Escherichia coli – bakteria o różnych obliczach

Bakterie z gatunku Escherichia coli wchodzą w skład flory jelitowej (mikrobioty) ludzi i zwierząt. Mogą być one jednak również przyczyną wielu chorób zakaźnych z sepsą włącznie. Warto wiedzieć, które szczepy bakterii odpowiadają za zakażenia, kiedy dochodzi do infekcji i w jaki sposób walczyć z chorobą wywołaną przez Escherichia coli.  

Spis treści:

1. Czym jest Escherichia coli? 
   • Jak przenosi się bakteria E.coli? 
   • Patogenne szczepy Escherichia coli 
2. Objawy zakażenia bakteriami Escherichia coli 
   • Zakażenia przewodu pokarmowego bakteriami E.coli 
   • Zakażenia układu moczowego bakteriami E.coli 
   • Zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych u noworodków bakteriami E.coli  
   • Sepsa o etiologii E.coli 
   • Zakażenia pochwy bakteriami E.coli 
3. Badania laboratoryjne w kierunku zakażenia Escherichia coli 
4. Zakażenia wywołane Escherichia coli – leczenie 
5. Profilaktyka zakażeń E. coli 

Czym jest Escherichia coli? 

Escherichia coli (E.coli), zwana również pałeczką okrężnicy, należy do Gram-ujemnych, względnie beztlenowych bakterii z rodziny Enterobacteriaceae. Drobnoustroje wchodzą w skład mikrobioty jelitowej, gdzie pełnią pożyteczne funkcje przy syntezie witamin z grupy B, K i kwasu foliowego oraz przy rozkładzie pokarmu. Bakterie stanowią też barierę dla zasiedlania jelita przez organizmy patogenne.  

W określonych sytuacjach pałeczki okrężnicy mogą stać się chorobotwórcze dla człowieka. Objawy zakażenia bakteriami E.coli zależne są od miejsca zakażenia i od właściwości szczepu, który spowodował infekcję. Najczęściej powodują zakażenia układu moczowego i przewodu pokarmowego. 

Jak przenosi się bakteria E.coli? 

Większość zakażeń wywoływanych przez Escherichia coli (z wyjątkiem zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych noworodków i zakażeń przewodu pokarmowego) należy do zakażeń endogennych, czyli wywołanych przez szczepy wchodzące w skład flory fizjologicznej człowieka. Dzieje się tak w stanie obniżonej odporności gospodarza. 

Do egzogennych zakażeń Escherichia coli może dojść na skutek: 

• spożycia skażonej żywności i wody,  

• bezpośredniego kontaktu z zakażonymi ludźmi i zwierzętami,  

• kąpieli w basenie lub otwartym akwenie wodnym skażonym ludzkimi fekaliami i odchodami zwierząt, 

Infekcje egzogenne najczęściej są skutkiem nieprzestrzegania podstawowych zasad higieny osobistej i higieny żywności.  

>> Przeczytaj: Czyste piaskownice – bezpieczeństwo dzieci

Patogenne szczepy Escherichia coli 

Wysoki potencjał bakterii Escherichia coli do wywoływania zakażeń związany jest z posiadanymi przez nie swoistymi czynnikami wirulencji, do których należą adhezyjny i egzotoksyny. Czynniki wirulencji ułatwiają wniknięcie, namnożenie się bakterii oraz uszkodzenie tkanek zaatakowanego organizmu. 

Bakterie Escherichia coli pochodzące z flory fizjologicznej mogą stać się patogenami po przedostaniu do naturalnie jałowych obszarów ciała człowieka. Są jednymi z najczęstszych przyczyn zakażeń układu moczowego, nerwowego i płciowego. Pałeczki okrężnicy są w czołówce czynników etiologicznych odpowiedzialnych za zakażenia szpitalne, w tym sepsę. 

Zakażenia przewodu pokarmowego są wywoływane przez biegunkotwórcze szczepy Escherichia coli na skutek spożycia żywności lub wody. 

Objawy zakażenia bakteriami Escherichia coli 

Choroby wywoływane przez pałeczkę okrężnicy dotyczą zarówno pacjentów szpitalnych jak i pozaszpitalnych.  

