Escherichia coli förekommer i tarmfloran hos människor och varmblodiga djur. Oftast är dessa bakterier harmlösa, men vissa varianter har fått patogena egenskaper. De patogena egenskaperna är oftast plasmid- eller fagburna. 

Spridningsvägar

E. coli kan kan kontaminera nästan alla typer av livsmedel via avföring, vatten, foder och dålig hygien vid livsmedelshantering. Halten E. colibakterier används ofta som ett mått på hygien vid hantering av livsmedel. 

Patogenicitet

Nya patogena varianter av E. coli uppkommer då och då. Patogenicitetsfaktorerna är oftast plasmid- eller fagburna och kan komma från redan kända patogena bakterier. Det förekommer flera patogena varianter av E. coli med olika patogenicitetsmekanismer. Patogena varianter påträffas inom vissa serotyper av E. coli. Vissa patogena varianter förekommer inom ett begränsat antal serotyper medan andra varianter kan påträffas i många olika serotyper. Nedan följer en sammanställning av de viktigaste patogena varianterna.

EPEC, enteropatogena E. coli: Ger vattnig diarré hos barn ofta med kräkningar och låg feber. Bakterierna binder till tarmslemhinnan och skadar denna. Därefter kan de invadera de underliggande cellerna. Adhesionsfaktorerna är plasmidburna. Symptomen uppträder vanligen 12-36 timmar efter infektion. EPEC producerar troligen Shiga-liknande toxin. Denna typ av infektion drabbar oftast barn under 16 år och äldre personer.

ETEC, enterotoxigena E. coliDessa E. coli stammar producerar faktorer som gör att de kan binda till slemhinnan i tunntarmen. När de bundit till tarmslemhinnan producerar de värmelabilt (LT) och/eller värmestabilt (ST) toxin. Både toxinerna och adhesionsfaktorerna är plasmidburna. LT inaktiveras vid 60°C inom 30 minuter, medan ST fortfarande är aktivt efter 15 minuter vid 100 °C. LT-symptomen inträffar 12-36 timmar efter infektion och börjar med explosiv vattnig diarré, vanligen utan slem eller blod. Magsmärtor förekommer och kräkningar kan förekomma. Ger vanligtvis ingen feber. Hur allvarliga symptomen är kan variera men det finns stor risk för uttorkning. Symptomen varar vanligen 1-2 dygn. ST ger liknande symptom som LT, men symptomen startar redan från 4 timmar och framåt. Denna typ av infektion drabbar särskilt barn, men “turistdiarré“ är ofta orsakad av ETEC. Den infektiösa dosen är mer än 1 miljon bakterier per gram

EIEC, enteroinvasiva E. coli: Denna typen av E. coli stammar invaderar tarmepitelcellerna och ger symptom som liknar de vid Shigella-infektion, dvs blodig, slemmig avföring med tarmkramp och feber. Symptomen kan vara milda till mycket allvarliga. Inkubationstiden ligger mellan 2 och 48 timmar med ett snitt på 18 timmar. Infektiv dos för sjukdom är 1 miljard bakterier till skillnad från Shigella där 1000 bakterier är tillräcklig dos för att bli sjuk. Inga kända toxiner produceras. De invasiva egenskaperna är plasmidburna (140-MDa plasmid, pINV). Enteroinvasiva E. coli stammar förekommer främst i länder med dåligt utvecklad hygien.

EHEC, enterohemorrhagiska E. coli: EHEC producerar adhesionsfaktorer som binder till tarmslemhinnan. Generna för adhesionsfaktorerna är lokaliserade på en 60 MDa plasmid. Två Shiga-liknande toxiner kan tillverkas av EHEC, SLT I och SLT II. Toxinerna kallas även Verotoxiner, VT I och VT II. Stammar som producerar verotoxin benämns ofta VTEC (verotoxinbildande E. coli)E. coli O157:H7 är den vanligaste serotypen som, men det finns fler verotoxinbildande serotyper som också förekommer bland nörkreatur. De som kan ge blodig diarré benämns EHEC. EHEC-stammar kan ge upphov till flera olika sjukdomstillstånd, hemorrhagic colitis, hemolytic uraemic syndrom (HUS), thrombotic thrombocytopenic purpura (TTP). Hemorrhagic colitis ger snabbt uppkommande magsmärtor och vattnig diarré som kan följas av blodig diarré under 1-2 dygn. Illamående och kräkningar är vanligt under tidigt stadium följt av uppspänd mage med stark smärta. Inkuberingstiden är 3-4 dygn men ibland kan den vara upp till 8 dygn. Det är främst barn och äldre som drabbas. Haemolytic uraemic syndrome (HUS) startar med blodig diarré följd av hemorrhagisk anemi, trombocytopeni och akut njurkollaps. HUS kan leda till långvariga njurskador och till döden. SLT II produceras i stor mängd. HUS drabbar främst barn. Thrombotic thrombocytopenic purpura (TTP) karakteriseras av trombocytopeni, feber, njursvikt och neurologiska symptom. Drabbar främst vuxna personer. Den infektiösa dosen för EHEC är mycket låg, 10-100 bakterier kan räcka för att bli sjuk.

