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Escherichia Coli O157:H7 e altri ceppi verocitotossici
Escherichia coli è il più classico rappresentante della flora microbica intestinale dell’uomo e di molti animali a sangue caldo. E’ un microrganismo che di norma non causa malattie (apatogeno), da sempre considerato indice di contaminazione fecale dell’acqua e degli alimenti. Tuttavia, nell’ambito di questa specie si sono distinti alcuni cloni che hanno acquisito la capacità di causare malattie (patogenicità). Tra questi spiccano i cosiddetti ceppi enteroemorragici di E. coli (EHEC), il cui capostipite è rappresentato dal sierotipo O157:H7.
I ceppi EHEC sono anche detti verocitoproduttori o indicati con gli acronimi STEC e VTEC. In effetti, questi ceppi possiedono la capacità di sintetizzare le tossine di tipo Shiga (Shiga-like toxins, o ST), dette anche verocitotossine (VT); si tratta di potenti esotossine simili alla vera e propria tossina “Shiga”, sintetizzata da Shigella dysenteriae 1 e in grado di indurre un danno irreversibile quando inoculate sperimentalmente su monostrati di cellule VERO. STEC (Shiga like-toxin Escherichia coli) o VTEC (Verotoxin Escherichia coli) sono dunque sinonimi.
I ceppi VTEC, e in particolare E. coli O157, causano patologia grazie alla sintesi di due importanti fattori di aggressione: l’intimina e le verocitotossine (VTs). L'intimina è una proteina adesiva in grado di determinare delle particolari lesioni nelle cellule intestinali (enterociti), mentre le VTs, proteine sintetizzate da geni veicolati da virus che infettano i batteri, detti batteriofagi, sono responsabili dei quadri sintomatologici più gravi, come la Colite Emorragica (CE) e la Sindrome Emolitico Uremica (SEU).
Classificazione
E'un proteobatterio, del gruppo gamma. Appartiene alla famiglia delle Enterobacteriaceae. Secondo il NCBI Taxonomy Database, vi sono sette specie nel genere Escherichia, compresa la specie E. coli.
Variabilità
Il patotipo principale (ceppo capace di causare malattie) è rappresentato dal sierotipo O157:H7; tuttavia altri sierotipi, come O26:H11, O111:H8, O104:H21, sono stati implicati in focolai e casi sporadici di infezione. Da uno studio condotto recentemente in Italia, che ha preso in considerazione i casi di infezione da VTEC dal 1988 al 2002, è emerso che i sierotipi principalmente coinvolti nei casi di SEU sono O157, O26, O111, O145 e O103. La fascia di popolazione più colpita è risultata quella pediatrica (1- 6 anni).
Ecologia
Il serbatoio principale di E. coli O157 è rappresentato dal bovino; tuttavia il microrganismo è stato isolato anche da altri animali come piccoli ruminanti domestici e selvatici, suino, cavallo e cane. E. coli O157 raggiunge l’ambiente esterno tramite le feci degli animali portatori. Gli alimenti si contaminano perché entrano in contatto, nell’ambiente, con materiale fecale proveniente da animali infetti (ortaggi, frutta, ecc.) o a causa di contaminazione fecale durante le fasi di mungitura del latte e produzione di carne al macello. Gli alimenti contaminati (carne macinata, latte crudo, insaccati stagionati, ortaggi), rappresentano il principale veicolo d’infezione. Tuttavia è stata provata anche la trasmissione da persona a persona e la trasmissione mediante contatto diretto con gli animali escretori.
Studi condotti in Italia per valutare la presenza di E. coli O157 nei bovini e negli alimenti, hanno messo in luce una notevole percentuale di bovini escretori e carcasse contaminate (fino a circa 13%) ma percentuali a volte molto distanti tra loro circa la presenza del microrganismo nelle diverse tipologie di alimenti analizzati.
La malattia
Denominazione
Italiano: diarrea causata da ceppi enteroemorragici; colite emorragica (CE); Sindrome Emolitico Uremica (SEU)..
