E. coli là cư dân đường ruột, không chỉ là vi khuẩn ngộ độc

Nói "E. coli" thành tiếng thì phần lớn mọi người hình dung ra một túi rau chân vịt bị thu hồi. Phản xạ ấy dễ hiểu, và nó phần lớn là sai. Sinh vật trong dòng tin thời sự và sinh vật trong đại tràng bạn là cùng một loài — và con trong đại tràng bạn hẳn đã ở đó, lặng lẽ, nhiều năm rồi.

Nó là gì

Escherichia coli là một vi khuẩn Gram âm, hình que, kỵ khí tùy nghi, thuộc họ Enterobacteriaceae, có nơi cư trú chính là ruột của động vật có xương sống, nơi nó sống cộng sinh với vật chủ ¹.

Hãy giữ lấy cụm "kỵ khí tùy nghi". Nó nghĩa là sinh vật này thở oxy khi có oxy và lên men khi không có. Gần như mọi điều E. coli làm cho bạn, và gần như mọi điều nó làm với bạn, đều đi ra từ sự linh hoạt ấy.

Nó sống ở đâu trong cơ thể

Chủ yếu ở ruột già — và nó không phải khách vãng lai. Trong bài tổng quan năm 2020 của Martinson và Walk trên EcoSal Plus, E. coli thuộc về hệ vi sinh vật đường ruột của hơn 90 % số người ². Trong loạt nghiên cứu của chính các tác giả — tám người lớn khỏe mạnh nộp mẫu phân hai tuần một lần suốt 6 tháng đến 2 năm, mỗi mẫu lấy 95 khuẩn lạc — 87 % trong số 32.470 chủng phân lập được đánh giá là E. coli ². Tám người là nền mỏng cho một tuyên bố về cả loài, nên hãy cầm nó cho nhẹ tay; nhưng trong chừng mực ấy, khi ta nói "họ Enterobacteriaceae của đường ruột", ta phần lớn đang nói E. coli.

Số lượng thì dao động khủng khiếp. Trong một loạt khác mà cùng bài tổng quan kể lại — McBurney và cộng sự lấy mẫu hai người lớn khỏe mạnh mỗi tháng suốt một năm — Enterobacteriaceae trong phân trải từ 10² đến 10⁹ CFU mỗi gam ², tức chênh nhau bảy bậc độ lớn chỉ trên hai người theo dõi theo thời gian. Ngay cả ở đầu cao thì đây vẫn là một quần thể thiểu số; đại tràng do những kẻ kỵ khí bắt buộc cai trị. "Gần như phổ biến" và "đông đảo" là hai tuyên bố khác nhau, và chỉ tuyên bố thứ nhất đứng vững.

Đây là phần làm người ta bất ngờ. Bạn không mang trong mình cả trăm loại E. coli khác nhau. Thường thì tại một thời điểm chỉ có một hoặc hai typ huyết thanh ² — những cư dân sống lâu trụ lại hàng tháng, cộng thêm những kẻ đi ngang qua trong vài ngày đến vài tuần ². E. coli của bạn, theo một nghĩa rất thật, là của riêng bạn.

Ra ngoài đường ruột, E. coli xuất hiện ở những nơi nó chẳng có việc gì phải có mặt: bàng quang và niệu đạo, dòng máu, màng não của một trẻ sơ sinh. Cùng loài, sai địa chỉ. Chính sự dời chỗ ấy làm nên phần lớn mục tác hại bên dưới.

Cái tên, cũ và mới

Bác sĩ nhi khoa Theodor Escherich tìm thấy sinh vật này trong phân trẻ nhỏ và viết mô tả đầu tiên về nó. Nhưng cái tên mà danh pháp chính thức mang theo lại là Bacillus coli Migula 1895 — tên gốc trong Danh mục được phê duyệt — rồi Castellani và Chalmers chuyển nó vào chi Escherichia, đặt theo tên Escherich, vào năm 1919. Tên loài từ đó tới nay vẫn ổn định; cái vừa dịch chuyển là địa chỉ bên trên nó. Cái ngành lâu nay gọi là Proteobacteria nay đã được công bố hợp lệ dưới tên Pseudomonadota, một trong 42 ngành vi khuẩn nhân sơ có tên được lập chính thức năm 2021 ¹². Các bài viết trước đó dùng từ cũ cho cùng nhóm ấy.

Bên dưới còn một rắc rối danh pháp lạ hơn. Shigella — vẫn được vi sinh lâm sàng mang như một chi riêng với bốn loài — về mặt di truyền hoàn toàn không phải một sinh vật riêng. Lan và Reeves cho thấy các dòng Shigella nằm bên trong loài Escherichia coli, đã phát sinh độc lập sau khi nhận cùng một plasmid độc lực ¹¹. Cái nhãn lâm sàng còn sống vì lý do thực tiễn. Cây phả hệ thì không ủng hộ nó.

Nó làm gì cho chúng ta

Hai mục, và tôi muốn cẩn thận với cả hai.

Nó giữ cái ổ hiếu khí. E. coli là sinh vật hiếu khí chiếm ưu thế của ruột động vật có xương sống và sống ở đó theo lối cộng sinh với vật chủ ¹. Cơ chế thường được gắn vào điều này — rằng bằng cách tiêu thụ những vệt oxy khuếch tán vào từ thành ruột, nó giúp giữ cho đại tràng không có oxy để mọi loài khác dùng — là một suy luận hợp lý và được nhắc đi nhắc lại từ sinh lý học của nó. Nói cho rõ: tôi chưa tìm được một thử nghiệm nào trên người chứng minh lợi ích đó ở người. Hãy coi nó là cơ chế, không phải tác dụng đã được chứng minh.

