Erreger: Die Gattung Escherichia gehört zur Familie der Enterobacteriaceae. Escherischia coli ist ein gramnegatives, sporenloses, peritrich begeißeltes Stäbchenbakterium von 1-6 μm Länge und 0.3-1.0 μm Dicke. Die Spezies Escherichia coli enthält sowohl fakultativ als auch obligat pathogene Stämme, die sich von den anderen nicht pathogenen durch Besitz besonderer Virulenzfaktoren abheben:

1.    enterotoxische E. coli (ETEC) mit Enterotoxinen

2.    enteropathogene E. coli (EPEC) mit Adhäsionsfaktoren (EAF)

3.    enterohämorrhagische E. coli (EHEC) und enteropathogene E. coli (EPEC) mit Verotoxinen 1 und 2 (= Shiga-like-Toxin 1 und 2).

Pathogenese

ETEC: Enterotoxische E. coli produzieren plasmidkodierte hitzestabile und hitzelabile Enterotoxine. Das hochmolekulare hitzelabile Enterotoxin zeigt immunologische Kreuzreaktionen mit dem Cholera-Toxin. Es führt zu einer choleraähnlichen klinischen Symptomatik. Die niedermolekularen hitzestabilen Enterotoxine gleichen den Toxinen von Yersinien, Klebsiellen und Enterokokken. Die ETEC-Stämme zeigen invasive und zytotoxische Eigenschaften.

EPEC: Der plasmidkodierte Adhäsionsfaktor (EAF) bestimmter enteropathischer E. Coli ermöglicht die erste lockere Anheftung an Darmepithelien und ist damit ein notwendiges Glied in der Pathogenese der durch diese Stämme hervorgerufenen Enteropathien.

EHEC: Verotoxine oder Shiga-like-Toxine sind phagenkodierte zytotoxische (auch gegen Vero- und/oder HeLa-Zellen gerichtete) Toxine. Verschiedene Verotoxine (VT1 und VT2) lassen sich molekulargenetisch differenzieren. Die von EHEC gebildeten Shiga-toxine hemmen die Proteinsynthese der Zielzellen (Darmepithel-, Nieren- und Endothelzellen) und führen zum schnellen Zelltod. Darüber hinaus führen sie zur Flüssigkeits- und Elektrolytsekretion in den Darm, der wegen der toxischen Wirkung auf Darmepithelien und Endothelzellen auch Blut beigemischt sein kann.

Epidemiologie

Die Enterotoxine (ETEC) sind die Hauptursache kindlicher Diarrhoen vor dem 5. Lebensjahr in Ländern mit niedrigem sozio-ökonomischen Status. Sie gelten als pathologisches Agens bei der sogenannten Reisediarrhoe.. Sie finden sich auch bei immunsupprimierten Personen.

EPEC sind weltweit verbreitet. In Deutschland waren sie früher gefürchtete Erreger von Ausbrüchen auf Säuglingsstationen und in Kinderkripppen. Heute sind Ausbrüche mit diesen Keimen selten geworden, Erkrankungen treten meist sporadisch auf. In Ländern der warmen Klimazonen mit schlechtem Hygienestandard ist die Inzidenz der durch EPEC ausgelösten Erkrankungen hoch und trägt dort zur Kindersterblichkeit bei. Mögliche Infektionsquellen sind Keimträger, kontaminierte Lebensmittel, mit Fäkalien verunreinigtes Trinkwasser.

Infektionen durch EHEC können über Kontakt mit Infizierten, durch Genuß kontaminierter Lebensmittel vor allem Rohmilch und Rohmilchprodukten sowie unzureichend gegartem Rindfleisch und durch verunreinigtes Trinkwasser erfolgen. Die Erreger sind hochinfektiös (<100 EHEC 0157 können eine Infektion auslösen) und sehr resistent gegenüber Umwelteinflüssen. Rekonvaelszente können die Keime über längere Zeiträume mit dem Stuhl ausscheiden und stellen damit Infektionsquellen dar. Obwohl Infektionen durch EHEC bei Menschen aller Altersgruppen vorkommen, sind Komplikationen, v.a. in Form des klassischen hämolytisch-urämischen Syndroms, bei Kindern unter 5 Jahren und bei alten Menschen am häufigsten. Einige Verotoxin-produzierende E. Coli-Serotypen wurden mit dem plötzlichen Kindstod in ursächlichen Zusammenhang gebracht.