Zakażenia przewodu pokarmowego bakteriami E.coli 

Biegunkotwórcze szczepy E.coli zaklasyfikowano na podstawie fenotypowych i genotypowych markerów chorobotwórczości do 5 grup:  

1. Enteropatogenne E.coli (EPEC) – szczepy wywołują zakażenie jelita cienkiego u małych dzieci, w tym u noworodków i niemowląt. Czynnikami wirulencji szczepów EPEC są fimbrie tworzące wiązki oraz białka sekrecyjne ESP i intymina. Okres wylęgania choroby wynosi 1-2 dni. W przebiegu infekcji dochodzi do zniszczenia mikrokosmków jelitowych, występuje wodnista biegunka i wymioty. W stolcu może pojawić się śluz, nie zawiera on jednak krwi. Infekcja trwa z reguły 5-15 dni i ma charakter samo ograniczający. 
2. Enterokrwotoczne E.coli (EHEC) – szczepy wywołują krwotoczne zapalenie jelita grubego. Za objawy chorobowe odpowiedzialne są cytotoksyny (toksyna Shiga – Stx-1 i Stx-2) przypominające toksynę wytwarzaną przez Shigella dysenteriae. Czynnikami wirulencji EHEC są również fimbrie tworzące wiązki oraz intymina. Do wystąpienia choroby wystarczające jest spożycie wody lub żywności zanieczyszczonej w niewielkim stopniu (dawka zakaźna – <10³ komórek bakterii). Rezerwuarem drobnoustrojów jest głównie bydło, a najczęstszą przyczyną zakażenia mielona wołowina. Do infekcji może dojść również na skutek spożycia surowych warzyw zanieczyszczonych nawozem bydlęcym. Okres wylęgania choroby wynosi 3-4 dni. Symptomy infekcji przypominają czerwonkę bakteryjną. Pojawia się wodnista biegunka przechodząca w krwawą, skurcze brzucha, brak lub niska gorączka. Choroba zazwyczaj ustępuje po 7 dniach. Powikłaniem zakażenia EHEC może być zespół hemolityczno-mocznicowy. Szczepy EHEC, w przeciwieństwie do innych patogennych E.coli i innych bakterii wywołujących biegunki, częściej wywołują zakażenia w krajach uprzemysłowionych niż w krajach rozwijających się.  
3. Enterotoksyczne E.coli (ETEC) – szczepy wywołują zakażenie jelita cienkiego. Są jedną z przyczyn biegunek podróżnych oraz biegunki dzieci do lat 3-ch w krajach rozwijających się. Czynnikami wirulencji ETEC są enterotoksyny (ciepłochwiejna, ciepłostała) stymulujące hipersekrecję płynów i elektrolitów oraz adhezyjny ułatwiające kolonizację bakterii. Toksyna ETEC przypomina właściwościami toksynę cholery. Do zakażenia dochodzi po spożyciu dużej dawki bakterii (ok. 10 ⁵ komórek). Okres wylęgania wynosi 12-72 h. Objawami choroby są: wodnista biegunka, wymioty, nudności, skurcze brzucha, niewysoka gorączka. Choroba samoistnie ustępuje po 3-ch dniach. 
4. Enteroagregacyjne E.coli (EAEC) – szczepy wywołują zakażenie jelita cienkiego. Bakterie są przyczyną ostrej biegunki we wszystkich grupach wiekowych, należą do drobnoustrojów odpowiedzialnych za biegunki podróżnych. Do zakażenia konieczne jest spożycie dużej liczby bakterii (ok. 10⁷ komórek). Czynnikami wirulencji EAEC są fimbrie agregacyjne i toksyny. Objawami choroby są: wodnista biegunka, wymioty, odwodnienie, niewysoka gorączka. Symptomy wynikają ze skrócenia mikrokosmków jelitowych, powstania nacieków z komórek jednojądrzastych i obniżonej absorpcji płynów. 
5. Enteroinwazyjne E.coli (EIEC) – szczepy wywołują zakażenie jelita grubego. Za wirulencję EIEC odpowiedzialne są czynniki inwazyjności, które są kodowane na plazmidach. Odpowiadają one za niszczenie nabłonka jelitowego. Przebieg choroby zbliżony jest do czerwonki bakteryjnej, ale do jaj wystąpienia potrzebna jest wyższa dawka zakaźna. Infekcja wylęga się przez 1-3 dni. Objawami choroby wywoływanej przez EIEC są: gorączka, bolesne skurcze brzucha, wodnista biegunka (w początkowej fazie choroby). Z czasem, przy zachowaniu częstego oddawania, stolce stają się skąpe, z domieszką śluzu, krwi i ropy. Infekcja ustępuje samoistnie po ok. 10 dniach. 

>> Przeczytaj też: Zatrucie pokarmowe – przyczyny, objawy, badania i leczenie

Zakażenia układu moczowego bakteriami E.coli 

Escherichi coli jest najczęstszą przyczyną zakażeń układu moczowego (ZUM) u pacjentów szpitalnych i pozaszpitalnych. Dotyczy to zarówno infekcji niepowikłanych (E.coli odpowiedzialna jest za 75-95% przypadków), jak i powikłanych (E.coli odpowiedzialna jest za 21-54% przypadków). Do zakażenia dochodzi zazwyczaj drogą wstępującą szczepami bytującymi w okrężnicy. Bakterie przemieszczają się do cewki moczowej, a następnie do pęcherza moczowego, nerek lub prostaty. Najczęściej za ZUM odpowiedzialne są szczepy uropatogenne E.coli  (UPEC). Szczepy UPEC dysponują licznymi czynnikami zjadliwości, które umożliwiają kolonizację nabłonka pęcherza i górnych dróg moczowych (adhezyjny) oraz stymulują odczyn zapalny (hemolizyna). 

Zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych u noworodków bakteriami E.coli  

Bakterie Escherichia coli, obok paciorkowców grupy B, odpowiadają za większość zakażeń centralnego układu nerwowego u noworodków poniżej 1 m.ż. Większość z szczepów posiada antygen otoczkowy K1. Drobnoustroje bytują w przewodzie pokarmowym kobiet ciężarnych i niemowląt. Zakażenie jest zazwyczaj następstwem sepsy. Objawy zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych u noworodków są mało charakterystyczne – rzadko występuje gorączka. Stosunkowo częstym objawem są zaburzenia oddychania, z niewydolnością oddechową włącznie. 

Sepsa o etiologii E.coli 

Do sepsy o etiologii Escherichia coli dochodzi najczęściej w następstwie zakażenia układu moczowego (urosepsa) lub przewodu pokarmowego (np. na skutek perforacji jelit). Ostra i gwałtowna reakcja uogólniona organizmu na zakażenie drobnoustrojami jest szczególnie niebezpieczna, ze względu na wysoką śmiertelność, dla pacjentów z obniżoną odpornością i pacjentów, u których pierwotna infekcja była zlokalizowana w jamie brzusznej lub centralnym układzie nerwowym. 

Zakażenia pochwy bakteriami E.coli 

Escherichia coli wchodzi w skład mikrobioty pochwy, gdzie w warunkach fizjologicznych pozostaje w równowadze z innymi drobnoustrojami. Zaburzenia w mikrobiocie mogą być przyczyną nadmiernego wzrostu populacji bakterii E.coli, co może prowadzić do endogennego zapalenia pochwy. Czynnikami, które mają wpływ na zaburzenia mikrobioty są: choroba, stres, leki (np. antybiotyki), nadmierna higiena (częste irygacje), alkohol, dieta. Objawami zapalenia są upławy, świąd i pieczenie pochwy, dyskomfort, ból w podbrzuszu. 

>> Więcej informacji:  Zdrowie kobiety – diagnostyka mikrobiomu i infekcji intymnych

Badania laboratoryjne w kierunku zakażenia Escherichia coli 

Wykonanie badania mikrobiologicznego u pacjenta pozaszpitalnego jest niezbędne, jeżeli: 

• nie obserwuje się poprawy w trakcie podjętego wcześniej leczenia,  

• dochodzi do nawrotów zakażenia (ZUM, zakażenia pochwy),  

• objawy choroby przeciągają się w czasie (biegunki, zakażenia rany).  

Wybór badania laboratoryjnego dla potwierdzenia zakażenia bakteriami Escherichia coli jest zależny od umiejscowienia zakażenia i objawów chorobowych. Materiałem do badania może być kał, mocz, wymazy, krew, płyn mózgowo-rdzeniowy i inne. Z pobranego materiału wykonywany jest posiew na specjalne podłoża wzrostowe. W dalszym etapie badania wyhodowane bakterie są identyfikowane do gatunku oraz oznaczana jest ich wrażliwości na leki (tzw. antybiogram). W diagnostyce stosowane są również szybkie testy immunochromatograficzne, testy lateksowe oraz testy genetyczne. Ze względu na fizjologiczną obecność E.coli w różnych obszarach organizmu człowieka, interpretacja wyniku badania mikrobiologicznego musi być powiązana z objawami chorobowymi i wymaga oceny przez lekarza. 