EAggEC, enteroadherent-aggregativ E. coli: EAggEC är nära besläktade med EPEC men sättet de binder till tarmslemhinnan är unikt. Adhesionsfaktorerna bildas från en 60 MDa plasmid. Vissa stammar kan bilda värmestabilt toxin (ST). Ger långvarig diarré med blodig avföring, särskilt hos barn. Dessa stammar är inte primärt orsak till turistdiarré. Deras roll som matburna patogener är osäker.

Vissa stammar av E. coli kan orsaka mastiter hos kor. E. coli är en av de vanligaste mastit orsakerna, ofta förknippad med de hygieniska förhållandena på kons liggplats. 

Förekomst och tillväxtförmåga i mjölk och mjölkprodukter

Opastöriserad mjölk: E. coli kan förekomma i opastöriserad mjölk på grund av dålig hygien vid mjölkning. Psykrotrofa stammar kan sedan tillväxa vid kylförvaring. Vissa E. coli-stammar kan orsaka mastiter och detta kan medföra förhöjda halter i mjölken. Mastit orsakad av E. coliO:157 har inte påvisats.

Pastöriserad mjölk: Överlever inte pastörisering. Förekomst i pastöriserad mjölk beror på återkontamination efter pastöriseringen. Psykrotrofa stammar kan tillväxa i mjölken vid kylförvaring (få stammar som kan växa i produkterna).

Filprodukter: E. coli kan förekomma på grund av kontamination. Vissa stammar tål låga pH-värden.

Mjölkpulver: Kan förekomma på grund av kontamination.

Ost: Ost gjord på opastöriserad mjölk kan innehålla E. coli-bakterier. Vissa stammar tål låga pH-värden. Återkontamination av pastöriserad ystmjölk kan leda till förekomst i ost. Kan tillväxa tidigt under ystningsprocessen och kan orsaka förjäsning av ost. Dör oftast av tidigt under lagringen, men kan ibland överleva långt över mognadstiden i flertalet osttyper, utom de riktigt hårda.

Glass: Kan förekomma på grund av kontamination. Överlever frysning. 

Klassifikation

Familj: Enterobacteriaceae

Släkte: Escherichia

Arter: Det finns 7 arter inom släktet Escherichia. E. coli är vanligast förekommande som humanpatogen, men vissa av de övriga kan vara potentiella patogener. 

Karaktäristik

Utseende: Raka, Gram-negativa stavar 1.1-1.5 x 2.0-6.0 µm, kan vara rörliga eller orörliga, ej sporbildande. Kapslar eller mikrokapslar förekommer hos många stammar. Två olika kolonityper förekommer, smooth och rough.

Tillväxtbetingelser:

  • Fakultativt anaeroba organismer
  • Optimumtemperatur 37°C, minimum < 6°C, maximum 45°C. Endast ett fåtal stammar som kan växa vid låga temperaturer.
  • pH-optimum 6.0-7.0, minimum 4.4, maximum 9.0
  • Vattenaktivitet, aw, >0.95

Fysiologi/biokemi: Oxidasnegativ. Förjäser glukos till pyruvat under gasutveckling, pyruvaten kan gå vidare till bla mjölksyra och ättiksyra. Kan utnyttja acetat men inte citrat som enda kolkälla. De flesta stammarna kan fermentera laktos. Indol positiv, metylröd positiv, Voges-Proskauer negativ, H2S negativ. De flesta stammarna kan dekarboxylera lysin. De flesta stammarna är sorbitol positiva utom flertalet EHEC. EHEC är även MUG-negativ.

Serologi: Kan differentieras med hjälp av O-antigen (somatiskt) mer än 200 olika, K-antigen (kapsel) nästan 80 kända och H-antigen (flagell) 56 kända. Finns även F-antigen, adhesions-protein från enteroinvasiva stammar. Fagtypning, colicin typning, biotypning, typning av yttermembran mönster, antibiotikaresistensmönster, direkt hemagglutinering.

