Escherichia coli er en bakterie som finnes normalt i tarmen hos alle varmblodige dyr og mennesker. De aller fleste av disse E. coli-bakteriene er ikke årsak til sykdom, men er tvert imot en viktig del av tarmfloraen for å opprettholde normal tarmfunksjon.

Det finnes imidlertid spesielle varianter av E. coli som likevel kan gi ulike former for sykdom.

Sykdomsframkallende varianter

Disse sykdomsframkallende E. coli har spesielle egenskaper som de normale E. coli ikke har. Det finnes minst seks ulike patogene varianter av E. coli, hvorav den vi stiftet bekjentskap med i vinter, er den mest beryktede.

Denne E. coli-varianten, som har gitt alvorlig nyresvikt hos barn, har flere helt spesielle egenskaper: Den er både i stand til å feste seg til tarmslimhinnen på en meget effektiv måte, og den produserer et svært potent giftstoff som heter shigatoksin.

De bakteriene som produserer dette giftstoffet kalles shigatoksinproduserende E. coli, og er ikke uvanlige i tarmen hos både storfe og sau også her i Norge.

Men vi har funnet svært få E. coli som både har evne til å feste seg til tarmslimhinnen og til å lage shigatoksinet. Den typen som har begge disse egenskapene kalles enterohemoragisk E. coli (EHEC), og det var denne typen som ga det alvorlige utbruddet i Norge i vinter, med ti barn i dialyse etter blodig diaré etterfulgt av nyresvikt.

I ingressen kalte vi bakterien E. coli O103.

E. coli kan deles inn i flere hundre O-grupper, basert på spesielle strukturer på bakteriens overflate. Av EHEC-bakteriene er det E. coli O157:H7 som er den mest kjente, men E. coli O103, E. coli O26, E. coli O111 og E. coli O145 er også godt kjent for å gi samme type alvorlig sykdom.

Den bakterien som ble isolert fra de syke pasientene og etter hvert fra matvarer her i Norge i år var, som sagt over, en E. coli O103.

. Genene hopper

Genene som koder for shigatoksinene sitter lokalisert i bakteriofager, som er et virus som angriper bakteriene. Ofte sitter disse bakteriofagene inkorporert i bakterienes genom, og gjør at også bakterien får evnen til å produsere shigatoksin.

Siden dette genet ligger på en bakteriofag har det evnen til å forlate bakterien igjen og derved mister E. coli-stammen muligheten til å produsere shigatoksiner. Dette skjer sannsynligvis både i matvarer og i tarmen hos dyr og mennesker.

Bakterienes evne til å feste seg til tarmveggen er en annen nødvendig egenskap for at de skal forårsake alvorlig sykdom. Genene som koder for denne egenskapen sitter på bakteriens genom. Det er derfor mer stabilt, og hopper ikke inn og ut slik som shigatoksingenet kan gjøre. Likevel er også dette egenskaper som kan erverves gjennom genoverføring.

“Hamburgerbakterie”

Shigatoksinproduserende E. coli er et viktig matbåren patogen på verdensbasis fordi det er opphav til så alvorlig sykdom, og er en vesentlig årsak til nyresvikt blant barn i mange land.

Det første utbruddet med EHEC ble beskrevet i USA i 1983, men det utbruddet som virkelig satte fokus på denne type E. coli var et utbrudd i staten Washington i 1992-1993, hvor 783 mennesker ble smittet gjennom hamburgere fra en hurtigmatkjede.

Bakterien er etter dette ofte blitt kalt “hamburgerbakterien”.

I Japan i 1996 ble over 10 000 skolebarn syke fordi de i skolelunchen var blitt servert reddiker, forurenset med shigatoksinproduserende E. coli.

Alle disse utbruddene var forårsaket av E. coli serotype O157:H7. I Norge har det tidligere vært svært få sykdomstilfeller på grunn av infeksjon med E. coli O157:H7 eller andre shigatoksinproduserende E. coli. Det har ikke vært noen store matforgiftningsutbrudd før i januar-mars i år.

