Escherichia coli

UNIVERSITATEA DE ŞTIINŢE AGRICOLE ŞI MEDICINĂ VETERINARĂ A BANATULUI TIMIŞOARA FACULTATEA DE TEHNOLOGIA PRODUSELOR AGROALIMENTARE SPECIALIZARE MASTER: SIGURANŢA ŞI BIOSECURITATEA PRODUSELOR AGROALIMENTARE

Escherichia coli

Coordonator ştiinţific: Dr. Miscă Corina Student: Hruza Ruth-Maria An I, Grupa II

Timişoara 2011

Cuprins 1. Genul Escherichia coli………………………………………………………………2 1.1. Habitat………………………………………………………………………….2 1.2. Morfologie, caractere culturale…………………………………………….3 1.3. Factorii de virulenţă………………………………………………………….3 1.4. Structura antigenică................................................................................3 2. Incidenţa în produsele alimentare………………………………………………....3 3. Efecte asupra produselor alimentare……………………………………………..4 4. Implicaţii asupra stării de sănătate……………………………………………….4

1

Introducere Omul trăieşte într-un mediu populat de o imensitate de microcroorganisme, fiind el însuşi purtătorul unora dintre ele. Dimensiunile lor reduse au făcut ca ele să scape mult timp observaţiei, dar rezultatele activităţii lor au fost sesizate din totdeauna. Astfel, omul a selectat empiric organisme pe care le-a folosit în scopuri practice ca, de pildă, dospirea pâinii, fermentaţia vinului, a berii, etc., practicând în acelaşi timp inconştient tehnici de sterilizare, care i-au permis conservarea pentru un timp îndelungat a alimentelor. Rolul microorganismelor în etiologia bolilor infecţioase a fost descoperit doar în a doua jumătate a secolului trecut, cu toate că de-a lungul timpului mulţi cercetători au sugerat această posibilitate. Subiect paramedical la începuturile ei, microbiologia devine o ştiinţă de sine stătătoare la sfârşitul secolului XIX-lea în urma descoperirilor lui Pasteur, precedate de multe secole de observaţii şi cercetări. Ea se ocupă cu studiul organismelor microscopice. Astăzi microbiologia este o ştiinţă foarte vastă, cu multe ramuri cum sunt: microbiologia medicală (umană şi veterinară), microbiologia plantelor, microbiologia industrială, microbiologia solului, etc. 1. Genul Escherichia Genul Escherichia este genul tip al familiei Enterobacteriaceae. Denumirea genului a fost dată după numele cercetătorului Th. Escherich, care a izolat specia tip a genului: Escherichia coli, cosiderată a fi bacteria cel mai frecvent implicată în patologia infecţioasă modernă. Celelalte specii, Escherichia hermanii, Escherichia fergusonii, şi Escherichia vulneris au fost semnalate doar ocazional în diferite infecţii. 1.1.

Habitat

Colibacilii sunt răspândiţi în mediul înconjurător, odată cu conţinutul intestinal al omului şi al animalelor. Numărul acestor germeni pe unitatea de volum- în apă şi alimente- reprezintă indicele coli, care este un criteriu de apreciere a gradului de poluare a apei, mediului şi alimentelor, cu materii fecale. În standardele de stat sunt prevăzute valorile indicelui coli, care permit ca o sursă de apă să fie considerată potabilă, sau un aliment bun pentru consum. Escherichia coli face parte din flora normală a intestinului la om şi animale. Formează aproximativ 80% din flora rezidentă a colonului, având rol important în sinteza unor vitamine din grupul B şi K şi contribuie la menţinerea unui echilibru al biocenozei. Nou-născutul va fi însămânţat în timpul naşterii, prin contact cu flora perineală maternă. Escherichia coli se regăseşte de asemenea în flora cavităţii sale bucale, de aici decurgând rapida colonizare a tubului digestiv. Această însămânţare este proporţională cu durata actului naşterii, mai precis cu durata de timp care decurge dintre ruptura membranelor şi naştere, fiind un proces inevitabil în condiţii naturale. Contaminarea iniţială este determinată nu numai de contactul cu mama, ci şi cu personalul medical. [1] 2

1.2.

