Escherichioosid (perekond Escherichia, E. coli)

Perekonna Escherichia peamine esindaja - E. coli - avastas esmakordselt 1885. aastal T. Escherich, kelle järgi see bakteriperekond oma nime sai. Selle perekonna põhijooned: peritriitsne (või mitteliikuv), kääritab laktoosi happe ja gaasi moodustades (või laktoosnegatiivne), ei kasva tsitraadiga nälgivas keskkonnas, Voges-Proskaueri reaktsioon on negatiivne, MR-test on positiivne, ei oma fenüülalaniini deaminaasi, ei kasva KCN-iga keskkonnas, G + C sisaldus DNA-s on 50-51 mol%.

Perekonda Escherichia kuulub vähemalt 7 liiki; meditsiinis on eriti oluline liik E. coli, eriti need variandid, mis põhjustavad inimeste haigusi. Need jagunevad kahte põhirühma: need, mis põhjustavad ekstraintestinaalseid haigusi, ja need, mis põhjustavad ägedaid soolehaigusi (AID). Esimese esindajad jagunevad kolme patoloogilisse rühma:

1. meningeaalne (MENEC - E. coli meningiit);
2. septitseemiline (SEPEC - septiceemia E. coli) ja
3. uropatogeenne (UPEC - uropatogeenne E. coli).

Ägedaid hingamisteede infektsioone põhjustavad E. coli variandid omakorda jagati algselt nelja kategooriasse: enterotoksigeenne E. coli (ETEC); enteroinvasiivne E. coli (EIEC); enteropatogeenne E. coli (EPEC) ja enterohemorraagiline E. coli (EHEC). Seejärel identifitseeriti veel kaks kategooriat: enteroagregatiivne E. coli (EAEC) ja difuusselt agregatiivne E. coli (DAEC).

Lisaks kasutatakse E. colit rahvusvahelistes standardites vee, eriti joogivee, ja toiduainete fekaalse saastumise astme indikaatorina.

E. coli standardtüve (E. coli K-12) kasutatakse laialdaselt paljude maailma riikide laborites bakterite geneetika uurimiseks.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Morfoloogia

E. coli on fakultatiivne anaeroob, kasvab hästi tavapärastel söötmetel – agaril on kolooniad ümarad, kumerad ja poolläbipaistvad. Puljongil toimub kasv difuusse hägususe kujul. Kasvu optimaalne temperatuur on 37 °C, kasvab vahemikus 10–45 °C, optimaalne pH on 7,2–7,5. Kõigil diferentsiaaldiagnostilistel söötmetel on laktoosi lagundavate E. coli kolooniad värvunud indikaatori värviga (Endo söötmel tumepunane metallilise läikega).

Biokeemilised omadused

Enamasti on E. coli võimeline kääritama järgmisi süsivesikuid happe ja gaasi moodustamiseks: glükoos, laktoos, mannitool, arabinoos, galaktoos, mõnikord sahharoos ja mõned muud süsivesikud; moodustab indooli; tavaliselt ei moodusta H2S-i _; redutseerib nitraadid nitrititeks, ei vedelda želatiini, ei kasva tsitraadiga näljutuskeskkonnas, annab positiivse reaktsiooni MR-iga ja negatiivse reaktsiooni Voges-Proskaueri meetodiga. Nende tunnuste järgi saab seda hõlpsasti eristada paljude haiguste (düsenteeria, tüüfus, salmonelloos jne) patogeenidest. Patogeensed E. coli bakterid ei erine aga sageli mittepatogeensetest ei kultuuriliste ega biokeemiliste omaduste poolest.

