Escherichia coli

E. coli este singura specie a genului de interes medical major, fiind asemanatoare din punct de vedere genetic cu speciile Shigella. E. coli este un constituent al florei comensale intestinale, fiind un germen patogen oportunist. Atâta timp cât bacteria nu dobândeste elemente genetice care codifica factori de virulenta, ramâne comensala.

TIPURI

În functie de forma bolii diareice pe care o cauzeaza, s-au identificat mai multe patotipuri diareigene:

> E. coli enterotoxigen (ETEC). Acest patotip determina o diaree apoasa, autolimitata, în special la copiii cu vârsta mai mica de 3 ani din tarile slab dezvoltate. De asemenea, reprezinta unii dintre agentii etiologici ai diareei turistilor. Factorii de patogenitate, codificati plasmidic sunt: enterotoxina termolabila de tip A-B (LT - heat-labile) (poate fi inactivata la 60 de grade Celsius, timp de 30 de minute), asemanatoare din punct de vedere structural, dar si functional cu toxina holerica, care activeaza AC (adenilat ciclaza), cu cresterea secretiei intestinale de apa si electroliti; enterotoxina termostabila (ST -heat-stable) (poate tolera temperaturi mai mari de 100 grade Celsius), care activeaza GC (guanilat ciclaza) cu efect asemanator cu al precedentei; adezine fimbriale (CFA I, CFA II, CFA IV - colonizing factor adhesins), care permit bacteriei sa se ataseze de celulele epiteliale intestinale, prevenind astfel îndepartarea rapida prin peristaltica intestinala. Patogeneza diareei produse de ETEC include 2 pasi: colonizarea intestinala, urmata de elaborarea enterotoxinelor diareigene. Prima linie de apararea a organismului este reprezentata de aciditatea gastrica, dupa care urmeaza motilitatea intestinala si popularea întinsa a intestinului gros cu flora comensala.

> E. coli enterohemoragic (EHEC sau VTEC - Verocytotoxin producing E. coli ). Tulpinile de EHEC au fost descoperite în serogrupurile O: O157, O26, O111, O145 s.a. Cel mai cunoscut serotip este O157 H7, care este prezent în flora intestinala la animale si care este cel mai frecvent incriminat în aparitia sindromului hemolitic uremic. EHEC determina boala diareica hemoragica, la vârstele extreme putându-se complica cu sindrom hemolitic uremic, însotit de insuficienta renala acuta, trombocitopenie si anemie. Factorii de patogenitate implicati sunt: verotoxina 1 (asemanatoare functional si structural cu toxina Shiga - Shiga like toxins) si verotoxina 2, citotoxine codificate de gene fagice, cu tropism particular pentru endoteliul vascular; adezine reprezentate de proteine din mebrana externa (intimina). Cauzeaza mai multe forme de boala: diaree apoasa minora, diaree hemoragica severa, colita hemoragica si sindrom hemolitic uremic.

> E. coli enteroinvaziv (EIEC). La nivelul colonului determina o reactie intensa inflamatorie cu leziuni ulcerative. Din punct de vedere clinic, în 10% din cazuri evolueaza cu manifestari digestive de tip dizenteriform: febra, tenesme, scaune cu mucus si sânge. Afecteaza toate categoriile de vârsta. Factorii de patogenitate implicati sunt: proteine Ipa (Invasion Plasmid Antigens), codificate plasmidic, responsabile de penetrarea, multiplicarea intracitoplasmatica, liza celulei si extinderea la enterocitele din vecinatate; adezine non-fimbriale. Tulpinile EIEC sunt de obicei lactozo-negative.

> E. coli enteropatogen (EPEC). Este primul fenotip diareigen descris, apartinând anumitor serotipuri. Produce diaree apoasa sporadica la copiii mai mici de 2 ani, uneori cu evolutie prelungita. Poate fi la originea unor episoade epidemice nozocomiale. Factorii de patogenitate specifici EPEC sunt: adezine fimbriale (EAF - EPEC adhesion factor) si proteine din membrana externa (intimina) care determina aplatizarea microvililor de la nivelul intestinului subtire si modifica arhitectura intracelulara, cu aparitia unui raspuns inflamator local.

