Escherichia coli to bardzo zróżnicowany gatunek bakterii, który mieści w sobie szczepy komensalne, jelitowe i pozajelitowe patogeny. Skąd takie zróżnicowanie? To proste. Chodzi o to, że bakterie, o których mowa mają niezwykle plastyczny genom i pod wpływem nawet najbardziej banalnego czynnika mogą łatwo zmutować i przejść w formę wysoce zjadliwą.
W przypadku tejże bakterii, przyczyną łatwych mutacji jest umiejętność dokonania zabiegu tzw. „horyzontalnej wymiany genów„. To nic innego jak nowe środowisko i potencjalnie szkodliwe warunki, są drogą ewolucji dla mikroorganizmów. Właśnie dlatego należy być szczególnie ostrożnym z antybiotykoterapią w przypadku zakażenia.
W warunkach naturalnych Escherichia coli jest nierozerwalnie związana z florą bakteryjną jelit. Jej wpływ na organizm człowieka jest wówczas pozytywny, ponieważ pozytywnie wpływa na procesy trawienia. Zaznaczmy jednak, że chodzi o szczep, który tworzy relacje symbiotyczne między gospodarzem, a bakterią. Tutaj Escherichia coli jest składnikiem mikroflory jelitowej.
Przyczyny – na czym polega spryt Escherichia coli?
Wspomniany drobnoustrój działa na zasadzie dynamicznej równowagi polegającej na utrzymywaniu rdzenia genomu (stała część materiału genetycznego, charakterystyczna danemu gatunkowi) oraz ruchomej puli genów, którą może wymienić, np. wtedy, gdy patogen napotka na swojej drodze nowy materiał genetyczny, który wszczepi się w geny konkretnego osobnika. Ruchoma pula genów jest zatem, elementem wymiennym, dzięki któremu, organizm jest w stanie nabyć cech, np.: lekooporności.
Escherichia coli – wymienność genów
Warto dodać, że Escherichia coli może wymienić geny nie tylko z innymi szczepami, ale i z całkowicie odległymi systematycznie mikroorganizmami. Horyzontalny transfer genów odbywa się trzema drogami: wolnego wychwytywania DNA ze środowiska, za pośrednictwem bakteriofaga (wirus pasożytniczy, który atakuje inne bakterie – jest ich pasożytem, może przetrawić odpowiednie odcinki DNA, a następnie przekazać je danemu szczepowi Escherichia coli, który od tej pory będzie produkował nowe białko, dzięki któremu nabędzie nowych umiejętności), a także dzięki koniugacji, czyli przekazywaniu plazmidów z jednego organizmu do drugiego (Escherichia coli ma specyficzny odcinek DNA zwany plazmidem, którym może się wymieniać za pośrednictwem specjalnie utworzonego w tym celu mostka między Escherichia coli a innym organizmem (może nim być bakteria, bakteriofag, wirus).
Adaptacja Escherichia coli do układu pokarmowego człowieka
Adaptacja Escherichia coli do układu pokarmowego człowieka oraz bytowanie w organizmach ciepłokrwistych zwierząt jednoznacznie wskazuje, że zdolności zostały nabyte poprzez fuzję z przodkiem Salmonelli. Szczepy toksyczne Escherichia coli (zmutowane) odpowiadają za zespół objawów jelitowych i pozajelitowych. W wysoko rozwiniętych krajach prawie 1 mld. ostrych biegunek u dzieci poniżej 5 roku życia wywołanych jest przez patogenną formę. Główną drogą transmisji chorobotwórczych szczepów jest droga oralno-fekalna, dlatego też gatunek Escherichia coli stanowi główny wskaźnik jakości wody.
Escherichia coli – kolonizacja
Patogenne szczepy Escherichia coli mogą wykazywać mnóstwo cech szczególnych decydujących o wirulencji i zjadliwości. Bakterie mogą kolonizować wiele narządów i tkanek, a objawy są charakterystyczne dla danego miejsca. Ruchome elementy odpowiadają zwykle za adhezję (przyleganie do wybranych komórek ciała, fimbrie (ruchome części, które umożliwiają zakotwiczanie w określonych strukturach ciała), zewnątrzkomórkowe polisacharydy oraz białkowe podjednostki czy nawet elementy umożliwiające produkcję niektórych enzymów, np. tych, które rozkładają antybiotyki lub pompę efflux, która bardzo dobrze wypompowuje lek z wnętrza komórki, do środowiska zewnętrznego. Pozyskanie cech oporności/ zjadliwości decyduje o zdolnościach Escherichia coli do przetrwania w niesprzyjających warunkach.
