Escherichia coli

CARATTERISTICHE

Escherichia coli appartiene all’ampio gruppo delle Enterobacteriaceae. Le Enterobacteriaceae rappresentano il più cospicuo ed eterogeneo gruppo di batteri gram-negativi di interesse medico. Alcune specie sono patogene (Salmonella typhi, Shigella spp., Yersinia pestis), mentre altre fanno parte della normale flora commensale e possono causare occasionalmente infezioni opportunistiche (Escherichia coli, Klebsiella pneumonie, Proteus mirabilis).

Il genere Escherichia comprende cinque specie, ma solo E. coli è clinicamente importante. L’habitat naturale è l’intestino umano (e animale) dove è un comune commensale, ad eccezione di alcuni ceppi patogeni.

Escherichia coli possiede:

  • L’antigene O;
  • L’antigene K;
  • L’antigene H.

Escherichia coli, come tutte le Enterobacteriaceae presenta, inoltre, le seguenti caratteristiche:

  • È gram-negativo;
  • È anaerobio facoltativo;
  • Fermenta il glucosio;
  • Riduce il nitrato;
  • È catalasi-positivo;
  • È ossidasi-negativo.

L’assenza di citocromo C rappresenta una caratteristica estremamente importante in quanto permette di distinguere le Enterobacteriaceae da altri gram-negativi.

FILOGENESI

DominioProkaryota
RegnoBacteria
PhylumProteobacteria
ClasseProteobacteria Gamma
OrdineEnterobacteriales
FamigliaEnterobacteriaceae
GenereEscherichia
SpecieE. coli

MORFOLOGIA DELLE COLONIE

Le dimensioni della colonia possono variare. Il colore, la consistenza e il modello di crescita sono le caratteristiche migliori da osservare nella colonia. Una colonia di E. coli su agar sangue appare di colore biancastro o beige con una consistenza lucida. Assomiglia spesso al muco o ad un film torbido su tutta la superficie della piastra. Una colonia di E. coli si presenta leggermente sollevata e possiede un intero margine fisso ed un modello di crescita costante, creando anelli di crescita concentrici.

Colonie di E. coli su agar sangue

Le caratteristiche morfologiche delle colonie in diversi terreni selettivi permettono un’ulteriore identificazione di E. coli, in particolare E. coli è in grado di fermentare il lattosio a differenza di molte altre specie.

Colonie lattosio fermentanti (a sinistra) e lattosio non fermentati (a destra) di E.coli su McConkey agar.

Il terreno più utilizzato è, quindi, il McConkey agar. Su questo terreno le colonie possono andare dal rosa brillante al giallo-ambra.

Colonie di E. coli su McConkey agar, rosa e giallo-ambra.

PATOGENESI

Escherichia coli possiede un’ampio spettro di fattori di virulenza. In aggiunta ai fattori comuni posseduti da tutti i membri della famiglia delle Enterobacteriaceae, in E. coli sono particolarmente importanti:

  • Le adesine;
  • Le esotossine.

Il batterio E. coli presenta numerose adesine specializzate, che
gli permettono di permanere nel tratto gastroenterico o nelle vie urinarie. Queste adesine comprendono:

  • Antigeni del fattore di colonizzazione (CFA/I, CFA/II, CFA/III);
  • Fimbrie di adesione aggreganti (AAF/I e AAF/II);
  • Pili formanti fasci (Bfp);
  • Intimina;
  • Pili P (si legano al gruppo sanguigno P);
  • Proteine Ipa (antigene plasmatico di invasione);
  • Fimbrie Dr (legano antigeni del gruppo sanguigno Dr).

E. coli, inoltre, produce numerose esotossine, ovvero:

  • Tossine Shiga: Stx-1 e Stx-2;
  • Tossine termostabili (STa e STb);
  • Tossine termolabili LT-I e LT-II;
  • Emolisina HlyA.