Klinische Manifestationen

EPEC erzeugen leichte bis schwere, teilweise länger anhaltende Durchfallerkrankungen, vor allem bei Säuglingen und Kleinkindern bis zu einem Alter von 2 Jahren. Der Durchfall ist oft wässrig mit bis zu 10-20 Entleerungen pro Tag. In schweren Fällen können Flüssigkeits- und Elektrolytverluste innerhalb von wenigen Stunden zur lebensbedrohlichen Dehydratation führen.

Die klinischen Symptome bei ETEC-Infektionen reichen in Abhängigkeit von der Virulenz der Stämme und der aufgenommenen Erregermenge von Durchfällen mit geringem Krankheitsgefühl bis zu Cholera-ähnlichen Diarrhoen. ETEC-Infektionen können Menschen aller Altersgruppen betreffen.

Viele EHEC-Infektionen verlaufen klinisch inapparent und bleiben daher oft unerkannt. Etwa ein Drittel der manifesten Erkrankungen tritt als leichter Durchfall in Erscheinung. Die Erkrankung beginnt in der Regel mit wässrigen Durchfällen, die im Verlauf der Erkrankung zunehmend wässrig-blutig erscheinen und ein der Ruhr ähnliches Bild aufweisen können. Begleitsymptome sind Übelkeit, Erbrechen und zunehmende Abdominalschmerzen, selten Fieber. Bei 10-20% der Erkrankten entwickelt sich als schwere Verlaufsform eine hämorrhagische Colitis mit Leibschmerzen, blutigem Stuhl und häufig mit Fieber. Schwerwiegendere Krankheitsverläufe finden sich bei Säuglingen, Kleinkindern, alten Menschen und abwehrgeschwächten Personen. Gefürchtete Komplikationen sind das hämolytisch-urämische Syndrom mit hämolytischer Anämie, Nierenversagen bis zur Anurie sowie die thrombotische thrombozytopenische Purpura (TTP) mit Thrombozytopenie, Hautblutungen, hämolytischer Anämie und neurologischen Veränderungen. Diese schweren Komplikationen treten unabhängig von der Schwere des vorangegangenen Verlaufes der EHEC-Infektion in etwa 5B10% der symptomatischen EHEC-Infektionen auf. Die Symptomatik hängt vom Ort der Primärschäden durch die Toxine ab. Die Letalität bei HUS und TTP ist besonders im Kindesalter hoch, oft kommt es zum akuten Nierenversagen mit Dialysepflicht, seltener zum irreversiblen Nierenfunktionsverlust mit chronischer Dialyse.

Erregernachweis: Die molekulargenetische Untersuchung von Stuhlproben oder kontaminierten Lebensmitteln mittels NAT auf Coli-Enterotoxingene, auf den Adhäsionsfaktor sowie auf die Phagen-kodierten Verotoxine I, II und IIv erlaubt die schnelle spezifische Diagnose einer enteritischen Erkrankung oder der nicht enteritischen Begleiterkrankung und ist den langsamen und aufwendigen kulturellen Methoden sowie immunologischen Untersuchungen hinsichtlich Spezifität und Schnelligkeit überlegen.

Bakteriologische Diagnostik: Wie bei allen darmpathogenen E.coli ist der kulturelle Nachweis durch die äußere Ähnlichkeit der Erreger mit den fakultativ pathogenen E.-coli-Stämmen der normalen Darmflora sowie die relativ geringe Zahl der ausgeschiedenen Erreger erschwert. Deshalb wird bei EPEC und EHEC zusaetzlich die serologische Typisierung der O-Antigene durchgeführt, da jedem Erreger bestimmte O-Gruppen zugeordnet werden können.

Indikationen: E. coli-induzierte Diarrhöen, hämolytisch urämisches Syndrom, thrombotische thrombozytopenische Purpura.

E. Müller, H.P. Seelig