9. GRAM-NEGATIVNE ŠTAPIĆASTE BAKTERIJE ESCHERICHIA COLI Medicinska škola u Rijeci IV-5, zdravstveno-laboratorijski tehničari MIKROBIOLOGIJA I PARAZITOLOGIJA

OSOBINE - jedina vrsta iz roda Escherichia koja je bitna za humanu patologiju - Gram-negativni, asporogeni, aerobni i fakultativno anaerobni štapić - lako se kultivira na uobičajenim hranjivim podlogama - duljine 2-6 i širine 1-3 μm, većina sojeva je pokretna i ima peritrihe flagele, a neki sojevi imaju jače izraženu kapsulu - dio je normalne crijevne flore, ali može biti povezana s infekcijom skoro svakog organa i tkiva

METABOLIZAM - glavni način na koji E. coli dolazi do energije je fermentacija ugljikohidrata - dominantan metabolički put razgradnje glukoze je tzv. ˝fermentacija miješanih kiselina˝; u praksi to znači da one jako zakiseljuju podlogu - diferencijalno dijagnostički E. coli brzo fermentira laktozu i tako se razlikuje od laktoza negativno obligatnih crijevnih patogena; problem je mali postotak sojeva koji ne razgrađuje laktozu ili je razgrađuje sporo, pa ako su još i nepokretni mogu se zamijeniti za šigele - većina sojeva su: indol pozitivni, ureaza i H2S negativni, dekarboksiliziraju lizin i ne mogu koristiti citrat kao jedini izvor ugljika

ANTIGENA STRUKTURA - tri glavne skupine antigena, kao i kod većine enterobakterija su H,K i O-antigeni: 1) H-antigen; poznato ih je preko 50 vrsta; termolabilni 2) K-antigen; dobar dio sojeva ima izraženu kapsulu; s obzirom na termolabilnost dijelimo ih u 3 skupine: L,A i B; L i B su termolabilni proteini, a A-antigen je termostabilan polisaharid 3) O-antigeni; termostabilan somatski lipopolisaharid vanjske membrane; postoji ih više od 160 -svaki soj E. coli se može označiti tročlanom antigenskom formulom

OTPORNOST - E. coli je obligatni parazit, ali ipak može dugo preživjeti u vodi, zemlji i na različitim predmetima - to je mezofilna bakterija koja najbolje raste na 35-37 °C, može preživjeti temperature ispod 0°C, a 60°C je ubija nakon 15 min. - osjetljiva je na sve bolničke dezinficijense - divlji sojevi E. coli su osjetljivi na antibiotike, ali postoje bolnički sojevi koji su rezistentni na dio antibiotika; takvi sojevi produciraju β-laktamaze proširenog spektra (ESBL)

KULTIVACIJSKE OSOBINE - dobro raste na običnim hranjivim podlogama - nakon inkubacije od 18h pri 37°C na hranjivom agaru razvijaju se velike (2-3 mm), okrugle, lagano konveksne, glatke kolonije - na krvnom agaru oko kolonija se može razviti hemoliza - na diferencijalnim podlogama razvit će se laktoza pozitivne, indikatorom označene kolonije

PATOGENOST - izaziva: 1) enterokolitis 2) infekcije mokraćnih puteva 3) neonatalni meningitis 4) sepsa 5) razne druge, najčešće bolničke infekcije

CRIJEVNE INFEKCIJE - za crijevne infekcije izazvane s E. coli odgovorne su četiri skupine: 1) klasične enteropatogene E. coli (EPEC); dječiji proljevi 2) enterotoksične E. coli (ETEC); putnički proljevi 3) invazivne E.coli (EIEC); sliče šigelama 4) enterohemoragične E.coli (EHEC); proizvode toksin sličan shiga-toksinu, izazivaju hemoragični kolitis; nazivaju se i shiga-toksin producirajuće E. coli (STEC)

EPEC - ovi sojevi se tijesno priljubljuju uz epitelne stanice sluznice i crijeva i oštećuju ih, što dovodi do uništenja crijevnih resica - karakterističan je za proljeve u novorođenčadi i male djece, ali rijetko u razvijenim zemljama - EPEC dovodi do dugotrajnih proljeva s febrilitetom, malapsorpcije i zaostajanja u rastu

ETEC - izaziva proljeve u dojenčadi u nerazvijenim zemljama te proljeve kod putnika koji su došli iz razvijenih zemalja (putnički proljevi) - ETEC prianja na crijevni epitel u proksimalnom dijelu tankog crijeva i luči dva enterotoksina: a) termolabilni (LT) toksin koji sliči toksinu kolere b) termostabilni (ST) toksin - ovi toksini ne oštećuju enterocite, već smanjuju apsorpciju i povećavaju ekskreciju elektrolita i vode - stolice su vodenaste, bez krvi i bez upalnih stanica

EIEC - rijetko uzrokuju proljeve - izazivaju kliničku sliku dizenterije, a i patogeneza proljeva je identična onoj u šigeloza - prodiru u epitelne stanice crijeva i oštećuju ih - stolice su vodenaste s puno granulocita, krpica sluzi i krvi

EHEC/ STEC - ovaj soj luči verotoksin (VT); za razliku od učinka LT toksina, ovaj toksin ima ireverzibilni citopatični učinak - bakterije tijesno prijanjaju na enterocite, proizvode verotoksin, a taj toksin osim što oštećuje lokalno sluznicu kolona djeluje i na stanice bubrega i endotela kapilara - kliničke slike koje STEC može uzrokovati su (osim asimptomatskih infekcija): blagi proljevi, hemoragični kolitis, hemolitičko-uremični sindrom (HUS) i trombocitopenična purpura - u Americi su opisane epidemije STEC-om povezane s konzumiranjem hamburgera