Morfologie, caractere culturale

Sunt bacili Gram-negativi, scurţi, cu capetele rotunjite, nesporulaţi, necapsulaţi (rareori unele tulpini pot avea o pseudocapsulă), în general mobili (cu cili peritrichi). Sunt germeni aerobi, facultativ anaerobi, nepretenţioşi nutritiv. Se dezvoltă atât pe medii uzuale, cât şi pe mediile selective lactozate, pe care formează colonii lactozopozitive. Coloniile sunt de tip S, iar tulpinile pseudocapsulate formează colonii cu aspect mucos. Prezintă caracterele biochimice comune enterobacteriilor ( fermentează glucoza, reduc nitraţii la nitriţi, sunt catalazo-pozitivi şi oxidozo-negativi). Fermentează lactoza. De reţinut, că din 100 de tulpini de Escherichia coli, 95 fermentează lactoza, iar 5 nu. Caracterele biochimice se cercetează pe setul de teste biochimice care permit identificarea genului. [1] 1.3.

Factorii de virulenţă

Secretă diverse substanţe biologic active, de tipul: enterotoxine, hemolizine, enzime care asigură rezistenţa la antibiotice, lipopolizaharidul sau endotoxina, comun tuturor membrilor familiei, participă la distrugerile tisulare, fiind responsabil de creşterea sintezei TNF macrofagic, aflat la originea şocului septic; joacă rol în lupta contra mecanismelor de apărare nespecifice. Capsula (antigenul K1) este de natură polizaharidică, are rol antifagocitar, realizând un veritabil camuflaj imunologic al bacteriei, deoarce posedă determinanţi antigenici care se regăsesc la suprafaţa celulelor eucariote. [1] 1.4.

Stuctura antigenică

Structura antigenică la Escherichia coli este complexă, fiind descrise numeroase antigene O, H, şi K. Pe baza antigenlor H, grupele sunt împărţite în tipuri serologice. Sunt identificate 165 de grupe antigenice O de Escherichia coli, 103 antigene K şi 54 antigene H. [1] 2. Incidenţa în produsele alimentare Receptivitatea populaţiei la toxiinfecţiile alimentare- aceasta variază în funcţie de specia bacteriană incriminată, de numărul de microorganisme patogene din alimentul ingerat, de caracterele de patogenitate şi toxigeneză ale acestora, de vârsta, de starea fiziologică şi imunitatea consumatorului. Copiii sunt mai predispuşi bolilor infecţioase pentru că ei nu prezintă un sistem imunitar maturat încă, fiind vulnerabili în faţa atacurilor agenţilor patogeni. Fiind copii, sunt pofticioşi, organismul lor se află în creştere, astfel că mănâncă mult, fiind atraşi în special de mâncărurile bine condimentate, cum sunt cele de la fast-food-uri sau cele ambalate, ca chips-uri, pop-corn, conserve etc. Din păcate însă aceste alimente nu sunt foarte bune pentru sănătatea lor, fiind bogate în grăsimi şi toxine care le influenţează negativ metabolismul şi corpul lor aflat în formare. 3