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

E. coli patogeensusfaktorid

E. coli võime põhjustada mitmesuguseid haigusi tuleneb järgmiste patogeensustegurite olemasolust:

Adhesiooni- ja koloniseerimisfaktorid. Need on vajalikud koerakkude külge kinnitumiseks ja nende koloniseerimiseks. Koloniseerimisfaktoril on avastatud kolm varianti: a) CFA/I-CFA/VI (koloniseerimisfaktor) - neil on fimbriaalne struktuur; b) EAF (enteropatogeenne E. coli adhesioonifaktor) - intimiin - välismembraani valk, mida kodeerib eaeA geen. Leitud 4-s ja EHEC-s, seda tuvastatakse bakterite võime järgi kinnituda Hep-2 rakkudele; c) Adhesioon Henle-407 - fimbriaalsed struktuurid, mida tuvastatakse bakterite võime järgi kinnituda Henle-407 rakkudele. Kõiki neid kodeerivad plasmiidgeenid. Lisaks neile on kirjeldatud ka teisi koloniseerimisfaktoreid, mille hulka võivad kuuluda ka bakteriaalsed lipopolüsahhariidid.

Invasioonifaktorid. Nende abiga tungivad näiteks EIEC ja EHEC soole epiteelirakkudesse, paljunevad neis ja põhjustavad nende hävimist. Invasioonifaktorite rolli täidavad välismembraani valgud.

Eksotoksiinid. On leitud, et patogeensed E. coli bakterid sisaldavad eksotoksiine, mis kahjustavad membraane (hemolüsiin), pärsivad valgusünteesi (Shiga toksiin) ja aktiveerivad sekundaarseid virgatsaineid (virgatsaine - kommunikatsioon) - toksiine CNF, ST, CT, CLTD, EAST.

Hemolüsiine toodavad mitmesugused patogeenid, sealhulgas E. coli. Hemolüsiin on pooride moodustav toksiin. See seondub esmalt sihtraku membraaniga ja moodustab seejärel sinna poori, mille kaudu väikesed molekulid ja ioonid sisenevad ja väljuvad, põhjustades rakkude surma ja erütrotsüütide lüüsi.

Shiga toksiin (STX) avastati esmakordselt Shigella dysenteriae bakterist ja seejärel leiti sarnane toksiin (Shiga-laadne toksiin) EHEC-st. Toksiin (N-glükosidaas) blokeerib valgusünteesi, reageerides 28S rRNA-ga, mille tulemuseks on rakusurm (tsütotoksiin). Shiga-laadset toksiini on kahte tüüpi: STX-1 ja STX-2. STX-1 on oma antigeensete omaduste poolest peaaegu identne Shiga toksiiniga, samas kui STX-2 erineb Shiga toksiinist oma antigeensete omaduste poolest ja erinevalt STX-1-st ei neutraliseeri seda selle antiseerum. STX-1 ja STX-2 tsütotoksiinide sünteesi E. colis kontrollivad mõõdukalt konverteerivate profaagide 9331 (STX-1) ja 933W (STX-2) geenid.

• Toksiin L (soojuselabiilne toksiin) on ADP-ribosüültransferaas; G-valguga seondudes põhjustab see kõhulahtisust.
• ST-toksiin (termostabiilne toksiin), mis interakteerub guanülaattsüklaasi retseptoriga, stimuleerib selle aktiivsust ja põhjustab kõhulahtisust.
• CNF (tsütotoksiline nekrootiline faktor) on deamidaasi valk, mis kahjustab niinimetatud RhoG valke. Seda toksiini leidub UPEC-is, mis põhjustab kuseteede infektsioone.
• CLTD-toksiin on tsütoletaalselt lagunev toksiin. Selle toimemehhanism on halvasti mõistetav.
• EAST-toksiin on enteroagregatiivse E. coli (EAEC) kuumakindel toksiin, mis on tõenäoliselt sarnane kuumakindla toksiiniga (ST).

Endotoksiinid on lipopolüsahhariidid. Need määravad bakterite antigeense spetsiifilisuse (mille määravad suhkrute korduv külgahel) ja kolooniate kuju (külgahelate kadumine viib S-kolooniate muutumiseni R-kolooniateks).

