Escherichioses (Escherichia ģints, E. coli)

Escherichia ģints galveno pārstāvi - E. coli - pirmo reizi atklāja 1885. gadā T. Ešerihs, kura vārdā šī baktēriju ģints ieguva savu nosaukumu. Šīs ģints galvenās iezīmes: peritrihozas (jeb nekustīgas), fermentē laktozi, veidojot skābi un gāzi (jeb laktozes negatīvas), neaug uz bada barotnes ar citrātu, Vogesa-Proskauera reakcija ir negatīva, MR tests ir pozitīvs, nav fenilalanīna deamināzes, neaug uz barotnes ar KCN, G + C saturs DNS ir 50-51 mol%.

Escherichia ģintī ietilpst vismaz 7 sugas; īpaši svarīga medicīnā ir E. coli suga, jo īpaši tās varianti, kas izraisa cilvēku slimības. Tās iedalās divās galvenajās grupās: tās, kas izraisa ekstraintestinālas slimības, un tās, kas izraisa akūtas zarnu slimības (AIDS). Pirmās sugas pārstāvji iedalās trīs patoloģiskās grupās:

1. meningeāls (MENEC - E. coli meningīts);
2. septicēmisks (SEPEC - septicemia E. coli) un
3. uropatogēns (UPEC - uropatogēns E. coli).

Savukārt E. coli varianti, kas izraisa akūtas elpceļu infekcijas, sākotnēji tika iedalīti šādās 4 kategorijās: enterotoksigēnā E. coli (ETEC); enteroinvazīvā E. coli (EIEC); enteropatogēnā E. coli (EPEC) un enterohemorāģiskā E. coli (EHEC). Pēc tam tika identificētas vēl divas kategorijas: enteroagregatīvā E. coli (EAEC) un difūzi agregatīvā E. coli (DAEC).

Turklāt starptautiskajos standartos E. coli tiek izmantota kā ūdens, īpaši dzeramā ūdens, un pārtikas produktu fekālā piesārņojuma pakāpes indikators.

E. coli standarta celms (E. coli K-12) tiek plaši izmantots laboratorijās daudzās pasaules valstīs, lai pētītu baktēriju ģenētiku.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Morfoloģija

E. coli ir fakultatīvs anaerobs, kas labi aug uz parastajām barotnēm - kolonijas uz agara ir apaļas, izliektas, caurspīdīgas. Augšana uz buljona notiek difūzas duļķainības veidā. Temperatūras optimālā augšanai ir 37 °C, aug diapazonā no 10 līdz 45 °C, optimālais pH ir 7,2–7,5. Visās diferenciāldiagnostikas barotnēs E. coli kolonijas, kas sadala laktozi, ir iekrāsotas indikatora krāsā (Endo barotnē - tumši sārti sarkanas ar metālisku spīdumu).

Bioķīmiskās īpašības

Vairumā gadījumu E. coli spēj fermentēt šādus ogļhidrātus, veidojot skābi un gāzi: glikozi, laktozi, mannītu, arabinozi, galaktozi, dažreiz saharozi un dažus citus ogļhidrātus; veido indolu; parasti neveido H2S _; reducē nitrātus līdz nitrītiem, neatšķaida želatīnu, neaug uz bada barotnes ar citrātu, dod pozitīvu reakciju ar MR un negatīvu reakciju ar Voges-Proskauer. Pēc šīm pazīmēm to var viegli atšķirt no daudzu slimību (dizentērijas, vēdertīfa, salmonelozes utt.) izraisītājiem. Tomēr patogēnās E. coli ļoti bieži neatšķiras no nepatogēnām ne pēc kultūras, ne bioķīmiskām īpašībām.