Escherichia coli produce toxiinfecţii alimentare mai rar şi numai atunci când cpntaminarea alimentelor este masivă. O frecvenţă mai ridicată a toxiinfecţiilor alimentare cu Escherichia coli este întâlnită în cazul copiilor şi vârstnicilor. Escherichia coli prezintă incidenţă crescută în perioada caldă a anului din cauza aglomerărilor în cadrul unor colectivităţii ( în concediu, nunţi etc.) şi a temperaturilor crescute ce facilitează dezvoltarea bacteriei. Mortalitatea este scăzută, nu depăşeşte 1%.[2] 3. Efecte asupra produselor alimentare Alimentele şi apa care pot fi sursa infecţiei cu Escherichia coli au un gust şi aspect neschimbat. Nu pot fi deosebite cu ochiul liber Mâncarea poate fi contaminată cu Escherichia coli în timpul preparării, şi poate determina infecţii grave la om dacă produsele respective nu sunt preparate termic în mod corespunzător. De exemplu, dacă nu gătim carnea la cel putin 70 de grade, bacteria nu va fi distrusă, şi riscăm toxiinfecţii. Una din cele mai frecvente forme de infectare este consumul cărnii insuficient preparată termic. În plus, orice alt aliment care vine în contact cu această carne se va contamina, la rândul său. Alimente ce pot fi contaminate cu Escherichia coli:  Laptele crud sau produsele lactate-bacteria se poate extinde de la nivelul ugerului vacii în lapte. Pentru a evita consumul produselor lactate cu potenţial infectant, se recomandă consumul de lapte din comerţ care este semnalizat ca fiind pasteurizat. Prin procesul de pasteurizare produsul este adus la temperaturi crescute care pot distruge flora cu potenţial patogen. Pasteurizarea nu îşi propune să distrugă toate microorganismele, ci doar pe cele care pot provoca îmbolnăviri;  Fructele şi legumele crude- care nu sunt spălate corespunzător, care sunt mâncate direct după ce sunt cumpărate şi care pot fi contaminate cu bacterii. Unele fructe şi legume pot fi şi ele pasteurizate, iar dacă se poate, specialiştii ne recomandă să alegem această variantă, inclusiv pentru sucurile naturale . Lista alimentelor ce pot fi pasteurizate include: nuci, miere, brânza, ouă, smântână, sos de soia, apa, oţet, sucuri naturale, bere, produse conservate. [2] 4. Implicaţii asupra stării de sănătate Sunt germeni condiţionat patogeni, fiind cele mai frecvent izolate bacterii în laboratorul de bacteriologie. În anumite condiţii, mai ales când scade rezistenţa locală sau generală a organismului, sau dacă ajung în zone normal sterile, produc infecţii cu localizare şi graviditate diferită grupate în: a) Infecţii enterale; b) Infecţii etraenterale; Potenţialul patogen al colibacililor este foarte variat. Escherichia coli este patogen prin multiplicare şi toxinogeneză (enterotoxină termostabilă, enterotoxină termolabilă). Pe lângă enterotoxină s-au mai pus în evidenţă şi alte secreţii toxice: o

4

exotoxină cu efect neurotoxic pentru animalele de laborator şi o endotoxină cu rol de hemolizină. a) Infecţiile enterale sunt produse de 6 patotipuri diareigene de Escherichia coli: enterotoxigen, enteroinvaziv, enteropatogen,enterohemoragic,enteroagregativ şi difuz aderent. Escherichia coli enterotoxigen ( ETEC) secretă enterotoxine termolabile sau termostabile codificate plasmidic. O tulpină de ETEC produce una sau ambele toxine. Pe lângă toxinogeneză, intervine şi capacitatea de a coloniza intestinul subţire prin pilii de aderenţă. ETEC produce forme uşoare de enterită, sau un sindrom diareic holeriform. Escherichia coli enteroinvaziv ( EIEC) penetrează, ca şi Shigellele, enterocitele colonului în care se multiplică şi pe care le distrug, determinând un sindrom diareic dizenteriform, cu scaune mucopurulente sau sangvinolente. Capacitatea enteroinvazivă este codificată plasmidic. Escherichia coli enteropatogen (EPEC) este principalul agent etiologic al sindromului diareic la copii mici, la care determină o imunizare precoce. De aceea, îmbolnăvirile prin EPEC la vârste mai mari de 2 ani sunt rar semnalate. Factorii de patogenitate sunt pilii de aderenţă, codificaţi plasmidic de o toxină Shiga-like produsă prin conversie lizogenă. Aceasta determină distrugerea enterocitelor de la nivelul intestinului subţire. Escherichia coli enterohemoragic (EHEC) produce două toxine Shiga-like, denumite verotoxine, deoarece produc efect citopatic pe linia celulară Vero. Iniţial apare o diaree apoasă, care în câteva zile devine hemoragică, iar mucoasa rectului şi a colonului sigmoidian devine friabilă şi sângerează. Febra este mică sau absentă. Frecvent colita hemoragică se complică cu un sindrom hemolitic uremic (anemie hemolitică microangiopatică, trombocitopenie, insificienţă renală acută). Boala se declanşează predominant în sezonul cald, la copii sub 5 ani, prin consum de carne de vită insuficient preparată termic şi de lapte nepasteurizat. Aproximativ jumătate din EHEC aparţin serotipului O157:H7. Escherichia coli enteroagregativ (EaggEC) manifestă particularitatea de a se lega “agregativ” de enterocite. Escherichia coli difuz aderent (DAEC) are rol diareigen controversat, întrucât singurul factor de virulenţă cunoscut la acest patotip este aderarea difuză de celulele HeLA şi celulele epiteliale intestinale din culturi. Aderenţa difuză şi invazia celulară ar sta la originea sindromului diareic produs de acest patotip. Dozele infectante ale patotipurilor diareigene de Escherichia coli sunt de ordinul 10⁸ germeni ingeraţi. Se realizează numai prin consumul unor alimente în care Escherichia coli s-a multiplicat (toxiinfecţii alimentare), sau prin consum de apă cu contaminare fecală intensă (infecţii hidrice). Rezervorul de infecţie al tulpinilor de EIEC, ETEC, EPEC este uman, iar al celor EHEC este bovin b) Infecţii etraenterale: Infecţii ale tractului urinar ( ITU) -Escherichia coli este de departe cel mai frecvent agent etiologic al ITU ( peste 80%). Cel mai frecvent se izolează serogrupurile: O1, O2, O4, O6, O7, O16, O18 şi O75. Antigenele “O” cresc persistenţa bacteriilor în tractul urinar. Dintre antigenele capsulare, în infecţiile urinare sunt prelevate

