Escherichia coli: Biologia e Infezioni da Escherichia coli
Ultima modifica 16.07.2020
INDICE
  1. Cos’è
  2. Biologia
  3. Contagio

Cos’è

Cos’è l’Escherichia coli?

Escherichia coli è un batterio di comune riscontro nell'intestino umano, ma anche in quello di diversi altri animali a sangue caldo (omeotermi). Il microrganismo si concentra, in particolare, nel colon, quindi nell'intestino crasso, dove rappresenta uno dei microrganismi più numerosi.

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Escherichia coli: quando è patogeno?

Nella maggior parte dei casi, Escherichia coli è innocuo per l'uomo e fa parte della flora intestinale come batterio commensale. Ciò significa che, in questo rapporto di convivenza, il batterio sfrutta a proprio vantaggio le sostanze nutritive presenti nel colon senza arrecare alcun danno all'organismo umano.

Alcuni ceppi di Escherichia Coli sono, tuttavia, pericolosi per l'uomo e possiedono una patogenicità tale da poter causare malattie importanti, come enteriti, colite emorragica, infezioni urinarie, meningite e setticemia. Questi batteri possiedono caratteristiche di virulenza tali da poter causare infezioni nel tratto gastroenterico e in altri apparati, in particolare a livello urinario. 

Biologia

Escherichia coli: caratteristiche

Dal punto di vista biologico, Escherichia coli è un:

  • Enterobatterio (famiglia Enterobacteriaceae), così chiamato poiché trovano il loro habitat ideale nell'intestino dell'uomo e di vari altri animali. Nel tratto enterico, Escherichia coli si comporta da commensale, poiché partecipa alla processazione del cibo e contribuisce alla sintesi di vitamina K. Per accaparrarsi alcuni prodotti della digestione umana per il proprio metabolismo e mantenere per sé i siti d'adesione sulla mucosa intestinale, però, questo batterio entra in competizione con altri microrganismi: quest'aspetto di Escherichia coli può indurre a considerarlo un simbionte (nota: si parla di simbiosi quando entrambi gli organismi traggono un reciproco vantaggio dalla convivenza). Oltre ad essere un ospite abituale del tratto enterico, l'Escherichia coli è diffuso nell'ambiente e si può trovare negli alimenti.
  • Gram-negativo, cioè negativo alla colorazione di Gram (test relativamente veloce utilizzato per rilevare la presenza ed identificare grossolanamente i batteri).
  • Asporigeno, a forma di bacillo, cioè allungata (dimensioni medie: 1-2 µm). Su tutta la superficie di Escherichia coli sono distribuiti flagelli per muoversi. Pili o fimbrie - filamenti che si proiettano dalla parete del batterio – servono, invece, per ancorarsi alle cellule dell'ospite e comunicare con altri batteri.
  • Aerobio facoltativo, cioè può crescere sia in presenza, che in assenza di ossigeno. Inoltre, questo batterio è in grado di svolgere reazioni di fermentazione utilizzando il lattosio, uno zucchero disaccaride. Quest'ultima particolare proprietà viene sfruttata nella diagnosi microbiologica, cioè per distinguere, in un terreno di coltura, le colonie di Escherichia coli (capaci di fermentare il lattosio) da quelle di altri batteri che non effettuano tale reazione, come Salmonella e Shigella.

La temperatura ottimale per la sopravvivenza è di 35-40°C: per questo motivo, Escherichia coli vive facilmente nell'intestino dell'uomo, contribuendo alla formazione della flora batterica. Da quanto si può dedurre da questo identikit, Escherichia coli è uno dei microrganismi più versatili esistenti in natura, nonché uno dei più studiati e meglio conosciuti a livello molecolare.

Ceppi patogeni di Escherichia coli 

In determinate condizioni predisponenti, Escherichia coli può comportarsi come patogeno opportunista: gli stessi ceppi normalmente innocui, possono sfruttare a proprio vantaggio quest'occasione per moltiplicarsi in modo smisurato e colonizzare altre regioni corporee, fino a causare malattia al di fuori del tratto intestinale. Ad esempio, le infezioni opportunistiche del tratto urinario (UTI) da Escherichia coli sono spesso il risultato della migrazione della flora endogena dell'intestino.

Cosa determina la patogenicità di Escherichia coli?

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La patogenicità di Escherichia coli è determinata da:

  • Tossine: a seconda della tipologia di Escherichia coli in causa, possono avere natura chimica differente. Alcune di queste tossine agiscono sulla mucosa intestinale, infiammandola e provocando la comparsa di scariche diarroiche; altre, le tossine Shiga-like (SLT o tossine Vero), bloccano la sintesi proteica e causano la morte della cellula enterica; altre ancora producono effetti simili a quelli prodotti dalla tossina colerica (Vibrio cholerae), stimolando la secrezione di acqua ed elettroliti al di fuori delle cellule.
  • Adesine: alcuni Escherichia coli risultano patogeni a causa di particolari molecole proteiche (chiamate adesine) presenti sulle strutture filiformi che sporgono dalla superficie cellulare (pili e fimbrie), mediante le quali aderiscono alle mucose intestinali o urogenitali dell'ospite.
  • Invasività: Escherichia coli è dotato di una capacità invasiva elevata, cioè riesce a insediarsi nell'ospite molto profondamente. Alcuni batteri colonizzano le pareti dell'intestino, altri riescono a penetrarla ed altri ancora riescono a passare dall'intestino al flusso sanguigno.

