Таксономия и морфология
Escherichia coli относится к роду Escherichia семейства Enterobacteriaceae и является классическим представителем грамотрицательных бактерий толстого кишечника. Для экзаменационного уровня достаточно знать род — Escherichia, вид — coli.
По морфологии это прямые палочки, подвижные за счёт перитрихиально расположенных жгутиков. У ряда штаммов имеется микрокапсула, построенная из гомополимера сиаловой кислоты; такие штаммы обозначают как K+. Размеры клеток имеют значение в сравнительной характеристике с другими энтеробактериями (Vibrio cholerae, Campylobacter и др.).
Тинкториальные, биохимические и культуральные свойства
По Граму бактерии окрашиваются в красный цвет — грамотрицательные. Биохимическая характеристика — ключ к идентификации внутри семейства Enterobacteriaceae:
- ферментируют глюкозу и лактозу с образованием газа;
- не утилизируют мочевину;
- образуют индол из триптофана;
- не продуцируют сероводород;
- декарбоксилируют лизин, используют ацетат как единственный источник углерода.
E. coli — факультативный анаэроб. Культивируется на кровяном агаре, среде Эндо, агаре МакКонки, среде Рассела. На среде Рассела при сбраживании лактозы и глюкозы наблюдается пожелтение скошенной части и столбика с разрывами агара (газообразование). На плотных средах формирует колонии в S-форме (гладкие, блестящие) или R-форме (шероховатые); тип колонии зависит от строения липополисахарида клеточной стенки. В жидких средах — равномерное помутнение с придонным осадком.
Антигенная структура и факторы патогенности
Различают три типа антигенов, по которым выделяют серогруппы и серовары:
- O-антиген — соматический, определяет серогруппу;
- K-антиген — капсульный;
- H-антиген — жгутиковый.
К факторам патогенности относятся пили (адгезины), микрокапсула (защита от фагоцитоза), эндотоксин (ЛПС, общий для всех грамотрицательных), а также экзотоксины — термолабильный, термостабильный энтеротоксины и шигаподобные токсины.
Экология и категории штаммов
E. coli — облигатный представитель микрофлоры толстого кишечника. Выполняет защитную функцию (антагонизм к патогенам), участвует в синтезе витаминов группы В, Е и К, частично расщепляет клетчатку. При снижении иммунитета условно-патогенные штаммы вызывают эндогенные инфекции; известна способность к формированию лекарственной резистентности.
Патогенные E. coli делятся на возбудителей парентеральных эшерихиозов (уропатогенные — UPEC, а также штаммы, вызывающие сепсис и менингит новорождённых) и диареегенные. Среди последних выделяют пять категорий:
- ETEC (энтеротоксигенные) — холероподобная водянистая диарея; термолабильный и термостабильный энтеротоксины, кодируемые плазмидой; факторы колонизации тонкой кишки;
- EIEC (энтероинвазивные) — дизентериеподобное заболевание; внедрение в эпителий толстой кишки за счёт IpA-антигенов и белков VirG (сборка актина);
- EPEC (энтеропатогенные) — диарея у детей первого года жизни; пили IV типа, белок интимин, секреторная система III типа; контактно-бытовой путь;
- EHEC (энтерогеморрагические) — геморрагический колит; шигаподобные токсины, кодируемые бактериофагами, серинпротеаза (нарушает свёртывание, действует на V фактор), гемолизин; источник — крупный рогатый скот;
- EAEC (энтероагрегативные) — персистирующая диарея; адгезины, белок дисперзин, образование биоплёнки, термостабильный токсин.
Клиника и иммунитет
Клинические формы эшерихиозов разнообразны: кишечные инфекции, инфекции мочевыводящих путей (пиелонефрит, цистит), менингит и сепсис новорождённых, перитонит, «диарея путешественников». EHEC даёт кровавую диарею со схваткообразными болями в животе и лихорадкой как проявлением интоксикационного синдрома.
Парентеральные эшерихиозы возникают преимущественно на фоне иммунодефицита; стойкий иммунитет не формируется. При кишечных формах развивается местный иммунитет, опосредованный секреторным IgA. У детей первого года жизни защиту обеспечивает пассивный трансплацентарный иммунитет (IgG) и грудное молоко; колонизация кишечника бифидобактериями завершается к пятому дню жизни.
Лабораторная диагностика, лечение и профилактика
Материал для исследования зависит от формы инфекции: испражнения при кишечных эшерихиозах; моча, отделяемое ран, кровь, ликвор — при парентеральных. Этапы:
- микроскопия мазка, окрашенного по Граму;
- посев на дифференциально-диагностические лактозосодержащие среды (Эндо, МакКонки);
- биохимическая идентификация (индол+, лизин-декарбоксилаза+, утилизация ацетата, подвижность);
- серологическая идентификация в реакции агглютинации с О- и Н-сыворотками для определения серогруппы.
Лечение зависит от очага инфекции и антибиотикорезистентности штамма. При диареегенных эшерихиозах антибиотикотерапия обычно не показана; основу составляет регидратация и восстановление водно-электролитного баланса. Специфическая профилактика (вакцина) не разработана. Неспецифические меры: соблюдение санитарно-гигиенических правил, отказ от сырой воды и термически не обработанных продуктов, своевременная замена мочевых и внутривенных катетеров, поддержание иммунитета (витамин С, в том числе клюквенный сок).
Ключевые моменты
- E. coli — грамотрицательная подвижная палочка, перитрих, факультативный анаэроб толстого кишечника.
- Биохимический «портрет»: лактоза+, глюкоза+, индол+, H₂S−, мочевина−.
- Антигенная структура: O (серогруппа), K (капсула), H (жгутики).
- Пять категорий диареегенных эшерихий: ETEC, EIEC, EPEC, EHEC, EAEC.
- EHEC продуцирует шигаподобные токсины и вызывает геморрагический колит.
- Внекишечные формы: ИМВП, менингит и сепсис новорождённых, перитонит.
- Защиту при кишечной форме обеспечивает секреторный IgA; у грудных детей — материнские IgG и грудное молоко.
- Основа лечения диареи — регидратация; вакцинопрофилактика отсутствует.