Inglese: diarrhoea caused by enterohemorrhagic strains; STEC o VTEC gastroenteritis; hemorrhagic colitis; “hamburger disease”; Hemolitic Uremic Sindrom (HUS).
Classificazione: ICD-9 008.0; ICD-10 A04.3.
Descrizione
L’interesse per l’infezione da E. coli O157 è esploso negli anni ottanta, in quanto il ruolo patogeno del microrganismo è stato riconosciuto nel 1983, in seguito ad un’epidemia di colite emorragica (CE) scoppiata negli Stati Uniti, riportabile al consumo di hamburger contaminati. La sintomatologia esordisce con forti crampi addominali e diarrea acquosa che può diventare sanguinolenta. In base all’evoluzione dell’infezione, che a sua volta dipende dall’aggressività del ceppo in causa e dalla resistenza individuale del soggetto colpito, la diarrea può essere leggera e priva di sangue o trasformarsi in emissioni diarroiche costituite quasi interamente da sangue. Talvolta si osserva comparsa di vomito, mentre la febbre è generalmente bassa o assente. Il decorso delle forme enteriche non complicate è ad esito favorevole e la patologia dura in media 8 giorni
Complicazioni
I ceppi VTEC possono causare la Sindrome Emolitico-Uremica (SEU), caratterizzata da insufficienza renale acuta e anemia emolitica che possono esitare nella perdita della funzionalità renale. La SEU si osserva nel 5-10% dei casi di CE. Questa complicazione è più frequente nei bambini molto piccoli. La comparsa di SEU segue, generalmente, le manifestazioni enteriche più gravi, ma è stata altresì osservata in pazienti che non avevano avuto diarrea. La SEU può colpire anche gli adulti. La guarigione, quando il paziente è sottoposto ad adeguata terapia, si osserva in circa l’85% dei casi; la mortalità si attesta attorno al 5% ma nei sopravvissuti sono frequenti sequele come ipertensione, deficit neurologici ed insufficienza renale. Un’altra grave complicazione dell’infezione da E. coli O157 è la Porpora Trombotica Trombocitopenica (TTP), una forma di SEU accompagnata da febbre e sintomi neurologici, osservata più frequentemente negli adulti che nei bambini
Terapia
La terapia è basata sulla somministrazione di fluidi e altri supporti. Il ruolo della terapia antibiotica resta controverso in quanto si è osservato l’aggravarsi delle condizioni generali di pazienti ai quali è stata somministrata.
Dose infettiva
Tra i microrganismi patogeni a veicolo alimentare E. coli O157 si configura tra quelli che presentano la dose infettante più bassa: in alcuni episodi è stato stimato che circa 10 cellule batteriche abbiano causato patologia.
Cenni dignostici
Diagnosi iniziale
La diagnosi si basa sull’isolamento di E. coli O157 o altri ceppi VTEC dalle feci diarroiche. In alternativa si possono cercare direttamente le verotossine dalle feci utilizzando tecniche immunologiche (ELISA) e prove biologiche (valutazione dell’effetto citopatico su cellule VERO). Per la diagnosi indiretta, si possono mettere in evidenza anticorpi contro i lipopolisaccaridi (LPS) dei cinque principali gruppi VTEC (O157, O26, O103, O111 e O145) nel siero dei pazienti.
Conferma
La conferma della trasmissione alimentare si ha isolando lo stesso genotipo dal cibo incriminato.
Diagnosi differenziale
Le forme enteriche più lievi sono difficilmente distinguibili da altre forme diarroiche causate da batteri o virus; le forme più gravi (CE e SEU) sono più facilmente riconducibili all’infezione con ceppi VTEC.
