E. coli penghuni usus anda, bukan hanya kuman makanan

Sebut "E. coli" dengan kuat dan kebanyakan orang membayangkan sebeg bayam yang ditarik balik dari pasaran. Refleks itu boleh difahami, dan ia kebanyakannya salah. Organisma dalam tajuk berita dan organisma dalam kolon anda ialah spesies yang sama — dan yang dalam kolon anda itu berkemungkinan sudah bertahun-tahun berada di situ, secara senyap.

Apa itu

Escherichia coli ialah bakteria Gram negatif berbentuk rod dan anaerob fakultatif daripada famili Enterobacteriaceae yang habitat utamanya ialah usus vertebrat, tempat ia hidup bersimbiosis dengan perumahnya ¹.

Peganglah frasa "anaerob fakultatif" itu. Maknanya organisma ini boleh bernafas dengan oksigen apabila ada, dan menapai apabila tiada. Hampir segala yang E. coli lakukan untuk anda, dan hampir segala yang ia lakukan kepada anda, lahir daripada kelenturan itu.

Di mana ia hidup dalam tubuh

Terutamanya dalam usus besar — dan ia bukan tetamu sekali-sekala. Dalam ulasan Martinson dan Walk pada 2020 dalam EcoSal Plus, E. coli tergolong dalam mikrobiom usus lebih 90 % orang ². Dalam siri mereka sendiri — lapan orang dewasa sihat yang memberi najis dua minggu sekali selama 6 bulan hingga 2 tahun, dengan 95 koloni dipilih setiap sampel — 87 % daripada 32,470 pencilan yang dinilai ialah E. coli ². Lapan orang ialah asas yang nipis bagi satu dakwaan seluruh spesies, jadi peganglah ia longgar; tetapi setakat itu, apabila kita menyebut "Enterobacteriaceae usus", kita kebanyakannya menyebut E. coli.

Kiraannya berbeza-beza dengan amat besar. Dalam satu siri lain yang diceritakan semula oleh ulasan yang sama — McBurney dan rakan-rakan menyampel dua orang dewasa sihat setiap bulan selama setahun — Enterobacteriaceae dalam najis berjulat dari 10² hingga 10⁹ UPK (unit pembentuk koloni) setiap gram ², iaitu jurang tujuh peringkat magnitud antara hanya dua orang yang diikuti sepanjang masa. Walaupun di hujung yang tinggi, ini tetap populasi minoriti; kolon dikuasai oleh anaerob ketat. "Hampir sejagat" dan "banyak" ialah dua dakwaan yang berbeza, dan hanya yang pertama itu benar.

Inilah bahagian yang mengejutkan orang. Anda tidak membawa seratus E. coli yang berlainan. Biasanya hanya satu atau dua serotip hadir pada satu-satu masa ² — penghuni berumur panjang yang bertahan berbulan-bulan, ditambah pelintas yang berlalu dalam beberapa hari hingga minggu ². E. coli anda, dalam erti yang sebenar, memang milik anda.

Di luar usus, E. coli muncul di tempat yang bukan urusannya: pundi kencing dan uretra, aliran darah, selaput otak bayi baru lahir. Spesies yang sama, alamat yang salah. Perpindahan itulah kebanyakan bahagian mudarat di bawah ini.

Namanya, lama dan baharu

Pakar pediatrik Theodor Escherich menemui organisma ini dalam najis bayi dan memberikannya perihalan pertama. Namun nama yang dibawa ke hadapan oleh tatanama rasmi ialah Bacillus coli Migula 1895 — basonim pada Senarai Diluluskan — yang dipindahkan oleh Castellani dan Chalmers ke dalam genus Escherichia, yang dinamakan sempena Escherich, pada 1919. Nama spesiesnya stabil sejak itu; yang bergerak baru-baru ini ialah alamat di atasnya. Filum yang lama dipanggil Proteobacteria kini diterbitkan secara sah sebagai Pseudomonadota, salah satu daripada 42 filum prokariot yang namanya ditetapkan secara rasmi pada 2021 ¹². Makalah yang ditulis sebelum itu menggunakan perkataan lama bagi kumpulan yang sama.

Ada masalah penamaan yang lebih pelik di bawahnya. Shigella — yang masih dibawa dalam mikrobiologi klinikal sebagai genusnya sendiri dengan empat spesies — dari segi genetik langsung bukan organisma yang berasingan. Lan dan Reeves menunjukkan bahawa keturunan Shigella duduk di dalam spesies Escherichia coli, setelah timbul secara berasingan selepas memperoleh plasmid kevirulenan yang sama ¹¹. Label klinikal itu terus hidup atas sebab praktikal. Pokok keluarganya tidak menyokongnya.

Apa yang ia lakukan untuk kita

Dua butir, dan saya mahu berhati-hati dengan kedua-duanya.

Ia memegang nic aerobik. E. coli ialah organisma aerobik yang dominan dalam usus vertebrat dan hidup di situ bersimbiosis dengan perumahnya ¹. Mekanisme yang biasanya dilekatkan pada ini — bahawa dengan menghabiskan kesan oksigen yang meresap masuk dari dinding usus, ia membantu mengekalkan kolon tanpa oksigen untuk semua yang lain — ialah inferens yang munasabah dan kerap diulang daripada fisiologinya. Sebut terus terang: saya tidak menemui ujian klinikal manusia yang menunjukkan manfaat itu pada manusia. Anggaplah ia mekanisme, bukan kesan yang terbukti.