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

E. coli patogenitātes faktori

E. coli spēja izraisīt dažādas slimības ir saistīta ar šādu patogenitātes faktoru klātbūtni:

Adhēzijas un kolonizācijas faktori. Tie ir nepieciešami piestiprināšanai pie audu šūnām un to kolonizācijai. Ir atklāti trīs kolonizācijas faktora varianti: a) CFA/I-CFA/VI (kolonizācijas faktors) - tiem ir fimbriāla struktūra; b) EAF (enteropatogēnais E. coli adhēzijas faktors) - intimīns - ārējās membrānas proteīns, ko kodē eaeA gēns. Atrodams 4 un EHEC, to nosaka baktēriju spēja piesaistīties Hep-2 šūnām; c) Adhēzijas Henle-407 - fimbriālas struktūras, ko nosaka baktēriju spēja piesaistīties Henle-407 šūnām. Tos visus kodē plazmīdu gēni. Papildus tiem ir aprakstīti arī citi kolonizācijas faktori, kas var ietvert arī baktēriju lipopolisaharīdus.

Invazijas faktori. Ar to palīdzību, piemēram, EIEC un EHEC iekļūst zarnu epitēlija šūnās, vairojas tajās un izraisa to iznīcināšanu. Invazijas faktoru lomu veic ārējās membrānas proteīni.

Eksotoksīni. Ir konstatēts, ka patogēnās E. coli satur eksotoksīnus, kas bojā membrānas (hemolizīns), kavē olbaltumvielu sintēzi (Šigas toksīns) un aktivizē sekundāros kurjerus (kurjers - komunikācija) - toksīnus CNF, ST, CT, CLTD, EAST.

Hemolizīnus ražo dažādi patogēni, tostarp E. coli. Hemolizīns ir poras veidojoša toksīna. Vispirms tas saistās ar mērķa šūnas membrānu un pēc tam tajā izveido poru, caur kuru iekļūst un iziet mazas molekulas un joni, izraisot šūnu nāvi un eritrocītu līzi.

Šiga toksīns (STX) pirmo reizi tika atklāts Shigella dysenteriae, un pēc tam līdzīgs toksīns (Šiga līdzīgais toksīns) tika atrasts EHEC. Toksīns (N-glikozidāze) bloķē olbaltumvielu sintēzi, mijiedarbojoties ar 28S rRNS, kā rezultātā notiek šūnu nāve (citotoksīns). Pastāv divu veidu Šiga līdzīgais toksīns: STX-1 un STX-2. STX-1 pēc savām antigēniskajām īpašībām ir gandrīz identisks Šiga toksīnam, savukārt STX-2 atšķiras no Šiga toksīna pēc savām antigēnajām īpašībām un, atšķirībā no STX-1, netiek neitralizēts ar tā antiserumu. STX-1 un STX-2 citotoksīnu sintēzi E. coli kontrolē mēreni konvertējošo profāgu 9331 (STX-1) un 933W (STX-2) gēni.

• Toksīns L (termiski nestabils toksīns) ir ADP-riboziltransferāze; saistoties ar G proteīnu, tas izraisa caureju.
• ST toksīns (termostabils toksīns), mijiedarbojoties ar guanilātciklāzes receptoru, stimulē tā aktivitāti un izraisa caureju.
• CNF (citotoksiskais nekrotiskais faktors) ir deamidāzes proteīns, kas bojā tā sauktos RhoG proteīnus. Šis toksīns ir atrodams UPEC šūnās, kas izraisa urīnceļu infekcijas.
• CLTD toksīns ir citoletāli dezintegrējošs toksīns. Tā darbības mehānisms nav pilnībā izprasts.
• EAST toksīns ir enteroagregatīvās E. coli (EAEC) termostabils toksīns, iespējams, līdzīgs termostabilajam toksīnam (ST).

Endotoksīni ir lipopolisaharīdi. Tie nosaka baktēriju antigēnisko specifiskumu (ko nosaka cukuru atkārtotā sānu ķēde) un koloniju formu (sānu ķēžu zudums noved pie S koloniju pārveidošanās par R kolonijām).

Tādējādi E. coli patogenitātes faktorus kontrolē ne tikai saimniekšūnas hromosomu gēni, bet arī gēni, ko ievada plazmīdas vai mērenās joslas konvertējošās fāgas. Tas viss norāda uz patogēnu E. coli variantu rašanās iespējamību plazmīdu un mērenās joslas fāgu izplatīšanās rezultātā starp tām. Zemāk ir sniegts īss apraksts par 4 E. coli kategorijām, kas izraisa akūtas elpceļu infekcijas; informācija par nesen identificētajām kategorijām DAEC un EAEC mums pieejamajos avotos netika atrasta.

