Ešerichiozės (Escherichia gentis, E. coli)

Pagrindinis Escherichia genties atstovas – E. coli – pirmą kartą buvo atrastas 1885 m. T. Eschericho, kurio vardu ši bakterijų gentis ir gavo savo pavadinimą. Pagrindinės šios genties savybės: peritrichos (arba nejudrios), fermentuoja laktozę susidarant rūgštims ir dujoms (arba laktozės neigiamos), neauga badaujančioje terpėje su citratu, Voges-Proskauer reakcija yra neigiama, MR testas yra teigiamas, neturi fenilalanino deaminazės, neauga terpėje su KCN, G + C kiekis DNR yra 50–51 mol.%.

Escherichia genčiai priklauso mažiausiai 7 rūšys; medicinoje ypač svarbi yra E. coli rūšis, ypač tie variantai, kurie sukelia žmonių ligas. Jos skirstomos į 2 pagrindines grupes: tas, kurios sukelia ekstražarnynines ligas, ir tas, kurios sukelia ūmines žarnyno ligas (ŪŽL). Pirmosios atstovai skirstomi į tris patologines grupes:

1. smegenų dangalų (MENEC - E. coli meningitas);
2. sepsis (SEPEC – septicemia E. coli) ir
3. uropatogeninis (UPEC - uropatogeninis E. coli).

Savo ruožtu, ūmines kvėpavimo takų infekcijas sukeliantys E. coli variantai iš pradžių buvo suskirstyti į šias 4 kategorijas: enterotoksigeninė E. coli (ETEC); enteroinvazinė E. coli (EIEC); enteropatogeninė E. coli (EPEC) ir enterohemoraginė E. coli (EHEC). Vėliau buvo išskirtos dar dvi kategorijos: enteroagregacinė E. coli (EAEC) ir difuziškai agregacinė E. coli (DAEC).

Be to, E. coli tarptautiniuose standartuose naudojama kaip vandens, ypač geriamojo vandens, ir maisto produktų fekalinio užterštumo laipsnio rodiklis.

Standartinė E. coli padermė (E. coli K-12) plačiai naudojama daugelio pasaulio šalių laboratorijose bakterijų genetikai tirti.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Morfologija

E. coli yra fakultatyvi anaeroba, gerai auga įprastose maitinamosiose terpėse – kolonijos agare yra apvalios, išgaubtos, permatomos. Sultinyje augimas vyksta difuzinio drumstumo pavidalu. Optimali augimo temperatūra yra 37 °C, auga 10–45 °C intervale, optimalus pH yra 7,2–7,5. Visose diferencinėse diagnostinėse terpėse laktozę skaidančios E. coli kolonijos yra nusidažiusios indikatoriaus spalva (Endo terpėje – tamsiai raudona su metaliniu blizgesiu).

Biocheminės savybės

Daugeliu atvejų E. coli geba fermentuoti šiuos angliavandenius iki rūgšties ir dujų susidarymo: gliukozę, laktozę, manitolį, arabinozę, galaktozę, kartais sacharozę ir kai kuriuos kitus angliavandenius; sudaro indolį; paprastai nesudaro H2S _; redukuoja nitratus iki nitritų, nesuskystina želatinos, neauga badaujančioje terpėje su citratu, teigiamai reaguoja su MR ir neigiamai su Voges-Proskauer. Pagal šiuos požymius ją galima lengvai atskirti nuo daugelio ligų sukėlėjų (dizenterijos, vidurių šiltinės, salmoneliozės ir kt.). Tačiau patogeninės E. coli labai dažnai nesiskiria nuo nepatogeninių nei kultūrinėmis, nei biocheminėmis savybėmis.