Ia membina vitamin K2. E. coli membawa laluan bagi sintesis menakuinon, iaitu bentuk bakteria vitamin K ⁴. Peringatan di sini bukan kecil: menghasilkan menakuinon dalam kolon dan menyerapnya dalam jumlah yang boleh digunakan ialah dua soalan yang berasingan, dan yang kedua itu jauh kurang muktamad berbanding apa yang disiratkan oleh teks iklan suplemen.

Dan satu strain mempunyai ujian klinikal yang sebenar di belakangnya. E. coli Nissle 1917 ialah probiotik berlesen. Dalam ujian Kruis dan rakan-rakan pada 2004 dalam Gut, 327 pesakit kolitis ulseratif dalam remisi dirawakkan kepada sama ada Nissle 1917 (n = 162) atau mesalazin standard (n = 165) selama 12 bulan; dalam analisis per-protokol, kambuhan berlaku pada 36.4 % kumpulan probiotik (40 daripada 110) dan 33.9 % kumpulan mesalazin (38 daripada 112) — keberkesanan yang setara ³. Dua peringatan, kedua-duanya penting. Ini kesetaraan dengan ubat yang sedia mantap, bukan perbandingan dengan plasebo. Dan ia bukti tentang satu strain dalam satu penyakit, yang tidak memberitahu anda apa-apa tentang E. coli dalam kolon anda sendiri.

Apa yang ia lakukan terhadap kita

Sekarang sebelah lagi lejar itu, dan ia berat.

Skalanya dahulu. Dalam analisis Beban Penyakit Global ke atas 33 patogen bakteria, dianggarkan 7.7 juta kematian pada 2019 berkaitan dengan bakteria itu — 13.6 % daripada semua kematian di seluruh dunia ⁵. Lima patogen, termasuk E. coli, mewakili 54.9 % daripada jumlah itu ⁵. Dari sudut rintangan, gambarannya lebih tajam lagi: daripada anggaran 4.95 juta kematian yang berkaitan dengan rintangan antimikrob bakteria pada 2019, E. coli ialah patogen tunggal yang terbesar ⁶.

Jangkitan saluran kencing ialah wajah hariannya. Ulasan Foxman mengira hampir 7 juta lawatan klinik, 1 juta lawatan jabatan kecemasan dan 100,000 kemasukan hospital setahun di Amerika Syarikat, dengan hampir 1 daripada 3 wanita pernah mengalami jangkitan yang memerlukan antibiotik menjelang umur 24 tahun ¹⁰. Kebanyakannya ialah E. coli yang bergerak beberapa sentimeter sahaja dari usus.

Strain toksin Shiga ialah yang menyebabkan keracunan makanan. Wabak E. coli O104:H4 di Jerman pada 2011 memberikan satu eksperimen semula jadi yang suram: 3,816 kes dilaporkan, 54 kematian, dan sindrom uremik hemolitik — komplikasi buah pinggang dan darah — pada 845 pesakit, iaitu 22 % daripada jumlah itu ⁸. Luar biasa bagi penyakit ini, pesakit yang kemudiannya mengalami sindrom uremik hemolitik kebanyakannya orang dewasa — 88 % daripada mereka, dengan umur median 42 tahun — dan 68 % daripada mereka wanita ⁸. Puncanya dijejaki kepada taugeh; dalam kalangan pengunjung restoran, mereka yang dihidangkan taugeh mempunyai risiko relatif 14.2 untuk jatuh sakit ⁹.

Dan perangkap rawatannya. Dalam kajian prospektif Wong dan rakan-rakan ke atas 71 kanak-kanak dengan cirit-birit O157:H7, sindrom uremik hemolitik berlaku pada 10 kanak-kanak, dan rawatan antibiotik membawa risiko relatif 14.3 (95 % SK 2.9 hingga 70.7) untuk mengalaminya ⁷. Sebut terus terang: 71 kanak-kanak ialah kajian yang kecil dan selang keyakinan itu amat luas. Tetapi arahnya konsisten dengan apa yang kita tahu tentang pelepasan toksin, dan itulah sebabnya "ambil sahaja antibiotik" ialah naluri yang salah bagi cirit-birit berdarah.

Cara memegang kedua-dua fakta

E. coli ialah organisma yang paling banyak dikaji dalam biologi dan salah satu bakteria paling mematikan di bumi, dan ia juga penghuni yang senyap dan hampir sejagat dalam tubuh orang yang sihat. Kedua-duanya benar, dan penyelesaiannya bukan "ia bergantung pada sistem imun anda". Penyelesaiannya ialah bahawa spesies ini satu sebaran genetik yang luas. Kebanyakan keturunannya, garis keluarganya, bersifat komensal: ia hidup dalam usus, memakan apa yang lalu, dan tidak memudaratkan perumahnya, dan ia memang dibina untuk kehidupan itu. Sebilangan kecil membawa gen toksin, pencerobohan atau lekatan saluran kencing — peralatan untuk meracuni tisu, menceroboh masuk ke dalam sel atau berpaut pada dinding pundi kencing — dan itulah yang bertukar menjadi patogen, punca penyakit, di tempat lain ^{1 11}. Kesimpulan yang munasabah bukanlah takut kepada organisma dalam diri anda. Ia menghormati apa yang boleh dilakukan oleh beberapa saudaranya apabila mereka tiba di tempat yang bukan milik mereka.