Seega ei kontrolli E. coli patogeensustegureid mitte ainult peremeesraku kromosomaalsed geenid, vaid ka plasmiidide või parasvöötme konverteerivate faagide poolt sisse viidud geenid. Kõik see viitab E. coli patogeensete variantide tekkimise võimalusele plasmiidide ja parasvöötme faagide leviku tagajärjel nende vahel. Allpool on lühike kirjeldus neljast E. coli kategooriast, mis põhjustavad ägedaid hingamisteede infektsioone; teavet hiljuti tuvastatud kategooriate DAEC ja EAEC kohta meile kättesaadavatest allikatest ei leitud.

ETEC hõlmab 17 serogruppi. CFA tüüpi fimbria struktuuri adhesiooni- ja koloniseerimisfaktorid ning enterotoksiinid (LT või ST või mõlemad) kodeeritakse sama plasmiidi (plasmiidide) poolt. Nad koloniseerivad villid neid kahjustamata. Enterotoksiinid põhjustavad vee-soola ainevahetuse häireid. Protsessi lokaliseerimine on peensool. Nakatav annus on 108–1010 rakku. Haigus kulgeb kooleralaadse kõhulahtisusena. Epideemiate tüüp on vee, harvemini toidu kaudu leviv. Haigestunud on 1–3-aastased lapsed ja täiskasvanud.

EIEC hõlmab 9 serogruppi, patogeensus on seotud võimega tungida soole limaskesta epiteelirakkudesse ja paljuneda nende sees, põhjustades nende hävimist. Neid omadusi kodeerivad lisaks kromosomaalsetele geenidele ka plasmiidgeenid (140 MD). Plasmiid kodeerib välismembraani valkude sünteesi, mis määravad invasiooni. Nii plasmiid ise kui ka selle kodeeritud valgud on seotud düsenteeria patogeenide omadega, mis selgitab EIEC sarnasust shigellaga. Nakatav annus on 10s rakku. Protsessi lokaliseerimiseks on alumine ileum ja jämesool. Haigus kulgeb düsenteeria vormis: algul vesine kõhulahtisus, seejärel koliidi sündroom. Haigestunud on 1,5-2-aastased lapsed, noorukid ja täiskasvanud. Puhangute tüüp - toit, vesi.

Epidemioloogia

E. coli on kõigi imetajate, lindude, roomajate ja kalade soolestiku normaalse mikrofloora esindaja. Seetõttu oli küsimuse selgitamiseks, millised E. coli variandid ja miks põhjustavad escherihioosi, vaja uurida antigeeni struktuuri, välja töötada patogeensete serovariantide tuvastamiseks vajalik seroloogiline klassifikatsioon ning välja selgitada, millised patogeneesfaktorid neil on ehk miks nad on võimelised põhjustama escherihioosi erinevaid vorme.

E. colil on 171 O-antigeeni varianti (01-0171), 57 H-antigeeni varianti (H1-H57) ja 90 pinna (kapsli) K-antigeeni varianti. Tegelikkuses on aga 164 O-antigeeni rühma ja 55 H-antigeeni serovarianti, kuna mõned varasemad 0:H serorühmad jäeti E. coli liikidest välja, kuid O- ja H-antigeenide järjekorranumbrid jäid samaks. Kõhulahtisust tekitava E. coli antigeensete omaduste hulka kuuluvad O- ja H-antigeeni numbrid, näiteks 055:116; 0157:H7; O-antigeen näitab kuulumist teatud serorühma ja H-antigeen on selle serovariant. Lisaks selgus O- ja H-antigeenide põhjalikumal uurimisel nn faktor O- ja H-antigeenidest ehk nende antigeensetest alamvariantidest, nagu H2a, H2b, H2c või O20, O20a, O20ab jne. Kokku sisaldab kõhulahtisust tekitavate E. coli bakterite nimekiri 43 O-serogruppi ja 57 OH-serovarianti. Seda nimekirja täiendatakse pidevalt uute serovariantidega.

