Escherichia coli

E. coli la specie pi nota del genere Escherichia: al suo

interno si distinguono almeno 171 sierotipi

Appartiene alla famiglia delle Enterobacteriaceae

http://staminalaura.wordpress.com/2011/06/13/e-coli-questo-sconosciuto/

La classificazione sierologica si basa su 3 antigeni

principali:

antigene O (somatico - polisaccaridico)

antigene K (capsulare - proteico e polisaccaridico)

proteina H (flagellare)

Escherichia coli

Fisiologia e struttura

Bacilli Gram -

Mobili per flagelli peritrichi

Asporigeni

Aerobi/anaerobi facoltativi

Mesofili T. ottimale compresa fra i 25-40 C

Lattosio fermentanti

Proliferano in ambiente acido

Escherichia coli

Responsabile di infezioni urinarie, meningiti neonatali,

gastroenteriti, sepsi.

La maggior parte delle infezioni (escluse le meningiti neonatali

e le gastroenteriti) sono endogene (normale flora microbica

del paziente)

Escherichia coli

Fattori di virulenza specifici:

Adesine

Esotossine

Invasivit

Adesine

(mediano lattacco)

Pili tipo 1

CFA/I, CFA/II

Bfp

Pili P

Intimina

AFA I, AFA III

Adesina Dr

Esotossine

(enterotossine, neurotossine,

emolisine, citotossine)

Stx1, Stx2 (Tossine Shiga)

LT-I, LT-II

ST

Tossina enteroaggregante

HlyA

Sindromi cliniche

INFEZIONI DEL TRATTO URINARIO (UTI)

Generalmente causate da batteri che derivano dal colon (infezioni ascendenti).

Associate a SIEROTIPI SPECIFICI che producono adesine come Pili

P, fimbrie di aderenza aggreganti AFA I, AFA III, fimbrie Dr e emolisina HlyA.

Escherichia coli

Adesivit di E. coli alle cellule della mucosa

urinaria

Pili F, AFAI e AFAIII e

adesina Dr

ADESIVITA MEDIANTE FIMBRIE

Escherichia coli

Sindromi cliniche

SETTICEMIA Generalmente secondaria a infezioni urinarie o

gastroenteriche, traumi intestinali, tumori del colon e del

tenue.

Le scarse misure igieniche nel posizionamento di

cateteri o di accessi venosi centrali sono comuni cause

di batteriemie da E. coli.

Escherichia coli

Sindromi cliniche

MENINGITI NEONATALI

Il sierotipo K1 il principale isolato (insieme agli

streptococchi di gruppo B) nelle emocolture di bambini con et

inferiore a 5 anni affetti da meningite.

Escherichia coli

INFEZIONI DEL TRATTO GASTROINTESTINALE

Enteriti contratte con alimenti contaminati

(ceppi enteritogeni)

Invasione della mucosa

intestinale crasso

(lesioni infiammatorie)

Produzione tossine e azione sulla mucosa intestinale tenue

Sindromi cliniche

Escherichia Coli

6 gruppi di E. coli

Stipiti enteropatogeni EPEC distruzione dei microvilli delle cellule intestinali dellintestino tenue

Stipiti enterotossigeni ETEC LT-I, STa La malattia viene definita diarrea del viaggiatore

Stipiti enteroaggreganti EAEC

peculiare capacit di aderire, in maniera pressoch totale e irreversibile, alle pareti dellintestino.

Stipiti entoroinvasivi EIEC

Stipiti enteroemorragici EHEC tossine definite Shiga-like toxins (SLT-I e II), E. coli sierotipo O157:H7

Stipiti enteroaggreganti diffusi DAEC

http://av.rds.yahoo.com/_ylt=A0Je5Xz0nWxFcAgBiCVnNaMX;_ylu=X3oDMTBvMmFkM29rBHBndANhdl9pbWdfcmVzdWx0BHNlYwNzcg--/SIG=130s5v5ln/EXP=1164832628/**http%3a//www.surrey.ac.uk/SBMS/ACADEMICS_homepage/mcfadden_johnjoe/SBMS215.htm

Gastroenterite da E. coli enteropatogeno

(EPEC)

Provocata dall adesione del microrganismo alla membrana plasmatica degli enterociti con successive modificazioni che determinano la distruzione dei microvilli delle cellule intestinali dellintestino tenue. Il danno cellulare avviene in 2 fasi: attacco/distruzione 1 - Adesione mediata da Bfp (Bfp codificato da un plasmide) 2- Inserimento nella membrana cellulare del recettore traslocato dellintimina, polimerizzazione dellactina, accumulo delle proteine citoscheletriche e morte cellulare.

