Bakteria E. coli w moczu – objawy zakażenia, diagnostyka genetyczna i leczenie

Objawy zakażenia E. coli

Objawy zakażenia bakterią Escherichia coli różnią się w zależności od zajętego narządu i patotypu bakterii.

Objawy zakażenia układu moczowego (E. coli w moczu) to najczęściej:

• bolesne i częste oddawanie moczu, pieczenie i parcie na pęcherz
• mętny lub nieprzyjemnie pachnący mocz
• ból w podbrzuszu lub okolicy lędźwiowej
• gorączka i dreszcze (przy zajęciu nerek: odmiedniczkowe zapalenie nerek)

Objawy zakażenia przewodu pokarmowego obejmują:

• biegunkę (w tym biegunkę podróżnych, biegunkę krwistą przy patotypie EHEC)
• bóle brzucha, nudności i wymioty
• gorączkę

Objawy posocznicy (sepsy) wywołanej przez E. coli to stan nagły wymagający hospitalizacji: wysoka gorączka lub hipotermia, dreszcze, przyspieszone bicie serca i oddech, spadek ciśnienia krwi.

W przypadku zakażeń noworodków i kobiet w ciąży przebieg może być bezobjawowy lub skąpoobjawowy, co czyni diagnostykę laboratoryjną szczególnie istotną.

Bakteria E. coli w moczu i układzie pokarmowym – czym jest i skąd się bierze?

Bakterie Escherichia coli (E. coli), czyli tlenowe pałeczki Gram-ujemne z rodziny Enterobacteriaceae, należą do fizjologicznej flory przewodu pokarmowego i towarzyszą człowiekowi od narodzin aż do śmierci. W większości przypadków są nieszkodliwymi komensalami, jednak niektóre z nich w procesie ewolucji nabyły geny kodujące czynniki wirulencji, dzięki którym zyskały potencjał chorobotwórczy.

Geny te mogą znajdować się na ruchomych elementach genetycznych: w chromosomalnych wyspach patogenności, na plazmidach, transpozonach lub bakteriofagach, co umożliwia ich transfer na dotychczas niechorobotwórcze bakterie. To właśnie dlatego zakażenie Escherichia coli może przybierać bardzo różne formy i nasilenie.

Kiedy należy wykonać diagnostykę zakażenia E. coli?

Firma Synevo proponuje dogłębną analizę genetyczną izolowanych izolatów Escherichia coli, pozwalającą na precyzyjne określenie ich chorobotwórczości. Sama identyfikacja bakterii do gatunku i oznaczenie lekooporności bywa dziś niewystarczające, szczególnie w zakażeniach przewlekłych oraz ciężkich zakażeniach zagrażających życiu.

Badanie zaleca się w przypadku:

• zakażeń układu moczowego (E. coli w moczu)
• zakażeń prostaty i dróg moczowych
• zakażeń układu pokarmowego i przewodu pokarmowego
• zakażeń przyrannych
• sepsy i posocznicy
• zakażeń u kobiet w ciąży i noworodków

Wykrycie nosicielstwa i kolonizacji jelita grubego charakterystycznymi patotypami E. coli umożliwia wczesną eradykację tych bakterii z przewodu pokarmowego i znacząco zmniejsza ryzyko wystąpienia bakteriemii, posocznicy oraz innych zakażeń o etiologii Escherichia coli.

Powiązane artykuły

Diagnostyka genetyczna E. coli – co obejmuje?

Pełna diagnostyka izolowanych izolatów E. coli może obejmować trzy kluczowe elementy:

1. Typowanie genetyczne izolatów E. coli – w celu ustalenia pokrewieństwa genetycznego (wyodrębnienia genotypów) bakterii izolowanych z łożyska krwionośnego, innych narządów oraz przewodu pokarmowego pacjenta.

2. Identyfikację markerów genetycznych techniką PCR – pozwalającą określić przynależność do konkretnego patotypu E. coli.

3. Wykrywanie genu agn43 techniką PCR – gen ten koduje białko odpowiedzialne za agregację komórek E. coli w pierwszym etapie tworzenia biofilmu.

Taka diagnostyka pozwala określić predyspozycje bakterii do kolonizacji, infekcji, a w poważniejszych przypadkach do bakteriemii lub posocznicy.

