E. coli mieszka w jelitach, nie tylko w zepsutym jedzeniu

Powiedz na głos „E. coli”, a większości ludzi stanie przed oczami wycofana ze sklepów torebka szpinaku. Ten odruch jest zrozumiały i w większości błędny. Bakteria z nagłówka wiadomości i bakteria w Twoim jelicie grubym to ten sam gatunek — a ta w Twoim jelicie siedzi tam po cichu prawdopodobnie od lat.

Czym jest

Escherichia coli to Gram-ujemna, pałeczkowata, względnie beztlenowa bakteria z rodziny Enterobacteriaceae, której podstawowym siedliskiem są jelita kręgowców, gdzie żyje w symbiozie ze swoim gospodarzem ¹.

Zapamiętaj określenie „względnie beztlenowa”. Znaczy ono, że ta bakteria potrafi oddychać tlenem, kiedy tlen jest, i fermentować, kiedy go nie ma. Prawie wszystko, co E. coli dla ciebie robi, i prawie wszystko, co ci robi, wynika z tej elastyczności.

Gdzie mieszka w ciele

Głównie w jelicie grubym — i nie jest tam gościem od święta. W przeglądzie Martinsona i Walk z 2020 roku w EcoSal Plus E. coli należy do mikrobioty jelitowej ponad 90 % ludzi ². We własnej serii autorów — ośmioro zdrowych dorosłych oddających kał co dwa tygodnie przez 6 miesięcy do 2 lat, po 95 kolonii wybieranych z próbki — spośród 32 470 ocenionych izolatów 87 % stanowiła E. coli ². Osiem osób to cienka podstawa dla twierdzenia o całym gatunku, więc trzymaj je luźno; ale na tyle, na ile sięga, kiedy mówimy „jelitowe Enterobacteriaceae”, mówimy głównie E. coli.

Liczebność waha się ogromnie. W innej serii, którą ten sam przegląd przytacza — McBurney i współpracownicy pobierali próbki od dwojga zdrowych dorosłych co miesiąc przez rok — Enterobacteriaceae w kale mieściły się między 10² a 10⁹ JTK (jednostek tworzących kolonie) na gram ², czyli rozpiętość siedmiu rzędów wielkości u zaledwie dwóch osób obserwowanych w czasie. Nawet przy górnej granicy jest to populacja mniejszościowa; jelitem grubym rządzą bezwzględne beztlenowce. „Niemal powszechna” i „liczna” to dwa różne twierdzenia, a trzyma się tylko pierwsze.

Teraz część, która ludzi zaskakuje. Nie nosisz w sobie stu różnych E. coli. Zwykle obecne są w danym momencie tylko jeden lub dwa serotypy ² — długowieczni mieszkańcy, którzy utrzymują się miesiącami, plus przechodnie, którzy przewijają się w dni lub tygodnie ². Twoja E. coli jest w całkiem realnym sensie twoja.

Poza jelitem E. coli pojawia się tam, gdzie nie ma nic do roboty: w pęcherzu i cewce moczowej, we krwi, w oponach mózgowych noworodka. Ten sam gatunek, zły adres. Ta przeprowadzka to większość tego, co znajdziesz niżej, w części o szkodach.

Nazwa, stara i nowa

Pediatra Theodor Escherich znalazł tę bakterię w kale niemowlęcia i opisał ją jako pierwszy. Nazwą, którą formalna nomenklatura prowadzi dalej, jest jednak Bacillus coli Migula 1895 — bazonim z Approved Lists — którą Castellani i Chalmers przenieśli w 1919 roku do rodzaju Escherichia, nazwanego jego nazwiskiem. Nazwa gatunkowa jest od tamtej pory stabilna; to, co przesunęło się niedawno, to adres nad nią. Typ długo zwany Proteobacteria jest dziś ważnie opublikowany jako Pseudomonadota, jeden z 42 typów prokariotycznych, których nazwy formalnie ustanowiono w 2021 roku ¹². Prace pisane wcześniej używają na tę samą grupę starego słowa.

Pod spodem jest dziwniejszy problem z nazewnictwem. Shigella — wciąż prowadzona w mikrobiologii klinicznej jako osobny rodzaj z czterema gatunkami — genetycznie w ogóle nie jest osobnym organizmem. Lan i Reeves pokazali, że linie Shigella mieszczą się wewnątrz gatunku Escherichia coli, a powstały niezależnie od siebie po nabyciu tego samego plazmidu zjadliwości ¹¹. Etykieta kliniczna trwa z powodów praktycznych. Drzewo rodowe jej nie potwierdza.

Co robi dla nas

Dwie pozycje, i przy obu chcę być ostrożny.

Trzyma niszę tlenową. E. coli jest dominującym organizmem tlenowym jelita kręgowców i żyje tam w symbiozie ze swoim gospodarzem ¹. Mechanizm, który się do tego zwykle dokleja — że zużywając ślady tlenu przenikające ze ściany jelita, pomaga utrzymać jelito grube beztlenowym dla wszystkich pozostałych — jest wiarygodnym i szeroko powtarzanym wnioskiem z jej fizjologii. Powiedziane wprost: nie znalazłem badania, które ten pożytek wykazałoby u ludzi. Traktuj to jako mechanizm, a nie jako udowodniony efekt.