5

următoarele: K1, K2, K5, K13 şi K51. Se pare că serotipurile nefritogene produc mai mult antigen K, fapt ce imprimă infecţiei o severitate mai mare. Condiţia gazdei este factorul primordial ce contribuie la instalarea ITU. Diabetul, uropatiile obstructive, reflexul vezico-uretral, sarcina, cresc receptivitatea gazdei. Sursa infecţiei este cel mai frecvent cea enterală (în infecţiile ascendente), fapt favorizat de anatomia tractului genital feminin (uretra scurtă), precum şi de prezenţa raporturilor sexuale. Tulpinile care stau la originea infecţiilor urinare înalte posedă structuri fibrilare care permit ataşarea bacteriei la nivelul celulelor tractului urinar (aceste tulpini se pot vizualiza prin imunoflorescenţă). Calea descendentă este mai rară şi se datorează unor diseminări septice secundare. O altă posibilitate de contaminare frecvent întâlnită în mediul spitalicesc, este cea iatrogenă (prin intermediul unor sonde, catetere, etc.). De obicei germenii de la spital achiziţionaţi pe această cale, sunt deosebit de rezistenţi la agenţii antimicrobieni. Septicemii- Escherichia coli este bacilul Gram-negativ cel mai frecvent izolat din septicemii. Diseminarea hematogenă se produce de obicei de la un focar infecţios urinar sau gastrointestinal. Meningite neonatale- 75% din tulpinile de Escherichia coli izolate posedă antigenul capsular K1. Infecţii biliare Infecţii respiratorii Infecţii O.R.L. Suprainfecţii ale plăgilor şi arsurilor Infecţii genitale Infecţii nosocomiale ( deseori infecţiile enumerate: urinare, ale plăgilor chirurgicale, etc. pot lua caracter nosocomial). EPIDEMIOLOGIE Infecţiile extraenterale sunt de obicei endogene, cu tulpini aparţinând florei intestinale normale. În infecţiile enterale, izolarea şi cuantificarea prezenţei lui Escherichia coli în alimente, apă, reprezintă principalul test de evidenţiere a contaminării fecale. Profilaxia acestora se referă la respectarea măsurilor de igienă. Transmiterea iatrogenă din infecţiile nosocomiale se realizează prin contact direct cu mâini sau instrumente contaminate, iar profilaxia se referă la îmbunătăţirea calităţii actului de îngrijire medicală din spitale. Răspunsul imun este în general slab, nesemnificativ. [1] Cum să ne protejăm de posibilele infecţii: În vederea evitării infectării cu Escherichia coli din alimente şi apă contaminate, se recomandă: 1. Pregătirea mâncărurilor: Carnea, în special carnea de vită, trebuie gătită la temperaturi de cel putin 70 de grade. Orientativ, ar trebui să fierbem carnea până îşi pierde culoarea rozată (dar şi minute bune după aceea). Cel mai bine ar fi dacă putem verifica temperatura cărnii cu un termometru pentru carne (special conceput pentru aceste scopuri, care se găseşte la raioanele de produse electrocasnice). Acasă putem tăia bucata de carne la mijloc pentru a ne asigura că este bine fiartă. Sucul lăsat de carne în farfurie ar trebui să fie 6

