Bakterie z grupy coli, obejmujące m.in. gatunek Escherichia coli (E. coli), stanowią to jeden z najważniejszych wskaźników jakości mikrobiologicznej wody pitnej. Skażenie wody bakteriami z tej grupy, a zwłaszcza wykrycie E. coli, może świadczyć o świeżym zanieczyszczeniu fekalnym i wiązać się z poważnym ryzykiem wystąpienia groźnych chorób układu pokarmowego. W trosce o bezpieczeństwo wody pitnej oraz ochronę zdrowia publicznego, obecność tych bakterii jest systematycznie monitorowana przez służby sanitarne. Choć E. coli należy do szerszej grupy coli, jej znaczenie diagnostyczne oraz potencjalne zagrożenia dla zdrowia są wyjątkowe. Zrozumienie różnic między E. coli a innymi bakteriami z tej grupy ma ogromne znaczenie dla właściwej oceny jakości wody i ograniczania zagrożeń.

Bakterie z grupy coli

Bakterie z grupy coli to rozległa rodzina mikroorganizmów, wykorzystywanych k jako wskaźniki jakości mikrobiologicznej wody pitnej. Definicja bakterii tej grupy obejmuje wszystkie Gram-ujemne pałeczki z rodziny Enterobacteriaceae, zdolne do wytwarzania enzymu β-D-galaktozydazy, co umożliwia im fermentację laktozy [1]. Ta cecha jest podstawą w procesach laboratoryjnego wykrywania tych bakterii.

Szeroka rodzina mikroorganizmów

Grupa ta jest bardzo liczna. Obejmuje nie tylko Escherichia coli, ale także gatunki takie jak Klebsiella, Enterobacter, Citrobacter, a także Hafnia, Serratia czy Yersinia. Rodzina Enterobacteriaceae obejmuje 63 rodzaje i około 4500 gatunków [2]. W przeciwieństwie do E. coli, wiele z tych bakterii może występować w środowisku naturalnym, niezwiązanym ze skażeniem fekalnym. Spotykane są w glebie, na rozkładających się roślinach oraz w płytkich wodach gruntowych, gdzie korzystają z dostępnych substancji odżywczych. Przykładem są gatunki takie jak Klebsiella czy Citrobacter, które mogą przetrwać w środowisku wodnym, glebie i na roślinach, stanowiąc naturalny element ekosystemu bez bezpośredniego związku z fekaliami.

Wykrycie bakterii z grupy coli w wodzie pitnej nie musi zatem świadczyć o zanieczyszczeniu fekalnym. Jest to jednak poważny sygnał ostrzegawczy. Zgodnie z obowiązującymi normami, obecność bakterii z grupy coli w wodzie pitnej jest niedopuszczalna.

Escherichia coli – pożyteczny symbiont, kluczowy wskaźnik czy zagrożenie?

Escherichia coli to gatunek bakterii, należący do rodziny Enterobacteriaceae i tym samym zaliczany jest do grupy coli. Posiada charakterystyczne cechy, które sprawiają, że jest wyjątkowo cennym wskaźnikiem jakości wody pitnej.

Właściwości i budowa E. coli

E. coli jest Gram-ujemną pałeczką o wymiarach około 0,5–3,0 µm [3]. Część szczepów tej bakterii jest ruchliwa dzięki obecności wici. Bakterie E. coli są beztlenowcami fakultatywnymi, co oznacza, że potrafią przetrwać i namnażać się zarówno w warunkach tlenowych, jak i beztlenowych. Dodatkowo bakterie te mogą tworzyć biofilmy na powierzchniach rur i zbiorników wodnych, co zwiększa ich odporność na dezynfekcję i przedłuża przeżywalność.

Ich najważniejszą cechą jest to, że stanowią Jej najważniejszą cechą jest to, że stanowi naturalny element mikroflory jelitowej ludzi i zwierząt stałocieplnych. W układzie pokarmowym pełnią pożyteczne funkcje, takie jak uczestnictwo w rozkładzie pokarmu oraz syntezie witamin z grupy B i K [4].