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

E. coli patogeniškumo veiksniai

E. coli gebėjimas sukelti įvairias ligas atsiranda dėl šių patogeniškumo veiksnių:

Adhezijos ir kolonizacijos faktoriai. Jie būtini prisitvirtinimui prie audinių ląstelių ir jų kolonizacijai. Atrasti trys kolonizacijos faktoriaus variantai: a) CFA/I-CFA/VI (kolonizacijos faktorius) – jie turi fimbrinę struktūrą; b) EAF (enteropatogeninis E. coli adhezijos faktorius) – intiminas – išorinės membranos baltymas, koduojamas eaeA geno. Randamas 4 ir EHEC, jis aptinkamas pagal bakterijų gebėjimą prisitvirtinti prie Hep-2 ląstelių; c) Adhezinis Henle-407 – fimbrinės struktūros, aptinkamos pagal bakterijų gebėjimą prisitvirtinti prie Henle-407 ląstelių. Visus juos koduoja plazmidės genai. Be jų, aprašyti ir kiti kolonizacijos faktoriai, tarp kurių taip pat gali būti bakterijų lipopolisacharidai.

Invazijos faktoriai. Jų pagalba, pavyzdžiui, EIEC ir EHEC prasiskverbia į žarnyno epitelio ląsteles, jose dauginasi ir sukelia jų sunaikinimą. Invazijos faktorių vaidmenį atlieka išorinės membranos baltymai.

Egzotoksinai. Nustatyta, kad patogeninėse E. coli bakterijose yra egzotoksinų, kurie pažeidžia membranas (hemolizinas), slopina baltymų sintezę (šiga toksinas) ir aktyvina antrinius pasiuntinius (pasiuntinys – komunikacija) – toksinus CNF, ST, CT, CLTD, EAST.

Hemolizinus gamina įvairūs patogenai, įskaitant E. coli. Hemolizinas yra poras formuojantis toksinas. Pirmiausia jis jungiasi prie tikslinės ląstelės membranos, o tada joje suformuoja porą, pro kurią patenka ir išeina mažos molekulės ir jonai, sukeldami ląstelių žūtį ir eritrocitų lizę.

Šiga toksinas (STX) pirmą kartą buvo aptiktas Shigella dysenteriae, o vėliau panašus toksinas (Šiga tipo toksinas) buvo rastas EHEC. Toksinas (N-glikozidazė) blokuoja baltymų sintezę sąveikaudamas su 28S rRNR, dėl ko ląstelės žūsta (citotoksinas). Yra dviejų tipų Šiga tipo toksinas: STX-1 ir STX-2. STX-1 savo antigeninėmis savybėmis yra beveik identiškas Šiga toksinui, o STX-2 skiriasi nuo Šiga toksino savo antigeninėmis savybėmis ir, skirtingai nei STX-1, nėra neutralizuojamas jo antikūnais. STX-1 ir STX-2 citotoksinų sintezę E. coli kontroliuoja vidutiniškai konvertuojančių profagų 9331 (STX-1) ir 933W (STX-2) genai.

• Toksinas L (karščiui labilus toksinas) yra ADP-riboziltransferazė; prisijungdamas prie G baltymo, jis sukelia viduriavimą.
• ST toksinas (termostabilus toksinas), sąveikaudamas su guanilato ciklazės receptoriumi, stimuliuoja jo aktyvumą ir sukelia viduriavimą.
• CNF (citotoksinis nekrozinis faktorius) yra deamidazės baltymas, kuris pažeidžia vadinamuosius RhoG baltymus. Šis toksinas randamas UPEC ląstelėse, kurios sukelia šlapimo takų infekcijas.
• CLTD toksinas yra citoletalinis skaidantis toksinas. Veikimo mechanizmas nėra iki galo aiškus.
• EAST toksinas yra karščiui atsparus enteroagregacinių E. coli (EAEC) toksinas, tikriausiai panašus į karščiui atsparų toksiną (ST).

Endotoksinai yra lipopolisacharidai. Jie lemia bakterijų antigeninį specifiškumą (kurį lemia pasikartojanti cukrų šoninė grandinė) ir kolonijų formą (šoninių grandinių praradimas lemia S kolonijų transformaciją į R kolonijas).

