Toxinproduzierende E. coli-Infektionen

Shigatoxin-produzierende Escherichia coli-Bakterien (STEC, auch bekannt als Verocytotoxin-produzierende E. coli (VTEC) oder enterohemorrhagische E. coli (EHEC)) sind eine Gruppe zoonotischer Erreger (d. h. von Tieren stammend), die nach der Einnahme kontaminierter Lebensmittel oder Wasser oder nach Kontakt mit infizierten Tieren Durchfall oder schwerere Krankheiten verursachen (Vanaja et al., 2013). In Europa gehört STEC neben Campylobacteriose und Salmonellose zu den drei häufigsten Ursachen lebensmittelbedingter Erkrankungen (ECDC, 2016-2024). Häufigere Starkregenereignisse und erhöhte Temperaturen in der Zukunft schaffen optimale Bedingungen für bakterielles Wachstum, Überleben und Ausbreitung und erhöhen das STEC-bedingte Infektionsrisiko.

Shiga-Toxin/Verocytotoxin-produzierende Escherichia coli (STEC/VTEC)-Infektion - Gesamt- und Inlandsfälle Meldequote (Karte) und insgesamt gemeldete Fälle (Grafik) in Europa

_Anmerkungen:_{Karte und Schaubild zeigen Daten für die EWR-Mitgliedstaaten. Die auf dieser Karte angegebenen Grenzen und Namen implizieren keine offizielle Billigung oder Anerkennung durch die Europäische Union. Die auf dieser Karte angegebenen Grenzen und Namen implizieren keine offizielle Billigung oder Anerkennung durch die Europäische Union.}_{Die Seuche ist auf EU-Ebene_{meldepflichtig,}}_{der Berichtszeitraum ist jedoch von Land zu Land unterschiedlich.}_{Wenn Länder Nullfälle melden, wird die Melderate auf der Karte als "0" angezeigt. Wenn Länder in einem bestimmten Jahr nicht über die Seuche berichtet haben, ist die Rate auf der Karte nicht sichtbar und wird als „nicht gemeldet“ (zuletzt}_{aktualisiert im August 2024)}gekennzeichnet.

Quelle &-Übertragung

E. coli-Bakterien sind im gesunden Darm von Menschen und Tieren (einschließlich Rindern, Schafen, Ziegen sowie Hirschen und Elchen) vorhanden. Der STEC birgt jedoch das Risiko einer Lebensmittelkontamination, wenn tierische Fäkalien nicht hygienisch behandelt werden. Bereits bei relativ geringen Zahlen kann STEC Krankheitssymptome verursachen (Pacheco und Sperandio, 2012).

STEC-Infektionen werden wie andere Infektionen mit E. coli-Bakterien häufig beim Melken oder Schlachten erworben, insbesondere beim Umgang mit Rindern oder bei Kindern in Streichelzoos. Neben Infektionen durch direkten Kontakt ist eine lebensmittelbedingte Übertragung üblich, da die Bakterien in rohen oder unzureichend erhitzten Lebensmitteln wie Rohmilch und Käse sowie rohem oder untergekochtem Fleisch vorhanden sein können. Auch rohes Obst und Gemüse kann nach Kontakt mit Rinderkot oder kontaminiertem Wasser oder Boden mit STEC kontaminiert werden. Indirekter Kontakt mit kontaminierten Händen, Utensilien, Küchenarbeitsflächen oder Messern und Kreuzkontamination in verzehrfertigen Lebensmitteln sind ebenfalls mögliche Infektionswege. Darüber hinaus kann der Kontakt zwischen Mensch und Mensch auch bei sehr geringem bakteriellen Vorkommen zu Infektionen führen (WHO, 2022; CDC, 2022).

Auswirkungen auf die Gesundheit

STEC-Symptome treten in der Regel zwischen 2 und 10 Tagen nach der Einnahme der Bakterien auf und verursachen meist gastrointestinale Probleme, die von leichtem bis schwerem blutigem Durchfall reichen, der oft mit Bauchkrämpfen, Übelkeit, Erbrechen, Fieber oder hämorrhagischer Kolitis (HC) verbunden ist. HC verursacht schweren blutigen Durchfall mehrere Tage nach Beginn der ersten Symptome (Cohen und Gianella, 1992), und auch das hämolytische urämische Syndrom (HUS) kann dann auftreten. Bei 5 bis 7% der STEC-Infektionen leidet der Patient an HUS, was besonders für Kleinkinder, ältere Menschen oder Menschen mit geringer Immunität, die schwere Komplikationen entwickeln können, riskant ist (Pacheco und Sperandio, 2012). In diesen Fällen können Blutgefäße, rote Blutkörperchen und Nieren beschädigt werden, was das Nervensystem und andere Organe wie Bauchspeicheldrüse und Herz weiter dauerhaft schädigen kann (Pacheco und Sperandio, 2012).