Nó dựng nên vitamin K2. E. coli mang con đường tổng hợp menaquinon, tức dạng vitamin K của vi khuẩn ⁴. Lời dè dặt ở đây không hề nhỏ: tạo ra menaquinon trong đại tràng và hấp thu được lượng dùng được của nó là hai câu hỏi riêng biệt, và câu thứ hai còn xa mới ngã ngũ như lời quảng cáo thực phẩm bổ sung gợi ý.

Và một chủng thì có hẳn một thử nghiệm thật đằng sau. E. coli Nissle 1917 là một lợi khuẩn đã được cấp phép. Trong thử nghiệm năm 2004 của Kruis và cộng sự trên Gut, 327 bệnh nhân viêm loét đại tràng đang lui bệnh được phân ngẫu nhiên vào nhóm Nissle 1917 (n = 162) hoặc mesalazin tiêu chuẩn (n = 165) trong 12 tháng; theo phân tích đúng đề cương, tái phát xảy ra ở 36,4 % nhóm lợi khuẩn (40 trong 110) và 33,9 % nhóm mesalazin (38 trong 112) — hiệu quả tương đương ³. Hai lời dè dặt, đều quan trọng. Đây là sự tương đương với một thuốc đã được thiết lập, không phải một phép so với giả dược. Và đó là bằng chứng về một chủng trong một bệnh, điều chẳng nói lên gì về đám E. coli trong chính đại tràng bạn.

Nó làm gì chống lại chúng ta

Giờ đến mặt kia của sổ sách, và nó nặng.

Quy mô trước đã. Trong phân tích Gánh nặng Bệnh tật Toàn cầu về 33 mầm bệnh vi khuẩn, ước tính 7,7 triệu ca tử vong trong năm 2019 có liên quan tới những vi khuẩn ấy — tức 13,6 % toàn bộ số tử vong trên thế giới ⁵. Năm mầm bệnh, trong đó có E. coli, chiếm 54,9 % tổng số ấy ⁵. Về phía kháng thuốc thì bức tranh còn sắc hơn: trong ước tính 4,95 triệu ca tử vong liên quan tới kháng thuốc kháng sinh năm 2019, E. coli là mầm bệnh đứng đầu ⁶.

Nhiễm trùng đường tiết niệu là bộ mặt thường ngày của nó. Bài tổng quan của Foxman đếm được gần 7 triệu lượt khám tại phòng khám, 1 triệu lượt vào khoa cấp cứu và 100.000 lượt nhập viện mỗi năm ở Hoa Kỳ, với gần 1 trong 3 phụ nữ đã từng nhiễm trùng cần kháng sinh trước tuổi 24 ¹⁰. Phần lớn trong số đó là E. coli đã đi vài centimet từ đường ruột sang.

Các chủng sinh độc tố Shiga là những kẻ gây ngộ độc thức ăn. Vụ dịch E. coli O104:H4 ở Đức năm 2011 cho một thí nghiệm tự nhiên ảm đạm: 3.816 ca được báo cáo, 54 ca tử vong, và hội chứng tan máu urê huyết — một biến chứng ở thận và máu — ở 845 bệnh nhân, tức 22 % tổng số ⁸. Khác thường với căn bệnh này, những người về sau phát hội chứng tan máu urê huyết phần lớn là người lớn — 88 % trong số đó, tuổi trung vị 42 — và 68 % là phụ nữ ⁸. Nguồn bệnh được truy về rau mầm; trong số khách nhà hàng, những người được phục vụ rau mầm có nguy cơ tương đối mắc bệnh là 14,2 ⁹.

Và cái bẫy điều trị. Trong nghiên cứu tiến cứu của Wong và cộng sự trên 71 trẻ tiêu chảy do O157:H7, hội chứng tan máu urê huyết xuất hiện ở 10 trẻ, và việc dùng kháng sinh đi kèm nguy cơ tương đối 14,3 (khoảng tin cậy 95 % từ 2,9 đến 70,7) cho việc phát bệnh ấy ⁷. Nói cho rõ: 71 trẻ là một nghiên cứu nhỏ và khoảng tin cậy đó thì mênh mông. Nhưng chiều hướng nhất quán với điều ta biết về việc phóng thích độc tố, và đó là lý do "cứ uống kháng sinh đi" là bản năng sai khi tiêu chảy ra máu.

Cách giữ cả hai sự thật cùng lúc

E. coli là sinh vật được nghiên cứu kỹ nhất trong sinh học và là một trong những vi khuẩn chết chóc nhất hành tinh, đồng thời nó cũng là một cư dân im lặng, gần như phổ biến ở người khỏe mạnh. Cả hai đều đúng, và lời hóa giải không phải là "tùy hệ miễn dịch của bạn". Lời hóa giải là loài này trải rộng về mặt di truyền. Phần lớn các dòng của nó, các nhánh gia hệ của nó, là cộng sinh: chúng sống trong ruột, ăn thứ đi ngang qua, và không làm hại vật chủ, và chúng được dựng ra đúng cho lối sống ấy. Một thiểu số mang gen độc tố, gen xâm nhập hoặc gen bám dính đường tiểu — tức bộ đồ nghề để đầu độc mô, phá vào tế bào hoặc bám vào thành bàng quang — và chính chúng là những kẻ hóa thành mầm bệnh, kẻ gây bệnh, ở một nơi khác ^{1 11}. Kết luận hợp lý không phải là sợ con vi khuẩn trong người bạn. Mà là tôn trọng những gì vài họ hàng của nó làm được khi chúng tới một nơi chúng không thuộc về.