E. coli powiększona 10.000 x
Pałeczka okrężnicy (
łac.
Escherichia coli) –
Gram-ujemna
bakteria
należąca do rodziny
Enterobacteriaceae
. Wchodzi w skład fizjologicznej
flory bakteryjnej
jelita grubego
człowieka oraz
zwierząt stałocieplnych
. W jelicie ta
symbiotyczna
bakteria spełnia pożyteczną rolę, uczestnicząc w rozkładzie pokarmu, a także przyczyniając się do produkcji
witamin
z grupy B i K. Nazwa bakterii pochodzi od nazwiska jej odkrywcy, austriackiego pediatry i bakteriologa
Theodora Eschericha
.
Występowanie
E. coli spotyka się w jelicie człowieka i zwierząt jak również powszechnie w
glebie
i
wodzie
, gdzie trafiają z wydzielinami i
kałem
. Obecność E. coli w wodach powierzchniowych (tzw.
miano Coli
) jest często stosowanym wskaźnikiem ich zanieczyszczenia. Bakterie E. coli mogą kolonizować skórę i
błony śluzowe
jamy ustnej oraz
układu oddechowego
.
Charakterystyka
Escherichia coli jest Gram (-), fakultatywnie tlenową
pałeczką
o długości ok. 2 μm i średnicy ok. 0,8 μm. Wewnątrz komórki tej bakterii znajduje się 1-4 identycznych łańcuchów DNA (w zależności od jej aktywności podziałowej) oraz od 15 tys. do 30 tys. rybosomów. Inne organella komórkowe pałeczki okrężnicy to m.in.: wakuole, ziarnistości i drobiny substancji tłuszczowych. Bakteria ta posiada wici, fimbrie, pilusy oraz fimbrie płciowe (pod warunkiem posiadania plazmidów płciowych - F+). Ważne klinicznie geny oporności zlokalizowane są na
plazmidach
w tym często na plazmidach F+, co sprzyja ich poziomemu przekazywaniu. Podział komórek w sprzyjających warunkach trwa około 20 minut.
Wytrzymałość E. coli na czynniki środowiskowe jest stosunkowo mała. Ginie ona po 20 minutach ogrzewania w temperaturze 60°C, wrażliwa jest na wszystkie znane środki dezynfekcyjne. Jednakże w środowisku o temp. niższej i odpowiedniej wilgotności utrzymuje się miesiącami. W kale o temp. 0°C może zachować żywotność ponad rok.
Pałeczka okrężnicy jako organizm modelowy
E. coli należy do organizmów modelowych wśród bakterii. Jej budowa,
genetyka
i
metabolizm
są dobrze poznane i wykorzystywane w badaniach genetycznych. Znalazła szczególne wykorzystanie w modyfikacjach genetycznych w
biotechnologii
, wykorzystywana w celach przemysłowych (np. w produkcji ludzkiego
hormonu
–
insuliny
).
Wykorzystywana jest ze względu na tanią hodowlę przy jednoczesnym otrzymywaniu dużej liczby bakterii na niewielkiej powierzchni. Szybko uzyskuje się następne pokolenia, a powstające mutacje są łatwe do identyfikacji i badań. Kulisty chromosom został dokładnie zbadany pod względem funkcjonalnym i genetycznym. Najczęściej badanym szczepem jest K-12 posiadający 472 Mpz kodujący około 2 000 genów. Dzięki E. coli zrozumiano takie procesy jak:
- mechanizmy replikacji DNA
- regulacja transkrypcji
- mechanizmy procesu translacji
- budowa genu prokariotycznego
- zasada zapisu genetycznego
Podział
Gatunek E. coli dzieli się na
serotypy
na podstawie zróżnicowania budowy
antygenów
. Szczepy bakterii różnicuje się na podstawie cech antygenowych:
- antygen somatyczny O2,
- antygen powierzchniowy K,
- antygen rzęskowy H.
Wyróżnia się 171 antygenów O, około 80 antygenów K i ponad 50 antygenów H, dzięki którym wyszczególniono ponad 180 typów
serologicznych
tego drobnoustroju.
Czynniki zjadliwości
Czynniki zjadliwości Escherichia coli dotyczą głównie ich zdolności do przylegania i adhezji do nabłonka przewodu pokarmowego oraz wytwarzania toksyn przez niektóre szczepy. Adhezji sprzyjają
fimbrie
, z czego najgroźniejsze są typy I oraz P (powinowactwo do dróg moczowych) i typu S (powinowactwo do naczyń mózgowych) Innym czynnikiem zjadliwości jest otoczka o właściwościach
antyfagocytarnych
, zwana antygenem K, adhezyny CEA,
endotoksyna (LPS)
oraz α-hemolizyny. Niektóre szczepy wytwarzają egzotoksyny oraz toksynę typu Shiga. Szczepy hemolityczne bakterii są bardziej chorobotwórcze niż szczepy niehemolityczne. Hemolizyna ma bowiem właściwości toksyny o działaniu nie tylko hemolitycznym, ale także dermonekrotycznym i
koagulującym
plazmę.
