Escherichia coli merupakan salah satu mikroorganisme yang berkoloni di saluran pencernaan manusia, dan ada dalam beberapa jam setelah bayi lahir. Biasanya, E. coli dan manusia sebagai host hidup berdampingan dalam keadaan sehat dan saling menguntungkan selama beberapa dekade. Strain E. coli normal ini ini jarang menyebabkan penyakit kecuali pada immunocompromised atau adanya sumbatan pada gastrointestinal, misalnya peritonitis. E.coli normal ini berada  pada lapisan lendir di usus besar mamalia.

Namun, ada beberapa E. coli yang memperoleh sifat virulensi spesifik sehingga mereka mampu bertahan dan beradaptasi dengan kondisi yang baru dengan baik, dan ini memungkinkan mereka sebagai penyebab spektrum penyakit yang luas. Atribut virulensi ini sering dikodekan pada unsur-unsur genetik yang dapat dimobilisasi ke dalam berbagai strain untuk menciptakan kombinasi baru dari faktor virulensi, atau pada elemen genetik yang mungkin pernah bergerak, tetapi sekarang telah berevolusi menjadi ‘locked‘ ke dalam genom. Hanya kombinasi faktor virulensi yang paling berhasil yang bertahan untuk menjadi spesifik “pathotypes” dari E. coli yang mampu menyebabkan penyakit pada individu yang sehat, seperti penyakit enterik/diare, infeksi saluran kemih (ISK), sepsis  dan meningitis. Urinary Tract Infections (UTI atau ISK) adalah infeksi ekstraintestinal E. coli yang paling umum dan disebabkan oleh Uropathogenic E. coli (UPEC). Infeksi ekstraintestinal yang paling sering adalah meningitis dan sepsis, terutama meningitis-associated E.coli (MNEC).

1. coli pathogen dapat dikategorikan menajdi 6 kategori, yaotu:
2. Enteropathogenic E. coli (EPEC)
3. Enterohaemorrhagic E. coli (EHEC)
4. Enterotoxigenic E. coli (ETEC)
5. Enteroaggregative E. coli (EAEC)
6. Enteroinvasive E. coli (EIEC)
7. Diffusely Adherent E. coli (DAEC)

Gambar 1. Skema patogenik diare E.coli

Keterangan:

AAF: Aggregative Adherence Fimbriae

BFP: Bundle-Forming Pilus

CFA: Colonization Factor Antigen

DAF: Decay-Accelerating Factor

EAST1: Enteroaggregative E.coli ST1

LT: Heat-labile enterotoxin

ShET1: Shigella enterotoxin 1

ST: heat-stable enterotoxin

Keenam kategori yang diakui diarrhoegenic E.coli masing-masing memiliki fitur unik dalam interaksi mereka dengan sel eukaryotic. Di sini, interaksi masing-masing kategori dengan sel target yang khas disajikan secara skematik. Deskripsi ini sebagian besar merupakan hasil dari penelitian in vitro dan mungkin tidak sepenuhnya mencerminkan fenomena yang terjadi pada manusia yang terinfeksi.

1. Gambar A. EPEC melekat pada enterocyte usus kecil, tetapi menghancurkan arsitektur microvillar yang normal, menginduksi lesi yang melekat dan tidak terlihat. Gangguan cytoskeletal disertai dengan respon inflammasi dan diare. 1) Initial adhesion, 2) Protein translocation by type III secretion, 3) Pedestal formation.
2. Gambar B. EHEC juga menginduksi lesi di usus besar. Ciri khas EHEC adalah elaborasi Shiga toksin (Stx), absorpsi sistemik yang mengarah pada komplikasi yang berpotensi mengancam kehidupan.
3. Gambar C. Demikian pula ETEC, menginduksi sekresi enterotoksin heat-labile (LT) dan / atau heat-stable (ST) sehingga terjadi diare cair.
4. Gambar D. EAEC di epitel usus kecil dan besar dalam biofilm tebal dan menguraikan enterotoksin sekretorik dan sitotoksin.
5. Gambar E. EIEC menginvasi sel epitel kolon, melenyapkan phagosome dan bergerak melalui sel dengan nukleasi aktin mikrofilamen. Bakteri mungkin bergerak lateral melalui epitel dengan penyebaran sel-sel-sel langsung atau mungkin keluar dan masuk kembali ke membran plasma basolateral.
6. Gambar F. DAEC memunculkan efek transduksi sinyal karakteristik pada enterosit usus kecil yang bermanifestasi sebagai pertumbuhan proyeksi seluler.

Evolusi E. coli patogen yang telah menghasilkan pembentukan pathotypes berbeda yang mampu berkolonisasi di saluran gastrointestinal, saluran kemih atau meninges menggambarkan bagaimana strain genetik dapat beradaptasi ke lingkungan host yang berbeda. Proses evolusi telah menghasilkan spesies yang sangat yang mampu mampu berkolonisai, melipatgandakan, dan merusak lingkungan yang beragam. Aktivitas sel inang yang dipengaruhi oleh strain patogen E. coli ini mencakup spektrum fungsi yang luas, termasuk transduksi sinyal, sintesis protein, fungsi mitokondria, fungsi sitoskeletal, pembelahan sel, sekresi ion, transkripsi dan apoptosis. Kemampuan berbagai faktor virulensi E. coli untuk mempengaruhi berbagai fungsi seluler telah menyebabkan penggunaan berbagai toksin, efektor dan struktur permukaan sel sebagai alat untuk lebih memahami proses-proses eukariotik mendasar ini. Peningkatan pemahaman kita tentang mekanisme E. coli yang dapat menyebabkan penyakit telah secara dramatis mengubah pandangan kita tentang spesies ini yang pernah dikenal sebagai bagian yang tidak berbahaya dari saluran usus.

Penulis:
dr Maria Ulfa, MMR