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Infezioni da E. coli produttori di tossine

Il batterio Escherichia coli produttore di Shigatoxin (STEC, noto anche come E. coli produttore di verocitotossine (VTEC) o E. coli enteroemorragico (EHEC)), è un gruppo di patogeni zoonotici (cioè provenienti da animali) che causano diarrea o malattie più gravi dopo l'ingestione di alimenti o acqua contaminati o dopo il contatto con animali infetti (Vanaja et al., 2013). In Europa, lo STEC è tra le quattro cause più comuni di malattie di origine alimentare, accanto alla campilobatteriosi e alla salmonellosi (ECDC, 2021). Gli eventi piovosi più frequenti e l'aumento della temperatura in futuro creano condizioni ottimali per la crescita batterica, la sopravvivenza e la diffusione e aumentano il rischio di infezione da STEC.

 

Fonte & trasmissione

I batteri E. coli sono presenti negli intestini sani di esseri umani e animali (compresi bovini, ovini, capre, cervi e alci). Tuttavia, STEC pongono rischi di contaminazione alimentare quando le feci animali non sono maneggiate igienico-sanitarie. Già in numeri relativamente bassi, STEC può causare sintomi di malattia (Pacheco e Sperandio, 2012).

Le infezioni da STEC, come altre infezioni da batteri E. coli, sono spesso acquisite durante la mungitura o la macellazione, soprattutto durante la manipolazione dei bovini o per i bambini negli zoo. Oltre alle infezioni attraverso il contatto diretto, la trasmissione di origine alimentare è comune poiché i batteri possono essere presenti in prodotti alimentari crudi o insufficientemente riscaldati, come latte crudo e formaggio, e carne cruda o poco cotta. Anche frutta e verdura crude possono essere contaminate da STEC, dopo il contatto con feci bovine o acqua o terreno contaminati. Indirettamente, il contatto con mani contaminate, utensili, superfici di lavoro in cucina o coltelli e contaminazione incrociata in alimenti pronti per il consumo sono anche possibili vie per l'infezione. Inoltre, il contatto uomo-uomo può anche causare infezioni, anche con presenza batterica molto bassa (OMS, 2022; CDC, 2022).

Effetti sulla salute

I sintomi STEC di solito si manifestano tra 2 e 10 giorni dopo l'ingestione dei batteri e causano per lo più problemi gastrointestinali che vanno da lieve a grave diarrea sanguinosa, che è spesso associata a crampi addominali, nausea, vomito, febbre o colite emorragica (HC). HC causa grave diarrea sanguinosa diversi giorni dopo l'insorgenza dei sintomi iniziali (Cohen e Gianella, 1992), e anche la sindrome emolitica uremica (HUS) può quindi verificarsi. Nel 5-7 % delle infezioni STEC, il paziente soffre di HUS, che è particolarmente rischioso per i bambini piccoli, gli anziani o le persone con una bassa immunità che possono sviluppare gravi complicazioni (Pacheco e Sperandio, 2012). In questi casi, i vasi sanguigni, i globuli rossi e i reni possono essere danneggiati, che possono danneggiare ulteriormente in modo permanente il sistema nervoso e altri organi come il pancreas e il cuore (Pacheco e Sperandio, 2012).

Morbilità e mortalità

Nei paesi membri del SEE (esclusa la Svizzera e Türkiye a causa dell'assenza di dati), nel periodo 2007-2021:

  • 71,539 infezioni e un tasso complessivo di notifica di 2,2 casi per 100000 abitanti nel 2021
  • Probabilità moderata di ospedalizzazione (30-40 % di tutti i casi con uno stato di ospedalizzazione noto)
  • Sono stati segnalati 186 decessi e un tasso di mortalità di circa lo 0,25 %. Tuttavia, per le infezioni che progrediscono a HUS, il tasso di mortalità sale fino allo 0,6-5 %
  • Aumento del trend di incidenza dal 2007, forse in parte a causa di una maggiore consapevolezza e diagnosi alterate. Nel 2020 il numero di casi segnalati è diminuito, probabilmente a causa della pandemia di COVID-19 e dell'eventuale carenza di segnalazioni.
  • La maggior parte dei casi di STEC sono stati sporadici, ma si verificano epidemie ogni anno. Nella primavera del 2011, un ceppo aggressivo STEC ha causato due epidemie in Europa, che hanno colpito circa 4000 persone in 16 paesi, con la Germania che ha riportato i casi più alti. L'epidemia ha provocato circa 900 casi di HUS e 50 decessi (Foley et al., 2013; Grad et al., 2012).