ETEC ietver 17 serogrupas. CFA tipa fimbriālās struktūras adhēzijas un kolonizācijas faktorus un enterotoksīnus (LT vai ST, vai abus) kodē viena un tā pati(-s) plazmīda(-s). Tie kolonizē bārkstiņas, tās nebojājot. Enterotoksīni izraisa ūdens-sāls metabolisma traucējumus. Procesa lokalizācija ir tievā zarna. Infekciozā deva ir 108-1010 šūnas. Slimība norit kā holērai līdzīga caureja. Epidēmiju veids ir ūdens izraisīta, retāk pārtikas izraisīta. Skarti ir bērni vecumā no 1 līdz 3 gadiem un pieaugušie.

EIEC ietver 9 serogrupas, patogenitāte ir saistīta ar spēju iekļūt zarnu gļotādas epitēlija šūnās un vairoties tajās, izraisot to iznīcināšanu. Šīs īpašības papildus hromosomu gēniem kodē plazmīdu gēni (140 MD). Plazmīda kodē ārējās membrānas olbaltumvielu sintēzi, kas nosaka invāziju. Gan pati plazmīda, gan tās kodētie proteīni ir radniecīgi dizentērijas patogēnu proteīniem, kas izskaidro EIEC līdzību ar šigellu. Infekciozā deva ir 10s šūnas. Procesa lokalizācija ir apakšējā ileuma daļa un resnā zarna. Slimība norit kā dizentērija: sākotnēji ūdeņaina caureja, pēc tam kolīta sindroms. Saslimst bērni vecumā no 1,5 līdz 2 gadiem, pusaudži un pieaugušie. Uzliesmojumu veids - pārtika, ūdens.

Epidemioloģija

E. coli ir visu zīdītāju, putnu, rāpuļu un zivju zarnu trakta normālās mikrofloras pārstāvis. Tāpēc, lai noskaidrotu jautājumu par to, kuri E. coli varianti un kāpēc izraisa esšerihiozi, bija nepieciešams izpētīt antigēna struktūru, izstrādāt seroloģisko klasifikāciju, kas nepieciešama patogēno serovariantu identificēšanai, un noskaidrot, kādi patogenitātes faktori tiem piemīt, t.i., kāpēc tie spēj izraisīt dažādas esšerihiozes formas.

E. coli ir 171 O-antigēna variants (01-0171), 57 H-antigēna varianti (H1-H57) un 90 virsmas (kapsulas) K-antigēna varianti. Tomēr patiesībā ir 164 O-antigēnu grupas un 55 H-antigēnu serovarianti, jo dažas no iepriekšējām 0:H serogrupām tika izslēgtas no E. coli sugām, bet O- un H-antigēnu kārtas numuri palika nemainīgi. Caureju izraisošo E. coli antigēnās īpašības ietver O- un H-antigēnu numurus, piemēram, 055:116; 0157:H7; O-antigēns norāda piederību noteiktai serogrupai, un H-antigēns ir tās serovariants. Turklāt, padziļinātāk pētot O- un H-antigēnus, tika atklāti tā sauktie faktora O- un H-antigēni, t. i., to antigēniskie apakšvarianti, piemēram, H2a, H2b, H2c vai O20, O20a, O20ab utt. Kopumā caureju izraisošo E. coli sarakstā ir iekļautas 43 O-serogrupas un 57 OH-serovarianti. Šis saraksts tiek pastāvīgi papildināts ar jauniem serovariantiem.

