Escherichia coli

Das gramnegative Bakterium Escherichia coli ist ein wichtiger Bestandteil der menschlichen Darmmikrobiota. Die meisten E. coli Stämme sind avirulent, aber gelegentlich wandern sie aus dem Magen-Darm-Trakt und infizieren die Harnwege und andere Stellen. Weniger häufige Stämme von E. coli können im Magen-Darm-Trakt Krankheiten verursachen, die sich meist als Bauchschmerzen und Durchfall Durchfall Durchfall (Diarrhö) äußern. E. coli wird über den fäkal-oralen Weg übertragen, was durch unhygienische Lebensmittelzubereitung, Verunreinigung von Fleisch oder Produkten durch Dung, Bewässerung oder Waschen von Pflanzen/Früchten mit kontaminiertem Wasser und Verzehr von kontaminiertem Wasser geschehen kann.

Aktualisiert: 01.06.2023

Redaktionelle Verantwortung: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

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Klassifikation

Flussdiagramm zur Klassifizierung gramnegativer Bakterien

Gramnegative Bakterien:
Die meisten Bakterien können nach einem Laborverfahren namens Gram Färbung klassifiziert werden.
Bakterien mit Zellwänden, die eine dünne Peptidoglykanschicht aufweisen, halten die Kristallviolettfärbung, die bei der Gram-Färbung verwendet wird, nicht fest. Diese Bakterien halten jedoch die Safranin Gegenfärbung zurück und erscheinen daher auf der Färbung rosa-rot, wodurch sie gramnegativ sind. Diese Bakterien lassen sich nach ihrer Morphologie (Diplokokken, gekrümmte Stäbchen, Bazillen und Kokkobazillen) und ihrer Fähigkeit, in Gegenwart von Sauerstoff zu wachsen (aerob bzw. anaerob), weiter einteilen. Die Bakterien können genauer identifiziert werden, indem man sie auf speziellen Nährböden (Dreifachzucker-Eisen-Agar (TSI)) züchtet, wo ihre Enzyme (Urease, Oxidase) identifiziert und ihre Fähigkeit, Laktose zu vergären, getestet werden kann.
* Färbt schlecht auf Gram Färbung
**Pleomorphe Stäbchen/Kokkobazillen
*** Erfordert besondere Transportmittel

Bild von Lecturio.

Allgemeine Merkmale

  • Eigenschaften:
    • Färbung: gramnegativ
    • Morphologie: Bazillus (Stäbchen)
    • Fakultativ anaerob
    • Entweder unbeweglich oder beweglich (begeißelt)
    • Katalase positiv
    • Fermentiert Laktose
  • Spezielle Medien und biochemische Tests:
    • MacConkey-Agar: wächst als rosa Kolonien
    • Eosin-Methylenblau (EMB) Agar: wächst als metallische, grüne Kolonien
    • Indol-Test positiv
Mikroskopische Aufnahme von Escherichia coli

Mikroskopische Aufnahme von Escherichia coli

Bild: “E. coli-Bakterien” von NIAID. Lizenz: CC BY 2.0

Pathogenese und Virulenzfaktoren

Virulenz

  • Antigene Strukturen:
    • O-Antigen: Bestandteil des Lipopolysaccharids (LPS) in der Zellwand
    • H-Antigen: Geißelprotein
    • K-Antigen: Polysaccharidkapsel
  • Adhärenzfaktoren und Toxine sind spezifisch für den E. coli Stamm.

Avirulente Varianten von Escherichia coli

  • Reservoir:
    • Der Mensch ist das Hauptreservoir.
    • Die Stämme sind Teil der normalen Darmflora.
  • Infektionsweg:
    • Bei Harnwegsinfektionen (HWI):
      • Das Bakterium steigt in die Harnröhre und verursacht eine Infektion.
      • Häufiger bei Frauen oder bei Verwendung eines Katheters
      • Fimbrien (Pili) des Typs 1: Virulenzfaktor, der die Anheftung der Bakterien an Uroepithelzellen ermöglicht.
    • Bei neonataler Meningitis Meningitis Meningitis:
      • Säugling, der durch einen Blasensprung oder während der Geburt mit mütterlichen E. coli infiziert wurde
      • K1 Kapselpolysaccharid: Virulenzfaktor in den meisten Fällen