Typowanie genetyczne metodą PCR MP

Analiza genetyczna prowadzona jest z zastosowaniem metody PCR MP (ang. PCR Melting Profile), opartej na ligacji adaptora do wykreowania miejsc wiążących starter w reakcji PCR oraz na różnicach w temperaturach topnienia DNA amplifikowanych fragmentów restrykcyjnych. Różnicowanie izolatów E. coli za pomocą tej techniki umożliwia:

• potwierdzenie lub odrzucenie hipotezy o wspólnym źródle pochodzenia bakterii,
• monitorowanie drogi ich rozprzestrzeniania się w środowisku naturalnym lub szpitalnym,
• określenie pokrewieństwa między izolatami z krwi, innych narządów i kału pacjenta.

Grupy filogenetyczne E. coli a chorobotwórczość

Clermont i wsp. wykazali, że E. coli można podzielić na 4 grupy filogenetyczne: A, B1, B2 i D, różniące się stopniem wirulencji. Zależność między przynależnością do grupy a zdolnością wywoływania choroby jest następująca:

• Grupy A i B1 – najczęściej bakterie komensalne, składnik naturalnej mikroflory.
• Grupy B2 i D – bakterie wywołujące infekcje pozajelitowe, głównie zakażenia układu moczowego.
• Wszystkie 4 grupy – mogą odpowiadać za biegunki i zakażenia przewodu pokarmowego.

Patotypy E. coli – rodzaje i objawy zakażenia

Chorobotwórcze bakterie Escherichia coli dzielą się na trzy podstawowe grupy.

1. Zakażenia przewodu pokarmowego – patotypy enteropatogenne

Pierwsza grupa obejmuje patotypy odpowiedzialne za zakażenia układu pokarmowego, dysponujące zróżnicowanym arsenałem czynników wirulencji:

• EPEC – enteropatogenne E. coli
• ETEC – enterotoksykogenne E. coli
• EIEC – enteroinwazyjne E. coli
• EHEC – enterokrwotoczne E. coli
• EAEC – enteroagregacyjne E. coli
• CDEC – bakterie odrywające komórki

2. Zakażenia układu moczowego – UPEC

Druga grupa to uropatogenne E. coli (UPEC), będące najczęstszą przyczyną zakażeń dróg moczowych, zarówno zapalenia pęcherza moczowego, jak i odmiedniczkowego zapalenia nerek.

3. Posocznica i zapalenie opon mózgowych – MNEC

Trzecia grupa obejmuje bakterie wywołujące posocznice oraz zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych u noworodków i dzieci (MNEC).

Patotypy z grupy pierwszej i drugiej zalicza się łącznie do ExPEC (Extraintestinal Pathogenic E. coli), czyli bakterii powodujących infekcje pozajelitowe.

Czynniki wirulencji E. coli – charakterystyka

Wirulentne bakterie E. coli zawdzięczają swoją patogenność różnorodnym czynnikom zjadliwości, odpowiedzialnym za kolonizację błon śluzowych, wnikanie do tkanek i pokonywanie mechanizmów obronnych organizmu.

Fimbrie – struktury adhezyjne

Fimbrie typu 1 posiadają zdolność aglutynacji czerwonych krwinek i przyczepiania się do komórek błon śluzowych jamy ustnej, pochwy i jelita. Odgrywają kluczową rolę w zakażeniach układu moczowego i chorobach gastroenterologicznych.

Fimbrie typu S (gen sfa) rozpoznają kwas sialowy na powierzchni ludzkich erytrocytów. Ich adhezyny były najczęściej znajdowanym czynnikiem wśród izolatów wywołujących zapalenie opon i sepsę. Fimbrie S umożliwiają także wiązanie do składników macierzy pozakomórkowej i sialoglikoprotein śródbłonka naczyń mózgu, co tłumaczy zdolność bakterii do pokonywania barier fizjologicznych.

Fimbrie typu P wiążą się do glikosfingolipidów powiązanych z antygenem D erytrocytów. Wariant PapGIII dominuje wśród izolatów wywołujących zapalenie pęcherza moczowego u kobiet i dzieci, natomiast PapGII jest charakterystyczny dla bakterii powodujących bakteriemię.

