavanomaisilla ravintoalustoilla - agarilla pesäkkeet ovat pyöreitä, kuperia ja läpikuultavia. Kasvu liemessä tapahtuu diffuusin sameuden muodossa. Kasvun optimaalinen lämpötila on 37 °C, kasvaa 10–45 °C:n välillä, optimaalinen pH on 7,2–7,5. Kaikilla erotusdiagnostisilla alustoilla laktoosia hajottavat E. coli -pesäkkeet ovat indikaattorin värisiä (Endo-alustalla tumman karmiininpunaisia, joissa on metallinhohto).

Biokemialliset ominaisuudet

Useimmissa tapauksissa E. coli kykenee fermentoimaan seuraavia hiilihydraatteja muodostaen happoa ja kaasua: glukoosia, laktoosia, mannitolia, arabinoosia, galaktoosia, joskus sakkaroosia ja joitakin muita hiilihydraatteja; muodostaa indolia; yleensä ei muodosta H2S:ää _; pelkistää nitraatit nitriiteiksi, ei nesteytä gelatiinia, ei kasva nälkäkasvualustalla sitraatin kanssa, antaa positiivisen reaktion MR:n kanssa ja negatiivisen reaktion Voges-Proskauerin kanssa. Näiden ominaisuuksien perusteella se voidaan helposti erottaa useiden sairauksien (punatauti, lavantauti, salmonelloosi jne.) taudinaiheuttajista. Patogeeninen E. coli ei kuitenkaan usein eroa ei-patogeenisestä viljely- tai biokemiallisten ominaisuuksien suhteen.

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

E. colin patogeenisuustekijät

E. colin kyky aiheuttaa erilaisia sairauksia johtuu seuraavista patogeenisuustekijöistä:

Adheesio- ja kolonisaatiotekijät. Ne ovat välttämättömiä kudossolujen kiinnittymiselle ja niiden kolonisaatiolle. Kolonisaatiotekijästä on löydetty kolme varianttia: a) CFA/I-CFA/VI (kolonisaatiotekijä) - niillä on fimbriarakenne; b) EAF (enteropatogeeninen E. coli -adheesiotekijä) - intimiini - ulkokalvon proteiini, jota koodaa eaeA-geeni. Sitä esiintyy 4:ssä ja EHEC:ssä, ja se havaitaan bakteerien kyvyn perusteella kiinnittyä Hep-2-soluihin; c) Henle-407-adheesio - fimbriarakenteet, joita havaitaan bakteerien kyvyn perusteella kiinnittyä Henle-407-soluihin. Kaikkia niitä koodaavat plasmidigeenit. Niiden lisäksi on kuvattu muita kolonisaatiotekijöitä, joihin voivat kuulua myös bakteerien lipopolysakkaridit.

Invaasiotekijät. Niiden avulla esimerkiksi EIEC ja EHEC tunkeutuvat suoliston epiteelisoluihin, lisääntyvät niissä ja aiheuttavat niiden tuhoutumisen. Invaasiotekijöiden roolia suorittavat ulkokalvon proteiinit.

Eksotoksiinit. Patogeenisten E. coli -bakteerien on havaittu sisältävän eksotoksiineja, jotka vaurioittavat kalvoja (hemolysiini), estävät proteiinisynteesiä (shiga-toksiini) ja aktivoivat toissijaisia lähettiaineita (viesti - kommunikaatio) - toksiineja CNF, ST, CT, CLTD, EAST.

Hemolysiinejä tuottavat useat taudinaiheuttajat, mukaan lukien E. coli. Hemolysiini on huokosia muodostava toksiini. Se sitoutuu ensin kohdesolukalvoon ja muodostaa sitten siihen huokosen, jonka läpi pienet molekyylit ja ionit kulkeutuvat sisään ja ulos, mikä johtaa solukuolemaan ja punasolujen hajoamiseen.

Shiga-toksiini (STX) löydettiin ensimmäisen kerran Shigella dysenteriae -bakteerista, ja sitten samankaltainen toksiini (Shigan kaltainen toksiini) löydettiin EHEC-soluista. Toksiini (N-glykosidaasi) estää proteiinisynteesiä vuorovaikuttamalla 28S rRNA:n kanssa, mikä johtaa solukuolemaan (sytotoksiini). Shigan kaltaisia toksiineja on kahdenlaisia: STX-1 ja STX-2. STX-1 on antigeenisesti lähes identtinen Shiga-toksiinin kanssa, kun taas STX-2 eroaa Shiga-toksiinista antigeenisesti, eikä sitä, toisin kuin STX-1:tä, neutraloida sen vasta-aine. STX-1- ja STX-2-sytotoksiinien synteesiä E. colissa säätelevät kohtalaisesti konvertoivien profaagien 9331 (STX-1) ja 933W (STX-2) geenit.

