2.2.2. Escherichia coli

Escherichia coli ist ein Bakterium, das im Gastrointestinaltrakt von Menschen und warmblütigen Tieren häufig vorkommt. Aufgrund seiner hohen Prävalenz im Darm wird E. coli als bevorzugter Indikator verwendet, um fäkale Kontaminationen bei der Beurteilung von Lebensmitteln und der Wassersicherheit nachzuweisen und zu messen. Betrachtet als harmlose Kommensalen bilden E. coli-Stämme etwa 1 Prozent der normalen mikrobiellen Darmpopulation. Während die meisten der Stämme im Darm für die menschliche Magen-Darm-Funktion von Vorteil sind, sind andere eher schädlich. Pathogene E. coli-Stämme unterscheiden sich von den anderen durch ihre Fähigkeit, schwere Krankheiten als Folge ihrer genetischen Elemente zur Erzeugung von Toxinen, die durch Haftung an und die Invasion von Wirtszellen eine Beeinträchtigung des Zellstoffwechsels und eine Gewebezerstörung veranlassen können. Um von einem Wirt zu einem anderen übertragen werden zu können, müssen diese Bakterien ihren Wirt verlassen und in dessen Umgebung gelangen. Es gibt Hinweise darauf, dass einige E. coli für mehrere Wochen außerhalb des Wirtes überleben können und auch im Wasser oder Boden gedeihen können. Aber es ist vor allem das Pflanzenmaterial, wodurch E. coli-Besiedelungen zu einem Problem geworden sind, denn obwohl die meisten Arten von E. coli harmlos sind, stellt die Anwesenheit von pathogenen Stämmen auf Obst und Gemüse ein Risiko für die Lebensmittelsicherheit dar. Infektionen von E. coli O157 durch den Verbrauch von grünem Blattgemüse wurden vielfach erkannt. Allerdings haben einige E. coli-Klone Pathogenitätsinseln über einen horizontalen Gentransfer erworben, der es ihnen ermöglicht, Infektionen der Harnwege und Durchfallerkrankungen auszulösen. Diarrheal E. coli werden in sechs Kategorien eingeteilt, die Krankheiten von einem moderaten Durchfall bis hin zu schweren systemischen Erkrankungen (zum Beispiel einem hämolytisch-urämischen Syndrom) herbeiführen können (Palermo et al., 2009).

Shiga-Toxin produzierende E. coli

Shiga-Toxin produzierende E. coli (STEC) sind Zoonose-Erreger, die vor allem Rinder und kleine Wiederkäuer besiedeln. Obwohl Produkte vom Rind, vor allem Rindfleisch, die am häufigsten anerkannten Quellen von E. coli O157-Infektionen sind, können auch Obst und Gemüse, roh verzehrt, zu einer wichtigen Quelle von Infektionen werden. Drei Blattbefestigungsmechanismen wurden für E. coli O157 beschrieben. Erstens haftet, im Gegensatz zu nicht-pathogenen E. coli, der pathogene Stamm STEC O157: H7 stark an Tomatenhaut, Spinatblättern und den Wurzeln von Luzerne-Sprossen. Die Haftung auf diesen Flächen wird durch curli vermittelt. Die Adhäsion von E. coli O157, sowie der damit verbundenen enteropathogenen E. coli (EPEC), an einer Vielzahl von Salatblättern wird durch den filamentösen Typ des Sekretionssystems (T3SS) vermittelt. Das E. coli O157-Sekretionssystem überträgt Effektor-Proteine in Säugerzellen; Protein-Translokationen, die durch eine ATPase vermittelt werden, sind abhängig von einer Translokationspore, die in die Plasmamembran eingelassen ist. Die Geißeln von E. coli O157 scheinen hier ebenfalls eine Rolle zu spielen. Insgesamt legen diese Daten nahe, dass E. coli O157 mehrere Mechanismen verwenden, um Pflanzen zu kolonisieren, und dass sie gut an diese Biosphäre angepasst sind. Wie Salmonellen, kann auch E. coli O157 die schwammige Mesophyll erreichen und in dieser Umgebung überleben.

Enteroaggregative E. coli und enterotoxigene E. coli

Enteroaggregative E. coli (EAEC) können eine wichtige Ursache für eine bakterielle Gastroenteritis sein. Jedoch ist die Herkunft von EAEC unbekannt. Es wurden die folgenden zwei Muster einer Bakterienverteilung nach 1 Stunde Inkubationszeit von EAG in Salatblättern beobachtet: (i) diffuse Anhaftung an der Epidermis und (ii) lokalisierte Haftung an der Schutzzelle der Stomata. Die Bindung an die Epidermis wird von der Pilus vermittelt, von der bekannt ist, dass sie eine Rolle bei der Kolonisierung des menschlichen Darms spielt, während die Aggregation um die Stomata von Flagellen vermittelt wird.

Enterotoxigene E. coli (ETEC) bilden in der Kinderheilkunde eine wichtige Ursache für die Reisediarrhö und verursachen einen schweren wässerigen Durchfall bei Kälbern und Ferkeln. Die Geissel ist das wichtigste Hilfsmittel für die Befestigung von ETEC auf der Epidermis von Salatblättern.