Morbidität & Sterblichkeit

In den EWR-Mitgliedstaaten (mit Ausnahme der Schweiz und der Türkei aufgrund fehlender Daten) im Zeitraum 2007-2022:

Die Gesamtnotifizierungsrate lag 2022 bei 2,5 Fällen je 100 000 Einwohner, wobei 29 EU-/EWR-Länder 8 565 bestätigte Fälle meldeten. Dies bedeutete einen Anstieg um 25 % gegenüber der Meldequote von 2021 und übertraf damit das Niveau vor der Pandemie.
Mäßige Wahrscheinlichkeit eines Krankenhausaufenthalts (30-40% aller Fälle mit einem bekannten Krankenhausaufenthaltsstatus)
Es wurden 214 Todesfälle gemeldet (ECDC, 2024) und eine Sterblichkeitsrate von etwa 0,25 %.
Zunehmender Inzidenztrend seit 2007, möglicherweise teilweise bedingt durch erhöhtes Bewusstsein und veränderte Diagnostik. Im Jahr 2020 ging die Zahl der gemeldeten Fälle zurück, wahrscheinlich aufgrund der COVID-19-Pandemie und einer möglichen Untermeldung.
Die meisten STEC-Fälle waren sporadisch, aber Ausbrüche traten jedes Jahr auf. Im Frühjahr 2011 verursachte ein aggressiver STEC-Stamm zwei Ausbrüche in Europa, von denen etwa 4 000 Menschen in 16 Ländern betroffen waren, wobei Deutschland die höchsten Fallzahlen meldete. Der Ausbruch führte zu rund 900 Fällen von HUS und 50 Todesfällen (Foley et al., 2013; Grad et al., 2012).

(ECDC, 2016-2024; ECDC, 2024)

Verteilung auf die Bevölkerung

Altersgruppe mit der höchsten Krankheitsinzidenz in Europa: 0 - 4 Jahre (ECDC, 2016-2024)
Gruppen mit dem Risiko einer schweren Infektion (einschließlich HUS): Kleinkinder, ältere Menschen und Menschen mit geringer Immunität

Klimasensitivität

Klimatische Eignung

E. coli Bakterien sind perfekt an die Bedingungen im Tierdarm angepasst. Sie können bei Temperaturen zwischen 7 und 50 ° C wachsen, wobei die optimale Temperatur bei 37 ° C liegt (WHO, 2022). E. coli-Bakterien können auch außerhalb ihres Wirts überleben, beispielsweise in Wasser oder Boden bei Temperaturen von bis zu 4 ° C für mehrere Tage bis Monate (Son und Taylor, 2021). Toxinproduzierende E. coli-Stämme wie STEC haben eine etwas geringere Überlebenskapazität, da die Produktion von Toxinen Energie erfordert und daher mit Fitnesskosten verbunden ist (van Elsas et al., 2011).

Saisonalität

In Europa treten zwischen Juni und September mehr Infektionen auf (ECDC, 2016-2024).

Auswirkungen des Klimawandels

Die Zunahme extremer Wetterereignisse könnte die Bedingungen für das Bakterienwachstum optimieren, einschließlich der Bedingungen für (Shigatoxin-produzierende) E. coli. Starke Regenfälle verursachen mehr Abfluss von landwirtschaftlichen Flächen, was Krankheitserreger aus Kompost und Tierkot mit sich bringt, und sowohl Überschwemmungen als auch erhöhte Abflüsse erhöhen das Risiko eines Abwasserüberlaufs und einer Kontamination von Oberflächengewässern. Darüber hinaus erhöhen niedrige Wasserstände während Dürreperioden die Pathogenkonzentrationen im verbleibenden Wasser aufgrund einer geringeren Verdünnung und einer geringeren Filtrationskapazität des Bodens. E. coli-Bakterien sind in der Lage, sich gut an wärmere Klimazonen anzupassen, und insbesondere einige STEC-Stämme sind in der Umwelt sehr persistent (van Elsas et al., 2011). Auch höhere Lufttemperaturen beschleunigen das Bakterienwachstum, zum Beispiel in nicht pasteurisierter Milch, wenn sie bei niedrigen Temperaturen nicht richtig gelagert werden. Da der Rohmilchverbrauch in Italien, der Slowakei, Österreich und Frankreich besonders hoch ist, wird die Zahl der E. coli-Infektionen, einschließlich derjenigen mit STEC, aufgrund des Erwärmungsklimas in diesen Ländern voraussichtlich zunehmen (Feliciano, 2021). Im Gegenteil, der projizierte Temperaturanstieg in kalten Badegewässern über 4 °C wird die E. coli-Konzentrationen wahrscheinlich verringern (Sampson et al., 2006).