Nel tratto gastroenterico E. coli, può causare:

  • Setticemia, può derivare dal tratto urinario o dal tratto gastroenterico.
  • Meningiti neonatali, causate principalmente da E. coli dei sierogruppi K1. Questi generalmente colonizzano il tratto gastrointestinale di donne gravide e di neonati.
  • Infezioni delle vie urinarie, la maggior parte dei bacilli gram-negativi che causano infezioni delle vie urinarie provengono dal colon e la virulenza è data dalla capacità di produrre adesine che si legano alle cellule di rivestimento della vescica e delle vie urinarie oltre che dalla Emolisina HlyA, la quale lisa gli eritrociti e altri tipi cellulari, questo porta al rilascio di citochine ed alla stimolazione della risposta infiammatoria.
  • Gastroenteriti:

Sono 6 i gruppi di E. coli che causano gastroenteriti:

  • EPEC: enteropatogeni
  • ETEC: enterotossigeni
  • EHEC: enteroemorragici
  • EIEC: enteroinvasivi
  • EAEC: enteroaggregativi
  • DAEC: enteroaggreganti diffusi
Schema riassuntivo della patogenesi di E. coli

METODI DI IDENTIFICAZIONE

Per l’esatta identificazione di E. coli si possono effettuare diverse tipologie di esami di laboratorio.

Di fronte ad un campione sconosciuto, si esegue la colorazione di Gram, la quale ci permette, con l’utilizzo del microscopio ottico, di stabilire che si tratti di un batterio gram-negativo.

Colorazione di Gram di un campione di E. coli.

Inoltre, l’esame colturale delle colonie del campione su McConkey agar o su terreno EMB ci permette di osservare se avviene o meno la fermentazione del lattosio. Se le colonie risultano essere lattosio fermentanti, si potranno escludere determinate specie batteriche e si potrà procedere con il Test del rosso metile (MR-VP). Questo test evidenzia se le colonie sono in grado di fermentare il glucosio.

Flow Chart identificativa.

Successivamente, possono essere eseguiti ulteriori test identificativi, come:

Chiave diagnostica utile per un orientativo riconoscimento dei principali generi di enterobatteri (FAD = Fenilalanina deaminasi).
  • Test ureasi;
  • Test di corrosione in acido solfidrico, H2S;
  • Test gas dal glucosio;
  • Test della β-galattosidasi;
  • Test del citrato.

Infine, si può effettuare un’identificazione al microscopio elettronico, attraverso l’osservazione della morfologia delle colonie.

TERAPIA

Per i patogeni enterici si procede con un trattamento sintomatico (salvo malattia diffusa). La terapia deve essere guidata dall’antibiogramma.
Le infezioni devono essere controllate dall’uso di appropriate pratiche per ridurre il rischio di infezioni nosocomiali.

Si consiglia sempre il mantenimento di alti standard di igiene, il quale porta ad una riduzione del rischio di insorgenza di gastroenteriti.

Fonti:

  • Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology, 9° ed., Williams & Wilkins, Baltimora, 1994.
  • Murpray, P.R. et al. (a cura di), Manual of Clinical Microbiology, 9° ed., American Society for Microbiology, Washington, 2007.
  • Topley & Wilson’s Microbiology and Microbial Infection, 9° ed., Oxford University Press, Inc., New York, 1998.
  • Corso di batteriologia – www.bluejayway.it
  • Principi di microbiologia medica di G. Antonelli, M. Clementi, G. Pozzi (a cura di), 2017.
  • Colonial Morphology of Escherichia Coli: Impact of Detection in Clinical Specimens“, Lucia Barcella, Angelo Pasquale Barbaro, Santa Beatrice Rogolino, Article Jun 30 2016.
  • Principi di microbiologia medica di Michele La Placa.

Fonti immagini:

Informazioni su Salvatore Gemmellaro 95 Articoli
Non ho mai fatto della Scienza solo una materia di studio ed una passione personale, ma l’ho sempre ammirata come un’opera d’arte. Riesco a vederne la bellezza. I miei contemporanei probabilmente vedono solamente basi di Rna, gli enzimi. Io vedo Picasso, le più stupende sculture della biologia, vedo i Virus. Sono laureato in Scienze Biologiche, ed intendo dar del mio, in futuro, nel mondo della ricerca scientifica.

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