Escherichia coli to Gram-ujemna bakteria z grupy coli, która jest jednym z najpospolitszych gatunków występujących w układzie pokarmowym człowieka.¹ Nazwana na cześć naukowca, który po raz pierwszy ją zidentyfikował w 1886 r., Theodora Eschericha, przy czym większość E. coli nie jest patogenicznych względem człowieka. W rzeczywistości nieszkodliwe szczepy E. coli ogrywają bardzo ważna rolę we florze jelitowej. Jednakże występują konkretne rodzaje bakterii E. coli, które powodują ciężkie zatrucia pokarmowe w przypadku spożycia skażonej żywności.¹
Jedna z nich, produkująca Shiga toksyny E. coli (STEC), produkuje silną toksynę Shiga (Stx)*. Występują różne podtypy toksyn Shiga; szczepy STEC mogą wytwarzać toksynę Shiga typu 1 (Stx1, kodowaną przez gen stx1), toksynę Shiga typu 2 (Stx2, kodowaną przez gen stx2) lub obie. STEC są klasyfikowane bardziej szczegółowo na podstawie innych czynników zjadliwości, które wytwarzają. Na przykład STEC, które zawierają również gen eae (gen kodujący intiminę jest zaangażowany w przyłączanie i zacieranie fenotypu) są określane jako enterokrwotoczny szczep E. coli (EHEC), czyniąc EHEC podzbiorem STEC.
Najpowszechniejszy serotyp STEC, O157:H7, powoduje ponad 75% infekcji wywoływanych przez E. coli na całym świecie, ponieważ występuje częściej niż inne serotypy STEC i ma znacznie niższą dawkę zakaźną, wynoszącą zaledwie 10-100 komórek.³ Poza E. coli O157, inne serogrupy STEC są zaangażowane w epidemie choroby.³ Są one ogólnie określane jako STEC inne niż O157 i obejmują serogrupy O26, O45, O103, O111, O121, O145 (określane przez USDA jako szóstka nie-O157 STEC), O91, O104 i O113.
Po spożyciu drobnoustroje STEC mogą powodować różne objawy, w tym ciężkie skurcze, biegunkę i krwotoczne zapalenie jelita grubego¹. Szacuje się, że u 5–10% pacjentów, u których zdiagnozowano zakażenie STEC, rozwija się również poważne powikłanie zwane zespołem hemolityczno-mocznicowym, które może powodować ostrą niewydolność nerek, stałe uszkodzenie nerek, a nawet śmierć. Ta komplikacja jest najczęściej powiązana ze stx2.¹,³
STEC żyje w jelitach zwierząt, a najczęstszym źródłem zakażenia wśród ludzi jest bydło. Aby doszło do zakażenia wśród ludzi, spożyte muszą zostać odchody zwierzęcia zakażone STEC, które mogą pochodzić ze skażonej żywności, niewłaściwie przygotowanej lub niedogotowanej żywności lub w wyniku bezpośredniego kontaktu z zakażonymi ludźmi lub zwierzętami. Produkty mogą również łatwo ulec skażeniu, jeśli są uprawiane w pobliżu zwierząt gospodarskich lub woda używana do ich uprawy zostanie skażona odchodami¹.
STEC jest odpowiedzialny za zdecydowaną większość ognisk chorobowych przenoszonych przez żywność i wycofywania produktów w wyniku zakażenia bakterią E. coli na całym świecie, zagrażając jakości żywności, od mielonego mięsa przez warzywa, niepasteryzowane soki i mleko, po mrożone ciasto na ciasteczka. W Stanach Zjednoczonych szczepy STEC prowadzą do ponad 250 000 chorób rocznie, z czego około jedna trzecia jest spowodowana przez O157:H7.
Ze względu na łatwość zakażenia i wysoki wskaźnik śmiertelności STEC jest jednym z najbardziej zjadliwych patogenów żywnościowych zarówno wśród producentów, jak i konsumentów. Wycofania produktów wynikające z zakażenia E. coli mogą być niezwykle szkodliwe z punktu widzenia reputacji marki. Producenci żywności z wielu różnych sektorów zwrócili większą uwagę na wysiłki związane z wykrywaniem patogennych bakterii E. coli, ponieważ w ostatnich latach miały miejsce duże ogniska choroby. Najbardziej śmiertelna, znana epidemia E. coli – kiełki wyhodowane w Niemczech zawierające szczep O104:H4, które zostały wypuszczone na rynek doprowadziły do zachorowania około 3842 osób i spowodowały 53 zgony.⁴
Ponieważ większość szczepów E. coli nie jest chorobotwórczych względem ludzi, badanie i detekcja STEC w odpowiednim czasie i w skuteczny sposób były wyjątkowym wyzwaniem dla przemysłu spożywczego. Test do detekcji molekularnej 3M™ – E. coli O157 (z uwzględnieniem H7) został wprowadzony w 2016 roku jako szybka, prosta, skuteczna i wrażliwa metoda wykrywania szczepu najczęściej związanego z epidemią E. coli O157. Wielu producentów chce również przeprowadzać badania przesiewowe pod kątem STEC innych niż O157, w tym szczepów eae-ujemnych, takich jak wystąpiły we wspomnianej wyżej epidemii O104:H4 w Europie.
Latem 2019 roku firma 3M ogłosiła wprowadzenie dwóch dodatkowych testów na wykrycie E. coli, test do detekcji molekularnej 3M™ 2 – przesiewowe genetyczne pod kątem STEC (stx i eae) oraz test do detekcji molekularnej 3M™ 2 – przesiewowe genetyczne pod kątem STEC (stx). Zamiast przeprowadzać badania patogenu lub serotypu, nowe oznaczenia szybko wykrywają geny odpowiedzialne za stx1 i stx2 oraz/lub eae, gen kodujący intiminę, która pozwala bakterii przyczepić się do komórek jelita. Wprowadzenie tych produktów daje przetwórcom możliwość wyboru szybkiego testu, który idealnie nadaje się do unikalnych produktów i procesów.
*Toksyna Shiga jest również znana jako werotoksyna lub werocytotoksyna, a szczepy STEC noszą również nazwę „enterokrwotocznego szczepu E. coli (VTEC)”
¹ Centers for Disease Control and Prevention, E. coli; www.cdc.gov/ecoli/index.html
² Bacteriological Analytical Manual Chapter 4A Diarrheagenic Escherichia coli. https://www.fda.gov/food/laboratory-methods-food/bam-diarrheagenic-escherichia-coli.
³ U.S. Food & Drug Administration, Bad Bug Book (Second Edition); www.fda.gov/files/food/published/Bad-Bug-Book-2nd-Edition-%28PDF%29.pdf (PDF, 5 MB)
⁴ Improving Food Safety Through a One Health Approach: Workshop Summary. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK114499/.