Escherichia coli

• Abteilung: Proteobacteria
  • Klasse: Gammaproteobacteria
    • Ordnung: Enterobacterales
      • Familie: Enterobacteriaceae
        • Gattung: Escherichia
          • Art: Escherichia coli

Escherichia coli sind gerade, zylindrische Stäbchen mit abgerundeten Enden. Der Durchmesser liegt zwischen 1,1 und 1,5 µm, die Länge schwankt zwischen 2 und 6 µm. Die Bakterien kommen in Paaren oder einzeln vor. Sie bilden keine Sporen. Mithilfe von peritrichen Geißeln (Flagellen) können sich die Erreger aktiv fortbewegen. Viele Escherichia-coli-Stämme haben zudem Fimbrien (Pili), die häufig als Virulenzfaktoren dienen.

Escherichia coli weist verschiedene Virulenzfaktoren auf:

• Kapsel
• Haftpili
• Lipopolysaccharid als Endotoxin
• Exotoxine

Man unterscheidet mikrobiologisch drei Gruppen von Serotypen: O-Antigene, H-Antigene und K-Antigene.

"O" steht dabei für die Oligosaccharidanteile der Lipopolysaccharide der bakteriellen Zellhülle, "H" für die Flagellen und "K" für die Kapsel. Es gibt etwa 180 "O"-Serogruppen, 56 "H"-Typen und rund 80 verschiedene K-Antigene bei Escherichia coli.

Fakultativ pathogene Escherichia coli

Die zur residenten Darmflora gehörigen E. coli-Stämme sind fakultativ pathogen. Sie können zu Erregern von Harnwegsinfekten (hohes Risiko der Autoinokulation bei Frauen), Wundinfektionen, Pneumonie, Peritonitis und Cholezystitis, sowie Säuglings- Meningitiden (E. coli- Stamm vom Kapseltyp 1) werden.

Obligat pathogene Escherichia coli

Bei den obligat pathogenen Escherichia coli unterscheidet man grob in intestinal pathogene Escherichia coli (IPEC) und extraintestinal pathogene Escherichia coli (ExPEC). Die Gruppe der IPECs unterteilt sich weiter in:

ETEC

Enterotoxische Escherichia coli (ETEC) verursachen Krankheitsbilder wie

• leukozytenfreie Diarrhoen
• Reisediarrhoe

ETEC produzieren ein hitzelabiles und hitzestabiles Toxin, wobei das hitzelabile dem Choleratoxin und das hitzestabile dem Pertussistoxin ähnelt.

Das hitzelabile Toxin besteht aus zwei Untereinheiten, Unit A und B. Unit B bindet an eine Zellmembran, daraufhin senkt sich Unit A in die Zelle und wirkt in dieser als Enzym. Durch Ribosylisierung des Hemmproteins kommt es zur Enthemmung der Adenylatzyklase und einem Anstieg des cAMP. Folgend entstehen durch einen Ausstoß von Wasser und Ionen aus den Zellen wässrige Durchfälle.

Als Therapie steht viel Trinken (z.B. Cola, Fruchtsäfte, Rehydratationslösungen) im Vordergrund, da der Elektrolytverlust ausgeglichen werden muss.

EPEC

EPEC steht für enteropathogene Escherichia coli. Dieser Erreger verursacht vor allem Dyspepsie und Diarrhö im Säuglingsalter.

Mithilfe des "EPEC-adhesion-factor" (EAF) kann sich der Erreger an Epithelzellen des Dünndarms anheften und über ein Typ-III-Sekretionssystem toxische Moleküle in die Enterozyten injizieren.

Die Therapie bei einer Erkrankung durch EPEC besteht ebenfalls in einer Rehydratation und ggf. Elektrolytsubstitution.

EIEC

Enteroinvasive Escherichia coli (EIEC) stellen die dritte Gruppe der pathogenen Escherichia coli dar. Sie verursachen blutig-schleimige, leukozytenreiche Stühle.

Pathogenetisch kommt es zu einer Invasion der Darmepithelien. Als ein besonderes Merkmal kann man das Verlassen der Phagozytose-Vesikel auffassen (Endosom-Escape). Im Gegensatz zu ETEC tritt bei EIEC nach einer Infektion Fieber auf.

EHEC

Als weitere Untergruppe muss das enterohämorrhagische Escherichia coli genannt werden. Es verursacht blutige Durchfälle und kann zu schweren, ggf. letalen Komplikationen führen (HUS).

EHEC bilden das Shigatoxin, auch als Verotoxin bezeichnet. Dieses wirkt intrazellulär und bewirkt ein Absterben der gesamten Epithelzelle.

EAEC

EAEC steht für enteroaggregative Escherichia coli. EAEC ist ein weiterer Subtyp, der zu einer akuten oder chronifizierten, wässrig-schleimigen Diarrhö führen kann. Er stimuliert die Schleimproduktion mithilfe von Adhärenzfimbrien.

DAEC

Diffus adhärierende Escherichia coli (DAEC) lösen ebenfalls eine intestinale Infektion aus. Dieser Erreger führt insbesondere bei Kindern zwischen 18 Monaten und fünf Jahren zu einer Diarrhö.

Escherichia coli ist als Krankheitserreger von hoher Bedeutung. Er ist einer der am häufigsten isolierten Erreger aus pathologischen Untersuchungsmaterialien.

Escherichia coli gilt als Indikatorkeim für fäkale Verunreinigungen von Trink-, Badewasser und Lebensmitteln. Laut Trinkwasserverordnung dürfen z.B. in 100 ml Trinkwasser keine Colibakterien vorhanden sein.

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• Hof, Duale Reihe Mikrobiologie, 2019 Georg Thieme Verlag KG Stuttgart, S. 411
• Stein et al. Chronisch entzündliche Darmerkrankungen, Springer-Verlag, 2001