Escherichia coli

Kurs: Basvetenskap 6 Typ: Bakterie · Gramnegativ stav · Enterobacteriaceae · fakultativt anaerob · tarmkommensal och patogen

Snabbfakta

Fält	Värde
Agenstyp	Bakterie
Familj	Enterobacteriaceae
Gram och morfologi	Gramnegativ, rak stav, 1–3 µm
Oxidas / katalas	Oxidasnegativ (som alla Enterobacteriaceae), katalaspositiv
Laktos	Laktosjäsande — rosa kolonier på MacConkey-agar, gröna metalliska på EMB
Indol / MR / VP / citrat	Indol +, metylrött +, Voges-Proskauer −, citrat − (IMViC ++−−)
Rörlighet / sporer	Oftast rörlig med peritrika flageller, bildar inte sporer
Syrekrav	Fakultativt anaerob
Generationstid	~20 minuter under optimala förhållanden
Reservoar	Människans och djurens tarmflora; miljö sekundärt
Smittväg	Endogen (UVI, sepsis), fekal-oral (tarmpatotyper), vertikal (neonatal meningit)
Inkubationstid	ETEC 1–3 dygn, EHEC 3–4 dygn (upp till 10)
R₀	Inte meningsfullt för kommensalen; EHEC har mycket låg infektionsdos (10–100 bakterier) och sprids lätt person till person
Målorgan	Tarm, Urinvägar, Blod, Meninger, Peritoneum, Gallvägar
Anmälningspliktig	EHEC/STEC och ESBL-bildande Enterobacteriaceae är anmälningspliktiga; EHEC är allmänfarlig sjukdom

Vad är agenset?

• Escherichia coli är en gramnegativ, fakultativt anaerob stav i familjen Enterobacteriaceae och den mest studerade organismen i biologins historia — modellorganism för molekylärbiologin.
• Den är samtidigt normal tarmflora hos praktiskt taget alla människor och en av våra viktigaste patogener. Skillnaden ligger inte i arten utan i vilka virulensgener den enskilda stammen bär, ofta på plasmider, profager och patogenicitetsöar.
• Stammar typas efter O-antigen (LPS:s O-kedja), H-antigen (flagellin) och K-antigen (kapsel) — därav beteckningar som O157:H7 och K1.
• Man delar in de patogena stammarna i tarmpatotyper (diarrésjukdom) och extraintestinala patotyper (ExPEC) — UPEC i urinvägarna och NMEC vid neonatal meningit.
• E. coli är den vanligaste orsaken till urinvägsinfektion och den vanligaste orsaken till gramnegativ sepsis i Sverige.

Epidemiologi

• UVI: E. coli orsakar 75–90 % av okomplicerade nedre UVI hos kvinnor och en stor majoritet av pyelonefriterna. Cirka hälften av alla kvinnor får minst en UVI under livet.
• Sepsis: vanligaste gramnegativa blododlingsfyndet; utgångspunkt oftast urinvägar, buk eller gallvägar. Incidensen stiger med åldern.
• ETEC orsakar merparten av turistdiarré och är en ledande orsak till barndiarré och död i låginkomstländer.
• EHEC/STEC — i Sverige några hundra fall per år med topp under sommaren. Reservoar är nötkreatur (idisslarnas tarm), som är symtomfria bärare. Utbrott har kopplats till opastöriserad mjölk, otillräckligt genomstekt köttfärs, bladgrönsaker, groddar, opastöriserad äppelcider och direktkontakt med djur på 4H-gårdar.
• ESBL-producerande E. coli har ökat dramatiskt globalt sedan 2000-talet och är nu ett av Sveriges vanligaste anmälningspliktiga resistensfynd; CTX-M-15 är den dominerande enzymtypen och den globala klonen ST131 har spridit den.

Smittvägar och smittsamhet

• Endogen smitta dominerar vid UVI och sepsis: bakterien vandrar från patientens egen tarm över perineum till uretra, eller når blodbanan via en skadad slemhinna.
• Fekal-oral smitta för tarmpatotyperna, via förorenat vatten, livsmedel eller direktkontakt.
• EHEC har extremt låg infektionsdos (10–100 bakterier) och sprids därför lätt person till person, särskilt inom familjer och på förskolor — därav allmänfarlig klassning, förhållningsregler och avstängning från förskola tills negativa prov.
• Vertikal smitta under förlossning eller från vaginalfloran kan ge neonatal sepsis och meningit (K1-kapslade stammar).
• Vårdrelaterad spridning av resistenta stammar via händer, katetrar och miljö.