[ 12 ], [ 13 ], [ 14 ]

Simptomi

Grupā ietilpst 9 1. klases serogrupas un četras 2. klases serogrupas. 1. klases serogrupām ir plazmīda (60 MDa), kas kontrolē EAF tipa adhēzijas un kolonizācijas faktora sintēzi. To pārstāv proteīns, kas lokalizēts ārējā membrānā un ko nosaka baktēriju spēja piesaistīties HEp-2 šūnām. Proteīna molekulmasa ir 94 kDa. 2. klases serogrupām nav šīs plazmīdas; to patogenitāte ir saistīta ar citiem faktoriem. Ir konstatēts, ka daži abu klašu celmi spēj sintezēt STX.4 kolonizē enterocītu plazmas membrānu, izraisot epitēlija virsmas bojājumus ar eroziju veidošanos un mērenu iekaisumu. Infekcijas deva ir 105-1012 ^šūnas. Process ir lokalizēts tievajās zarnās. Slimību raksturo ūdeņaina caureja un smaga dehidratācija. Pārsvarā slimo bērni pirmajā dzīves gadā. Infekcijas metode ir kontakts-mājsaimniecība, retāk pārtikas izraisīta.

Serogrupas EIEC un 4 ir visbiežākie nozokomiālo uzliesmojumu cēloņi.

EHEC ražo citotoksīnus STX-1 un STX-2. Tie cilvēkiem izraisa hemorāģisko kolītu ar smagām komplikācijām, piemēram, hemolītisko urēmiju un trombotisku trombocitopēnisku purpuru. Toksīni iznīcina mazo asinsvadu endotēlija šūnas. Asins recekļu veidošanās un fibrīna nogulsnēšanās izraisa asinsrites traucējumus, asiņošanu, išēmiju un nekrozi šūnu sieniņā. Urēmiskais hemolītiskais sindroms var būt letāls. EHEC ir pārstāvēti ar daudziem serotipiem (-150), bet galveno epidemioloģisko lomu spēlē E. coli 0157-H7 un tā flagelātu mutants E. coli 0157:NM, jo tikai tie ražo STX. Šie baktēriju celmi var izdalīt tikai vienu no citotoksīniem vai abus vienlaikus. Tiek uzskatīts, ka EHEC serovāru, tostarp E. coli 0157:H7, dabiskais rezervuārs ir liellopi un aitas. Visizplatītākais inficēšanās ceļš ir pārtika (gaļa, īpaši malta gaļa; piens). E. coli 0157:H7 ir neparasti izturīga pret nelabvēlīgiem faktoriem. Tas veicina tā izdzīvošanu un vairošanos dažādos produktos. Infekcija ir iespējama, nonākot saskarē ar sadzīves priekšmetiem. Slimības sākums ir akūts: rodas zarnu spazmas, pēc tam caureja, sākotnēji ūdeņaina, pēc tam asiņaina. Slimi bērni un pieaugušie. Slims cilvēks ir lipīgs.

Laboratoriskā diagnostika

Tā pamatā ir patogēna tīrkultūras izolēšana un identificēšana, kā arī toksīnu testēšana, izmantojot PCR. Ešerihiozes izraisītāju identificē, izmantojot polivalentu OK-serumu komplektu un adsorbētu serumu komplektu, kas satur antivielas tikai pret noteiktiem antigēniem. EIEC identificēšanai var izmantot keratokonjunktivālu testu. Daži EIEC pārstāvji ir nekustīgi un nefermentē laktozi un salicīnu. E. coli 0157:H7 identificēšanu atvieglo tā nespēja fermentēt sorbītu (laktozes vietā tiek izmantota endobarotne ar sorbītu). Taču OKZ patogēnu (visu kategoriju) identificēšanai un diferenciācijai vislabāk ir izmantot PCR testa sistēmas. Ja nepieciešams, tiek noteikta izolēto patogēnu jutība pret antibiotikām.

E. coli ārstēšana

Tiek izmantotas dažādas antibiotikas. Lai atjaunotu traucēto ūdens-sāls metabolismu, tiek izmantoti iekšķīgi lietojami sāls šķīdumi. Tos ražo celofāna maisiņos pulveru veidā, kas satur NaCl - 3,5 g; NaHC03 - 2,5 g; KCl - 1,5 g un glikozi - 20,0 g, un izšķīdina 1 litrā ūdens.