Escherichia coli – inwazyjne szczepy i objawy
- IPEC (patogeny jelitowe) – powodują biegunkę, a ciężkość przechodzenia jest uwarunkowana odpornością gospodarza.
- EIEC (patogeny enetroinwazyjne) – są przyczyną biegunki. Wnikają do komórek nabłonka jelitowego gospodarza i wytwarzają eneteroinwazyny. Działają podobnie jak pałeczki z rodzaju Shigella.
- ETEC (patogeny enetrotoksyczne) – powodują biegunkę u dzieci poniżej 5 roku życia. Wytwarzają ciepłooporną toksynę, dzięki której są w stanie przetrwać. Mają specjalnie wytworzone wypustki, dzięki którym są w stanie zahaczyć się o błonę śluzową jelita.
- EPEC (patogeny enetropatogenne) – z łatwością kolonizują jelito cienkie. Indukują proces niszczenia komórek jelita cienkiego. Szczep posiada bardzo ciekawy system działania – „molekularna iniekcja”. Zasada polega na tym, że drobnoustrój nabył już zdolność do aplikowania toksyny do komórek gospodarza, która indukuje przebudowę cytoszkieletu komórkowego.
- EAEC (patogeny enteroagregacyjne) – przylegają do wszystkich komórek nabłonkowych, bywają przyczyną epidemii.
- EHEC (patogeny enterokrwotoczne) – wywołują krwotoczne zapalenie okrężnicy. Powodują zespół hemolityczno-mocznicowy, który staje się przyczyną niewydolności nerek. Nierzadko prowadzi do plamicy zakrzepowej.
- AIEC (patogeny adherentno-inwazyjne) – kolonizują śluzówkę jelita cienkiego. Bytują u pacjentów z chorobą Leśniowskiego – Crohna. Ten szczep jest wyjątkowo „wredny”. Posiada już zdolności do namnażania się w ludzkich makrofagach (komórki odpornościowe, których zadaniem jest wytwarzanie toksyn mających na celu pozbycie się pasożyta. W tym wypadku Escherichia coli urządza sobie wewnątrz nich „przytulne gniazdko” i właśnie w tak hipotetycznie trudnych niesprzyjających warunkach poczyna się namnażać, zupełnie jakby chciała zakpić z naszej odporności). Warto wiedzieć, że ten szczep niesie również przydatną informację genetyczną dla innych szczepów bakteryjnych z tego samego gatunku, które nierzadko również zamieszkują organizm człowieka, lecz nie wyrządzają mu krzywdy.
- DAEC (patogeny adherentno-inwazyjne) – powoduje biegunki u dzieci i objawy związane z układem moczowo-płciowym (częstomocz, pieczenie, swędzenie, czasami dochodzi do zakażenia nerek i w rezultacie do ich niewydolności), u noworodków powoduje zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych.
- UPEC (patogeny uroinwazyjne) – są bardzo groźne. Mogą powodować zakażenie krwi i sepsę. Powodują zapalenie przydatków u kobiet, zapalenie pęcherza, ciężkie stany zapalne nerek, wysoką gorączkę, duszności, nadmierną potliwość.
Escherichia coli – diagnostyka i leczenie
Rozpoznanie tego typu bakterii nie jest prostym zadaniem. Często pojedyncza próba wyizolowania drobnoustrojów nie jest wystarczająca. Po dokonaniu poboru materiału biologicznego (nabłonki, krew, wymaz z gardła itp) dokonuje się posiewu na uprzednio przygotowanych podłożach. W dalszej kolejności hoduje się bakterie po czym traktuje się je odpowiednimi antybiotykami, by znaleźć ten właściwy.
Leczenie jest na ogół długie, a typ leku zależy od tego jaki szczep zaatakował organizm gospodarza. Bardzo ważne jest, by antybiotyk został dobrany właściwie. Pamiętajmy, że traktowanie bakterii antybiotykiem w niskich dawkach, może skutkować osiągnięciem przez nie oporności. Za drugim razem będzie już trudniej wyleczyć schorzenie. Statystyki pokazują, że zjadliwość szczepów Escherichia coli stale wzrasta. Niewykluczone, że jest to przyczyną nadmiernego spożywania leków.