Fimbrie typu F1C (gen foc) wykazują adherencję do komórek nabłonka jamy ustnej, dróg żółciowych i nerek. Są spokrewnione z fimbriami S, różnią się jednak specyficznością receptorową.

Adhezyny Afa/Dr zajmują trzecie miejsce, po fimbriach P i typu 1, pod względem częstości występowania wśród czynników wirulencji kolonizujących nabłonek układu moczowego.

Toksyny i białka cytotoksyczne

Hemolizyna α przeprowadza lizę erytrocytów, leukocytów i komórek kanalików nerkowych poprzez tworzenie porów w błonie komórkowej. Jest charakterystyczna głównie dla patotypów EHEC i UPEC.

Cytotoksyczny czynnik nekrotyzujący (CNF) (gen cnf) reorganizuje cytoszkielet komórek, uniemożliwiając ich podziały. Stosunkowo rzadko występuje wśród izolatów pochodzących od zdrowych osób.

Bakteriocyna Usp tworzy pory w błonie cytoplazmatycznej, zaburzając syntezę DNA, RNA i białek. Gen usp jest składnikiem małych wysp patogenności uropatogennych izolatów E. coli.

Siderofory – pozyskiwanie żelaza

Żelazo jest niezbędne dla wzrostu bakterii. E. coli wykształciła kilka systemów jego pozyskiwania w warunkach niedoboru:

• Yersinia-baktyna (gen fyuA) – system sideroforów kodowany przez wyspy wysokiej patogenności, szeroko rozpowszechniony wśród Enterobacteriaceae.
• Aerobaktyna (gen iutA) – charakterystyczna dla izolatów wywołujących odmiedniczkowe zapalenie nerek i zapalenie pęcherza moczowego.
• Enterobaktyna Iha – białko o podwójnej funkcji: receptor dla siderofora i adhezyna umożliwiająca przyczepianie się do komórek nabłonka gospodarza.

Otoczka K1 i inwazyna IbeA

Otoczka K1 chroni bakterie przed fagocytozą i reakcją obronną organizmu. Za jej wytworzenie odpowiada operon kps złożony z 14 genów.

Inwazyna IbeA to białko o trzech domenach transbłonowych, decydujące o zdolności E. coli do wnikania do komórek śródbłonka naczyń mózgu i wywoływania zapalenia opon mózgowych.

Zdolność E. coli do tworzenia biofilmu

Potencjał do wytwarzania biofilmu jest badany poprzez amplifikację techniką PCR genu agn43 (zwanego też genem flu). Białko Agn43 odpowiada za agregację komórek E. coli, czyli pierwszy i kluczowy etap powstawania biofilmu, który znacznie utrudnia leczenie zakażeń przewlekłych.

Leczenie zakażenia E. coli

Leczenie zakażenia Escherichia coli zależy od lokalizacji infekcji, ciężkości objawów oraz, co kluczowe, od lekooporności konkretnego izolatu.

Zakażenia układu moczowego leczone są antybiotykami doustnymi (najczęściej fluorochinolony, trimetoprim/sulfametoksazol lub fosfomycyna), przy czym wybór leku powinien być oparty na wyniku posiewu moczu z antybiogramem.

Ciężkie zakażenia i posocznica wymagają hospitalizacji i antybiotykoterapii dożylnej. W przypadku izolatów wieloopornych (np. produkujących ESBL) konieczne jest zastosowanie karbapenemów lub innych antybiotyków rezerwowych.

Przewlekłe zakażenia E. coli, zwłaszcza z udziałem bakterii tworzących biofilm, mogą być trudne do wyleczenia standardową antybiotykoterapią. W takich przypadkach diagnostyka genetyczna izolatów E. coli pozwala precyzyjnie określić patotyp, czynniki wirulencji i predyspozycje do kolonizacji, co umożliwia wdrożenie celowanego i skutecznego leczenia oraz eradykację zakażenia.

Profilaktyka obejmuje odpowiednią higienę, nawodnienie organizmu, a w uzasadnionych przypadkach długoterminową profilaktykę antybiotykową pod kontrolą lekarza.