Dlaczego E. coli jest idealnym wskaźnikiem?

Obecność bakterii E. coli w wodzie pitnej jest informacją o świeżym skażeniu fekalnym. Bakteria ta, nie wytwarza form przetrwalnikowych, co oznacza, że jeśli zostanie wykryta, jest to „świeża” bakteria, która stosunkowo niedawno przedostała się do wody. Jej przeżywalność w środowisku wodnym wynosi średnio kilka tygodni.
Skażenie wody świadczy o jej kontakcie z odchodami ludzkimi lub zwierzęcymi. Niestety, odchody te mogą zawierać znacznie groźniejsze patogeny, takie jak inne bakterie chorobotwórcze, wirusy czy pasożyty. Stąd tak ważne jest, aby natychmiast reagować na jej obecność.

Patogenne szczepy bakterii E.coli

Chociaż większość szczepów E. coli jest nieszkodliwa, część z nich może wywoływać poważne choroby. Wyróżnia się kilka głównych patogennych szczepów, które mogą prowadzić do poważnych schorzeń. E. coli odpowiada za około 1,9% wszystkich chorób przenoszonych przez żywność, za około z 4,3% hospitalizacji i 1,5% zgonów spowodowanych przez żywność [3].

• Enterokrwotoczne E. coli (EHEC) to najbardziej znany szczep E. coli, wytwarzający toksynę Shiga. Powoduje ona krwotoczne zapalenie jelita grubego. Początkowo objawy mają postać wodnistej biegunki, która szybko przechodzi w krwistą, z towarzyszącymi silnymi bólami brzucha. Gorączka występuje rzadko. Zakażenie może prowadzić do groźnego dla życia zespołu hemolityczno-mocznicowego (HUS), skutkującego niewydolnością nerek, szczególnie u dzieci i osób starszych [5].
• Enterotoksyczne E. coli (ETEC) to jedna z najczęstszych przyczyn biegunki podróżnych oraz wodnistych biegunek u dzieci. Bakterie te produkują dwa typy toksyn: ciepłochwiejne (LT) i ciepłostałe (ST), które oddziałują na jelito cienkie, powodując utratę płynów i elektrolitów. Skutkiem jest charakterystyczna, wodnista biegunka. Przebieg choroby bywa łagodny lub ciężki, ale najczęściej ustępuje samoistnie po kilku dniach [5].
• Enteropatogenne E. coli (EPEC) wywołują biegunki głównie u małych dzieci. Po okresie inkubacji trwającym 1–2 dni pojawia się biegunka, w której stolce często zawierają śluz, lecz zazwyczaj nie ma w nich krwi. Bakterie te uszkadzają nabłonek jelitowy, co prowadzi do zaburzeń wchłaniania. Choroba zwykle ma charakter samoograniczający się i trwa od kilku do kilkunastu dni [5].
• Enteroinwazyjne E. coli (EIEC) pod względem mechanizmu chorobotwórczości przypominają bakterie Shigella. Do zakażenia dochodzi po spożyciu dużej liczby drobnoustrojów. Początkowo pojawia się wodnista biegunka, która następnie przechodzi w ostre zapalenie jelita grubego. Objawy obejmują gorączkę, bolesne skurcze brzucha oraz biegunkę z domieszką krwi i śluzu [5].
• Enteroagregacyjne E. coli (EAEC) wykazują zdolność do autoagregacji i tworzenia skupisk na powierzchni nabłonka jelita cienkiego, co powoduje przewlekły stan zapalny. Typowe objawy to przewlekła biegunka, bóle brzucha i gorączka. Dolegliwości mogą utrzymywać się przez kilka tygodni, prowadząc do odwodnienia [5].
• Uropatogenne E. coli (UPEC) to szczepy będące główną przyczyną zakażeń układu moczowego, odpowiadając za 75–95% wszystkich przypadków. Zakażenie następuje, gdy bakterie z okolic odbytu dostają się do cewki moczowej, wywołując stan zapalny [6].
Zakażenie najczęściej następuje przez picie skażonej wody lub spożycie zanieczyszczonej żywności, co podkreśla, znaczenie monitorowania jakości wody pitnej.