Pathogene Varianten von Escherichia coli

  • Pathogene Stämme kommen exogen vor und werden durch unhygienische Lebensmittelproduktion oder -zubereitung eingeschleppt.
  • Übertragung:
    • Fäkal-oraler Weg
    • Kontaminiertes Fleisch oder kontaminierte Produkte
  • Je nach Erreger, Einsatz verschiedener Virulenzfaktoren bei der Krankheitsentstehung
Tabelle: Pathogene Varianten von E. coli
Krankheitserreger Pathogenese/Virulenzfaktor Klinik und Symptome
ETEC
  • Fimbriale Adhäsine ermöglichen die Bindung an die Darmschleimhaut
  • Hitzelabiles (LT) Enterotoxin erhöht cAMP → veränderter Elektrolyttransport (↑ Chloridsekretion) und Diarrhöe
  • LT: verwandt mit Choleratoxin
  • Hitzestabiles (ST) Enterotoxin erhöht cGMP → Diarrhö
  • Keine Entzündung Entzündung Entzündung oder Invasion
Keine Entzündung Entzündung Entzündung oder Invasion → Reisedurchfall (wässrig)
EPEC
  • Für die Kolonisierung ist ein bündelbildender Pilus erforderlich (kodiert durch ein Plasmid EPEC-Adhärenzfaktor oder EAF)
  • Träger des chromosomalen Locus of enterocyte effacement (LEE), der für Intimin kodiert, ein spezifisches Adhäsin, das das Darmepithel bindet
  • Keine Toxinproduktion
Leichte Entzündung Entzündung Entzündung → wässriger Durchfall Durchfall Durchfall (Diarrhö) mit Schleim
EAEC
  • Aggregative Adhärenzfimbrien (AAF), die an der Darmschleimhaut haften; bildet einen Biofilm
  • “Stacked-brick”-Haftungsmuster
  • Einige besitzen ein hitzestabiles (ST) Enterotoxin, das dem ETEC ähnelt.
Leichte Entzündung Entzündung Entzündung → wässriger Durchfall Durchfall Durchfall (Diarrhö)
EHEC
  • Bindet sich über bakterielle Fimbrien an das Darmepithel
  • Verwendet das von Phagen kodierte Shiga-Toxin:
  • Der Stamm O157:H7 kann zu einem hämolytisch-urämischen Syndrom führen.
Schwere Entzündungen → Dysenterie (blutige Diarrhö)
EIEC Direkte Invasion des Darmepithels und Bildung von Enterotoxinen → Nekrose und Entzündung Entzündung Entzündung Schwere Entzündung Entzündung Entzündung → Dysenterie (blutiger Durchfall Durchfall Durchfall (Diarrhö)) ähnlich wie bei Shigella Shigella Shigella
ETEC = enterotoxinbildende E. coli
EPEC = enteropathogene E. coli
EAEC = enteroaggregative E. coli
EHEC = enterohämorrhagische E. coli
EIEC = enteroinvasive E. coli

Assoziierte Krankheiten

Harnwegsinfektionen

Neonatale Meningitis Meningitis Meningitis

Diarrhöe

  • Enterotoxinbildende E. coli (ETEC):
    • Weltweit häufigste Ursache von Reisedurchfall
  • Enteropathogene E. coli (EPEC):
    • EPEC ist eine der Hauptursachen für sporadische wässrige Diarrhö bei Kindern (meist im Alter von weniger als 2 Jahren) in Entwicklungsländern.
    • Wässriger Durchfall Durchfall Durchfall (Diarrhö) ohne Blut und Eiter
    • Diagnose: PCR im Stuhl
    • Die Behandlung ist unterstützend.
  • Enteroaggregative E. coli (EAEC):
  • Entero-hämorrhagische E. coli (EHEC):
    • Bei Kindern ist die Wahrscheinlichkeit, ein HUS zu entwickeln, größer als bei Erwachsenen.
    • Diagnose: Nachweis von Shiga-Toxin durch Enzym-Immunoassay oder PCR
    • Behandlung:
      • Unterstützend
      • Vermeiden Sie Antibiotika, da diese mit der Entwicklung von HUS in Verbindung gebracht wurden.
  • Enteroinvasive E. coli (EIEC):
    • Auftreten bei Reisenden und Kindern in Entwicklungsländern
    • EIEC dringt direkt in das Darmepithel ein und verursacht blutigen Durchfall Durchfall Durchfall (Diarrhö).
    • Die Behandlung ist unterstützend.