Överlevnadsförmåga: Överlever dåligt i vatten. Överlever i kyla i mjölkprodukter. Överlever frysning. Överlever inte pastörisering. EHEC överlever ner till pH 3.6, överlevnad vid lågt pH ökar om EHEC har odlats vid lägre pH än normalt. EHEC är mer värmekänslig än exempelvis Salmonella.

Antibiotikaresistens: Antibiotikaresistenta stammar kan förekomma. Resistensen är oftast plasmid- eller transposon- (hoppande gen) buren.

Toxiner: Enterotoxiner, värmelabilt (LT) och värmestabilt (ST). Båda är plasmidburna. LT är besläktat med koleratoxin. Båda förekommer hos enterotoxigena E. coli, ETEC. Shiga-liknande toxiner eller Verotoxiner förekommer hos enterohemorrhagiska E. coli, EHEC. Det finns två typer SLT I (VTI) och SLT II (VTII). 

Odling och identifikation

Det finns ingen specialmetod för att isolera E. coli från livsmedel. FDA rekommenderar brain heart infusion broth i 3 timmar 35 °C för att reparera skadade celler. Selektiv anrikning i tryptone buljong vid 44 °C i 20 timmar. Utstryk på Eosine-Methylene Blue och MacConkey agar. Vid plattspridning används oftast VRA (Violet red bile agar) eller MacConkey agar. Flertalet E. coli är MUG-positiva, dvs de bryter ner MUG till ett fluorescerande färgämne. MUG kan användas i agarn för presumtiv identifikation vid plattspridning. Presumtiva E. coli kolonier testas vidare med olika biokemiska test som Gram-färgning, oxidastest, gasbildning från glukos etc. Ett klassiskt sätt att testa E. coli är det sk ImViC-testet. ImViC-mönstret + + - - (indol-positiv, metylröd-positiv, Voges-Proskauer-negativ, citrat-negativ) stämmer för 95 % av E. coli stammarna. ImViC-testet ersätts idag oftast av biokemisk typning med till exempel API, Enterotube eller liknande. Särskilda tester måste utföras för de patogena typerna av E. coli. Vissa serotyper är knutna till vissa patogena grupper. EHEC är oftast sorbitol-negativ. Förekomst av gener för toxiner och andra virulensfaktorer kan testas med PCR. Toxiner och andra virulensfaktorer kan testas med hjälp av antikroppar. Produktion av toxiner kan testas på odlade celler.

Referensmetod: IDF Standard 170(2005)/ISO 11866. Milk and milk products. Enumeration of presumptive Escherichia coli content by: 1) Most probable number technique using 4-methylumbelliferyl-beta-D- glucoronide (MUG)  2) Colony count at 44°C using membranes

Snabbmetoder: För E. coli O157:H7 har flera olika PCR och immunologiska snabbmetoder utarbetats (se referenslista). 

Referenser:

  • Feldsine, P. T., Falbo-Nelson, M. T., Brunelle, S. L. and Forgey, R. L. 1997. Visual immunoprecipitate assay (VIP) for detection of enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 in selected foods: collaborative study. J AOAC International. Vol 80, pp 517-529.
  • Feldsine, P. T., Falbo-Nelson, M. T., Brunelle, S. L. and Forgey, R. L. 1997. Assurance enzyme immunoassay for detection of enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 in selected foods: collaborative study. J AOAC International. Vol 80, pp 530-543.
  • Firstenberg-Eden, R. and Sullivan, N. M. 1997. EZ Coli™ rapid detection system: a rapid method for the detection of Escherichia coli O157 in meat and other foods. J Food Pretection. Vol 60, pp 219-225.
  • Gooding, M. C. and Choudary, P. V. 1997. Rapid and sensitive immunomagnetic separation-polymerase chain reaction method for the detection of Escherichia coliO157:H7 in raw milk and ice-cream. J Dairy Research Vol 64, pp 87-93.
  • Jay, J. M. 1997. Foodborne gasteroenteritis caused by Escherichia coli. Modern food microbiology. Chapman & Hall. pp 527-543.
  • Meng, J., Zhao, S., Doyle, M. P., Mitchell, S. E. and Kresovich, S. 1997. A multiplex PCR for identifying Shiga-like toxin-producing Escherichia coli O157:H7. Lett. Appl. Microbiol. Vol 24 pp 172-176.
  • Rea, M and Fleming, M. G. 1994. Escherichia coli (ETEC). IDF. The significance of pathogenic microorganisms in raw milk. pp 91-100.

Kontakt

Anders Christiansson, Expert mikrobiologi
Telefon: 08-787 53 64
E-post: anders.christiansson@lrf.se