Infezioni da Escherichia coli gastroenteriche

Alcuni ceppi di Escherichia coli causano malattia, generalmente limitata ad episodi diarroici passeggeri. La diarrea del viaggiatore, ad esempio, è spesso causata da ceppi di Escherichia coli enterotossigeni, che tra i bambini dei Paesi in via di sviluppo rappresentano la prima causa di diarrea batterica.

Ceppi di Escherichia coli associati a patologie intestinali

I meccanismi alla base delle infezioni del tratto intestinale sono diversi e dipendono fondamentalmente da quali tipologie di E. coli sono coinvolte:

  • Escherichia coli enterotossigeno (ETEC): cioè produttori di enterotossine, agiscono sulla mucosa dell'intestino (tenue), provocando la comparsa di scariche diarroiche acquose. A livello mondiale, i ceppi enterotossigeni costituiscono la più frequente causa di diarrea batterica e, nei Paesi in via di sviluppo, sono i principali responsabili della cosiddetta "diarrea del viaggiatore", che si può contrarre attraverso acqua ed alimenti contaminati.
  • Escherichia coli enteroinvasivo (EIEC): sono in grado di invadere la mucosa dell'intestino (crasso), causando lesioni infiammatorie e danno tissutale; la conseguenza della loro infezione sono enteriti ed alcune forme di dissenteria sanguinolenta;
  • Escherichia coli enteropatogeno (EPEC): agiscono modificando e distruggendo i microvilli delle cellule dell'intestino tenue; gli EPEC sono spesso implicati nella diarrea infantile e, come gli ETEC, possono provocare la diarrea del viaggiatore;
  • Escherichia coli enteroaderente (EAEC): hanno una peculiare capacità di aderire, in maniera pressoché indissolubile ed irreversibile, alle pareti dell'intestino. Gli EAEC sono responsabili di diarrea acquosa dei bambini nei Paesi in via di sviluppo e nei viaggiatori.
  • Escherichia coli enteroemorragico (EHEC): possiedono un'elevata patogenicità. La loro proliferazione ed il conseguente rilascio di tossine (Shiga-like) provoca colite emorragica (quindi feci liquide frammiste a sangue) associata a severi crampi addominali e possibili complicanze extraintestinali, anche gravi. Nel 5% dei casi, l'infezione enteroemorragica può degenerare in una forma molto grave di insufficienza renale, nota come sindrome emolitica uremica (HUS o SEU).

Periodo d’incubazione e sintomi

Dopo il contagio, i primi sintomi dell'infezione da Escherichia coli compaiono mediamente entro 12-60 ore, anche se sono stati riportati periodi di incubazione di 3-5 giorni.

Nella maggior parte dei casi L'infezione si manifesta inizialmente con diarrea leggera, non emorragica, che può accompagnarsi a dolori addominali e ad un transitorio rialzo febbrile. Durante le 24-48 ore la diarrea aumenta di intensità e si mantiene tale per 4-10 giorni, durante i quali è spesso commista a sangue ed accompagnata a forti dolori addominali e modesta disidratazione; la febbre è normalmente assente.

Ceppi enteroemorragici

Alcuni ceppi di Escherichia coli possiedono un'elevata patogenicità. Questo è il caso, ad esempio, del temibile "Escherichia coli O157:H7", capostipite dei cosiddetti ceppi enteroemorragici. Questi batteri, come suggerisce l'attributo "enteroemorragici", provocano un'infezione caratterizzata da sintomi quali diarrea sanguinolenta, severi crampi addominali e possibili complicanze extraintestinali, anche gravi.

I vari sierotipi di Escherichia coli appartenenti a questo gruppo producono tossine piuttosto aggressive, simili a quelle generate da Shighella dysenteriaee, che danneggiano la mucosa intestinale e possono determinare casi di sindrome emolitica uremica (HUS o SEU), che si verifica in circa il 5% dei casi (soprattutto tra bambini ed anziani).

Infezioni urinarie Escherichia coli – Cistite da Escherichia coli

Per approfondire: Escherichia coli nelle Urine

Gli E. coli uropatogeni (UPEC) sono una delle principali cause di infezioni del tratto urinario (UTI). Le UTI provocate dall'Escherichia coli sono generalmente endogene ed ascendenti, cioè derivano da batteri che costituiscono la normale flora microbica del colon del paziente.

La patogenicità di questa specifica tipologia di Escherichia coli deriva dalla produzione di emolisina e dalla presenza di adesine, localizzate all'estremità distale delle fimbrie P (mannosio-resistenti). Questi fattori di aderenza sono necessari all'inizio del processo infettivo e permettono al batterio di ancorarsi alla membrana delle cellule uroepiteliali.