Kjøtt inneholder alltid E. coli

Dyr er ofte friske bærere av EHEC-bakterier, og de er gjerne den opprinnelige kilden til matforgiftningsutbruddene. De skiller bakteriene ut i avføringen, og disse spres da videre i miljøet.

Mennesker kan bli smittet av EHEC-bakterier gjennom forurenset mat eller drikke, gjennom direkte kontakt med smittebærende dyr, eller direkte kontakt med mennesker som har diaré og som også vil skille bakteriene ut med avføring.

I mange tilfeller i utlandet har forurenset, dårlig varmebehandlet kjøtt vært kilde til matforgiftningsutbrudd. Det er ikke mulig å slakte uten at E. coli-bakterier overføres til slaktet, og det er tillatt å selge kjøttvarer med opp til 50 E. coli/gram kjøtt. Hele slakt og kjøttstykker vil bare ha E. coli på overflaten, og disse vil raskt vil drepes ved enhver form for varmebehandling.

I produkter som kjøttkaker, hamburgere og andre farseprodukter derimot, vil bakterien jevnt fordeles i hele produktet, og om slike produkter ikke stekes godt nok, vil bakteriene kunne overleve i midten.

I spekepølse, som ikke varmebehandles, vil vanlige E. coli ikke overleve på grunn av den lave pH-verdien (under 4,5) som utvikles gjennom fermenteringsprosessen, men EHEC har evnen til å tåle denne behandlingen. Når den først har vendt seg til en slik pH vil den også overleve magesyren i magesekken (den viktigste barrieren vi har for å beskytte oss mot matforgiftningsbakterier).

Det er også fare for å forurense kjøkkenredskaper hvis en ikke er påpasselig med å bruke ulike redskaper til rått kjøtt og ferdigbehandlet mat eller mat som ikke skal varmebehandles.

Mange andre typer næringsmidler i tillegg til kjøtt og kjøttprodukter har også vært innblandet i utbrudd tidligere; grønnsaker, upasteurisert juice, meieriprodukter og drikkevann er noen av eksemplene.

Mer aggressiv variant?

Det som gjør denne bakterien spesielt farlig, er at det bare skal mellom 10 og 100 bakterier til for å forårsake sykdom. Til sammenlikning trenger vi mellom 100 000 til over en million av de fleste andre diaréframkallende bakteriene for å bli syke.

Hadde vi hatt en rask og enkel måte å kontrollere om vi hadde en ufarlig eller patogen variant av E. coli i matvarer, ville vi kunne unngått hele problemet, men foreløpig er det helt urealistisk å få til en slik rutinemessig kontroll.

Mennesker blir som sagt syke av et svært lavt antall bakterier. Sykdommen starter ofte med vandig diaré og magesmerter. Etter noen dager utvikles blodig diaré, som kommer av at Shigatoksinet angriper de små blodkarene i tarmveggen. I de fleste tilfeller stopper sykdomsforløpet der. Men av og til angriper Shigatoksinet indre organer, først og fremst nyrene.

Angriper nyrene

Kapillærskadene fører til nyrekomplikasjoner i form av HUS (hemolytisk-uremisk syndrom), og i enkelte tilfeller kan det føre til varige nyreskader.

Omtrent 15 prosent av smittede barn under ti år utvikler HUS. Ved utbruddet i vinter var det ti barn av totalt 18 registrert smittede som utviklet HUS, altså over halvparten.

Dette er mange flere enn forventet, og per i dag kjenner vi ikke årsaken til dette, selv om det sannsynligvis skyldes mangelfull melding fra primærhelsetjenesten.

Likevel kan vi ikke utelukke at den E. coli O103- varianten som var årsak til utbruddet kan være en mer aggressiv variant enn vi har sett tidligere, og som gir nyrekomplikasjoner i større andel av pasientene enn EHEC vanligvis gjør.

Det finnes foreløpig ingen spesifikk behandling for EHEC-infeksjoner utenom støttebehandling. Pasienter bør ikke få antibiotika da dette kan øke risikoen for å utvikle HUS, også for voksne.

