E. coli ve Shiga Toksin: Besin Zehirlenmesinin Sorumlularından Birisi!

Escherichia coli (yazıda E. coli olarak kısaltılacaktır) ilk olarak 1885’te Dr. Theodor Escherich tarafından sıcakkanlı organizmaların sindirim sisteminde fekal kontaminasyonun indikatörü olarak tespit edilmiştir. Fekal kontaminasyon, gıda bilimi ve teknolojisinde ham maddenin veya son ürünün dışkı ile kirlenmesi demektir. Buradaki ham madde ve ürün süt ve yoğurt gibi besinler olabilir. E. coli’nin indikatör olarak kullanılmasının sebebi, kendisinin de dışkı kaynaklı bir mikroorganizma olmasıdır. Dolayısıyla bir gıdada, ham madde veya bir gıda araç-gerecinde E.coli’ye rastlanılması durumunda, doğrudan doğruya veya dolaylı olarak buralara dışkının bulaştığını anlarız.

Bir bakteriyi fekal indikatör olarak seçebilmemiz için kendisinin diğer bakterilere göre bazı farklı özelliklere sahip olması gerekmektedir. Öncelikle bağırsak kökenli olmalıdır. Dışkıdan izole edilebilmelidir, çevresel koşullara karşı dayanıklı olmalıdır ve gıdalarda çok düşük düzeylerde bulunsalar bile tespit edilebilir olmalıdırlar. 

E. coli, tüm insanlar ve sıcakkanlı hayvanların bağırsak florasının doğal bir parçası olup zararsızdır. Bununla beraber birkaç tip E. coli alttürü insanlarda ciddi sindirim sistemi hastalıklarına yol açabilmektedir. Bu alttürler:

• Enteropathogenic E. coli (EPEC)
• Attaching and Effacing E. coli (A/EEC)
• Enterotoxigenic E. coli (ETEC)
• Enteroinvasive E. coli (EIEC)
• Enterohaemorrhagic E. coli (EHEC)
• Enteroaggregative E. coli (EAggEC)

Gıda kaynaklı E. coli enfeksiyonunun insanlar ve hayvanlar arasındaki bulaşabilirliği açısından en önemli karakteristik özelliklerinden biri geniş bir yelpazedeki antimikrobiyal bileşiklere karşı direnç kazanmasını sağlayan farklı mekanizmalara sahip olmasıdır (MDR/Multi Drug Direnci). 

STEC Nedir?

Shiga toksin üreten E. coli (STEC), insanlarda ciddi bağırsak hastalıklarına ve vücudun tamamını etkileyen hastalıklara neden olma potansiyeli olan patojenik (hastalık yapıcı) bir Escherichia coli alttürüdür. Tam serotip, genellikle hem O hem de H antijenlerinin belirlenmesi ile tanımlanır. Serotip, bir mikroorganizmanın ayırt edilebilir şekilde farklı tiplerine verilen bir isimdir.

200 farklı Shiga toksin üreten E. coli O serotipi olup, bunların 100’den fazlası insanlarda hastalık ile ilişkilidir. O antijeni, protein ve lipidlere bağlı olan bir polisakkarit olup, hapten özelliğindedir; yani, tek başına antikor yapımını uyarma niteliği taşımayan, ancak bir proteine bağlandığı zaman bu özelliği göstererek kendisine karşı oluşan antikorla birleşebilen, nonprotein yapıda küçük bir moleküldür. Bu polisakkarite bağlı 3-4 adet monosakkaritin oluşturduğu oligosakkarit grupları özgül antijenlik özelliğini oluşturur. Isıya (110^oC’de 2.5 saat), alkol (%96’lık alkole 4 saat) ve asitlere karşı dirençlidir.

H antijeni ise, hareketli olan bakterilerde bulunur. Protein yapısında, ısı, alkol, asit ve fermentlerin etkisiyle parçalanabilir yapıdadır.

İşlevsel olarak aktif Shiga toksinler, vero hücre toksisite testi ile tespit edilebilmektedir. Bu nedenle bu bakteriye Verotoksin veya Verositotoksin üreten E. coli (VTEC) de denmektedir. Bu bakteriler Verocytotoxic E. coli (VTEC) veya Enterohemorrhagic E. coli (EHEC) olarak adlandırılsa da genel olarak hepsi aynı bakteri grubudur. Avrupa’da 2011 yılında büyük bir salgına neden olan STEC E.coli O104:H4 suşundan (soy hattından) sıklıkla EHEC olarak bahsedilmiştir. "E.coli 0157" veya sadece "O157" olarak kısaltılmaktadır. 