Taigi, E. coli patogeniškumo faktorius kontroliuoja ne tik šeimininkės ląstelės chromosomų genai, bet ir genai, įterpti plazmidžių arba vidutinio klimato kaitos fagų. Visa tai rodo, kad dėl plazmidžių ir vidutinio klimato kaitos fagų plitimo tarp jų gali atsirasti patogeninių E. coli variantų. Žemiau pateikiamas trumpas 4 E. coli kategorijų, sukeliančių ūmines kvėpavimo takų infekcijas, aprašymas; informacijos apie neseniai nustatytas DAEC ir EAEC kategorijas mums prieinamuose šaltiniuose nerasta.

ETEC apima 17 serogrupių. CFA tipo fimbrinės struktūros adhezijos ir kolonizacijos faktoriai bei enterotoksinai (LT arba ST, arba abu) yra koduojami tos pačios plazmidės. Jie kolonizuoja žarnų gaurelius jų nepažeisdami. Enterotoksinai sutrikdo vandens ir druskų apykaitą. Proceso lokalizacija – plonoji žarna. Infekcinė dozė yra 108–1010 ląstelių. Liga tęsiasi kaip cholerą primenantis viduriavimas. Epidemijų tipas – plintantis per vandenį, rečiau – per maistą. Serga 1–3 metų vaikai ir suaugusieji.

EIEC apima 9 serogrupes, patogeniškumas siejamas su gebėjimu prasiskverbti į žarnyno gleivinės epitelio ląsteles ir daugintis jose, sukeldamas jų irimą. Šias savybes, be chromosomų genų, koduoja plazmidžių genai (140 MD). Plazmidė koduoja išorinės membranos baltymų sintezę, kuri lemia invaziją. Tiek pati plazmidė, tiek jos koduojami baltymai yra susiję su dizenterijos patogenų baltymais, o tai paaiškina EIEC panašumą su šigele. Infekcinė dozė yra 10s ląstelių. Proceso lokalizacija – apatinė klubinė žarna ir storoji žarna. Liga vyksta kaip dizenterija: iš pradžių vandeningas viduriavimas, vėliau kolito sindromas. Serga 1,5–2 metų vaikai, paaugliai ir suaugusieji. Protrūkių tipas – maistas, vanduo.

Epidemiologija

E. coli yra visų žinduolių, paukščių, roplių ir žuvų žarnyno trakto normalios mikrofloros atstovas. Todėl norint išsiaiškinti, kurie E. coli variantai ir kodėl sukelia escherichiozę, reikėjo ištirti antigeno struktūrą, sukurti serologinę klasifikaciją, reikalingą patogeniniams serovariantams identifikuoti, ir išsiaiškinti, kokius patogeniškumo veiksnius jie turi, t. y. kodėl jie gali sukelti įvairias escherichiozės formas.

E. coli turi 171 O-antigeno variantą (01-0171), 57 H-antigeno variantus (H1-H57) ir 90 paviršiaus (kapsulinių) K-antigeno variantų. Tačiau iš tikrųjų yra 164 O-antigeno grupės ir 55 H-antigeno serovariantai, nes kai kurios ankstesnės 0:H serogrupės buvo pašalintos iš E. coli rūšies, tačiau O- ir H-antigenų eilės numeriai išliko nepakitę. Viduriavimą sukeliančios E. coli antigeninės charakteristikos apima O- ir H-antigenų numerius, pavyzdžiui, 055:116; 0157:H7; O-antigenas rodo priklausymą tam tikrai serogrupei, o H-antigenas yra jos serovariantas. Be to, atlikus išsamesnį O ir H antigenų tyrimą, buvo nustatyti vadinamieji faktoriaus O ir H antigenai, t. y. jų antigeniniai subvariantai, tokie kaip H2a, H2b, H2c arba O20, O20a, O20ab ir kt. Iš viso viduriavimą sukeliančių E. coli sąraše yra 43 O serogrupės ir 57 OH serovariantai. Šis sąrašas nuolat papildomas naujais serovariantais.