Caratteristiche della malattia: Diarrea infantile

Sintomi: febbre, nausea, vomito, crampi, diarrea non

sanguinolenta.

Stipiti enterotossigeni

ETEC

Stipiti enteroemorragici

EHEC

E. coli

produttori di tossine

Stipiti EHEC

Potere patogeno: produzione di tossine

shiga like (SLT)

Gastroenterite da E. coli enterotossigeno

(ETEC)

Provocata da tossine termolabili e terrmostabili che agiscono a

livello dellintestino tenue.

LT-I: costituita da 5 subunit B (binding) e 1 subunit A (active).

Simile alla tossina di Vibrio cholerae, si lega al recettore GM1.

La subunit A ha attivit ADP-ribosilante su una proteina di

membrana che regola ladenilciclasi. Ci provoca aumento di

cAMP con eliminazione di Na, Cl, H2O dalla cellula nel

lume intestinale diarrea acquosa

STa: agisce in modo analogo su guanilato ciclasi con aumento di cGMP.

ETEC

La malattia viene definita diarrea del viaggiatore

Trasmissione attraverso acqua ed alimenti

contaminati

E diffusa nei paesi in via di sviluppo.

I ceppi enterotossigeni costituiscono la pi frequente causa di diarrea batterica a livello mondiale

Incubazione: 1-2 giorni.

Sintomi: crampi, nausea, vomito, diarrea acquosa

Durata: 3-4 giorni

Gastroenterite da E. coli enterotossigeno

(ETEC)

Gastroenterite da E. coli enteroaggregante

(EAEC)

Responsabili di diarrea acquosa negli infanti nei paesi in

via di sviluppo e nei viaggiatori

I batteri EAEC hanno la caratteristica di agglutinare a

forma di ammassi di mattoni per la presenza di fimbrie

formanti fasci (fimbrie I e II aggreganti e di aderenza)

Stimolano la secrezione di muco che avvolge i batteri in

un biofilm che si stratifica sullepitelio dellintestino tenue

Producono una tossina termostabile enteroaggregante

ed una tossina plasmidica che stimola la secrezione di

fluidi

Gastroenterite da E. coli enteroinvasivo

(EIEC)

Linfezione provoca invasione e distruzione dellepitelio del

colon (intestino crasso).

I microrganismi possiedono un plasmide associato

allinvasivit (gene pINV) nellepitelio del colon.

E diffusa nei paesi in via di sviluppo.

Incubazione: 1-2 giorni.

Sintomi: febbre, crampi, dissenteria sanguinolenta

EIEC

Gastroenterite da E. coli enteroemorragico

(EHEC)

Penetrazione della mucosa colon

produzione di tossina Shiga-like diffusione tossina

Tossina + recettori delle cellule vascolari endoteliali

Colon SNC Rene

(Colite emorragica) (cefalea stato soporoso) (sindrome uremico-emolitica)

SLT

GB

Vescicola

endocitosica

lisosomi

A1: frammento attivo

Legame al ribosoma e distacco di una

adenina a livello dellRNA r 28S

Blocco sintesi proteica MORTE

Tossina shiga-like

globotriosilceramide

A

A1 A2

Stipiti enteroemorragici EHEC

Tossina shiga-like

Verocitotossina (vt)

Effetto citopatico sulle cellule Vero

VTEC: Verocytotoxin-producing E. coli (=STEC)

Quasi identica alla tossina di Shigella dysenteriae tipo 1 (Shiga toxin)(OBrienetal.