[ 12 ], [ 13 ], [ 14 ]

Sümptomid

Rühm hõlmab 9 1. klassi ja neli 2. klassi serogruppi. 1. klassi serogruppidel on plasmiid (60 MDa), mis kontrollib EAF-tüüpi adhesiooni- ja koloniseerimisfaktori sünteesi. Seda esindab välismembraanis lokaliseeritud valk, mida tuvastatakse bakterite võime järgi kinnituda HEp-2 rakkudele. Valgu molekulmass on 94 kDa. 2. klassi serogruppidel seda plasmiidi ei ole; nende patogeensus on tingitud mõnest muust tegurist. On leitud, et mõlema klassi mõned tüved on võimelised sünteesima STX-i. 4 koloniseerivad enterotsüütide plasmamembraani, põhjustades epiteeli pinna kahjustusi erosioonide ja mõõduka põletiku tekkega. Nakkusdoos on 105-1012 ^rakku. Protsess lokaliseerub peensooles. Haigusele on iseloomulik vesine kõhulahtisus ja raske dehüdratsioon. Enamasti haigestuvad esimese eluaasta lapsed. Nakatumisviis on kontakt-kodumajapidamine, harvemini toidust leviv.

Serogrupid EIEC ja 4 on nosokomiaalsete puhangute kõige levinumad põhjused.

EHEC-id toodavad tsütotoksiine STX-1 ja STX-2. Need põhjustavad inimestel hemorraagilist koliiti, millel on rasked tüsistused, nagu hemolüütiline ureemia ja trombootiline trombotsütopeeniline purpura. Toksiinid hävitavad väikeste veresoonte endoteelirakke. Verehüüvete teke ja fibriini ladestumine põhjustavad verevoolu häireid, verejooksu, isheemiat ja rakuseina nekroosi. Ureemiline hemolüütiline sündroom võib lõppeda surmaga. EHEC-e esindavad paljud serotüübid (-150), kuid peamist epidemioloogilist rolli mängivad E. coli 0157-H7 ja selle flagellaatmutant E. coli 0157:NM, kuna ainult nemad toodavad STX-i. Need bakteritüved võivad eritada ainult ühte tsütotoksiini või mõlemat samaaegselt. Arvatakse, et EHEC serovaride, sealhulgas E. coli 0157:H7, looduslik reservuaar on veised ja lambad. Kõige levinum nakkustee on toit (liha, eriti hakkliha; piim). E. coli 0157:H7 on ebasoodsate tegurite suhtes ebatavaliselt resistentne. See aitab kaasa selle ellujäämisele ja paljunemisele erinevates toodetes. Nakatumine on võimalik kokkupuutel majapidamistarvetega. Haiguse algus on äge: tekivad soolespasmid, seejärel kõhulahtisus, esialgu vesine, seejärel verine. Lapsed ja täiskasvanud on haiged. Haige inimene on nakkav.

Laboratoorne diagnostika

See põhineb patogeeni puhaskultuuri eraldamisel ja identifitseerimisel, samuti toksiinide testimisel PCR-meetodil. Ešherihioosi tekitaja identifitseeritakse polüvalentsete OK-seerumite ja adsorbeeritud seerumite komplekti abil, mis sisaldavad antikehi ainult teatud antigeenide vastu. E. coli identifitseerimiseks saab kasutada keratokonjunktivaalset testi. Mõned EIEC esindajad on liikumatud ega fermenteeri laktoosi ega salitsiini. E. coli 0157:H7 identifitseerimist hõlbustab selle võimetus fermenteerida sorbitooli (laktoosi asemel kasutatakse sorbitooliga endokeskkonda). Kuid OKZ patogeenide (kõik kategooriad) identifitseerimiseks ja eristamiseks on kõige parem kasutada PCR-testsüsteeme. Vajadusel määratakse isoleeritud patogeenide tundlikkus antibiootikumide suhtes.

E. coli ravi

Kasutatakse mitmesuguseid antibiootikume. Häiritud vee-soola ainevahetuse taastamiseks kasutatakse suukaudseid soolalahuseid. Neid toodetakse tsellofaankottides pulbri kujul, mis sisaldab NaCl - 3,5 g; NaHC03 - 2,5 g; KCl - 1,5 g ja glükoosi - 20,0 g ning lahustatakse 1 liitris vees.