czerwiec 2011, nr 58/36 online
STRACH PRZED PAŁECZKĄ OKRĘŻNICY
przez patogenny szczep E.coli O104:H4
Pałeczka okrężnicy (Escherichia coli; E.coli) jest mieszkańcem jelita grubego każdego zdrowego człowieka. Stanowi tylko około jednego procenta wszystkich obecnych tam bakterii, ale pełni ważną rolę stabilizując fizjologiczną florę i dostarczając prawie połowę niezbędnej dawki witamin B i K. Należy ona do dużej rodziny blisko ze sobą spokrewnionych pałeczek jelitowych, z których niektóre są bezwzględnymi patogenami jak np. rodzaje Salmonella czy Shigella. Cechą charakterystyczną bakteri z tej rodziny jest łatwość wymiany genetycznej, także pomiędzy różnymi rodzajami, prowadząca do dużej zmienności tych bakterii.
Znane patogenne odmiany pałeczki okrężnicy
Stosunkowo niedawno okazało się, że wśród szczepów E.coli występują takie, które są odpowiedzialne za zatrucia pokarmowe. Dotychczas opisano sześć chorobotwórczych odmian E.coli określanych akronimami ich angielskich nazw. Są to:
ETEC(enterotoxigenic E.coli) – szczepy enterotoksyczne;
EPEC (enteropathogenic E.coli ) – szczepy enteropatogenne;
EIEC (enteroinvasive E.coli ) – szczepy enteroinwazyjne;
DAEC (diffusely adherent E.coli) – szczepy o rozsianym typie adherencji
oraz występujące w kontekście ostatniej epidemii w Niemczech
EAEC lub EAggEC (enteroaggregative E.coli) – szczepy adherentne (agregujące) oraz
EHEC (enterohemorrhagic E.coli) określanie także jako STEC (Shiga-like toxin producing E.coli) lub VTEC (vetotoxin producing E.coli) – szczepy werotoksyczne.
Patogenne odmiany E.coli, w zależności od zgromadzonych genów i cech chorobotwórczości jakie one kodują, wywołują zatrucia pokarmowe, w tym biegunki o różnym przebiegu, często zachorowania niemowląt i dzieci, a także tzw. biegunki podróżnych, które znane są dobrze osobom podróżującym do innych stref klimatycznych. Te patogenne szczepy E.coli mogą być, obok innych drobnoustrojów, czynnikiem etiologicznym dolegliwości pokarmowych spotykających turystów w krajach o odmiennych zwyczajach żywieniowych np. w Egipcie (tzw. „zemsta faraonów”).
Szczepy EAEC – agregują w jelicie, tworząc przyklejone do jego nabłonka charakterystyczne stosy komórek i pobudzają jelito do wytwarzania znacznych ilości śluzu. Opisywano je dotychczas jako czynnik etiologiczny chronicznych biegunek, przede wszystkim u dzieci, występujących w krajach rozwijających się, w tym w Afryce.
Do najniebezpieczniejszych zakażeń należą infekcje spowodowane przez odmianę EHEC, która jest producentem toksyny podobnej do tej, jaką wytwarza pałeczka czerwonki (Shiga-like toxin). Enterokrwotoczna E.coli, (najczęściej serotyp O157:H7) powoduje u ludzi krwawą biegunkę i zespół hemolityczno-mocznicowy (HUS – hemolytic uremic syndrome) występujący u około 10-15% nią zakażonych. Choroba jest groźna i może skończyć się śmiercią, jeśli nie jest w porę leczona; większość pacjentów powraca jednak do zdrowia, chociaż niektórzy w jej następstwie cierpią na niewydolność nerek lub zaburzenia neurologiczne.
Dotąd opisywane odmiany patogennych E.coli nie występują w warunkach naturalnych u ludzi, ale stanowić mogą element flory jelitowej zdrowych zwierząt, w tym bydła, które jest rezerwuarem tych bakterii. Zakażenie człowieka następuje po spożyciu mięsa, produktów mlecznych, ale także poprzez skażoną wodę i wszystkie produkty, które mogły być zanieczyszczone odchodami tych zwierząt. European Centre for Disease Prevention and Control (ECDC) nie dysponuje niestety pełnymi danymi dotyczącymi potwierdzonych przypadków tych zakażeń, w tym także z Polski, ale można oszacować, że rocznie w UE dochodzi do około 3500 zachorowań.
