Pałeczka okrężnicy
Pałeczka okrężnicy (Escherichia coli)
Systematyka
Królestwo	bakterie
Typ	proteobakterie
Klasa	gammaproteobakterie
Rząd	Enterobacteriales
Rodzina	Enterobacteriaceae
Rodzaj	Escherichia
Gatunek	pałeczka okrężnicy
Nazwa systematyczna
Escherichia coli
T. Escherich, 1885
Cechy
Kształt	pałeczka
Barwienie metodą Grama	ujemne

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:

1. 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 .
2. Są drugim czynnikiem etiologicznym, po Streptococcus agalactiae , zapalenia opon mózgowych u noworodków.
3. 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 .
   1. szczepy enterotoksyczne (wywołują biegunki choleropodobne)
   2. szczepy enteropatogenne (wywołują zakażenia w jamie brzusznej)
   3. szczepy enteroinwazyjne (wywołują biegunki czerwonkopodobne)
   4. szczepy enteroagregacyjne (wywołują wodniste biegunki, zwłaszcza u dzieci)
   5. szczepy werotoksyczne (wywołują krwotoczne zapalenie jelit, a w następstwie zespół mocznicowo-hemolityczny i zakrzepicę małopłytkową
4. 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 ).
5. Zakażenia pooperacyjne.
6. Szpitalne zapalenia płuc .
7. 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:

• penicyliny szerokowachlarzowe oraz penicyliny z inhibitorem ,
• cefalosporyny wszystkich generacji,
• aminoglikozydy ,
• fluorochinolony ,
• tetracykliny .

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

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

• Escherichia coli O157:H7
• Posterisan
• EHEC (VTEC) – enterokrwotoczny szczep E. coli (produkujący werotoksynę szczep E. coli)
• ETEC – enterotoksynogenny szczep E. coli
• EAEC – enteroadherentny szczep E. coli
• EPEC – enteropatogenny szczep E. coli
• EIEC – enteropatogenny szczep E. coli
• EAggEC – enteroagregacyjny szczep E. coli

Linki zewnętrzne

• Encyklopedia E. coli ( ang. )
• Kompendium wiedzy o E. coli ( ang. )