Var och hur infekterar den? Tropism och patogenes

Tarmpatotyper

• ETEC (enterotoxinbildande): fäster med kolonisationsfaktorantigen (CFA) i tunntarmen och utsöndrar två toxiner. Värmelabilt toxin (LT) är i det närmaste identiskt med koleratoxinet — ADP-ribosylerar Gsα → adenylatcyklas låses på → cAMP ↑ → CFTR öppnas → massiv kloridsekretion. Värmestabilt toxin (ST) aktiverar guanylatcyklas C → cGMP ↑ → samma nettoeffekt. Resultat: vattnig sekretorisk diarré utan feber, blod eller inflammation.
• EPEC (enteropatogen): fäster med BFP och injicerar med typ III-sekretionssystem sin egen receptor Tir i värdcellsmembranet, som sedan binds av bakteriens intimin. Aktinet polymeriseras under bakterien till en piedestal och mikrovilli försvinner — den klassiska “attaching and effacing”-lesionen. Ger malabsorptiv, vattnig, långdragen spädbarnsdiarré.
• EHEC/STEC (enterohemorragisk, shigatoxinbildande, t.ex. O157:H7): har samma A/E-lesion som EPEC (LEE-ön) plus Stx2) kodat på en lambdoid profag. Toxinet är ett AB₅-toxin vars A-subenhet är en N-glykosidas som klyver av en adenin ur 28S rRNA i 60S-subenheten → proteinsyntesen stannar → celldöd. Binder Gb3-receptorn, som finns rikligt på njurens glomerulära endotel, tarmens endotel och CNS-endotel — vilket förklarar HUS. Antibiotika inducerar profagen (SOS-svar) och ökar toxinfrisättningen → antibiotika är kontraindicerat.
• EIEC (enteroinvasiv): i praktiken en Shigella-lik stam med samma invasionsplasmid; invaderar kolonepitel, sprider sig intracellulärt med aktinsvans → dysenteri med blod, slem och feber.
• EAEC (enteroaggregativ): “stacked-brick”-vidhäftning med AAF-fimbrier, biofilm på slemhinnan, toxinerna Pet och EAST-1 → långdragen vattnig diarré, viktig vid persisterande diarré hos barn och HIV-patienter samt vid turistdiarré.
• Hybridstammen O104:H4 som orsakade det tyska utbrottet 2011 (>3 800 sjuka, 850 HUS, 54 döda, spårat till bockhornsklövergroddar) var en EAEC som förvärvat shigatoxinfagen — ovanligt hög HUS-frekvens hos vuxna kvinnor.

Extraintestinal sjukdom

• UPEC: Typ 1-fimbrier med adhesinet FimH binder mannosylerade uroplakiner på urinblåsans epitel → cystit; P-fimbrier med adhesinet PapG binder globosidglykolipider på njurepitelet → pyelonefrit. UPEC bildar intracellulära bakteriella communities (IBC) i blåsepitelet och kvarvarande vilande reservoarer, vilket förklarar recidiv med samma stam.
• Neonatal meningit (NMEC): K1-kapseln är polysialinsyra identisk med human NCAM — dålig immunogenicitet, komplementresistens och förmåga att passera Blod-hjärnbarriären. Näst vanligaste orsaken till neonatal meningit efter GBS.
• Sepsis: LPS via TLR4 driver cytokinstorm, kapillärläckage och septisk chock.

Virulensfaktorer

• endotoxin — lipid A driver feber, chock och DIC.
• Adhesiner: typ 1-fimbrier (FimH), P-fimbrier (PapG), S-fimbrier, Dr-adhesiner, CFA (ETEC), BFP (EPEC), AAF (EAEC), intimin (EPEC/EHEC).
• Toxiner: Shigatoxin (EHEC), LT och ST (ETEC), hemolysin HlyA (UPEC — porbildande, cytotoxiskt), CNF1 (aktiverar Rho, ger cytoskelettomlagring), Pet/EAST-1 (EAEC).
• Typ III-sekretionssystem kodat på LEE-patogenicitetsön — molekylär spruta som injicerar Tir och andra effektorer.
• Kapsel — K1 (neonatal meningit), K5; antifagocytär och komplementhämmande.
• Järnupptagssystem (sideroforer): enterobactin, aerobactin, salmochelin, yersiniabactin — kritiska i den järnfattiga urinen och i blodet.
• Resistensplasmider som bär ESBL (CTX-M), karbapenemaser (NDM, OXA-48, KPC) och mcr-1 (kolistinresistens) — sprids horisontellt mellan arter.