Skąd obecność bakterii z grupy coli w wodzie pitnej?

Bakterie E. coli oraz inne bakterie z grupy coli mogą przedostać się do wody pitnej na wiele sposobów, zwłaszcza w regionach korzystających z lokalnych ujęć, studni lub starych starszych, nieszczelnych instalacji.

Skażenie ujęcia wody dotyczy szczególnie płytkich studni kopanych, które są narażone na spływ powierzchniowy. Po intensywnych opadach deszczu zanieczyszczenia z pól, nawozy organiczne, szamba i odchody zwierząt (dzikich i hodowlanych) mogą przenikać do wód gruntowych. Ujęcie może być także skażone przez awarie nieszczelnych szamb lub systemów kanalizacyjnych. W przypadku studni głębinowych skażenie może nastąpić w wyniku przez uszkodzonej obudowy lub naruszenia nieprzepuszczalnych warstw gleby.

Normy, wymagania prawne i diagnostyka bakterii z grupy coli

W Polsce zgodnie z rozporządzeniem Ministra Zdrowia z 7 grudnia 2017 roku, woda przeznaczona do spożycia przez ludzi nie może zawierać ani jednej jednostki tworzącej kolonie (jtk) bakterii Escherichia coli i bakterii grupy coli w 100 ml próbki. Dopuszcza się obecność mniej niż 10 jtk/100 ml bakterii z grupy coli, ale tylko pod warunkiem, że nie wykryto E. coli i Enterokoków [7]. Identyczne wymagania są ujęte w dyrektywie unijnej, zgodnie z którą woda pitna musi być całkowicie wolna od E. coli oraz enterokoków jelitowych [8]. WHO również priorytetyzuje brak jakichkolwiek patogenów w wodzie.

Konsekwencje braku odpowiedniego zabezpieczenia wody mogą być niezwykle poważne. Wykrycie E. coli w wodzie pitnej obliguje właściwe służby sanitarne do natychmiastowego powiadomienia użytkowników oraz wdrożenia działań naprawczych (np. dezynfekcji) oraz nałożenia zakazu spożywania skażonej wody.

Sankcje administracyjne i kary finansowe

Ponadto, podmioty odpowiedzialne za jakość wody mogą zostać obciążone sankcjami administracyjnymi, które mogą obejmować wysokie kary finansowe. W skrajnych przypadkach, gdy zanieczyszczenie doprowadzi do poważnego zagrożenia dla zdrowia publicznego, konsekwencje mogą mieć również charakter prawny.

Do wykrywania bakterii w wodzie stosuje się szereg metod diagnostycznych. Najczęściej wykorzystywaną metodą w laboratorium mikrobiologicznym jest filtracja membranowa. Po okresie inkubacji zliczane są kolonie bakterii.

Metody dezynfekcji wody

W przypadku wykrycia zanieczyszczenia, konieczne jest natychmiastowe podjęcie działań. Istnieje kilka skutecznych metod usuwania bakterii z wody.
Pierwszą z nich jest dezynfekcja chemiczna. Jest to powszechnie stosowana metoda. Polega na dodawaniu do wody środków biobójczych, np. dwutlenku chloru. Dezynfektant rozprowadzany jest po całej instalacji, skutecznie eliminując bakterie nawet w odległych punktach sieci.

Kolejną metodą jest dezynfekcja za pomocą promieniowania UV. To fizyczna metoda, która niszczy materiał genetyczny bakterii, uniemożliwiając im rozmnażanie. Jej zaletą jest brak wprowadzania do wody substancji chemicznych. Należy jednak pamiętać, że promieniowanie działa tylko lokalnie – w miejscu montażu lampy, przez co może być nieskuteczne w przypadku zanieczyszczeń w odległych fragmentach instalacji.