• Toksiini L (lämpölabiili toksiini) on ADP-ribosyylitransferaasi; sitoutumalla G-proteiiniin se aiheuttaa ripulia.
• ST-toksiini (termostabiili toksiini), joka on vuorovaikutuksessa guanylaattisyklaasireseptorin kanssa, stimuloi sen aktiivisuutta ja aiheuttaa ripulia.
• CNF (sytotoksinen nekroottinen tekijä) on deamidaasiproteiini, joka vaurioittaa niin kutsuttuja RhoG-proteiineja. Tätä toksiinia esiintyy UPEC-soluissa, jotka aiheuttavat virtsatieinfektioita.
• CLTD-toksiini on soluja tappava hajoamistoksiini. Sen vaikutusmekanismi on huonosti ymmärretty.
• EAST-toksiini on enteroaggregatiivisen E. colin (EAEC) lämpöstabiili toksiini, joka on todennäköisesti samanlainen kuin lämpöstabiili toksiini (ST).

Endotoksiinit ovat lipopolysakkarideja. Ne määräävät bakteerien antigeenisen spesifisyyden (jonka määräävät sokerien toistuvat sivuketjut) ja pesäkkeiden muodon (sivuketjujen menetys johtaa S-pesäkkeiden muuttumiseen R-pesäkkeiksi).

Näin ollen E. colin patogeenisuustekijöitä säätelevät paitsi isäntäsolun kromosomigeenit, myös plasmidien tai lauhkean vyöhykkeen faagien tuomat geenit. Kaikki tämä viittaa siihen, että plasmidien ja lauhkean vyöhykkeen faagien leviäminen niiden kesken voi aiheuttaa patogeenisten E. coli -varianttien syntymistä. Alla on lyhyt kuvaus neljästä akuutteja hengitystieinfektioita aiheuttavasta E. coli -luokasta; tietoja äskettäin tunnistetuista DAEC- ja EAEC-luokista ei löytynyt käytettävissämme olevista lähteistä.

ETEC sisältää 17 seroryhmää. CFA-tyypin fimbriarakenteen adheesio- ja kolonisaatiotekijät sekä enterotoksiinit (LT tai ST tai molemmat) koodaavat sama(t) plasmidi(t). Ne kolonisoivat suolinukan vahingoittamatta sitä. Enterotoksiinit häiritsevät vesi-suola-aineenvaihduntaa. Prosessin lokalisaatio on ohutsuoli. Tarttuva annos on 108–1010 solua. Tauti etenee koleran kaltaisena ripulina. Epidemian tyyppi on vesimyrkyllinen, harvemmin ruokamyrkyllinen. Tauti vaikuttaa 1–3-vuotiaisiin lapsiin ja aikuisiin.

EIEC sisältää 9 seroryhmää, patogeenisuus liittyy kykyyn tunkeutua suoliston limakalvon epiteelisoluihin ja lisääntyä niiden sisällä, aiheuttaen niiden tuhoutumisen. Näitä ominaisuuksia koodaavat kromosomigeenien lisäksi plasmidigeenit (140 MD). Plasmidi koodaa ulkokalvon proteiinien synteesiä, joka määrää invaasion. Sekä itse plasmidi että sen koodaamat proteiinit ovat sukua punatautia aiheuttavien patogeenien proteiineille, mikä selittää EIEC:n samankaltaisuuden shigellan kanssa. Tarttuva annos on 10s solua. Prosessin lokalisaatio on alempi sykkyräsuoli ja paksusuoli. Tauti etenee punatautina: aluksi vetistä ripulia, sitten koliittioireyhtymää. Sairastuvat 1,5–2-vuotiaat lapset, nuoret ja aikuiset. Taudinpurkausten tyyppi - ruoka, vesi.

Epidemiologia

E. coli edustaa kaikkien nisäkkäiden, lintujen, matelijoiden ja kalojen suoliston normaalia mikrobiflooraa. Siksi, jotta voitaisiin selvittää, mitkä E. coli -variantit ja miksi aiheuttavat eskerihioosia, oli tarpeen tutkia antigeenin rakennetta, kehittää patogeenisten serovarianttien tunnistamiseen tarvittava serologinen luokittelu ja selvittää, mitä patogeenisuustekijöitä niillä on eli miksi ne kykenevät aiheuttamaan erilaisia eskerihioosin muotoja.

E. colissa on 171 O-antigeenivarianttia (01-0171), 57 H-antigeenivarianttia (H1-H57) ja 90 pinnalla (kapselissa) sijaitsevaa K-antigeenivarianttia. Todellisuudessa O-antigeeniryhmiä on kuitenkin 164 ja H-antigeeniserovariantteja 55, koska joitakin aiempia 0:H-seroryhmiä on suljettu pois E. coli -lajeista, mutta O- ja H-antigeenien järjestysnumerot ovat pysyneet muuttumattomina. Ripulia aiheuttavan E. colin antigeenisiin ominaisuuksiin kuuluvat O- ja H-antigeeninumerot, esimerkiksi 055:116; 0157:H7; O-antigeeni osoittaa kuulumisen tiettyyn seroryhmään ja H-antigeeni on sen serovariantti. Lisäksi O- ja H-antigeenien perusteellisempi tutkimus paljasti niin kutsutut tekijä O- ja H-antigeenit eli niiden antigeeniset alavariantit, kuten H2a, H2b, H2c tai O20, O20a, O20ab jne. Ripulia aiheuttavien E. coli -bakteerien luettelo sisältää yhteensä 43 O-seroryhmää ja 57 OH-serovarianttia. Tätä luetteloa täydennetään jatkuvasti uusilla serovarianteilla.

[ 12 ], [ 13 ], [ 14 ]

Oireet

Ryhmään kuuluu yhdeksän luokan 1 seroryhmää ja neljä luokan 2 seroryhmää. Luokan 1 seroryhmillä on plasmidi (60 MDa), joka kontrolloi EAF-tyypin adheesio- ja kolonisaatiotekijän synteesiä. Sitä edustaa ulkokalvossa sijaitseva proteiini, joka havaitaan bakteerien kyvyllä kiinnittyä HEp-2-soluihin. Proteiinin molekyylipaino on 94 kDa. Luokan 2 seroryhmillä ei ole tätä plasmidia; niiden patogeenisuus johtuu muista tekijöistä. Joidenkin molempien luokkien kantojen on havaittu kykenevän syntetisoimaan STX.4 kolonisoi enterosyyttien plasmakalvoa aiheuttaen vaurioita epiteelin pinnalle, aiheuttaen eroosiota ja kohtalaista tulehdusta. Tarttuva annos on 105-1012 ^solua. Prosessi lokalisoituu ohutsuolessa. Taudille on ominaista vetinen ripuli ja vaikea nestehukka. Enimmäkseen ensimmäisen elinvuoden lapset ovat sairaita. Tartuntatapa on kosketuskotitalous, harvemmin ruokamyrkytys.

Seroryhmät EIEC ja 4 ovat yleisimmät sairaalainfektioiden aiheuttajat.

EHEC-bakteerit tuottavat sytotoksiineja STX-1 ja STX-2. Ne aiheuttavat ihmisille hemorragisen koliitin, jolla on vakavia komplikaatioita, kuten hemolyyttinen uremia ja tromboottinen trombosytopeninen purppura. Toksiinit tuhoavat pienten verisuonten endoteelisoluja. Verihyytymien muodostuminen ja fibriinin kertyminen johtavat verenkierron heikkenemiseen, verenvuotoon, iskemiaan ja soluseinän nekroosiin. Ureeminen hemolyyttinen oireyhtymä voi olla kohtalokas. EHEC-bakteereja edustaa monia serotyyppejä (-150), mutta tärkein epidemiologinen rooli on E. coli 0157-H7:llä ja sen flagellaattimutantilla E. coli 0157:NM:llä, koska vain ne tuottavat STX:ää. Nämä bakteerikannat voivat erittää vain toista sytotoksiinia tai molempia samanaikaisesti. EHEC-serovarsien, mukaan lukien E. coli 0157:H7, uskotaan olevan luonnollinen reservoiri nautakarja ja lammas. Yleisin tartuntareitti on ruoka (liha, erityisesti jauheliha; maito). E. coli 0157:H7 on epätavallisen vastustuskykyinen epäsuotuisille tekijöille. Tämä edistää sen selviytymistä ja lisääntymistä erilaisissa tuotteissa. Infektio on mahdollista kosketuksissa kotitaloustavaroiden kanssa. Taudin puhkeaminen on akuutti: esiintyy suoliston kouristuksia, sitten ripulia, aluksi vetistä, sitten veristä. Lapset ja aikuiset ovat sairaita. Sairas ihminen on tarttuva.

Laboratoriodiagnostiikka

Se perustuu taudinaiheuttajan puhdasviljelmän eristämiseen ja tunnistamiseen sekä toksiinien testaamiseen PCR:llä. Escherihioosin aiheuttaja tunnistetaan käyttämällä polyvalenttien OK-seerumien sarjaa ja adsorboitujen seerumien sarjaa, jotka sisältävät vasta-aineita vain tietyille antigeeneille. E. coli IEC:n tunnistamiseen voidaan käyttää keratokonjunktivaalitestiä. Jotkut EIEC:n edustajat ovat liikkumattomia eivätkä fermentoi laktoosia ja salisiinia. E. coli 0157:H7:n tunnistamista helpottaa sen kyvyttömyys fermentoida sorbitolia (laktoosi sijasta käytetään sorbitolia sisältävää endo-elatusainetta). OKZ-taudinaiheuttajien (kaikki luokat) tunnistamiseen ja erottamiseen on kuitenkin parasta käyttää PCR-testijärjestelmiä. Tarvittaessa määritetään eristettyjen taudinaiheuttajien herkkyys antibiooteille.

E. colin hoito

Käytetään erilaisia antibiootteja. Suun kautta otettavia suolaliuoksia käytetään häiriintyneen vesi-suola-aineenvaihdunnan palauttamiseen. Ne valmistetaan sellofaanipusseissa jauheiden muodossa, jotka sisältävät NaCl:a - 3,5 g; NaHC03:a - 2,5 g; KCl:a - 1,5 g ja glukoosia - 20,0 g ja liuotetaan 1 litraan vettä.