Nowa patogenna odmiana: E.coli O104:H4
Epidemia, która wybuchła 2 maja 2011 w Niemczech, w ciągu miesiąca dotknęła w Europie ponad 3000 osób. Spowodowana została jednak przez nowy epidemiologicznie szczep pałeczki okrężnicy pod wieloma względami różny od spotykanych dotychczas. Profesor Karch z Szpitala Uniwersyteckiego w Münster twierdzi jednak, że zdecydowanie nie można mówić o pojawieniu się całkiem nowego patogenu. Przeprowadzono już szereg badań, które pozwoliły na ustalenie istotnych cech tego drobnoustroju. W materiale genetycznym tej pałeczki znaleziono typowy dla szczepów EHEC gen toksyny Shiga stx2, a także geny oporności na telluryn, geny produkcji enzymów rozkładających antybiotyki beta-laktamowe: beta-laktamaz ESBL i TEM, oraz plazmid wirulencji charakterystyczny dla szczepów EAEC. Badania genetyczne sugerują, że szczep ten łączy w sobie geny E.coli odmiany EAEC i EHEC i że wyjściowy szczep EAEC o filogenetycznych korzeniach wywodzących się z Afryki uzyskał gen stx2 przyniesiony przez bakteriofaga, który w postaci profaga pozostaje teraz w jego chromosomie. Obecny w ich komórkach charakterystyczny dla adherentnych szczepów plazmid warunkuje zdolność wytwarzania fimbrii AAF I, struktur znacznie ułatwiających bakteriom adhezję ich agregatów do nabłonka jelita. Ten rodzaj fimbrii jest też odpowiedzialny za hemaglutynację krwinek czerwonych. Szczepy E.coli O104:H4, choć wykrywane już wcześniej w różnych krajach świata, spotykane były bardzo rzadko. Po raz pierwszy taki hybrydowy szczep wykryto w roku 1998. W 2005 opisano przebieg zakażenia E.coli O104:H4 w Korei Południowej. Zakażeniu, poprzez zjedzenie – jak się przypuszcza – hamburgera zawierającego te bakterie, uległa wtedy 29-letnia kobieta. Laboratorium w Uniwersytecie w Münster dysponuje gromadzonymi przez kilkanaście lat, 42 takimi szczepami, co pozwala prowadzić teraz ważne badania porównawcze.
Epidemia
Intensywnie poszukuje się naturalnego rezerwuaru drobnoustroju, który wywołał obecną epidemię w Niemczech. Nie wykrywa się tego szczepu u zwierząt, ani nie wykazano, aby miał on zdolność kolonizowania ich jelit. Jedyne uzyskane izolaty szczepu pochodzą od chorych ludzi. Zakażenie jest pokarmowe, a dochodzenia epidemiologiczne wskazują na to, że zachorowania są związane z jedzeniem świeżych sałatek zawierających pomidory, ogórki i sałatę oraz kiełki zbóż i fasoli. Ekologiczne gospodarstwo rolne w pobliżu Hamburga w Dolnej Saksonii, w którym produkowano kiełki zostało zamknięte, ale przypuszcza się, że jest to jedynie ogniwo w długim łańcuchu przenoszenia zakażenia. Jak dotąd nie znaleziono pierwotnego źródła epidemii. Szczep jest bardzo zjadliwy i wielu lekarzy sugeruje możliwość zakażenia także przez bezpośredni kontakt z osobą chorą.
Zapobieganie zakażeniu polega na przestrzeganiu higieny osobistej, przede wszystkim na częstym myciu rąk. Bardzo ważna jest też higiena kuchenna: mycie mięsa, warzyw i owoców dużą ilością bieżącej wody, stosowanie obróbki cieplnej pokarmów (minimalna temperatura zabijająca E.coli to 70oC przez około 20 minut) i oddzielne przechowywanie surowych produktów i gotowych potraw. Źródłem bakterii, rozprzestrzeniającym zakażenie z brudnych rąk, mogą być także dotykane przez wielu klientów w czasie wybierania w sklepach, kubeczki z napojami mlecznymi (jogurty, śmietana), które najlepiej umyć przed otwarciem. Postępowanie takie zminimalizuje prawdopodobieństwo zakażenia i zachorowania. Szczególnie ostrożnym trzeba być w czasie podróży do Północnych Niemiec.