Quellen

  1. Holtz, L. R., Tarr, P. I. (2021). Shiga toxin-producing Escherichia coli: clinical manifestations, diagnosis, and treatment. UpToDate. https://www.uptodate.com/contents/shiga-toxin-producing-escherichia-coli-clinical-manifestations-diagnosis-and-treatment (Zugriff am 26. April 2021).
  2. Johnson, J. R. (1991). Virulence factors in Escherichia coli urinary tract infection. Clinical Microbiology Reviews 4:80–128. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1672263/
  3. Nataro, J. P., Calderwood, S. B. (2020). Pathogenic Escherichia coli associated with diarrhea. UpToDate. https://www.uptodate.com/contents/pathogenic-escherichia-coli-associated-with-diarrhea (Zugriff am 26. April 2021).
  4. Nguyen, Y., Sperandio, V. (2012). Enterohemorrhagic E. coli (EHEC) pathogenesis. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 12:90. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22919681/
  5. Ryan, K. J. (Ed.). (2017). Sherris Medical Microbiology, 7th ed. McGraw-Hill. https://accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2268&sectionid=176087050
  6. Sarowska, J., Futoma-Koloch, B., Jama-Kmiecik, A., et al. (2019). Virulence factors, prevalence and potential transmission of extraintestinal pathogenic Escherichia coli isolated from different sources: recent reports. Gut Pathogens 11(10). https://doi.org/10.1186/s13099-019-0290-0 
  7. Steffen, R. (2005). Epidemiology of traveler’s diarrhea. Clinical Infectious Diseases 41:536–540. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16267715/

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Simon Veiser

Simon Veiser beschäftigt sich seit 2010 nicht nur theoretisch mit IT Service Management und ITIL, sondern auch als leidenschaftlicher Berater und Trainer. In unterschiedlichsten Projekten definierte, implementierte und optimierte er erfolgreiche IT Service Management Systeme. Dabei unterstützte er das organisatorische Change Management als zentralen Erfolgsfaktor in IT-Projekten. Simon Veiser ist ausgebildeter Trainer (CompTIA CTT+) und absolvierte die Zertifizierungen zum ITIL v3 Expert und ITIL 4 Managing Professional.

Dr. Frank Stummer

Dr. Frank Stummer ist Gründer und CEO der Digital Forensics GmbH und seit vielen Jahren insbesondere im Bereich der forensischen Netzwerkverkehrsanalyse tätig. Er ist Mitgründer mehrerer Unternehmen im Hochtechnologiebereich, u.a. der ipoque GmbH und der Adyton Systems AG, die beide von einem Konzern akquiriert wurden, sowie der Rhebo GmbH, einem Unternehmen für IT-Sicherheit und Netzwerküberwachung im Bereich Industrie 4.0 und IoT. Zuvor arbeitete er als Unternehmensberater für internationale Großkonzerne. Frank Stummer studierte Betriebswirtschaft an der TU Bergakademie Freiberg und promovierte am Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung in Karlsruhe.

Sobair Barak

Sobair Barak hat einen Masterabschluss in Wirtschaftsingenieurwesen absolviert und hat sich anschließend an der Harvard Business School weitergebildet. Heute ist er in einer Management-Position tätig und hat bereits diverse berufliche Auszeichnungen erhalten. Es ist seine persönliche Mission, in seinen Kursen besonders praxisrelevantes Wissen zu vermitteln, welches im täglichen Arbeits- und Geschäftsalltag von Nutzen ist.

Wolfgang A. Erharter

Wolfgang A. Erharter ist Managementtrainer, Organisationsberater, Musiker und Buchautor. Er begleitet seit über 15 Jahren Unternehmen, Führungskräfte und Start-ups. Daneben hält er Vorträge auf Kongressen und Vorlesungen in MBA-Programmen. 2012 ist sein Buch „Kreativität gibt es nicht“ erschienen, in dem er mit gängigen Mythen aufräumt und seine „Logik des Schaffens“ darlegt. Seine Vorträge gestaltet er musikalisch mit seiner Geige.