Gjennom tidligere forskning vet man at antibiotika kan stimulere bakteriene til økt produksjon av shigatoksin, noe som vil forverre en sykdomstilstand. Ved utvikling av HUS er dialyse eneste behandling, og eventuelt nyretransplantasjon dersom nyrene er helt ødelagte.

Kjøleskapsprøver

Da Folkehelseinstituttet fikk melding om flere barn som hadde utviklet HUS i februar i år, slo de alarm om at det muligens var et EHEC-utbrudd på gang.

Mattilsynet ble koblet inn i saken, og tok ut prøver fra pasientenes kjøleskap for å se om man kunne klare å spore hva som var kilden til utbruddet.

Norges veterinærhøgskole (NVH) er Nasjonalt referanselaboratorium for blant annet denne type matforgiftningsbakterier, og fikk tilsendt alle matvareprøvene som Mattilsynet tok.

Bakterien var enda ikke funnet i noen av pasientene da de første matvarene ble analysert, og vi lette i utgangspunktet etter alle de fem vanligste EHEC-variantene. Etter at Folkehelseinstituttet (FHI) fant E. coli O103 i avføringsprøve fra pasientene kunne vi konsentrere oss om å finne denne spesifikke varianten.

I Norge gjøres det ikke rutinemessig analyser for å finne E. coli O103 i matvareprøver, slik at vi måtte starte med å tilpasse forskningsbaserte metoder samtidig som vi fikk prøvene til analyse.

Arbeidet med å skille en E. coli O103 fra en vanlig og ufarlig E. coli er tidkrevende og vanskelig. Vi har hele tiden brukt flere parallelle metoder for å være så sikre som mulig på at vi fikk fanget opp bakteriene fra positive prøver.

Likevel, innen vi fikk den involverte matvareprøve fra Mattilsynet var det ikke vanskelig å påvise utbruddsstammen i morrpølse, fordi vi nå kjente denne E. coli O103 og dennes egenskapene.

Deretter ble stammen sendt til FHI slik at de fikk påvist at den var genetisk identisk med pasientstammen (DNA fingeravtrykket til bakteriene).

Etter at de første prøvene fra Sognemorr og Fjellmorr var positive, er det blitt analysert flere hundre prøver av råvarene som blir benyttet i disse pølsene. Seinere har utbruddsstammen blitt funnet i sauekjøtt, lammelår, kebabkjøtt og fenalår.

Egenskapene må kartlegges

Utbruddet og arbeidet med oppklaringen viser at det er viktig å ha den riktige kompetanse. Ved NVH har man i flere tiår jobbet med forskning knyttet til E. coli, og i 1995 startet vi det første prosjektet som fokuserte på shigatoksinproduserende E. coli.

I årene som har gått etter dette er det avlagt tre doktorgrader som omhandler denne bakterien, mens arbeidet med den fjerde er godt i gang.

Siden vi muligens har med en spesielt hissig variant av EHEC å gjøre, som i tilegg har andre egenskaper enn mange andre EHEC, mener vi det er viktig å kartlegge alle egenskaper ved denne stammen, som blant annet fullsekvensering av genomet, overlevelse i ulike næringsmidler og syretoleranse.

Slike undersøkelser gjøres ved å sammenlikne alle genene i utbruddsstammen med alle genene til flere andre E. coli-bakterier som er enten sykdomsframkallende eller normale tarmbakterier.

Pengemangel stopper forskningen

Slik sammenligning av et stort antall gener gjøres ved hjelp av en avansert teknologi som kalles microarray. Disse eksperimentene vil bli utført sammen med våre partnere ved Danmarks Tekniske Universitet. Dette er imidlertid et kostnadskrevende arbeid som vi i dag ikke har økonomiske ressurser til å gjennomføre.

Vi kommer i alle fall til å studere shigatoksin-bakteriofagene fra utbruddsstammen nærmere og sammenligne disse med shigatoksin-bakteriofager fra andre E. coli O103, for å se på likheter og ulikheter.

Siden disse bakteriofagene ikke er stabilt integrert på bakteriens genom, ønsker vi også å se hvor lett de kan hoppe over og spre seg til andre E. coli bakterier.