E.coli O104:H4, która wywołała epidemię charakteryzuje zdolność tworzenia biofilmów co pozwala jej z dużą łatwością kolonizować i utrzymywać się na każdej powierzchni. Pałeczka ta też ma cechę długiego, prawie dwugodzinnego przeżywania w kwaśnym pH (2,5 do 3,5) co czyni ją praktycznie zupełnie niewrażliwą na działanie soku żołądkowego.
Przypuszcza się, że dawka infekcyjna potrzebna do wywołania choroby jest bardzo mała, rzędu kilku komórek. Okres wylęgania choroby to 3-4 dni. Przebieg kliniczny jest zbliżony do infekcji powodowanych przez enterokrwotoczną E.coli O157:H7. W porównaniu do nich notuje się jednak znacznie większą częstość zespołu hemolityczno-mocznicowego występującego w przeszło 22% przypadków. Objawy to bolesne skurcze brzucha, biegunka (często krwawa) i wymioty. Temperatura zwykle nie jest wysoka, nie przekracza 38,3oC. Wczesnym objawem zespołu hemolityczno-mocznicowego rozwijającego się zwykle w 5-7 dniu choroby jest wyraźne zmniejszenie objętości wydalanego moczu, uczucie zmęczenia i bladość śluzówek. W tym czasie ustępują zwykle dolegliwości ze strony układu pokarmowego. Pokonanie przez pałeczkę krwotoczną bariery kwasu w żołądku stymuluje uwolnienie z jej komórek toksyny. Ta poprzez nabłonek jelita dostaje się do krążenia. Toksyna wywołuje agregację krwinek i powstawanie mikrozakrzepów w naczyniach, co zapoczątkowuje objawy zespołu hemolityczno-mocznicowego (HUS). Kluczowym momentem jest uszkodzenie śródbłonka naczyń. Docelowo toksyna wiąże się z receptorem glikolipidowym obecnym w śródbłonku naczyń włosowatych nerek, jelita i mózgu. Internalizacja toksyny prowadzi do hamowania syntezy białek i apoptozy. Połączenie z komórkami docelowymi inicjuje cały łańcuch zdarzeń, włączając w to wykrzepianie i procesy prozapalne takie jak aktywacja cytokin: szczególnie TNF i IL-1 beta, które dają pełnoobjawowy HUS w postaci anemii hemolitycznej i uszkodzenia nerek. Laboratoryjnymi wyznacznikami są: znacznie obniżony hematokryt, pojawienie się schizocytów w rozmazie krwi obwodowej oraz trombocytopenia. Towarzysząca niewydolność nerek powoduje znaczny wzrost poziomu kreatyniny.
W diagnostyce mikrobiologicznej, która obejmuje wyhodowanie ze stolca pałeczek i wykazanie obecności w nim toksyny oraz poszukiwanie w surowicy pacjenta przeciwciał IgM i IgG dla lipopolisacharydów patogennych serotypów, zwraca się uwagę na różnicowanie względem E.coli O157:H7.
Według najważniejszych europejskich organizacji rejestrujących zakażenia: ECDC (European Centre for Disease Prevention and Control) i EFSA (European Food Safety Authority) epidemia, która wybuchła w maju 2011 roku w Niemczech jest jedną z największych spowodowanych przez szczepy odpowiedzialne za zespół hemolityczno–mocznicowy na świecie. Dotąd odnotowano w UE 3792 przypadki choroby; zmarły 43 osoby. Zachorowania z dużą częstością dotyczą kobiet, rzadziej mężczyzn i dzieci.