1983)

E. coli enteroemorragico (EHEC)

Tra i molti ceppi di E. coli EHEC il pi importante

presenta sierotipo O157:H7

Altri ceppi di E. coli EHEC comprendono i sierotipi:

O26, O103, O111, O124, O143 e O145

Infezione da E. coli enteroemorragico O157 (E H E C)

ZOONOSI

UOMO

-Colite emorragica e complicanze

potenzialmente fatali

BOVINO

-Nessuna malattia clinica evidente

Serbatoio naturale

Trasmissione di E.coli O157 alluomo

Alimenti di origine bovina-carni macinate/hamburgers non

adeguatamente cotti, carne di pollo non adeguatamente

cotta. Bassa dose infettiva (< 100 cellule)

(efficace Temperatura interna di 70C x 2)

Latte crudo (o ricontaminato dopo pasteurizzazione) e

prodotti caseari a base di latte crudo (efficace

pasteurizzazione)

La via di trasmissione dei VTEC al latte crudo attraverso la contaminazione fecale soprattutto in

fase di mungitura

Limitare la contaminazione fecale del latte

Igiene mungitura e ambiente

Latte: replicazione a temperatura 5C

Formaggi: sopravvivenza prolungata

Sopravvivenza di E.coli O157

Sopravvivenza di E.coli O157

La stagionatura non uno step sufficiente di controllo

Sopravvivenza anche in condizioni di acidit (batteri lattici)

La pasteurizzazione distrugge E.coli

Trasmissione di E.coli O157alluomo

Contatto diretto con animali

Contatto diretto e indiretto con deiezioni e

reflui di ruminanti

Diffusione deiezioni nellambiente

Alimenti vegetali

Acque potabili

Acque di balneazione

Terreno

Contagio interumano Mani sporche

Fattori umani che favoriscono lemergere delle zoonosi

Allevamento intensivo

Produzione e distribuzione su larga scala degli alimenti, ristorazione collettiva

1982 E.coli O157 identificato come patogeno

1982, USA e Canada Epidemia di diarrea emorragica associata al

consumo di hamburgers nei fast food

Isolamento di E.coli O157:H7 dai casi clinici e

dagli hamburgers

Escherichia coli O157

Giappone, estate 1996

Escherichia coli O157

Scozia, Dicembre 1996

E.coli enteroemorragico (EHEC)

Caratteristiche della malattia:

diarrea inizialmente acquosa e successivamente ematica con dolori addominali,

Febbre

Pallore per diminuzione dellemoglobina e piastrine

Oliguria: la diarrea pu ritardare il riconoscimento dellinsufficienza renale

Guarigione: la funzione renale viene recuperata in 1-2 settimane

Sindrome uremico-emolitica complicazione in bambini di et inferiore ai 10 anni

SINDROME UREMICO-EMOLTICA (SEU)

ANEMIA EMOLITICA MICROANGIOPATICA

TROMBOCITOPENIA

INSUFFICIENZA RENALE ACUTA

Infezione da E.coli enteroemorragico (EHEC)

Negli USA

73.000 casi lanno (colite emorragica)

il 2-7% dei casi si complica con la SEU

soprattutto bambini letalit 3-5%

61 decessi lanno

Situazione epidemiologica della SEU in Italia

In Italia ogni anno si registrano mediamente 40 casi di SEU in bambini di

et < 15 anni.

Tra il 1988 e il 2010 sono stati registrati complessivamente 710 casi di

SEU

I tassi pi elevati si riscontrano nelle regioni del Nord: Valle dAosta

(1,06), Veneto (0,57), Piemonte (0,55), Lombardia (0,52), Trentino e

Bolzano (0,43).

Al Centro-Sud, la regione con il tasso pi elevato la Campania (0,39).

Nel 74% dei casi di SEU stata riscontrata infezione da stipiti VTEC

appartenenti complessivamente a 20 differenti sierogruppi. Negli ultimi

anni il sierogruppo responsabile del maggior numero di cluster di casi

stato VTEC O26, seguito da VTEC O157.

Puglia: 16 casi di SEU in 40 giorni

rischio epidemia

Nel mirino dei tecnici

regionali il sistema di

depurazione regionale

21 agosto 2013

E. coli enteroemorragico

Diagnosi di laboratorio

Isolamento colturale dalle feci diarroiche

Prove biochimiche

Conferma delle colonie con test di agglutinazione al lattice

E. coli O157 non fermenta il sorbitolo

E.coli enteroemorragico

Ricerca delle verotossine nelle feci e prove

biologiche (valutazione delleffetto citopatico su

cellule VERO).