Bazı STEC türleri sıklıkla kanlı ishal, Hemolitik Üremik Sendrom (HUS) ve böbrek yetmezliği olmak üzere ciddi hastalıklara neden olmaktadırlar. Bunlarla ilgili ayrıntılı bilgiyi komplikasyonlar kısmında tekrar ele alacağız.

STEC’ten Etkilenenler

Herhangi bir yaştan her insan STEC ile enfekte olabilir. Çok küçük çocuklarda ve yaşlılarda hastalık daha ciddi seyreder, çünkü uç yaşlardaki bireyler immunosupresiftirler; yani bağışıklıkları daha zayıftır ve bu nedenle HUS gelişme olasılığı yüksektir. Buna karşılık daha büyük çocuklar ve genç erişkinlerde de hastalık seyri gayet ciddi olabilmektedir. Bu nedenle tanınması büyük öneme sahiptir.

Semptomlar

Enfeksiyon belirtileri kişiden kişiye değişse de genellikle şiddetli mide krampları, ishal (genellikle kanlı) ve kusma şeklinde görülmektedir. Ateş varsa da çok yüksek değildir (38.5 civarı). Çoğu birey 5-7 gün içerisinde iyiye gitmektedir. Bazı enfeksiyonlar çok hafif seyirlidir, fakat bazıları ciddi ve hayatı tehdit edicidir.

Komplikasyonlar ve Maruziyet Sonrası Semptomların Gelişme Süresi

Maruziyet sonrası kuluçka süresi genellikle 3-4 gün arasındadır, fakat 1 gün kadar kısa, 10 gün kadar uzun sürebilmektedir. Semptomlar hafif karın ağrısı veya kansız diyare ile başlayıp, birkaç gün içerisinde yavaş yavaş kötüye gitmektedir. İshalden ortalama bir hafta sonra HUS gelişmektedir.

STEC enfeksiyon tanısı konulanların % 5-10’u civarında HUS (Hemolitik Üremik Sendrom/Akut böbrek yetmezliği) olarak bilinen ve potansiyel olarak hayati risk taşıyan bir komplikasyon gelişebilmektedir. HUS belirtileri arasında kişide aşırı yorgunluk, yanaklarda ve göz kapaklarındaki pembeliği yitirme, idrar sıklığında azalma vardır. HUS olan kişiler hastanelerde kontrol altında tutulmalıdır. Çünkü böbrekler iflas edebilir ve daha ciddi komplikasyonlarla karşılaşılabilir. HUS olan kişilerin çoğu birkaç hafta içerisinde iyileşse de kalıcı hasarlar (böbrek yetmezliği gibi) veya ölüm dahi gelişebilmektedir.

STEC’in Kaynağı

STEC sığır, keçi, koyun, geyik ve elk dâhil geviş getiren hayvanların bağırsaklarında apatojen olarak yaşarken insanlar için patojendir. İnsanlarda STEC kaynaklı hastalıklarda majör kaynak sığırdır. Domuz ve kuşlar dâhil diğer hayvanlar çevreden STEC alıp yayabilmektedirler.

Enfeksiyonun Yayılması

Hastalığa maruz kalanlar dışkı ile kontamine olmuş gıda, pastörize edilmemiş (çiğ) süt, dezenfekte edilmemiş su tüketen veya sığır ile temas eden kişileri kapsamaktadır. Bazı gıdalar E.coli O157 (STEC O157) enfeksiyonu açısından yüksek risk taşımaktadır. Bu gıdalar arasında; pastörize edilmemiş çiğ süt ve elma suyu, çiğ sütten yapılmış yumuşak peynir yer almaktadır.

STEC yutulduğunda, yani küçük veya görülmez miktarlarda oral yolla alındığında enfeksiyon gelişimi başlamaktadır. Bazen direkt temasla (süt inekleriyle çalışma veya bebek bezi değiştirme), bazen de indirekt temasla (az pişmiş hamburger veya kontamine marul tüketmek vb.) bulaşmaktadır.

İnsanlar gölde yüzerken su yuttuklarında, hayvanat bahçesinde veya pet shoplarda hayvanlara temas ettiklerinde veyahut tuvalet kullanımından sonra eller yıkanmadan yiyecek servisi yapıldığında (evde veya restoranda) enfekte olabilirler. Dolayısıyla hemen hemen herkesin enfekte olma riski mevcuttur.