Buduje witaminę K2. E. coli ma szlak syntezy menachinonu, bakteryjnej postaci witaminy K ⁴. Zastrzeżenie nie jest tu drobne: wytwarzanie menachinonu w jelicie grubym i wchłanianie jego użytecznych ilości to dwa osobne pytania, a drugie jest rozstrzygnięte o wiele słabiej, niż sugerują opisy suplementów.

A jeden szczep ma za sobą prawdziwe badanie. E. coli Nissle 1917 to zarejestrowany probiotyk. W badaniu Kruisa i współpracowników z 2004 roku w Gut przydzielono losowo 327 pacjentów z wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego w remisji do Nissle 1917 (n = 162) albo do standardowej mesalazyny (n = 165) na 12 miesięcy; w analizie zgodnej z protokołem nawrót wystąpił u 36,4 % grupy probiotycznej (40 ze 110) i u 33,9 % grupy mesalazynowej (38 ze 112) — skuteczność równoważna ³. Dwa zastrzeżenia, oba ważne. To była równoważność z ustalonym lekiem, a nie porównanie z placebo. I są to dowody o jednym szczepie w jednej chorobie, co nie mówi nic o E. coli w Twoim własnym jelicie grubym.

Co robi przeciwko nam

Teraz druga strona rachunku, i jest ciężka.

Najpierw skala. W analizie Global Burden of Disease obejmującej 33 patogeny bakteryjne szacunkowo 7,7 mln zgonów w 2019 roku wiązało się z tymi bakteriami — 13,6 % wszystkich zgonów na świecie ⁵. Pięć patogenów, wśród nich E. coli, odpowiadało za 54,9 % tej sumy ⁵. Po stronie oporności obraz jest jeszcze ostrzejszy: spośród szacowanych 4,95 mln zgonów powiązanych z bakteryjną opornością na leki przeciwdrobnoustrojowe w 2019 roku E. coli była pojedynczym wiodącym patogenem ⁶.

Zakażenie układu moczowego to jej codzienna twarz. Przegląd Foxman naliczył w Stanach Zjednoczonych blisko 7 mln wizyt w gabinetach, 1 mln wizyt na izbach przyjęć i 100 000 hospitalizacji rocznie, przy czym blisko 1 na 3 kobiety przeszła do 24. roku życia zakażenie wymagające antybiotyku ¹⁰. Większość z nich to E. coli, która przewędrowała kilka centymetrów z jelita.

Szczepy wytwarzające toksynę Shiga to te od zatruć pokarmowych. Niemiecka epidemia E. coli O104:H4 z 2011 roku była ponurym naturalnym eksperymentem: 3 816 zgłoszonych przypadków, 54 zgony i zespół hemolityczno-mocznicowy — powikłanie nerek i krwi — u 845 pacjentów, czyli 22 % całości ⁸. Nietypowo dla tej choroby pacjenci, u których rozwinął się zespół hemolityczno-mocznicowy, byli w większości dorośli — 88 % z nich, mediana wieku 42 lata — a 68 % z nich stanowiły kobiety ⁸. Źródło wytropiono do kiełków; wśród gości restauracji ci, którym podano kiełki, mieli ryzyko względne zachorowania równe 14,2 ⁹.

I pułapka leczenia. W prospektywnym badaniu Wonga i współpracowników u 71 dzieci z biegunką wywołaną przez O157:H7 zespół hemolityczno-mocznicowy rozwinął się u 10 dzieci, a leczenie antybiotykiem wiązało się z ryzykiem względnym 14,3 (95 % CI od 2,9 do 70,7) ⁷. Powiedziane wprost: 71 dzieci to małe badanie, a ten przedział ufności jest ogromny. Ale kierunek zgadza się z tym, co wiemy o uwalnianiu toksyny, i dlatego „po prostu weź antybiotyk” to zły odruch przy krwawej biegunce.

Jak pomieścić oba fakty naraz

E. coli jest najlepiej przebadanym organizmem w biologii i jedną z najbardziej śmiercionośnych bakterii na Ziemi, a zarazem cichym, niemal powszechnym mieszkańcem zdrowych ludzi. Oba zdania są prawdziwe, a rozwiązanie nie brzmi „to zależy od twojej odporności”. Brzmi tak: gatunek jest szerokim rozrzutem genetycznym. Większość jego linii, jego linii rodowych, to komensale: żyją w jelicie, żywią się tym, co przez nie przechodzi, i nie robią gospodarzowi krzywdy — są zbudowane dokładnie do takiego życia. Mniejszość nosi geny toksyn, inwazyjności albo przylegania do dróg moczowych — wyposażenie do zatruwania tkanki, włamywania się do komórek albo czepiania się ściany pęcherza — i to one stają się patogenami, czyli sprawcami choroby, gdzieś indziej ^{1 11}. Rozsądny wniosek to nie bać się bakterii, którą w sobie nosisz. To szanować to, co potrafi kilkoro jej krewnych, kiedy trafią tam, gdzie nie ich miejsce.