Ricerca degli anticorpi contro i lipopolisaccaridi

(LPS) dei cinque principali gruppi VTEC (O157, O26,

O103, O111 e O145) nel siero dei pazienti.

E.coli enteroemorragico

Si ricorre alla ricerca delle stesse citotossine Shiga-Like

responsabili del danno intestinale, su materiale fecale o su

brodocolture, mediante:

-Tecniche immunoenzimatiche (ELISA)

-Identificazioine delle sequenze genomiche mediante sonde

molecolari.

E.coli enteroemorragico

Conferma

La conferma della trasmissione alimentare si ha isolando lo stesso

genotipo dal cibo incriminato.

Diagnosi differenziale

Le forme enteriche pi lievi sono difficilmente distinguibili da altre

forme diarroiche causate da batteri o virus; le forme pi gravi (CE e

SEU) sono pi facilmente riconducibili allinfezione con ceppi VTEC.

Tecniche per lisolamento e l'identificazione in

alimenti o in ambienti

Lisolamento di E. coli O157 dagli alimenti risulta difficoltoso in quanto la contaminazione generalmente bassa. Occorre quindi utilizzare tecniche di concentrazione dei microrganismi eventualmente presenti nellalimento (immunoconcentrazione o separazione immunomagnetica).

Lisolamento su terreni colturali solidi sfrutta lincapacit della gran parte dei ceppi di E. coli O157 di fermentare il sorbitolo o lincapacit dei ceppi O26 di fermentare il ramnosio.

Un altro approccio prevede limpiego di uno screening dei campioni utilizzando tecniche di biologia molecolare per evidenziare i markers genetici di virulenza del microrganismo (eae, stx1, stx2, ecc); in questo caso le procedure di isolamento sono limitate ai campioni nei quali sono stati messi in evidenza questi geni.

Escherichia coli O104 H4

Batterio killer si chiama in realt Escherichia coli O104:H4 e prima dellepidemia in Germania era gi noto, ma molto raro.

Ha origine da un altro ceppo di Escherichia coli chiamato EAggEC,

che in uno scambio genetico, non si sa se avvenuto nellintestino

umano o in quello animale, avrebbe acquisito la capacit di produrre

la tossina Shiga.

Escherichia coli O104 H4

LEuropa si ritrovata a combattere contro la sintesi di due Escherichia, di per s non mortali, quali lEscherichia coli

enteroemorragico (Ehec) e lEscherichia coli enteroaggregante

(Eaec).

La pericolosit del ceppo O104 derivava dalla combinazione

della peggiori caratteristiche peculiari dei due Escherichia presi in

considerazione.

Prevenzione

Pastorizzazione del latte e dei suoi derivati.

Cuocere la carne a temperature sufficientemente elevate (68-70C), in particolar modo la carne macinata. Evitare il consumo di pesce e frutti di mare crudi.

Proteggere, purificare e clorare le acque pubbliche e quelle delle piscine.

Lavarsi accuratamente le mani dopo aver toccato carne cruda o essersi recati alla toilette.

Evitare la contaminazione incrociata tra alimenti infetti, mantenendo separate le carni crude da quelle cotte e lavando accuratamente tutti gli utensili utilizzati per manipolare il cibo crudo. Usare taglieri separati per la carne e gli altri alimenti.

Lavare accuratamente i vegetali con acqua potabile prima del consumo, soprattutto se sono del tipo che non viene sbucciato o cotto.

Prevenzione

Gli alimenti e lacqua costituiscono le principali fonti

dinfezione.

In caso di viaggi in paesi in via di sviluppo occorre

consumare alimenti cotti e bere acqua fatta bollire.

Trattamento

Ciprofloxacina pu essere utile nella diarrea acuta

Gli antibiotici non sono in grado di migliorare la

sintomatologia, di ridurre la diffusione del germe o di

prevenire la SEU.

Trattamento di supporto intensivo, sino al trattamento

dialitico.