DIJAGNOSTIKA CRIJEVNIH INFEKCIJA - E.coli se izolira iz stolice ili brisa rektuma; stolica se nasađuje na jednu od diferencijalnih podloga na kojoj će E. coli nakon 24-satne inkubacije na 37°C stvoriti laktoza-pozitivne indikatorom označene kolonije - STEC ne razgrađuje sorbitol, pa se ne može izdvojiti na selektivnoj podlozi sa sorbitolom - vrijedno je dokazati toksin; LT toksin je imunogen, pa se može dokazati serološki, biološkim pokusom ili učinkom na kulturi stanica; ST toksin isključivo biološkim pokusom; shiga-toksin testom neutralizacije na kulturi stanica ili ELISA testom

INFEKCIJE MOKRAĆNOG SUSTAVA - E.coli uzrokuje oko 80% nekompliciranih infekcija mokraćnih sustava; izvor je vlastita crijevna flora - uzrokuju ih samo neki serotipovi posebnih O-antigenih grupa i s posebnim činiteljima virulencije; takvi sojevi se nazivaju i uropatogene E. coli

INFEKCIJE MOKRAĆNOG SUSTAVA - njihovi činitelji virulencije su: 1) kapsula 2) adhezini; to su tzv. P-fimbrije koje se specifično vežu na epitel mokraćnog sustava 3) siderofore; pomoću njih bakterije dolaze do željeza, a bakterijski enterokelin i aerobaktin imaju veći afinitet za željezo od ljudskog transferina i laktoferina 4) hemolizin; pomoću njega bakterija razara eritrocite, oštećuje stanice bubrega i leukocite i tako dolazi do željeza 5) endotoksin; ima pirogeno i toksično djelovanje

INFEKCIJE MOKRAĆNOG SUSTAVA - infekcija ovisi i o činiteljima od strane domaćina; pojavi cistitisa prethodi periuretralna kolonizacija bakterijama - penjući se mokraćnom cijevi E.coli izaziva cistitis, a sojevi s P-fimbrijama i pijelonefritis - u osobitoj su opasnosti žene

DIJAGNOSTIKA MOKRAĆNIH INFEKCIJA - mokraća se dobiva metodom „srednjeg mlaza” uz prethodno pranje vanjskog ušća uretre ; iznimno punkcijom mjehura ili u tijeku operacije evakuacijom sadržaja uretre

DIJAGNOSTIKA MOKRAĆNIH INFEKCIJA - izoliranim kolonijama određuje se O-antigen pomoću specifičnih antiseruma za uropatogene E. coli - određivanje O-antigena je važno i za praćenje uspjeha liječenja, jer se tako može razlučiti relaps (izolacija iste seroskupine) od reinfekcije (izolacija nove seroskupine) - radi procjene prognoze bilo bi poželjno također odrediti ima li izolirani soj P-fimbrije - najbolji terapijski učinak pokazuju fluorokinoloni i kontrimoksazol, ali je na potonji u RH od otporno već 20% ešerihija

NOVOROĐENAČKI MENINGITIS - E.coli je jedan od najčešćih uzročnika sepse i meningitisa novorođenčadi - većina sojeva koji uzrokuju tu patologiju posjeduje Kl-antigen; taj antigen sličan je polisaharidu skupine B-meningokoka, dok neki drugi K-antigeni pokazuju sličnost s kapsularnim antigenom Hib-a i pneumokoka - novorođenče biva kolonizirano prolaskom kroz porođajni kanal ili preko ruku medicinskog osoblja ; oko 10% zdrave populacije su kliconoše E. coli Kl-serotipova u probavnom sustavu - uzročnik se izolira iz krvi i likvora; u sedimentu likvora bojenom po Gramu nalazimo mnoštvo granulocita i Gram-negativne štapiće

OSTALE INFEKCIJE - sepse s ishodištem u bilijarnom traktu ili nekom abdominalnom procesu - posljedično se mogu javiti infekcije u bilo kojem dijelu organizma (artiritis,osteomijelitis itd.) - multirezistentni sojevi u bolničkoj sredini mogu izazvati teške infekcije vezane uz invazivne dijagnostičke i terapijske zahvate

PITANJA 1) Koje osobine Escherichie coli poznaješ? 2) Koje metaboličke osobine E. coli možeš navesti? 3) Kako dijelimo antigene E. coli? 4) Što možeš reći o otpornosti E. coli na vanjske uvjete, dezinficijense i antibiotike? 5) Navedi kultivacijske osobine E. coli! 6) Kakve sve infekcije izaziva E. coli? 7) Koje skupine E. coli su odgovorne za crijevne infekcije i koje kliničke slike izazivaju? 8) Koji je mehanizam patogenosti EPEC-a i kakvu kliničku sliku izaziva? 9) Što možeš reći o patologiji koju uzrokuje ETEC? 10) Što znaš o proljevima uzrokovanima EIEC-om?

PITANJA 11) Kakve kliničke slike i putem kojeg mehanizma uzrokuje EHEC? 12) Kako dijagnosticiramo crijevne infekcije uzrokovane s E. coli? 13) Kakve su to uropatogene E. coli? Navedi ukratko koji su činitelji njihove virulencije! 14) Koji faktori domaćina pogoduju nastanku infekcije mokraćnog sustava uzrokovane s E. coli? 15) Kojom dijagnostikom (i iz kojim materijala) se služimo u određivanju mokraćnih infekcija s E. coli i zašto? 16) Što znaš o novorođenačkom meningitisu uzrokovanom s E. coli? 17) Kakve još infekcije može uzrokovati E.coli?