Leczenie
Leczenie osób zakażonych E.coli O104:H4 powinno być prowadzone w wyspecjalizowanych ośrodkach. Nie ma terapii skierowanej specyficznie przeciwko tym bakteriom albo zespołowi hemolityczno–mocznicowemu, ani też szczepionki, która by mogła przed nimi chronić. W większości przypadków leczenie jest podtrzymujące: przede wszystkim podaje się odpowiednią ilość płynów i elektrolitów. Pacjenci poddawani są plazmaferezie i hemodializie. Pałeczka E.coli O104:H4 jest oporna na szereg antybiotyków, ale wrażliwa na karbapenemy, niektóre aminoglikozydy i fluorochinolony. Jednak nie zaleca się stosowania antybiotyków, ponieważ ich podawanie zwiększa ryzyko powstania zespołu hemolityczno-mocznicowego. Podobnie, zastosowanie leków opóźniających pasaż jelitowy (np. loperamidu, difenoksylatu) przydatnych w leczeniu biegunek innego rodzaju, przy zakażeniu E.coli O104:H4 jest także uważane za dyskusyjne, szczególnie w przypadku dzieci i osób starszych, gdyż mogą one sprowokować rozwój HUS. Sugestia, że nie należy w ogóle używać antybiotyków, aby nie sprowokować zespołu HUS jest jednak kwestionowana przez Niemieckie Towarzystwo Chorób Zakaźnych (DGI). Stanowisko DGI przedstawiono w artykule zamieszczonym z datą 4 czerwca 2011 roku w zasobach internetowych ECDC. Po przeanalizowaniu wszystkich danych stworzono rekomendacje, które przestrzegają przed stosowaniem w czasie obecnej epidemii fluorochinolonów, kotrimoksazolu, a także aminoglikozydów i fosfomycyny, gdyż ryzyko rozwinięcia się komplikacji jest większe niż ewentualne korzyści wynikające z eradykacji patogenu z jelita. DGI podkreśla także, że nie ma żadnych dowodów na to, że klindamycyna może mieć działanie obniżające zjadliwość tych bakterii. Uważa się jednak, że nie ma zastrzeżeń co do stosowania nowych makrolidów, klindamycyny, rifamycyn, a także karbapenemów. DGI wskazuje na zasadność leczenia tymi antybiotykami w następujących przypadkach: gdy ocena stanu klinicznego pacjenta zakażonego szczepem E.coli O104:H4 wskazuje na potrzebę antybiotykoterapii, na przykład, gdy podejrzewa się inwazyjny charakter zakażenia lub nadkażenie. Należy wtedy zastosować karbapenemy. Jeżeli antybiotykoterapia jest potrzebna dla eradykacji nosicielstwa gardłowo-nosowego meningokoków jako przygotowanie do leczenia ekulizumabem proponuje się zastosowanie leczenia najnowszymi makrolidami i rifampicyną bez obawy o ich negatywny wpływ na stan pacjentów.
Eksperymentalne leczenie ekulizumabem – przeciwciałem monoklonalnym przeciwko składnikowi C5 dopełniacza zaproponowali niemieccy nefrolodzy: Rolf Stahl i Reinhard Brunkhorst. Leczenie takie było dotąd stosowane w leczeniu nocnej napadowej hemoglobinurii. Jest ono bardzo kosztowne, ale jak twierdzą skutecznie hamuje nadmierną aktywację dopełniacza, prowadzącą w przebiegu HUS do uszkodzenia nerek.
Poszukując nowych wiadomości na temat epidemii spowodowanej prze E.coli O104:H4 najlepiej sięgać do materiałów źródłowych dostępnych na stronach: www.ehec.org i www.rki.org oraz materiałów Państwowego Zakładu Higieny www.pzh.gov.pl a także ECDC: www.ecdc.europa.eu.
Wiele innych źródeł podaje dane niesprawdzone, często błędne lub wykorzystuje niepokój związany z epidemią dla szerzenia niczym nie uzasadnionych teorii.
Zamieszczone w artykule informacje na temat leczenia pochodzą m.in. ze źródeł:
•
KLIKNIJ LINK • Lapeyraque, A.-L. et al. N. Engl. J. Med. doi:10.1056/NEJMc1100859 (2011).
Prof. nadzw. UM dr hab. n. med. Eligia M. Szewczyk
Kierownik Zakładu Mikrobiologii Farmaceutycznej
Wydział Farmaceutyczny
Uniwersytet Medyczny w Łodzi
Fot. Fotolia.com