Holger Wöltje

Holger Wöltje ist Diplom-Ingenieur (BA) für Informationstechnik und mehrfacher Bestseller-Autor. Seit 1996 hat er über 15.800 Anwendern in Seminaren und Work-shops geholfen, die moderne Technik produktiver einzusetzen. Seit 2001 ist Holger Wöltje selbstständiger Berater und Vortragsredner. Er unterstützt die Mitarbeiter von mittelständischen Firmen und Fortune-Global-500- sowie DAX-30-Unternehmen dabei, ihren Arbeitsstil zu optimieren und zeigt Outlook-, OneNote- und SharePoint-Nutzern, wie sie ihre Termine, Aufgaben und E-Mails in den Griff bekommen, alle wichtigen Infos immer elektronisch parat haben, im Team effektiv zusammenarbeiten, mit moderner Technik produktiver arbeiten und mehr Zeit für das Wesentliche gewinnen.

Frank Eilers

Frank Eilers ist Keynote Speaker zu den Zukunftsthemen Digitale Transformation, Künstliche Intelligenz und die Zukunft der Arbeit. Er betreibt seit mehreren Jahren den Podcast „Arbeitsphilosophen“ und übersetzt komplexe Zukunftsthemen für ein breites Publikum. Als ehemaliger Stand-up Comedian bringt Eilers eine ordentliche Portion Humor und Lockerheit mit. 2017 wurde er für seine Arbeit mit dem Coaching Award ausgezeichnet.

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Yasmin Kardi ist zertifizierter Scrum Master, Product Owner und Agile Coach und berät neben ihrer Rolle als Product Owner Teams und das höhere Management zu den Themen agile Methoden, Design Thinking, OKR, Scrum, hybrides Projektmanagement und Change Management.. Zu ihrer Kernkompetenz gehört es u.a. internationale Projekte auszusteuern, die sich vor allem auf Produkt-, Business Model Innovation und dem Aufbau von Sales-Strategien fokussieren.

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Leon Chaudhari ist ein gefragter Marketingexperte, Inhaber mehrerer Unternehmen im Kreativ- und E-Learning-Bereich und Trainer für Marketingagenturen, KMUs und Personal Brands. Er unterstützt seine Kunden vor allem in den Bereichen digitales Marketing, Unternehmensgründung, Kundenakquise, Automatisierung und Chat Bot Programmierung. Seit nun bereits sechs Jahren unterrichtet er online und gründete im Jahr 2017 die „MyTeachingHero“ Akademie.

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Als akkreditierter Trainer für PRINCE2® und weitere international anerkannte Methoden im Projekt- und Portfoliomanagement gibt Andreas Ellenberger seit Jahren sein Methodenwissen mit viel Bezug zur praktischen Umsetzung weiter. In seinen Präsenztrainings geht er konkret auf die Situation der Teilnehmer ein und erarbeitet gemeinsam Lösungsansätze für die eigene Praxis auf Basis der Theorie, um Nachhaltigkeit zu erreichen. Da ihm dies am Herzen liegt, steht er für Telefoncoachings und Prüfungen einzelner Unterlagen bzgl. der Anwendung gern zur Verfügung.

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Zach Davis ist studierter Betriebswirt und Experte für Zeitintelligenz und Zukunftsfähigkeit. Als Unternehmens-Coach hat er einen tiefen Einblick in über 80 verschiedene Branchen erhalten. Er wurde 2011 als Vortragsredner des Jahres ausgezeichnet und ist bis heute als Speaker gefragt. Außerdem ist Zach Davis Autor von acht Büchern und Gründer des Trainingsinstituts Peoplebuilding.

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Alexander Plath

Alexander Plath ist seit über 30 Jahren im Verkauf und Vertrieb aktiv und hat in dieser Zeit alle Stationen vom Verkäufer bis zum Direktor Vertrieb Ausland und Mediensprecher eines multinationalen Unternehmens durchlaufen. Seit mehr als 20 Jahren coacht er Führungskräfte und Verkäufer*innen und ist ein gefragter Trainer und Referent im In- und Ausland, der vor allem mit hoher Praxisnähe, Humor und Begeisterung überzeugt.

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