(ECDC, 2016-2022; ECDC, 2023)

Distribuzione tra popolazione

  • Fascia di età con la più alta incidenza di malattie in Europa: 0-4 anni (ECDC, 2016-2022)
  • Gruppi a rischio di infezione grave (incluso HUS): bambini piccoli, anziani e persone con bassa immunità

 

Sensibilità climatica

Adattabilità climatica

I batteri E. coli si adattano perfettamente alle condizioni dell'intestino animale. Possono crescere a temperature comprese tra 7 e 50ºC, con la temperatura ottimale a 37ºC (OMS, 2022). I batteri E. coli possono anche sopravvivere al di fuori del suo ospite, ad esempio in acqua o suolo a temperature fino a 4ºC per diversi giorni o mesi (Son e Taylor, 2021). I ceppi E. coli produttori di tossine, come STEC, hanno una capacità di sopravvivenza leggermente inferiore in quanto la produzione di tossine richiede energia e quindi ha un costo di fitness (van Elsas et al., 2011).

Stagionalità

In Europa, più infezioni si verificano tra giugno e settembre (ECDC, 2016-2022).

Impatto sui cambiamenti climatici

L'aumento di eventi meteorologici estremi potrebbe ottimizzare le condizioni per la crescita batterica, compresa quella di E. coli (produttore di shigatossina). Le forti precipitazioni causano più deflusso dai terreni agricoli, che porta con sé agenti patogeni da compost e feci animali ed entrambe le inondazioni e l'aumento del deflusso aumentano il rischio di traboccamento fognario e contaminazione delle acque superficiali. Inoltre, i bassi livelli di acqua durante i periodi di siccità elevano le concentrazioni di agenti patogeni nell'acqua rimanente a causa della minore diluizione e della minore capacità di filtrazione del suolo (Lightfoot et al., 2007; Alegbeleye e Sant'Ana, 2020). I batteri E. coli sono in grado di adattarsi bene ai climi più caldi e in particolare alcuni ceppi STEC sono molto persistenti nell'ambiente (van Elsas et al., 2011). Inoltre, temperature dell'aria più elevate accelerano la crescita batterica, ad esempio nel latte non pastorizzato se non conservato correttamente a basse temperature. Poiché il consumo di latte crudo è particolarmente elevato in Italia, Slovacchia, Austria e Francia, il numero di infezioni da E. coli, comprese quelle con STEC, dovrebbe aumentare a causa del riscaldamento climatico in tali paesi (Feliciano, 2021). Al contrario, l'aumento previsto delle temperature delle acque di balneazione fredde sopra i 4ºC probabilmente diminuirà le concentrazioni di E. coli (Sampson et al., 2006).

 

Prevenzione e trattamento

Prevenzione

    • Corretta manipolazione degli alimenti prima del consumo, compresi lo stoccaggio (freddo), il trattamento termico e la separazione per evitare la contaminazione incrociata (Uçar et al., 2016)
    • Pratiche sanitarie efficienti nelle cucine e negli utensili da cucina (Ekici e Dümen, 2019)
    • Buona igiene sanitaria negli allevamenti e nei macelli per ridurre al minimo la contaminazione fecale
    • Corretto smaltimento fecale e riduzione del contatto con il letame animale (Bauza et al., 2020)
    • Sensibilizzazione sulla trasmissione delle malattie
    • Probiotici, cioè microorganismi vivi e sicuri di Lactobacillus o Bifidobacterium (Allocati et al., 2013)

    Trattamento

      • Nessun trattamento specifico
      • Reidratazione e sostituzione elettrolitica
      • I farmaci antimicrobici dovrebbero essere evitati per limitare il rischio di sviluppare HUS
      • Dialisi (sostituzione del sangue), terapia specifica per organo e antidolorifici forti in caso di HUS (Bitzan, 2009)

       

      Link per ulteriori informazioni

       

      Referenze

      Alegbeleye, O. O. e Sant'Ana, A. S., 2020, agenti patogeni di origine effluente come fonte importante di contaminazione idrica_ Un aggiornamento sulle dinamiche di sopravvivenza/trasporto degli agenti patogeni e strategie pratiche di mitigazione del rischio, International Journal of Hygiene and Environmental Health 227, 113524. https://doi.org/10.1016/j.ijheh.2020.113524

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

      Bauza, V. et al., 2020, pratiche di gestione delle feci infantili e contaminazione fecale: Uno studio trasversale nell'Odisha rurale, India, Science of the Total Environnent 709, 136-169. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.136169.