Patogeneza
Kolonie E.coli – hodowla na szalce Petriego
Bakterie E. coli, które są nieszkodliwe w jelicie, mogą powodować schorzenia innych układów:
- Gdy dostaną się do układu moczowego, powodują zakażenia
układu moczowego
. Są najczęstszą przyczyną zakażeń (60-80%) dróg moczowych. Czynnikiem sprzyjającym jest
cewnikowanie
- około 80% cewnikowanych mężczyzn i 30% kobiet ma
bakteriurię
.
- Są drugim czynnikiem etiologicznym, po
Streptococcus agalactiae
,
zapalenia opon mózgowych
u noworodków.
- Niektóre szczepy E.coli produkujące
egzotoksynę
czasem powodują zatrucia pokarmowe najczęściej spowodowane spożyciem zakażonego pokarmu. Przebieg schorzenia ma różne nasilenie, czasem może być bardzo groźne, ale w większości objawy nie są ciężkie. Szczególnie ciężkie objawy powoduje szczep
E. coli O157:H7
, który może doprowadzić do
zespołu hemolityczo-mocznicowego
.
- szczepy enterotoksyczne (wywołują biegunki choleropodobne)
- szczepy enteropatogenne (wywołują zakażenia w jamie brzusznej)
- szczepy enteroinwazyjne (wywołują biegunki czerwonkopodobne)
- szczepy enteroagregacyjne (wywołują wodniste biegunki, zwłaszcza u dzieci)
- szczepy werotoksyczne (wywołują krwotoczne zapalenie jelit, a w następstwie
zespół mocznicowo-hemolityczny
i zakrzepicę małopłytkową
- Ropnie narządowe - poprzez uszkodzenie ściany
przewodu pokarmowego
do
jamy brzusznej
(spowodowane np. nadżerkami, radioterapią lub chemioterapią). Rozwój bakterii E. coli powoduje ciężkie schorzenie
zapalenie otrzewnej
(
łac.
peritonitis). Często powikłaniem zapalenia otrzewnej może być
posocznica
i wstrząs endotoksyczny (
sepsa
).
- Zakażenia pooperacyjne.
- Szpitalne
zapalenia płuc
.
-
Sepsa
– E.coli jest najczęstszą pałeczką Gramm (-) powodującą sepsę.
Zakażenia u zwierząt
Młode organizmy zwierzęce są szczególnie narażone na zachorowania – przyjmuje się, że około połowa padnięć zwierząt młodych jest spowodowana kolibakteriozami. Wynika to z mniejszej odporności młodzieży. Chorobotwórczość E. coli zależy od jej inwazyjności i możliwości wytwarzania
toksyn
. Inwazyjne szczepy tej bakterii mają zdolność wnikania do tkanek i wywoływania odczynów zapalnych, dlatego są przyczyną zapaleń przewodu pokarmowego i posocznic. Szczepy toksynotwórcze produkują w jelitach duże ilości
toksyn
, prowadząc do enterotoksemii. Są także szczepy o właściwościach inwazyjno-toksynotwórczych, mogące wywołać zarówno tzw. gastroenteritis, jak i enterotoksemię. W organizmie zwierząt chorych mogą znajdować się także różne serotypy zarazka. Najistotniejsze w wywołaniu zachorowań są:
enterotoksyna
,
endotoksyna
i
neurotoksyna
[]. Enterotoksyna działając na śluzówkę jelit w połączeniu z endotoksyną powoduje zapalenie jelit i objawy zatrucia. Neurotoksyna wchłonięta do organizmu z przewodu pokarmowego prowadzi do wystąpienia charakterystycznych objawów ze strony
układu nerwowego
oraz przyczynia się do powstania chorób, np. choroby obrzękowej u świń.
Leczenie i profilaktyka
Wobec bakterii E.coli aktywność zachowują:
Podczas operacji na jelicie grubym zaleca się podać profilaktycznie antybiotyk, np.
metronidazol
z
cefazoliną
. Antybiotyk zazwyczaj jest podawany 2 godziny przed operacją (doustny) lub 2 godziny po jej rozpoczęciu (dożylny)[1].
Przypisy
- ↑ Antybiotykoterapia praktyczna. Danuta Dzierżanowska. . Wydanie IV. Strona 376-377
Bibliografia
- Antybiotykoterapia praktyczna. Danuta Dzierżanowska. . Wydanie IV. Strony 321-325
- Anna Sadakierska-Chudy: Genetyka ogólna. Skrypt do ćwiczeń dla studentów biologii. Toruń: Wydawnictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, 2004. .
Zobacz też
Linki zewnętrzne