Prävention & Amp; Behandlung

Prävention

Richtige Handhabung von Lebensmitteln vor dem Verzehr, einschließlich (kalter) Lagerung, Wärmebehandlung und Trennung zur Vermeidung von Kreuzkontamination (Uçar et al., 2016)
Effiziente Sanitärpraktiken in Küchen und für Küchenutensilien (Ekici und Dümen, 2019)
Gute Hygiene in landwirtschaftlichen Betrieben und Schlachthöfen zur Minimierung der Fäkalkontamination
Richtige Fäkalentsorgung und Verringerung des Kontakts mit Tierdung (Bauza et al., 2020)
Sensibilisierung für die Übertragung von Krankheiten
Probiotika, d. h. lebende und sichere Lactobacillus- oder Bifidobacterium-Mikroorganismen (Allocati et al., 2013)

Behandlung

Keine spezifische Behandlung
Rehydrierung und Elektrolytersatz
Antimikrobielle Medikamente sollten vermieden werden, um das Risiko der Entwicklung von HUS zu begrenzen
Dialyse (Blutersatz), organspezifische Therapie und starke Schmerzmittel bei HUS (Bitzan, 2009)

Further Informationen

Referenzen

Allocati, N. et al., 2013, Escherichia coli in Europe: Eine Übersicht, International Journal of Environmental Research and Public Health 10 (12), 6235-6254. https://doi.org/10.3390/ijerph10126235

Bauza, V. et al., 2020, Child feces management practices and fecal contamination: Eine Querschnittstudie im ländlichen Odisha, Indien, Science of the Total Environnent 709, 136–169. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.136169.

Bitzan, M., 2009, Behandlungsmöglichkeiten für HUS sekundär zu Escherichia coli O157:H7, Kidney International 75, S62–S66. https://doi.org/10.1038/ki.2008.624

CDC, 2022, E. coli homepage, Zentren für Krankheitskontrolle und Prävention. Abrufbar unter https://www.cdc.gov/ecoli/general/index.html. Zuletzt abgerufen im August 2022.

Cohen, M. B. und Gianella, R. A., 1992, Hämorrhagische Kolitis im Zusammenhang mit Escherichia coli O157:H7, Fortschritte in der Inneren Medizin 37, 173–195. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1557995/

ECDC, 2016-2024, Jährliche epidemiologische Berichte 2014-2022 – STEC-Infektion. Abrufbar unter https://www.ecdc.europa.eu/de/publications-data/stec-infection-annual-epidemiological-report-2022. Zuletzt abgerufen im August 2024.

ECDC, 2024, Surveillance Atlas of Infectious Diseases. Abrufbar unter https://atlas.ecdc.europa.eu/public/index.aspx. Zuletzt abgerufen im August 2024.

EFSA und ECDC, 2022, The European Union One Health 2021 Zoonoses Report, EFSA Journal 20(12), 7666. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2022.7666.

Ekici, G. und Dümen, E., 2019, Escherichia coli and food safety, in: Starčič Erjavec, M. (Hrsg.), The Universe of Escherichia coli, IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.82375

Feliciano, R., 2021, Probabilistic modelling of Escherichia coli concentration in raw milk under hot weather conditions, Food Research International 149, 110679. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2021.110679.

Foley, C. et al., 2013, Outbreak of Escherichia coli O104:H4 Infections Associated with Sprout Consumption—Europe and North America, Mai–Juli 2011, Morbidity and Mortality Weekly Report 62(50), 1029–1031. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24352067/

Grad, Y. H. et al., 2012, Genomische Epidemiologie der Escherichia coli O104:H4-Ausbrüche in Europa, 2011, Proceedings of the National Academy of Sciences 109(8), 3065–3070. https://doi.org/10.1073/pnas.1121491109

Pacheco, A. R. und Sperandio, V., 2012, Shiga-Toxin in enterohemorrhagischen E.coli: Regulierung und neue Antivirulenzstrategien, Grenzen in der Zellular- und Infektionsmikrobiologie 2 (81). https://doi.org/10.3389/fcimb.2012.00081

Sampson, R. W. et al., 2006, Effects of temperature and sand on E. coil survival in a northern lake water microcosm, Journal of Water and Health 4(3), 389-393. https://doi.org/10.2166/wh.2006.524.

Son, M. S. und Taylor, R. K., 2021, Growth and Maintenance of Escherichia coli Laboratory Strains, Current protocols 1(1), e20. https://doi.org/10.1002/cpz1.20.

Uçar, A. et al., 2016, Lebensmittelsicherheit – Probleme und Lösungen. In: Makun, H.A. (Hrsg.), Significance, Prevention and Control of Food Related Diseases. https://doi.org/10.5772/60612

van Elsas, J. D. et al., 2011, Überleben von Escherichia coli in der Umwelt: Grundlegende Aspekte und Aspekte der öffentlichen Gesundheit, The ISME Journal 5(2), 173-183. https://doi.org/10.1038/ismej.2010.80

Vanaja, S. K. et al., 2013, Enterohemorrhagic und andere Shigatoxin-produzierende Escherichia coli. In: Donnenberg, M. S. (Hrsg.), Escherichia coli (2.^Auflage), Academic Press, S. 121–182. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-397048-0.00005-X

WHO, 2022, Weltgesundheitsorganisation, https://www.who.int/. Zuletzt abgerufen im August 2022.