      Bitzan, M., 2009, Opzioni di trattamento per HUS secondario a Escherichia coli O157:H7, Kidney International 75, S62–S66. https://doi.org/10.1038/ki.2008.624

      CDC, 2022, E. coli homepage, Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie. Disponibile all'indirizzo https://www.cdc.gov/ecoli/general/index.html. Ultimo accesso all'agosto 2022.

      Cohen, M. B. e Gianella, R. A., 1992, colite emorragica associata a Escherichia coli O157:H7, Advances in Internal Medicine 37, 173-195. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1557995/

      ECDC, 2016-2022, Relazioni epidemiologiche annuali per il periodo 2014-2020 — infezione da Escherichia coli (STEC/VTEC) che produce tossina Shiga/verocitotossine. Disponibile all'indirizzo https://www.ecdc.europa.eu/en/escherichia-coli-ecoli/surveillance-and-disease-data. Ultimo accesso all'agosto 2023.

      ECDC, 2023, Atlante di sorveglianza delle malattie infettive. Disponibile all'indirizzo https://atlas.ecdc.europa.eu/public/index.aspx. Ultimo accesso all'agosto 2023.

      EFSA e 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. e Dümen, E., 2019, Escherichia coli e sicurezza alimentare, in: Starčič Erjavec, M. (ed.), L'universo di Escherichia coli, IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.82375

      Feliciano, R., 2021, Modellazione probabilistica della concentrazione di Escherichia coli nel latte crudo in condizioni climatiche calde, 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, maggio-luglio 2011, Morbidity and Mortality Weekly Report 62(50), 1029-1031. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24352067/

      Grad, Y. H. et al., 2012, epidemiologia genomica dei focolai di Escherichia coli O104:H4 in Europa, 2011, Atti dell'Accademia nazionale delle scienze 109(8), 3065-3070. https://doi.org/10.1073/pnas.1121491109

      Lightfoot, D. A. et al., 2007, Migliorata tolleranza alla siccità delle piante transgeniche Zea mays che esprimono il gene glutammato deidrogenasi (GDHA) di E. coli. Euphytica 156(1–2), 103-116. https://doi.org/10.1007/s10681-007-9357-y

      Pacheco, A. R. e Sperandio, V., 2012, tossina Shiga in E.coli enteroemorragica: Regolamentazione e nuove strategie antivirulenza, Frontiere in Cellular and Infection Microbiology 2(81). https://doi.org/10.3389/fcimb.2012.00081

      Sampson, R. W. et al., 2006, Effetti della temperatura e della sabbia sulla sopravvivenza della bobina E. in un microcosmo idrico del lago settentrionale, Journal of Water and Health 4(3), 389–393. https://doi.org/10.2166/wh.2006.524

      Son, M. S. e Taylor, R. K., 2021, Crescita e Manutenzione di Escherichia coli Laboratory Strains, attuali protocolli 1(1), e20. https://doi.org/10.1002/cpz1.20.

      Uçar, A. et al., 2016, Sicurezza alimentare — Problemi e soluzioni. In: Makun, H.A. (ed.), Significance, Prevention and Control of Food Related Diseases. https://doi.org/10.5772/60612

      Van Elsas, J. D. et al., 2011, Sopravvivenza di Escherichia coli nell'ambiente: Aspetti fondamentali e di salute pubblica, The ISME Journal 5(2), 173-183. https://doi.org/10.1038/ismej.2010.80

      Vanaja, S. K. et al., 2013, Enterohemorrhagic e altri Escherichia coli produttori di Shigatoxin. In: Donnenberg, M. S. (ed.), Escherichia coli (2nd Edition), Academic Press, pagg. 121-182. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-397048-0.00005-X

      OMS, 2022, Organizzazione mondiale della sanità, https://www.who.int/. Ultimo accesso all'agosto 2022.