Tabloda verilen 8 Temmuz 2011 Almanya’ya yolculuk sırasında E. coli O104:H4 salgınına dair biraz daha bilgi vermek gerekmektedir. Çünkü sorumlu suş Enteroaggregatif E. coli’nin virulans özelliklerine sahip O104:H4 suşu olarak tespit edilmiştir. Salgına neden olan suş, STEC/VTEC’in virülans (bir mikroorganizmanın hastalık oluşturma yeteneğinin derecesi) faktörleriyle sıra dışı bir kombinasyon oluşturmuştur. Bu kombinasyon, daha önce Fransa’da (çocuklarda) küçük HUS salgınıyla ilişkili nadir görülmüş O111:H2 serotipiyle tanımlanmıştır (EFSA, 2011). Bu kombine suş Agg-STEC olarak adlandırılmıştır (Frank ve ark., 2011; Pierard ve ark., 2012)

Almanya’daki salgınla ilgili olarak Robert Koch Enstitüsünün onayladığı 852 vakada HUS görülmüştür. 32 HUS’lu vaka yaşamını yitirmiştir. Federal Risk Değerlendirme Enstitüsü, Tüketici Koruma ve Gıda Güvenliği Federal Ofisi’nin raporuna göre aşağı Saksonya‘da bir çiftlikte üretilen taze filizlerin salgından sorumlu olduğu bildirilmiştir.

Almanya’daki salgınla eş zamanlı olarak Fransa’da da Agg-STEC O104 salgını patlak vermiştir. Salgına Mısır’dan ihraç edilen buyotu tohumlarının sebep olduğu düşünülse de salgın suşu tohumlardan izole edilememiştir. Aynı kombine suş Belçika ve Arjantin’de de salgına sebep olmuştur. 2013 yılında Belçika’daki salgında ilk vaka 42 yaşında bir kadın, ikinci vaka ise 14 yaşında bir kız çocuğu olup kız çocuğunda HUS gelişmiştir. Her iki vakanın dışkısında STEC O104:H4’e rastlanılmıştır. Bu vakalardaki Agg-STEC O104:H4 enfeksiyonunun Türkiye ve Tunus’a seyahat sırasında edinildiği düşünülmüştür. ECDC’ye göre 2004-2010 yılları arasında AB üyesi ülkelerde görülen STEC O104 vakalarında enfeksiyonun kaynağı Afganistan, Mısır, Tunus ve Türkiye olarak bildirilmiştir.

Görseldeki EFSA raporuna göre, 2007-2009 yılları arasında AB’ ye üye devletler tarafından, toplamda 211 gıda kaynaklı ve su bazlı salgının 13’üne STEC/VTEC de dâhil patojenik E. coli’nin neden olduğu raporlanmıştır. Bunların dışında gıda araç-gereçlerinden kaynaklı 40 salgın tespit edilmiştir. Bu salgınlara neden olan araç-gereçlerin 16’sı etle (özellikle sığır eti), 9’u sütle ve 15’i diğer gıdalarla kontamine olmuştur.

Peki, araç-gereçler nasıl salgınlara sebep olur? Mekanizma aslında çok basittir. Şöyle ki; çiğ et, ısıl işlem görmemiş süt veya çiğ sebzeler potansiyel olarak ve doğaları gereği patojen bakterileri taşıyabilirler. Eğer, bir kesme tahtasında çiğ et doğrayıp, ardından bu eti pişirdikten sonra (ki ısıl işlemle patojenlerin çoğunu inaktif ederiz) yine aynı tahtanın üzerinde pişmiş etinizi doğrarsanız veya bir şekilde temas ettirirseniz, pişmiş etinize o kesme tahtası yoluyla patojen bulaştırmanız olasıdır. Bir başka örnek daha vermek gerekirse; süt ürünleri satan bir işletmeden çiğ süt temin ettiğinizi düşünelim. Bu sütü evinizde kaynatıp ısıl işlem uygulamaya başladınız. Bu aşamada, çiğ süt elinize bir şekilde bulaşacaktır. Ardından, yeterince kaynattığınız sütünüzü soğumaya bıraktığınızı ve ellerinizi de dezenfekte etmediğinizi düşünelim. Soğumaya yaklaşmış olan sütünüzü mayalayıp yoğurt yapmak istiyorsunuz. Malum, yeterince ılıklaşmış olduğunu geleneksel olarak serçe parmağımızı süte batırarak anlarız. İşte o parmağın steril süte batırılmasıyla, çiğ süt ile kontamine olmuş ve dezenfekte edilmemiş elinizden patojen bulaşması olasıdır.