W przypadku podejrzenia zakażenia przewodu pokarmowego biegunkotwórczymi szczepami Escherichia coli należy zlecić badania ukierunkowane na te właśnie szczepy. Materiałem do badania jest z reguły kał, który należy dostarczyć jak najszybciej do laboratorium (max. w ciągu 24 h) w specjalnym sterylnym (jałowym) pojemniczku, dostępnym w punkcie pobrań lub aptece. Jeżeli przewiduje się, że czas dostarczenia będzie dłuższy niż 2 godziny, próbkę należy przechowywać w temperaturze lodówki. Ze względu na powszechną obecność Escherichia coli w przewodzie pokarmowym, gdzie bakterie wchodzą w skład mikrobioty, potwierdzenie obecności szczepu biegunkotwórczego wymaga wykonania badań genetycznych.  

W przypadku zakażenia układu moczowego próbką do badania jest mocz pobrany do sterylnego pojemniczka, dostępnego w punkcie pobrań lub aptece. Do pobierania moczu należy być przygotowanym zgodnie ze wskazówkami przekazanymi przez personel medyczny. Personel informuje również o sposobie pobierania próbki. Mocz należy dostarczyć jak najszybciej do laboratorium (max. w ciągu 24 h). Jeżeli przewiduje się, że czas dostarczenia będzie dłuższy niż 2 godziny, próbkę należy przechowywać w temperaturze lodówki. Posiew moczu jest badaniem ilościowym. Stwierdzenie obecności bakterii E.coli w moczu w mianie znamiennym jest potwierdzeniem zakażenia. Wartość znamienna nie jest wartością stałą i zależy od postaci ZUM oraz techniki pobierania materiału.  

W przypadku podejrzenia zapalenia pochwy o etiologii Escherichi coli, dla potwierdzenia zakażenia wskazane jest równoczesne wykonanie posiewu mikrobiologicznego i badania biocenozy pochwy, co może ułatwić interpretację wyniku. 

Zakażenia wywołane Escherichia coli – leczenie 

W leczeniu zakażeń wywoływanych przez Escherichia coli stosowane są antybiotyki. Antybiotyki przepisywane są przez lekarza i należy przyjmować je ściśle z jego zaleceniami. Nie należy przerywać kuracji bez konsultacji! 

W zakażeniach przewodu pokarmowego (biegunki) najważniejsze jest uzupełnianie wody i elektrolitów. Antybiotyków nie należy podawać w przypadku zakażenia szczepami EHEC, gdyż może to zwiększyć ryzyko wystąpienia zespołu hemolityczno-mocznicowego. 

Profilaktyka zakażeń E. coli 

Unikanie zakażenia bakteriami Escherichia coli opiera się przede wszystkim na przestrzeganiu podstawowych zasad higieny. Profilaktyce sprzyja: 

• higiena rąk, 

• higiena przygotowywania i spożywania posiłków, 

• unikanie kąpieli w zanieczyszczonych zbiornikach wodnych, 

• niespożywanie żywności (szczególnie nieprzetworzonej) od ulicznych sprzedawców, 

• picie na wyjazdach napojów butelkowanych. 

Piśmiennictwo:

1. dr hab. n. med. Ernest Kuchar „Biegunki wywołane przez patogenne szczepy Escherichia coli”  
2. Patric R. Murray, K.S. Rozenthal, M.A.Pfaller – Mikrobiologia wyd.VI Wrocław 2011. 
3. M. Jagielski, Etiologia, obraz kliniczny i diagnostyka ostrych zakażeń i zarażeń przewodu pokarmowego oraz zatruć pokarmowych; Biblioteka Diagnosty Laboratoryjnego; Fundacja Pro Futura; Warszawa 2010.
4. Rekomendacje diagnostyki, terapii i profilaktyki zakażeń układu moczowego u dorosłych pod redakcją: prof. dr hab. med. Walerii Hryniewicz, dr hab. med. Michała Holeckiego; Wydawnictwo sfinansowane ze środków będących w dyspozycji Ministra Zdrowia w ramach programu zdrowotnego pn.: „Narodowy Program Ochrony Antybiotyków na lata 2011-2015”. 
5. dr n. med. Magdalena Okarska-Napierała, dr hab. n. med. Ernest Kuchar „Algorytm postępowania w podejrzeniu bakteryjnego zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych u dzieci i młodzieży”.