alb sau cel mult gălbui, niciodată roşu sau roz. Datorită pericolului de infecţii, nu doar bacteriene ci si parazitare, specialiştii nu ne sfătuiesc să consumăm carne insuficient preparată. 2. Când ne pregătim să gătim: Înainte trebuie să ne spălăm bine mâinile cu apă şi săpun, mai ales dacă am manipulat carne crudă. Instrumentele pe care le vom folosi (cuţite, capace de tocat, maşini de tocat, tigăi, oale) trebuie şi ele spălate, atât înainte cât şi după ce vor fi folosite. Carnea gătită nu trebuie pusă pe o farfurie pe care a fost carnea crudă, dacă această farfurie nu a fost spălată şi uscată. Carnea trebuie tăiată pe un capac separat, iar legumele pe un altul, pentru a se reduce riscul de contaminare. În frigider, este bine să ţinem carnea, fructele de mare şi peştele separat de fructe şi legume. 3. Să consumăm doar lapte, lactate şi sucuri naturale pasteurizate. 4.Să bem doar apă potabilă, tratată împotriva infecţiilor şi corect clorinată. 5. Să nu bem apă din surse de care nu suntem siguri. Un astfel de sfat este util dacă vom călători în ţări slab dezvoltate, unde apa potabilă este rară sau sistemele de tratare ale ei nu sunt calitative. Toată apa consumată în aceste ţări trebuie să fie fiartă sau să fie îmbuteliată. Fructele şi legumele ar trebui evitate (chiar dacă le spălăm cu apă). Se pot consuma doar dacă se vor curăta de coajă. Cum să evităm transmiterea directă a infecţiei cu Escherichia coli: - Să ne spălăm bine mâinile cu apă şi săpun, mai ales după ce folosim toaleta sau după ce schimbăm scutecele bebeluşilor (deoarece putem veni în contact cu Escherichia coli din materiile fecale). Dacă avem mai multe toalete acasă şi am fost diagnosticaţi cu infecţie cu Escherichia coli, cel mai sigur ar fi să folosim o singură toaletă, astfel încât să evităm răspândirea infecţiei; - În cazul în care infecţia a fost diagnosticată la un bebeluş, trebuie să folosim doar scutece de unică folosinţă, pe care le aruncăm la gunoi imediat după ce le schimbăm; - Adulţii trebuie să aibă grijă ca, copii cu diaree să se spele corect şi frecvent pe mâini, după fiecare scaun. Aceştia ar trebui să evite folosirea la comun a prosoapelor, să nu se ducă la piscină şi până când boala este vindecată să evite creşele, grădiniţele sau şcolile şi contactul cu alţi copii; - Robinetele, chiuvetele şi toaleta trebuie curăţate periodic cu substanţe antibacteriene; - Pacienţii care au fost diagnosticaţi cu infecţie cu Escherichia coli nu ar trebui să manipuleze alimente, carne, să nu lucreze în creşe sau în alte instituţii de ingrijire până când nu se vindecă; - Apa piscinelor trebuie clorinată corespunzător, iar căzile trebuie spălate cu substanţe antibacteriene; [3]

7

Bibliografie [1] Licher M., Moldovan R., - “Curs de microbiologie specială, Bacteriologie, vol.I, Editura Univestitatea de Medicină şi Farmacie “Victor Babeş”, Timişoara, 2008; [2] Olinescu Radu- “Alimentaţia sănătoasă”, Editura Niculescu, Bucureşti, 2000; [3] Ungureanu Iosefina- “ Toxiinfecţiile alimentare”, Revista Magazin, 27 ianuarie 2001;

8