> E. coli enteroagregativ (EAEC). Ca factori de patogenitate, prezinta: adezine fimbriale (AAF I si II), citotoxine, ce determina necroza micorvililor si un raspuns inflamator la nivelul submucoasei. Produce diaree apoasa persistenta la sugari si imunodeprimati (SIDA).

> E. coli aderent difuz. Factorii de patogenitate sunt reprezentati de adezinele fimbriale, ce determina alungirea mcirovililor. Produce diaree apoasa la copiii de vârsta mai mare.

În afara patotipurilor diareigene, mai exista si patotipul uropatogen si cel bacteriemic.

> Patotipul uropatogen (UPEC). Colonizeaza intestinul, regiunea periuretrala si uretra distala iar factorii patogeni implicati sunt: fimbrii de tip P (manozo-rezistente) si tip 1 (manozo-sensibile), adezine din membrana externa, capsula polizaharidica (ce apartine anumitor serotipuri caspulare), siderofori, hemolizine. Tulpinile UPEC se ataseaza specific la receptorii mucoasei de la nivelul pelvisului renal cu ajutorul pililor (PAP, fimbrii P) si adezinelor non-fimbriale (NFA). Produce hemolizina HlyA. Este implicat în peste 90% din infectiile urinare necomplicate, în special la sexul feminin. Infectiile urinare înalte se pot complica bacteriemic.

> Patotipul bacteriemic. Factorul major de patogenitate este reprezentat de antigenul caspular K1. Poate coloniza mucoasa vaginala si poate contamina nou-nascutul, în cazul nasterii naturale. Reprezinta unul dintre agentii etiologici ai meningitelor neo-natale, aparute în contextul unor infectii bacteriemice cu punct de plecare intestinal.

EPIDEMIOLOGIE

Infectiile cu E. coli sunt frecvente în locurile cu igiena precara. Sugariii, dar si calatorii în tarile în curs de dezvoltare sunt supusi riscului de a dezvolta infectii cu aceasta bacterie. Transmiterea cea mai frecventa se face pe cale fecal-orala, dar se poate transmite si pe cale cutanata sau respiratorie. Sursa de infectie o reprezinta omul bolnav sau purtatorii sanatosi. Habitatul natural al E. coli este reprezentat de intestinul omului si animalelor. Bacteria este folosita ca si indicator de contaminare fecala a apelor de baut, apelor pentru spalat si a alimentelor. Infectiile extraintestinale apar prin deplasarea bacteriei din habitatul natural în alte tesuturi sau organe, la nivelul carora conditiile pentru proliferare sunt favorabile.

MORFOLOGIE

Este un bacil Gram-negativ convex, circular, mobil, nesporulat, neîncapsulat (rar poate avea o pseudocapsula), cu suprafata neteda si margini distincte.

CARACTERE BIOCHIMICE si DE CULTURÃ

Este o bacterie facultativ anaeroba, fermenteaza lactoza (colonii verzi pe EMB) - conditionat patogena, oxidaza-negativa, produce indol, fermenteaza manitolul, produce decarboxilarea lizinei, fermenteaza glucoza cu producere de gaz, este beta-glucuronidaza pozitiva pe substratul MUG (metilumbeliferil-beta-glucuronid), produce hemoliza pe geloza sânge. E. coli are relatii de simbioza cu organsimul uman, intrând în complexul de sinteza a vitaminei K. Nu este pretentioasa, creste pe orice medii de cultura, datorita echipamentului enzimatic bogat. Se pot folosi medii diferentiale: pe mediul AABTL (agar albastru brom timol lactoza) formeaza colonii de culoare galbena deoarece fermenteaza lactoza. Pe mediile diferentiale, E. coli produce colonii metalice.

REZISTENTÃ

În general, tipurile de E. coli sunt rezistente în mediul extern, rezistând pâna la 6 luni în apele poluate cu materii fecale. Este distrusa de caldura, antiseptice si dezinfectante în concentratii obisnuite, dar e rezistent[ la antibiotice.