[ 12 ], [ 13 ], [ 14 ]

Simptomai

Grupę sudaro 9 1 klasės ir keturios 2 klasės serogrupės. 1 klasės serogrupės turi plazmidę (60 MDa), kuri kontroliuoja EAF tipo adhezijos ir kolonizacijos faktoriaus sintezę. Ją reprezentuoja baltymas, lokalizuotas išorinėje membranoje, ir jį aptinka bakterijų gebėjimas prisijungti prie HEp-2 ląstelių. Baltymo molekulinė masė yra 94 kDa. 2 klasės serogrupės neturi šios plazmidės; jų patogeniškumas priklauso nuo kitų veiksnių. Nustatyta, kad kai kurios abiejų klasių padermės gali sintetinti STX.4 kolonizuoja enterocitų plazminę membraną, pažeisdamos epitelio paviršių, sukeldamos erozijas ir vidutinio sunkumo uždegimą. Užkrečiamoji dozė yra 105-1012 ^ląstelių. Procesas lokalizuotas plonojoje žarnoje. Ligai būdingas vandeningas viduriavimas ir sunki dehidratacija. Dažniausiai serga vaikai pirmaisiais gyvenimo metais. Užsikrėtimo būdas yra kontaktinis-buitinis, rečiau – per maistą.

EIEC ir 4 serogrupės yra dažniausios nosokominių protrūkių priežastys.

EHEC gamina citotoksinus STX-1 ir STX-2. Jie sukelia hemoraginį kolitą žmonėms su sunkiomis komplikacijomis, tokiomis kaip hemolizinė uremija ir trombozinė trombocitopeninė purpura. Toksinai naikina smulkiųjų kraujagyslių endotelio ląsteles. Susidarę kraujo krešuliai ir fibrino nusėdimas sutrikdo kraujotaką, sukelia kraujavimą, išemiją ir ląstelės sienelės nekrozę. Ureminis hemolizinis sindromas gali būti mirtinas. EHEC atstovauja daug serotipų (-150), tačiau pagrindinį epidemiologinį vaidmenį atlieka E. coli 0157-H7 ir jos žiuželinis mutantas E. coli 0157:NM, nes tik jie gamina STX. Šios bakterijų padermės gali išskirti tik vieną iš citotoksinų arba abu vienu metu. Manoma, kad natūralus EHEC serovarų, įskaitant E. coli 0157:H7, rezervuaras yra galvijai ir avys. Dažniausias infekcijos kelias yra maistas (mėsa, ypač malta mėsa; pienas). E. coli 0157:H7 yra neįprastai atspari nepalankiems veiksniams. Tai prisideda prie jo išlikimo ir dauginimosi įvairiuose produktuose. Užsikrėsti galima per sąlytį su namų apyvokos daiktais. Ligos pradžia yra ūmi: atsiranda žarnyno spazmai, vėliau viduriavimas, iš pradžių vandeningas, vėliau kruvinas. Serga vaikai ir suaugusieji. Sergantis žmogus yra užkrečiamas.

Laboratorinė diagnostika

Jis pagrįstas grynos patogeno kultūros išskyrimu ir jos identifikavimu, taip pat toksinų tyrimu PGR metodu. Ešerichiozės sukėlėjas identifikuojamas naudojant polivalentinių OK serumų rinkinį ir adsorbuotų serumų, kuriuose yra antikūnų tik prieš tam tikrus antigenus, rinkinį. EIEC identifikuoti galima naudojant keratokonjunktyvinį testą. Kai kurie EIEC atstovai yra nejudrūs ir nefermentuoja laktozės bei salicino. E. coli 0157:H7 identifikavimą palengvina jos nesugebėjimas fermentuoti sorbitolio (vietoj laktozės naudojama endo terpė su sorbitoliu). Tačiau OKZ patogenams (visoms kategorijoms) identifikuoti ir diferencijuoti geriausia naudoti PGR tyrimų sistemas. Prireikus nustatomas išskirtų patogenų jautrumas antibiotikams.

E. coli gydymas

Naudojami įvairūs antibiotikai. Sutrikdytai vandens ir druskų apykaitai atkurti naudojami geriamieji druskos tirpalai. Jie gaminami celofaniniuose maišeliuose miltelių pavidalu, kurių sudėtyje yra NaCl - 3,5 g; NaHC03 - 2,5 g; KCl - 1,5 g ir gliukozės - 20,0 g, ir ištirpinami 1 litre vandens.