Sonuç

Gıda kaynaklı patojenler ABD’de her yıl 48 milyon vakadan, 128.000 kişinin hastaneye yatışından, 3000 kişinin ölümünden ve tahminen yılda 152 miyar dolar sağlık giderinden sorumludurlar.

ABD’ de her yıl 265.000 STEC enfeksiyonu meydana gelmekte, bu sayının % 36’sı STEC O157, kalanı ise non-O157 STEC (O26, O103, O111, O121, O145 ve O45) kaynaklıdır. ABD’de her yıl STEC suşları kaynaklı 265.000 vakanın (96.534 STEC O157 ve 168.698 non-O157) 3600’ü hastaneye yatmakta ve 30’u yaşamını yitirmektedir. 

Bu patojenler ruminantlarda (geviş getiren) hastalık oluşturmadan taşınırken sığır eti ve süt gibi kontamine oldukları yiyeceklerle insanlarda uzun süren enfeksiyonlara neden olmaktadırlar. Ancak, son yıllarda sığır dışkısı ile kontamine olmuş taze ürünlerin tüketimine bağlı insanlarda görülen enfeksiyonların sayısı dikkat çekecek şekilde artmıştır. Taze ürünlere hayvan dışkısıyla ve buradan da gıda ürünlerine patojen kontaminasyonu gerçekleşir. Dünyanın dört bir yanında görülen epidemiyolojik kanıtlara dayanılarak, taze ürünlerin tüketiminde E.coli enfeksiyonu risk faktörü olarak görülmektedir. Örneğin, 2006’da ABD’ de STEC ile kontamine olmuş ambalajlı ıspanak kaynaklı görülen 205 vakadan birinin öldüğü rapor edilmiştir.

Sığır ve koyun, E. coli O157’nin doğal asemptomatik (semptom/belirti göstermeyen) rezervuarları olarak kabul edilmektedir. Ayrıca keçi, geyik, domuz, yabani kuşlar ve omurgasızlarda bu rezervuarlar arasında yer alabilmektedir. Dolayısıyla E.coli O157:H7 ve O26:H11 süt ürünleri kaynaklı STEC salgınlarında en sık rastlanan serotiplerdir. 

VTEC/STEC verilerinin çoğu hayvanlardan ve hayvanların et ve sütlerinden elde edilmiştir ve bunlar insan enfeksiyonlarının ana kaynakları olarak kabul edilmektedir. Bununla birlikte diğer bulguların vahşi geviş getiren ve av hayvanlarından geldiği bildirilmektedir. Son yıllarda ABD’ de 1.8 milyon poundluk kıyma STEC ile kontamine olduğu gerekçesiyle geri çağrılmıştır.

Herhangi bir gıda ürününde ısıl işlem sonrasında gerçekleşebilecek olası bir post kontaminasyonun gıdanın güvenilirliğini dolayısıyla halk sağlığını ciddi şekilde tehdit edebileceği unutulmamalıdır. STEC’ in enfektif dozunun (insanlarda hastalık meydana gelmesi için alınması gereken minimum patojen dozajı) 101 olduğu, asidik ortamlarda (yoğurt, peynir, mayonez, meyve suyu vb.) maruz kaldığı stres karşısında uyarılan adaptasyon mekanizmaları sonucu direnç kazanabildiği göz önünde bulundurulduğunda gıda güvenliği açısından oluşturduğu tehlike ortaya çıkmaktadır. Gıdalarda, geleneksel veya endüstriyel olması fark etmeksizin, düşük miktarda patojenin varlığı bile, bu patojenlerden kaynaklanabilecek riskleri ortadan kaldırmaya yeterli olmayabilir.

Dolayısıyla gıdalar, üretim ve muhafaza boyunca STEC açısından gözlenmelidir. Her ne kadar STEC O157:H7 için sıfır tolerans gözetilse de, son yıllarda artış gösteren ve ölümlerle sonuçlanan STEC non-O157 kaynaklı salgınlar göz önünde bulundurulduğunda, gıdalarda STEC non-O157 de taranabilmeli ve sıfır tolerans gözetilmelidir. STEC non-O157 serogruplarının da mevzuatlarda mutlaka yer alması gerektiği, hayvanlarda izlenmesi, izolasyon ve identifikasyon prosedürlerinin iyileştirilerek hızlı ve güvenilir kitlerin geliştirilmesi gerekliliği göz ardı edilmemelidir.