Grazie a questa sorta di tentacoli muniti di ventose, gli Escherichia coli uropatogeni possono risalire le vie urinarie e provocare:

Le infezioni urinarie sostenute da eppi enteroemorra sono più comuni nella donna, per le caratteristiche anatomiche sfavorevoli (uretra corta e meato urinario più vicino alla regione anale) e per l'assenza dell'attività battericida delle secrezioni prostatiche.

Sindrome emolitica uremica

La sindrome emolitica uremica (SEU o HUS) è una complicanza delle infezioni da Escherichia coli O157:H7. Si tratta di una forma molto grave di insufficienza renale, più comune nei giovanissimi e negli anziani, che in una piccola percentuale dei casi può determinare il decesso malgrado terapia intensiva (circa il 50% di questi pazienti necessita di dialisi).

Segni caratteristici di tale condizione, che può insorgere una settimana dopo la comparsa dei sintomi gastrointestinali, sono edema (gonfiori diffusi) ed insufficienza renale acuta. Per maggiori informazioni, leggi: Sintomi Sindrome emolitico-uremica.

Normalmente, comunque, l'infezione sostenuta da Escherichia coli O157: H7 o da altri sierotipi enteroemmoragici, si risolve spontaneamente senza ricorrere a farmaci particolari. Nei casi non complicati, le ultime linee guida consigliano solamente il riposo abbinato ad una generosa assunzione di liquidi per rimpiazzare le perdite idriche e saline. Il ritorno alla normale alimentazione dovrà essere graduale, cominciando da cibi poveri di fibre, come cracker, riso, toast e altri cereali secchi; in questa fase andranno limitati gli alimenti ricchi di grassi o di fibre, i latticini ed i prodotti stagionati, che saranno poi reintrodotti con gradualità nella dieta.

Altre malattie causate da Escherichia coli

Se da qualsiasi distretto corporeo, Escherichia coli raggiunge il circolo ematico, può determinare l'insorgenza della setticemia. Cause comuni di questa complicanza sono le scarse misure igieniche nel posizionamento di cateteri o di accessi venosi centrali, le infezioni urinarie o gastroenteriche, i traumi intestinali, i tumori del colon e del tenue.

Escherichia coli è anche responsabile di infezioni extraintestinali, come infezioni biliari, ascessi (in sede di ferite chirurgiche, arti ischemici ecc.), meningite, polmonite e peritonite.

Contagio

Le malattie causate da Escherichia coli riconoscono alla loro origine sia infezioni esogene (animali, acqua, alimenti contaminati ecc.), sia endogene, cioè derivanti da batteri che costituiscono la normale flora microbica del paziente.

Le infezioni da Escherichia coli possono verificarsi quando:

  • Il microrganismo colonizza siti corporei dell'ospite diversi da quelli in cui normalmente è presente (ad esempio, dall'intestino passa al tratto urinario);
  • L'uomo viene a contatto, in modo diretto o indiretto, con ceppi batterici tipici della flora batterica di altri animali, tramite:
  • Ingestione di cibi contaminati;
  • Esempio: E. coli O157:H7 (ceppo enteroemorragico) vive nell'intestino dei bovini e, dopo essere penetrato nell'apparato digerente umano, attraverso il consumo di carni poco cotte, esercita effetti patogeni.

Inoltre, il batterio può essere trasmesso anche da una persona all'altra (contagio interumano diretto). Ciò avviene, di solito, quando non si lavano le mani sporche, dopo essere stati in bagno.

Escherichia coli: come si prende?

L'infezione da E. coli si trasmette all'uomo per via oro-fecale, da persona a persona, o attraverso l'ingestione di acqua o cibi contaminati.

Alimenti particolarmente a rischio sono:

  • Carne di manzo non adeguatamente cotta (macinato per ragù, tartare, hamburger, salami ecc.): i bovini rappresentano il principale serbatoio di Escherichia coli O157:H7; durante la macellazione, questi batteri possono passare dagli intestini alle carni;
  • Pollo o altre carni crude;
  • Verdure fresche (in particolare: lattuga, spinaci e germogli) e succhi di frutta non pastorizzati;
  • Latte crudo (non pastorizzato) ed i formaggi derivati: gli E. coli possono diffondersi dalle mammelle della mucca, soprattutto in fase di mungitura; i prodotti caseari possono essere ricontaminati anche dopo la pastorizzazione.

L'uomo può venire a contatto con ceppi patogeni di E. coli anche attraverso rapporti sessuali oro-anali.

Per quanto riguarda le acque, invece, le feci di individui infetti o di animali possono riversarsi in laghi, canali, piscine o rifornimenti idrici. Se queste fonti acquatiche non sono trattate, l'infezione da E. coli può essere contratta ingoiando accidentalmente il liquido contaminato (ad esempio, mentre si sta nuotando).

Prosegui con la lettura di: E. Coli – Diagnosi, trattamento e prevenzione



Escherichia coli - Video: Cause Sintomi Diagnosi Cure

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Autore

Giulia Bertelli
Laureata in Biotecnologie Medico-Farmaceutiche, ha prestato attività lavorativa in qualità di Addetto alla Ricerca e Sviluppo in aziende di Integratori Alimentari e Alimenti Dietetici