Zabezpieczenie wody przed rozwojem bakterii z grupy coli – profilaktyka

Zamiast reagować na skażenie wody, znacznie lepiej jest mu zapobiegać. Skuteczna profilaktyka opiera się na kilku kluczowych działaniach.
Pierwszym z nich jest regularne badanie jakości wody. Oprócz badań prowadzonych w stałych odstępach czasu, warto je zlecać również po intensywnych opadach deszczu czy awariach systemów kanalizacyjnych.

Należy także zadbać o właściwe zabezpieczenie ujęcia wody. Studnie powinny być chronione przed dostępem wód powierzchniowych, a ich okresowe czyszczenie i dezynfekcja znacząco zmniejszają ryzyko rozwoju mikroorganizmów.

Stała dezynfekcja wody

Jednym z elementów profilaktyki jest również zapewnienie stałej dezynfekcji wody. W przypadku, gdy nie stwierdzono skażenia i można wykluczyć obecność bakterii w instalacji, doskonałym rozwiązaniem jest zastosowanie dezynfekcji UV. Lampę UV montuje się zazwyczaj na początku instalacji hydraulicznej, najczęściej przy wejściu wody do budynku. W praktyce stosuje się także metody chemiczne, które również niezwykle skutecznie zabezpieczają instalację. W przypadku rozległych lub rozbudowanych systemów wodnych często wykorzystuje się metody łączone – dezynfekcję UV w połączeniu z dezynfekcją chemiczną.

Bakterie z grupy coli w wodzie – podsumowanie

Bakterie z grupy coli, a zwłaszcza Escherichia coli, pełnią podwójną rolę. Z jednej strony są naturalnym składnikiem środowiska i mikroflory jelitowej, z drugiej zaś stanowią cenny wskaźnik zanieczyszczenia wody. Ich obecność w wodzie pitnej jest sygnałem alarmowym, którego nie wolno lekceważyć, ponieważ może świadczyć o świeżym skażeniu fekalnym, niosącym ryzyko wystąpienia groźnych patogenów.

Bezpieczna woda to fundament zdrowia publicznego, a jej ochrona wymaga zarówno nowoczesnych metod diagnostycznych, jak i działań profilaktycznych od regularnych badań, przez właściwe zabezpieczenie ujęć, po skuteczną dezynfekcję. Warto pamiętać, że zapobieganie skażeniu jest zawsze tańsze, prostsze i mniej ryzykowne niż późniejsze usuwanie jego skutków.

Bibliografia:

1. Practical Biology. “Gene induction: ß-galactosidase in E. coli.”

2. Patel, A.K., Singhania, R.R., Pandey, A., Joshi, V.K., Nigam, P.S., Soccol, C.R. “ENTEROBACTERIACEAE, COLIFORMS AND E. COLI.” W: Medical Microbiology & Immunology.

3. Onyeaka, Helen N., Nwabor, Ozioma F. “Microbial food contamination and foodborne diseases.” W: Food Preservation and Safety of Natural Products, str. 19-37.

4. Państwowa Stacja Sanitarno-Epidemiologiczna w Nowym Mieście Lubawskim. “Charakterystyka podstawowych zanieczyszczeń mikrobiologicznych w wodzie do picia.”

5. Jaworska, Dagmara. “VI. Zakażenia układu pokarmowego.” W: Mikrobiologia i immunologia dla studentów kierunku ratownictwo medyczne, str. 89-90.

6. Justice, Sheryl S., Hung, Chia, Theriot, Julie A., Hultgren, Scott J. “Differentiation and developmental pathways of uropathogenic Escherichia coli in urinary tract pathogenesis.” PNAS, 101(5), str. 1333-1338.

7. Ministerstwo Zdrowia. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 7 grudnia 2017 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi.

8. Parlament Europejski i Rada. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2020/2184 z dnia 16 grudnia 2020 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi.