Diarréframkallande Escherichia coli
Huvudartikel
Till innehållsförteckningen för Referensmetodik: Tarminfektioner, 2:a upplagan 2002
Diarréframkallande Escherichia coli
Smittämnen
Escherichia coli är en gramnegativ stav som tillhör familjen Enterobacteriaceae. E. coli betraktas som en icke sjukdomsframkallande mikroorganism vanlig i mag-tarmkanalen hos både människor och djur. Den används som indikatorbakterie vid rutinundersökningar av vatten och livsmedel för att påvisa färsk fekal förorening. Först år 1945 kunde man visa att E. coli också var tarmpatogen då en stam av speciell serotyp kunde knytas till ett utbrott av diarré hos småbarn. Vid mitten av 50-talet hade ett 15-tal olika serotyper av E. coli kunnat associeras epidemiologiskt med utbrott av spädbarnsdiarré och benämndes enteropatogena E. coli (EPEC). Under de gångna 50 åren har kunskapen om E. coli som patogen ökat åtskilligt, och man har identifierat ytterligare kategorier av diarréframkallande E. coli varav en del tidigare betraktats som EPEC, ett begrepp som numera fått en striktare definition. De mest kända kategorierna är sammanställda i tabell 16 och av dessa redovisas EHEC i separat kapitel.
Idag är det allt mer uppenbart, att E. coli är en viktig orsak till diarrésjukdomar i både u- och i-länder. I Sverige finner vi diarréframkallande E. coli framförallt hos återvändande turister, men även i importerade livsmedel. En svensk studie visade att ETEC är den vanligaste typen bland tarmpatogena E. coli, även vanligare än Salmonella och Shigella . Diarréframkallande E. coli återfinns bland ett stort antal serotyper (O:H). Olika kategorier av tarmpatogena E. coli kan vara av samma serotyp. Dessa serotyper kan dessutom återfinnas hos apatogena stammar. Serotypning - den förr så vanliga metoden för identifikation- är därför ej lämplig och har ersatts med påvisande av virulensfaktorer eller andra egenskaper specifika för respektive kategori. Kända virulensegenskaper är toxinproduktion eller invasivitet. För de kategorier av E. coli där kunskapen om virulensfaktorer saknas eller betydelsen av påvisade möjliga virulensfaktorer ännu ej är fullständigt utredd utgår definitionen från adhesionsmönstret på epitelceller. Sådana mönster är (i) localized adherance (LA) där bakterier bildar mikrokolonier som binder till en eller ett par begränsade områden på cellerna (HeLa eller HEp-2); (ii) diffuse adherance (DA) där bakterier binder till cellerna över hela ytan; (iii) aggregative adherance (AA) där bakterierna bildar karakteristiska aggregat (liknar staplade tegelstenar) på HEp-2 celler men också på andra ytor t.ex. glas och plast.
EIEC
EIEC-isolat bär liksom Shigella på en 140 MDa plasmid samt har ett kluster av gener som kodar för proteiner involverade i invasion av tarmepitelceller. Gränsen mellan EIEC och Shigella är flytande (se vidare under kapitel Shigella).
EPEC
En 50-70 MDa plasmid kallad enteroadherence factor (EAF) är nödvändig för att EPEC skall utrycka LA-fenotypen. Man har visat att EAF innehåller ett operon som kodar för en speciell typ av pili, bundle forming pili (Bfp), som förenas i stora buntar. Detta pili svarar för bindning mellan bakterier varvid mikrokolonier bildas, vilket är karaktäristiskt för LA-fenotypen. På en kromosomal patogenicitetsö, LEE, finns ett 30-tal gener samlade. Dessa kodar bl.a. för ett adhesin (intimin), ett sekretoriskt system (typ III) samt ett flertal andra proteiner, t.ex. Tir. EAF innehåller också gener som reglerar uttryck både av gener för Bfp och gener på LEE.
ETEC
ETEC producerar två olika typer av plasmidkodade enterotoxiner, heat labile toxin (LT) och heat-stable toxin (ST). ST klassificeras i sin tur i två huvudgrupper STa och STb. STa från olika isolat uppvisar en relativt stor heterogenitet på DNA nivå. En stam kan producera antingen LT, ST eller båda. Ett flertal kolonisationsfaktorer har beskrivits hos ETEC t.ex. CFA/I, CFA/III och CSA3, som är prototyper för tre olika typer av pili.
EAggEC
EAggEC uppvisar ett typiskt AA-mönster på vävnadsceller. Två olika pilin, AAF/I och AAF/II där många enskilda pili tillsammans bildar stora buntar, anses var för sig ge upphov till AA-mönstret. Båda kodas från plasmider runt 60 MDa som finns hos en stor del av AA-positiva isolat. Ett enterotoxin, EAST 1, som liknar ST hos ETEC identifierades först hos EAggEC, men många isolat saknar toxinet. EAST 1 förekommer minst lika ofta hos EHEC och dessutom ofta hos andra E. coli.
Patogenes och patofysiologi
EIEC
Enteroinvasiva E. coli invaderar företrädelsevis celler i tjocktarmen. EIEC liksom Shigella invaderar mikrovilli, förökar sig i cytoplasman och migrerar till närliggande epitelceller. Detta kan resultera i en lokal inflammation, ulceration och diarré.
EPEC
Localized adherence har en signifikant koppling till diarrésjukdom och är en karakteristisk egenskap hos de klassiska EPEC-serotyperna. Bakterien uttrycker Bfp rikligt initialt under infektionsfasen och är troligen också viktig för bindning till vävnadsceller. Efter den initiala adhesionen mellan EPEC och epitelceller uppstår lokalt förändringar av epitelcellerna, s.k. attaching and effacing lesions (A/E). Dessa orsakas av faktorer hos bakterien som kodas av LEE och utgörs av ett sekretoriskt system (typ III) förlängt till en organell som translokerar ett flertal proteiner till epitelcellen. Ett av dessa, Tir, fungerar som receptor i epitelcellens cellmembran till vilken intimin i bakteriens yttermembran kan binda. I denna mycket täta bindning (attaching) ingår en lokal omformation av epitelcellens yta till en aktinrik piedestal på vilken bakterien vilar. Vid piedestalen bryts microvilli ner (effacing). Långtgående studier av processen för bildandet av A/E-fenotypen och därmed inducerade effekter på epitelcellerna har stärkt misstanken att A/E utgör en verklig virulensfaktor hos EPEC. Efter införandet av metoder för diagnostisk riktade mot A/E identifieras ofta A/E-positiva E. coli som saknar LA-fenotypen och likväl är associerade med diarrésjukdom. De definieras som atypisk EPEC. I Sverige är dessa betydligt vanligare än typisk EPEC.
ETEC
ETEC binder till mikrovilli i tunntarmen. Av de beskrivna enterotoxinerna är LT biokemiskt, immunologiskt och funktionsmässigt mycket likt koleratoxinet och är liksom detta ett 1A+5B toxin. A-enheten har biologisk aktivitet, medan B binder toxinet till receptorn, GM1-gangliosid på ytan av målcellerna, enterocyter. Translokation av A-enheten resulterar i ökning av intracellulärt cAMP, vilket resulterar i sekretion av kloridjoner och absorption av natriumjoner vilket i sin tur leder till nettoförlust av vätska hos tarmcellerna. STa är en liten icke antigen peptid på ca 2 kDa. Receptor för detta toxin är guanylatcyklas. Vid bindning stimuleras enzymet vilket resulterar i ökade intracellulära cGMP-nivåer. De jonflöden som induceras i tarmen påminner om effekten av LT men mekanismen är annorlunda.
EAggEC
Graden av patogenicitet hos dessa bakterier är oklar. Virulensmekanismen är också i stort sett okänd. Betydelsen av EAST 1 för patogenes är osäker då det saknas hos en del EAggEC, och har dessutom identifierats hos ett flertal andra kategorier av E. coli inklusive icke diarréassocierade. EAggEC återfinns i slemmet utanpå enterocyterna och stimulerar slemproduktion och förefaller ingå i en tät, tjock slemmig biofilm som kan vara orsaken till den undernäring som är associerad med EAggEC
Symtom och klinisk bild
ETEC förorsakar akut vattnig diarré av övergående natur, som kan vara mycket lik den hos kolera, men varar inte lika länge. Inte heller är vätskeförlusten och uttorkningen lika allvarlig. Patienterna förblir afebrila och har ingen blodinblandning i feces. Patienter med EIEC utvecklar först vattnig diarré liknande den förorsakad av ETEC. Endast en mindre del av patienterna utvecklar ett klassiskt shigellaliknande syndrom med magkramp och slemmig diarré, ofta blodinblandad. EPEC-infektion resulterar i akut, övergående, vattnig diarré med låggradig feber. Den kan vara persisterande speciellt hos småbarn. EPEC kan vara letal för undernärda barn. EAggEC kan förorsaka vattnig, slemmig diarré med låggradig feber, ofta persisterande (medel 17 dagar) – speciellt hos undernärda barn.
Laboratoriediagnostik
Följ länken för detaljerad information
Svarsrutiner
Positivt PCR-resultat kan preliminärt svaras ut som fynd av misstänkt ETEC, EIEC eller EPEC. Då bör anges vilken målgen som påvisats i primärkultur och att isolerings- och typningsförsök pågår. Om försök att isolera PCR-positiv stam misslyckas anges detta i slutligt svar.
Laboratorierapportering
EIEC, EPEC och ETEC är ej anmälningspliktiga enl. Smittskyddslagen.
Behandlande läkare bör i en akut epidemisk situation alltid kontakta smittskyddsläkaren.
Referensfunktioner
REFERENSER
- Blomen I., Löfdahl S., Stenström T.A. and Norberg R. Identification of enterotoxigenic Escherichia coli isolates: a comparison of PCR, DNA hybridization, ELISA's and bioassays. J Microbiol Meth 1993;17:181-191.
- Elliott SJ, Wainwright LA, McDaniel TK, Jarvis KG, Deng YK, Lai LC, McNamara BP, Donnenberg MS, Kaper JB. The complete sequence of the locus of enterocyte effacement (LEE) from enteropathogenic Escherichia coli E2348/69. Mol Microbiol 1998;28:1-4.
- Nataro J.P. and Kaper J.B. Diarrheagenic Escherichia coli. Clin Microbiol Rev 1998;11:142-201.
- Svenungsson B et al. Enteropathogens in Adult Patients with Diarrhea and Healthy Control Subjects: A 1-Year Prospective Study in a Swedish Clinic for Infectious Diseases. Clin Infect Dis 2000;30:770–78