Symtom och klinisk bild

• Nedre UVI (cystit): sveda, trängningar, täta miktioner, suprapubisk smärta, utan feber.
• Pyelonefrit: feber, frossa, flanksmärta, dunkömhet över njurloge, illamående — allmänpåverkan.
• Urosepsis: feber eller hypotermi, hypotoni, förvirring hos äldre, laktatstegring.
• ETEC-diarré: akut insättande vattnig diarré, magknip, ingen eller låg feber, självläkande på 3–5 dygn.
• EHEC: börjar som vattnig diarré, blir efter 1–3 dygn kraftigt blodig med svåra kramper men ofta utan feber. Efter 5–10 dygn utvecklar 5–15 % (mest barn <5 år och äldre) HUS: mikroangiopatisk hemolytisk anemi + trombocytopeni + akut njursvikt, ibland med CNS-påverkan och kramper.
• EPEC: långdragen vattnig spädbarnsdiarré med malabsorption och tillväxthämning.
• EIEC: dysenteri — små, blodiga, slemmiga avföringar med tenesmer och feber.
• Neonatal sepsis/meningit: ospecifikt — dålig sugförmåga, temperaturinstabilitet, slöhet, spänd fontanell.
• Bukfokus: peritonit efter tarmperforation, kolangit, leverabscess, divertikulit — nästan alltid polymikrobiellt med anaerober.

Tenta-fokus

Ge aldrig antibiotika vid misstänkt EHEC. Antibiotika utlöser bakteriens SOS-svar, inducerar den lambdoida profagen och ökar frisättningen av shigatoxin — vilket kraftigt ökar risken för HUS. Samma sak gäller motilitetshämmare som loperamid, som förlänger toxinexponeringen. Behandlingen är vätska, elektrolyter och stödjande vård. Blodig diarré hos ett barn utan hög feber ska väcka EHEC-misstanke.

Diagnostik

• Urinodling med kvantifiering; nitrittest positivt (E. coli reducerar nitrat till nitrit) och leukocytesterastest positivt på urinsticka.
• Blododling vid febril UVI och sepsis.
• MacConkey-agar: laktosjäsande rosa kolonier. O157:H7 jäser inte sorbitol och är därför färglös på SMAC-agar (sorbitol-MacConkey) — den klassiska screeningmetoden.
• PCR-paneler för tarmpatogener detekterar stx1/stx2, eae (intimin), ipaH (EIEC/Shigella), LT/ST — numera förstahandsmetod. Positivt stx ska följas av odling för typning och smittspårning.
• MALDI-TOF för artbestämning, resistensbestämning obligatorisk med ESBL- och karbapenemasscreening.
• Vid HUS: hemolysprover (LD ↑, haptoglobin ↓, fragmenterade erytrocyter), trombocytopeni, kreatininstegring. Skilj från TTP (ADAMTS13-brist) och atypiskt HUS (komplementdysreglering).

Behandling och profylax

• Okomplicerad cystit hos kvinna: Nitrofurantoin eller Pivmecillinam — båda med låg resistens och liten ekologisk påverkan. Kinoloner ska inte användas för nedre UVI.
• Pyelonefrit: Ciprofloxacin eller Cefotaxim, alltid efter urinodling; korrigera efter resistensbesked.
• Sepsis: bredspektrum initialt (cefalosporin eller piperacillin-tazobactam), karbapenem vid känd ESBL-kolonisation eller svår sjukdom, därefter avsmalning.
• ESBL hydrolyserar penicilliner och cefalosporiner men hämmas av klavulansyra/tazobaktam; karbapenemer är standard vid svår ESBL-infektion. Karbapenemasproducerande stammar kräver nyare medel (ceftazidim-avibaktam, meropenem-vaborbaktam, cefiderokol) eller kolistin.
• ETEC-turistdiarré: vätskeersättning; azitromycin vid svår sjukdom (kinolonresistens hög i Sydostasien). Antibiotika förkortar men driver resistens och ESBL-kolonisation vid utlandsresa.
• EHEC: enbart understödjande — vätska, elektrolyter, njurfunktionsövervakning, dialys och ibland eculizumab vid svår HUS med CNS-påverkan.
• Prevention: handhygien, livsmedelshygien (genomstekt köttfärs till 70 °C, pastöriserad mjölk, sköljning av grönsaker), säkert dricksvatten, kort kateteranvändning, tranbär och lokalt östrogen som recidivprofylax vid UVI (begränsad evidens), och antibiotikastyrning för att bromsa ESBL.

Klinisk pärla

Lär dig patotyperna genom deras mekanism, inte namnet: ETEC = toxin utan invasion → vattnigt; EPEC = piedestal utan toxin → långdraget hos spädbarn; EHEC = piedestal plus shigatoxin → blodigt plus HUS; EIEC = invasion → dysenteri; EAEC = biofilm → persisterande. Och kom ihåg att oxidasnegativ, laktospositiv, gramnegativ stav i en urinodling i praktiken är E. coli tills annat visats.

Kopplingar

Relaterat: Enterobacteriaceae, Uropatogen Escherichia coli, Urinvägsinfektion, Pyelonefrit, Sepsis, Shigatoxin, Hemolytiskt uremiskt syndrom, Typ III-sekretionssystem, Lipopolysackarid, ESBL, Karbapenem, Shigella, Vibrio cholerae, Turistdiarré, Modul 4 - Mag- och tarminfektioner & antimikrobiell behandling