Tecniche per l’isolamento e l'identificazione in alimenti o in ambienti
L’isolamento di E. coli O157 dagli alimenti risulta difficoltoso in quanto la contaminazione è generalmente bassa. Occorre quindi utilizzare tecniche di concentrazione dei microrganismi eventualmente presenti nell’alimento (immunoconcentrazione o separazione immunomagnetica). L’isolamento su terreni colturali solidi sfrutta l’incapacità della gran parte dei ceppi di E. coli O157 di fermentare il sorbitolo o l’incapacità dei ceppi O26 di fermentare il ramnosio. Un altro approccio prevede l’impiego di uno screening dei campioni utilizzando tecniche di biologia molecolare per evidenziare i markers genetici di virulenza del microrganismo (eae, stx1, stx2, ecc); in questo caso le procedure di isolamento sono limitate ai campioni nei quali sono stati messi in evidenza questi geni.
Diffusione ed epidemiologia
Diffusione
Le infezioni da ceppi VTEC rappresentano un serio problema di sanità pubblica in tutti i Paesi industrializzati, in particolare USA, Europa, Giappone, Canada e Australia. In questi Paesi sono state osservate epidemie che hanno coinvolto migliaia di persone che avevano consumato lo stesso lotto di alimento contaminato.
In Europa ed in Italia
In Italia l’incidenza delle infezioni da VTEC è relativamente bassa se confrontata con l’incidenza osservata in Nord Europa e in US. L’incidenza media dei casi di SEU in Italia (1998-2002) si attesta su 0,28 casi per 100.000 abitanti, contro lo 0,4-0,9/100.000 di Francia ed Austria e 1-2/100.000 del Regno Unito. Questi dati provengono dal sistema di sorveglianza delle infezioni da VTEC coordinato per l’Italia dall’Istituto Superiore di Sanità (Enter-net). E’ interessante notare che in Europa continentale ed Italia si sta osservando l’emergenza di sierotipi VTEC non-O157, come O26 e O111. Nel 2005 sono stati registrati casi di CE in Campania attribuiti ad E. coli O26.
Epidemiologia, gruppi sensibili e resistenza
Le infezioni da ceppi VTEC possono colpire persone di tutte le fasce di età; tuttavia, come per la maggior parte delle infezioni a veicolo alimentare, le età estreme (bambini ed anziani) rappresentano un fattore di rischio. In particolare, i bambini sotto i 5 anni sono a maggiore rischio di sviluppo di SEU. Le epidemie sono state osservate sia all’interno di comunità o istituti che in altri più vasti ambiti.
Episodi epidemici
Sono numerosissimi e si sono succeduti dal 1982 ad oggi.
1985: Canada. 73 casi con 19 decessi, attribuiti al consumo di sandwiches.
1992- 1996: Regno Unito, 381 casi con 14 decessi; l’epidemia fu attribuita a consumo di carne, latte e vegetali.
1996: Giappone, 9000 casi, attribuiti al consumo di germogli di ravanello bianco; non si osservarono decessi.
2000: New York, 1000 casi con 2 decessi, attribuiti a acqua contaminata.
2004: Danimarca, 25 casi attribuiti al consumo di latte.
Modalità di trasmissione
Attraverso l'ingestione di alimenti contaminati.
Attraverso i cibi
La trasmissione avviene principalmente per ingestione di alimenti (carne macinata, latte non pastorizzato, vegetali, insaccati stagionati, formaggi da latte crudo, succo di mela, ecc.) contaminati dai ceppi VTEC. E’ importante sottolineare che la carne ed il latte implicati nei focolai sono, rispettivamente, poco cotta e non pastorizzato. Un potenziale rischio per il consumatore restano le contaminazioni degli alimenti acidi (insaccati e formaggi stagionati, yogurt, succo di mela, maionese, ecc.) ritenuti fino a qualche anno addietro microbiologicamente sicuri; infatti, E. coli O157 presenta spiccata acidotolleranza che gli consente di sopravvivere per lunghi periodi in questi alimenti.
Attraverso l’acqua
L’acqua è stata responsabile dei focolai che hanno coinvolto un numero elevato di persone. Oltre all’ingestione di acqua come bevanda, alcuni focolai sono stati causati dall’ingestione involontaria di acqua durante attività ludiche. La corretta clorazione dell’acqua rappresenta un sistema per impedire la trasmissione del microrganismo.