ANTIGENE

Prezinta trei tipuri de antigene:

> Ag somatice

> Ag solubile

> Ag de suprafata

BOLI PRODUSE DE E.coli

Poate determina infectii oportuniste intra-abdominale (colecistite, abcese hepatice, peritonite, apendicite) sau extradigestive (infectii ale plagilor - mai ales dupa interventiile chirurgicale abdominale, pneumonii, endometrite post avort septic), ce pot evolua cu soc endotoxinic. Unele tulpini de E. coli poseda factori particulari de patogenitate, codificati de gene plasmidice sau bacteriofagi, fiind responsabile de 3 sindroame clinice: BDA (boala diareica acuta), ITU (E. coli este cel mai frecvent agent etiologic al infectiilor de tract urinar comunitare si nozocomiale) si meningite neo-natale cu sepsis. ITU sunt de 2 feluri: joase (uretrite, cistite, uretrocistite) sau înalte (cistopielita, pielonefrita). Dezvoltarea ITU apare datorita ascensiunii germenului patogen de la nivelul ostiumului uretral, fiind favorizata de anomaliile obstructive, vezica neurogena sau refluxul vezico-uretral.

În functie de factorii de virulenta pe care îi poseda, tulpinile virulentede E. coli pot determina diaree noninflamatorie (apoasa) sau diaree inflamatorie (dizenterie cu scaune diareice hemoragice, mucoase, cu leucocite).

DIAGNOSTIC DE LABORATOR

Patotipurile diareigene: identificarea în scaun a acestora, prin culturi de celule, metode imunologice sau moleculare, teste de patogenitate pe animale.

Patotipul uropatogen: piurie (peste 10 leucocite/mm3), examen macroscopic (> 1 bgn pe câmp microscopic cu imersie), urocultura cantitativa (> 105 UFC/ml urina).

Infectiile estraintestinale se diagnostica prin evidentierea patogenului în produsele patologice recoltate.

Testarea apei de baut si de spalat. Apa de baut nu trebuie sa contina E. coli. Suprafata apei pentru spalat nu trebuie sa contina mai mult de 100 bacterii/ 100 ml (valoare recomandata) sau pâna la 2000 bacterii/ 100 ml(valoare prag, ce nu trebuie depasita).

TRATAMENT

În cazul infectiilor cu patotipurile diareigene, este esentiala reechilibrarea hidro-electrolitica a bolnavilor, tratamentul antibiotic nefiind necesar de obicei. În unele cazuri, pentru încetinirea peristaltismului intestinal se poate administra loperamid (imodium). Preventia depinde de masurile sanitare luate în scopul transmiterii fecal-orale: spalarea mâinilor si prepararea termica a hranei, clorinarea apei. Pentru profilaxia specifica a infectiilor cu ETEC si EHEC, în momentul de fata exista vaccinuri în studiu.

În raport cu rezultatele antibiogramei, în cazul ITU cu E. coli pot fi eficiente: peniciline, cefalosporine, cotrimoxazol, fluorochinolone si nitrofurantoin.

Celulele interstitiale Cajal - "generatorul electric" al tubului digestiv

Pentru a-şi îndeplini rolul fundamental în cadrul funcţiilor de nutriţie, tubul digestiv dispune de un arsenal nervos şi umoral de factori reglatori ai motilităţii şi secreţiei. Însă unele dintre aceste elemente formează structuri de graniţă, care mediază contiguitatea dintre sistemele de control autonome şi elementele de răspuns locale, cum sunt fibrele musculare netede şi glandele digestive.

Astfel de structuri de graniţă sunt celulele interstiţiale ale lui Cajal (eng. Interstitial Cells of Cajal - ICC). Conform majorităţii autorilor, acestea sunt celule musculare netede modificate, cu rolul de a genera potenţiale lente la nivelul tunicii musculare digestive, deci constituie pacemakere care controlează motilitatea ritmică a tubului digestiv (mişcările de peristaltism şi segmentare).

ICC formează conexiuni de tip sinaptic atât între ele, cât şi cu fibre musculare netede. De asemenea, se pare că mediază interacţiunea dintre fibrele nervoase autonome de la acest nivel şi musculatura parietală digestivă. Potenţialul membranar al celulelor Cajal suferă modificări ciclice, datorită constelaţiei de canale ionice de la acest nivel.

Prin studii prin metoda Patch clamp (in 1991, s-a acordat Premiul Nobel cercetătorilor Erwin Neher şi Bert Sakmann pentru cercetări efectuate folosind această metodă), s-a stabilit, cel puţin la şoareci, că activitatea spontană a celulelor interstiţiale Cajal este dată de conductanţa nonselectivă pentru  cationi la nivelul membranelor plasmatice ale acestora. Deoarece ICC sunt conectate la fibrele musculare, undele lente generate se propagă la nivelul acestora, putând da naştere la potenţiale de acţiune (calcium spikes), acestea generând contracţii în fibrele în care apar.

Amplitudinea undelor lente este sub controlul factorilor locali, cum sunt distensia (provocată de alimentele din lumen) şi stimularea chimică intraluminală.

Activitatea ICC este dependentă de o cale metabolică tirozin-kinazică numită kit. Şoarecii mutanţi pentru una dintre genele ansamblului kit prezintă anormalităţi în motilitatea gastro-intestinală. Aceste observaţii au condus la stabilirea legăturii dintre ICC şi unele boli funcţionale ale tubului digestiv, de exemplu intestinul iritabil şi constipaţia cronică.

Au fost descrise mai multe tipuri morfologice de ICC, în funcţie de localizarea lor în cadrul peretelui digestiv:
·    ICC-MP se găsesc localizate în plexul mienteric. Acestea sunt celule multipolare, cu procese ramificate, care formează o reţea în jurul plexului mienteric;
·    ICC-CM sunt localizate în stratul muscular circular din peretele digestiv. Sunt celule fusiforme bipolare. Nu formează o reţea proprie;
·    ICC-LM sunt localizate în stratul muscular longitudinal. Acestea sunt asemănătoare celor de mai sus, dar sunt mai reduse din punct de vedere numeric.

Celule asemănătoare ICC au fost identificate şi în alte ţesuturi, unde au fost numite celule Cajal-like: muşchiul detrusor al vezicii urinare, tractul urinar superior, stroma glandei mamare, trompele uterine umane, miometru, ţesut vaginal.

Patologie. ICC constituie punctul de plecare pentru tumorile GIST (GastroIntestinal Stromal Tumors). Acestea corespund la aproximativ 2% dintre leziunile maligne ale tubului digestiv. Studiul genetic al acestor tumori a relevat mutaţii în complexul de gene responsabil de buna funcţionare a căii kit. Cu toate acestea, majoritatea cazurilor de GIST sunt sporadice, transmiterea familială fiind constatată într-o proporţie foarte mică. Prognosticul depinde de cât de bine a fost rezecată tumora (în cazul tumorilor GIST primare), de rata mitotică, dimensiune şi metastaze.

Notă evolutivă. Există multiple situaţii în care caracteristici mature ale organismelor inferioare se regăsesc la organisme superioare (inclusiv la om), ca şi componentă funcţională a unui organ sau sistem. De exemplu, hrănirea protozoarelor prin fagocitoză se regăseşte ca element fundamental al sistemului imun al mamiferelor. În aceeaşi ordine de idei, structura în reţea a ICC-MP din plexul mienteric aminteşte de dispoziţia reticulară a sistemului nervos de sine stătător al speciilor polipoidiforme de Hydra, organism subacvatic care este alcătuit, la maturitate, doar din două straturi celulare (ectoderm şi endoderm), care conţin celule diferenţiate pentru îndeplinirea funcţiilor de nutriţie, de relaţie şi de reproducere. Între aceste două foiţe există mezogleea, un conţinut gelatinos care înglobează sistemul nervos reticulat.