Altre modalità
E’ ammessa la trasmissione per contatto diretto “persona a persona” in particolare nei luoghi confinati ed in assenza di rigorosa igiene personale ed ambientale. I portatori sani sono rari.
Infine, non va dimenticato che l’infezione da E. coli O157 è una zoonosi, cioè una malattia trasmissibile dagli animali all’uomo. Infatti sono stati riportati episodi di infezione in bambini che, nel corso di gite scolastiche presso fattorie o fiere, avevano avuto contatti con ruminanti (caprette) ed altri animali.
Periodo di incubazione
Il periodo d’incubazione, cioè il tempo che intercorre dal momento in cui l’ospite subisce l’infezione alla comparsa dei sintomi, oscilla da 3 a 8 giorni con una media di 3-4 giorni.
Periodo di comunicabilità
Generalmente l’escrezione del patogeno è tipicamente di una settimana o meno negli adulti e di 3 settimane in 1/3 dei bambini. I portatori sani sono rari.
Misure Preventive
La prevenzione delle infezioni da ceppi EHEC si può sviluppare su diversi livelli.
Igiene e sicurezza d’uso degli alimenti
Lavarsi attentamente le mani prima di manipolare alimenti e dopo aver toccato carne cruda.
Prestare la massima attenzione a non contaminare altri alimenti con carne cruda e vegetali.
Usare taglieri separati per la carne e gli altri alimenti. Lavare accuratamente tutte le superfici e gli utensili che sono stati a contatto con la carne cruda. Non riporre la carne cotta sui piatti che sono stati a contatto con la carne cruda.
La completa cottura della carne rappresenta un fattore preventivo importante; la massima attenzione va riservata alla cottura adeguata della carne macinata che deve aver perso, prima del consumo, il caratteristico colore rosa, soprattutto nelle preparazioni gastronomiche di elevato diametro (hamburger, polpettoni, polpette, ecc.). La temperatura al cuore deve aver superato i 72°C.
Consumare solo latte termizzato, evitando il consumo di latte crudo.
Consumare prodotti lattiero caseari ottenuti con latte termizzato (mozzarelle, caciocavallo, ricotta, ecc.) o prodotti da latte crudo a lunga stagionatura (almeno due mesi).
Lavare accuratamente frutta e verdura, soprattutto se sono del tipo che non viene sbucciato o cotto.
In altri ambiti
La autorità devono garantire la qualità dell'acqua potabile.
Assicurarsi della clorazione dell’acqua delle piscine.
Produttori di alimenti
Gli operatori dell’industria alimentare devono prestare attenzione a minimizzare la contaminazione delle carcasse con il contenuto intestinale durante le fasi di macellazione.
Seguire le più rigorose norme igieniche durante la preparazione, distribuzione e somministrazione degli alimenti.
Accertarsi che nella materia prima impiegata per la produzione di insaccati stagionati non siano presenti ceppi EHEC, in particolare E. coli O157.
Misure di controllo
Di rilevanza alimentare
Coinvolgere il prima possibile le autorità sanitarie.
I pazienti infetti e le persone che vivono in contatto con i pazienti con diarrea, dovrebbero essere esclusi dalla manipolazione degli alimenti e dalla cura dei bambini, finché due coprocolture successive sono risultate negative.
Di altro genere
A tutte le persone che vivono in contatto con i pazienti va fatta una precisa formazione igienica.
Per bloccare la trasmissione da persona a persona è importante istruire i membri delle famiglie che ospitano un paziente sulla necessità di lavarsi le mani con acqua e sapone e di impiegare quotidianamente le più rigorose norme igieniche.
Aggiornamento
L’editore di questa pagina è il dott. Giovanni Normanno, del Dipartimento di Sanità e Benessere Animale dell’Università di Bari (ultimo aggiornamento 12/07/06). Ulteriori risorse su E. coli O517:H7 sono disponibili, in lingua inglese, sul Bad Bug Book della FDA cui è dedicato un capitolo e dal CDC che fornisce generali e tecniche su questo patogeno. Informazioni sulla cottura della carne, in lingua inglese, si trovano sul sito del Dipartimento americano dell'Agricoltura..