Что собой представляет кишечная палочка

Штаммы

Модель последовательного бинарного деления

E. coli

Штамм — это совокупность особей внутри вида, которая обладает свойствами, отличными от свойств других особей. Часто такие отличия могут быть обнаружены только на молекулярном уровне, однако, имеют эффект на физиологию бактерии или жизненный цикл.

Разные штаммы E. coli часто специфичны к определенным хозяевам, что делает возможным определение источника фекального заражения в образцах[6][7]. Например, если известно, какие штаммы E. coli представлены в образце воды, можно определить источник заражения, например, человек, другое млекопитающее или птица.

Новые штаммы E. coli появляются в результате мутаций и горизонтального переноса генов[9]. Некоторые штаммы вырабатывают особенности, губительные для организмов хозяина, такие вирулентные штаммы могут вызывать диарею, что неприятно в случае взрослых и может привести к летальному исходу у детей в развивающихся странах[10].

Биология и биохимия

E. coli — грамотрицательная бактерия, факультативный анаэроб, не образует эндоспор. Клетки палочковидные, со слегка закруглёнными концами, размером 0,4—0,8 х 1—3 мкм, объём клетки составляет около 0,6—0,7 μm³[12][13].

Кишечная палочка может жить на разных субстратах. В анаэробных условиях E. coli образует в качестве продукта жизнедеятельности лактат, сукцинат, этанол, ацетат и углекислый газ. Часто при этом образуется молекулярный водород, который мешает образованию указанных выше метаболитов, поэтому E.

Оптимальный рост достигается культурами E. coli при температуре 37 °C, некоторые штаммы могут делиться при температурах до 49 °C[15]. Рост может стимулироваться аэробным или анаэробным дыханием, различными парами окислителей и восстановителей, в том числе, окислением пирувата, формиата, водорода, аминокислот, а также восстановлением кислорода, нитрата, диметилсульфоксида и триметиламин N-оксида[16].

Штаммы, имеющие жгутики, способны передвигаться. Жгутики расположены перитрихально[17].

Экология

Kishechnaja-palochka

Резервуаром К. п. в природе является человек, толстая кишка к-рого заселяется разными биотипами этого микроба с момента перехода ребенка на смешанное питание, примерно к концу первого года жизни. Количество К. п.

в 1 г испражнений колеблется от нескольких миллионов до 1—3 млрд. особей. На протяжении жизни человека происходит многократная смена биотипов К. п. в кишечнике. Определенную роль в этом процессе играет режим питания, перенесенные инфекции, лечение химиопрепаратами, антибиотиками и другие факторы.

Роль в нормальной микрофлоре

У людей и у домашних животных, вирулентные штаммы кишечной палочки могут вызывать различные заболевания.
В организме человека: гастроэнтерит, инфекции мочевых путей, а также менингит у новорожденных.

Каждая отдельная бактерия представляет собой округлый цилиндр.
Некоторые штаммы кишечной палочки, такие как O157: H7, O104: H4, O121, O26, O103, O111, O145 и O104: H21, производят потенциально смертельные токсины.

Пищевое отравление, вызванное кишечной палочкой, может быть вызвано употреблением в пищу немытых овощей или плохо разделанного и плохо приготовленного мяса. O157: H7 также печально известно благодаря тому, что вызывает серьезные и даже угрожающие жизни осложнения, такие как гемолитико-уремический синдром.

H7, вызывая кровавый понос, но и более энтероагрегативным, то есть, он хорошо адгезируется и прилипает к кишечным мембранам). Этот штамм ответственен за смертельную вспышку кишечной палочки в Европе в июне 2011 года.

Степень тяжести заболевания значительно варьирует; это может привести к летальному исходу, особенно у детей младшего возраста, пожилых людей или лиц с ослабленным иммунитетом, но чаще протекает в более мягкой форме.

Ранее, в 1996 году, плохая гигиена при приготовлении мяса в Шотландии вызвала гибель семи человек из-за отравления кишечной палочкой, и сотни человек получили заражение. Кишечная палочка может питать как термостойких, так и термолабильных энтеротоксинов.

Последние, названные LT, содержат одну А субъединицу и пять В субъединиц, расположенных в одном голотоксине, и в высокой степени сходны по своей структуре и функции с холерными токсинами. В субъединицы способствуют присоединению и вступлению токсина в кишечные клетки-хозяева, в то время как А субъединица расщепляется и предотвращает поглощению воды клетками, вызывая диарею.

LT секретируется в ходе типа 2 пути секреции.
Если бактерии кишечной палочки избегают желудочно-кишечного тракта через перфорацию (например, от язвы, разорванного аппендикса, или из-за хирургической ошибки) и проникают в живот, они обычно вызывают перитонит, который могут привести к летальному исходу без своевременного лечения.

Тем не менее, кишечная палочка чрезвычайно чувствительна к таким антибиотикам, как стрептомицин или гентамицин. Последние исследования показывают, что лечение энтеропатогенной кишечной палочки антибиотиками может не улучшить исход заболевания, поскольку это может значительно увеличить вероятность развития гемолитического-уремического синдрома. 5)
E.

coli в слизистой оболочке кишечника наблюдаются в повышенных количествах при воспалительных заболеваниях кишечника, болезни Крона и неспецифическом язвенном колите. Высокие количества инвазивных штаммов E.

coli существуют в больших количествах в воспаленной ткани, а количество бактерий в воспаленных участках коррелирует с тяжестью воспаления кишечника.
Желудочно-кишечные инфекции могут привести к развитию Т-клеток памяти, которые атакуют микробы кишечника в кишечном тракте.

Вирулентность

Кишечная палочка E.coli (ЕС) классифицируется на основе серологических характеристик и свойств вирулентности. Виротипы включают:
Энтеротоксигенная кишечная палочка (ETEC) является возбудителем диареи (без лихорадки) у человека, свиньи, овцы, козы, крупного рогатого скота, собак и лошадей.

ETEC использует фимбриальные адгезины (проекции из бактериальной клеточной поверхности), чтобы связать клетки энтероцитов в тонком кишечнике. ETEC может производить два протеиновых энтеротоксина:
Больший из этих двух белков, LT энтеротоксин, подобен холерному токсину по структуре и функциям.

Меньший белок, ST энтеротоксин, вызывает скопление цГМФ в клетках-мишенях и последующую секрецию жидкости и электролитов в просвет кишечника.
Штаммы ETEC являются неинвазивным, и они не оставляют просвета кишечника.

ETEC является ведущей бактериальной причиной диареи у детей в развивающихся странах, а также наиболее частой причиной диареи путешественников. Каждый год ETEC вызывает более 200 миллионов случаев диареи и 380000 смертей, в основном, у детей в развивающихся странах.

6)Энтеропатогенная кишечная палочка (ЕРЕС) является возбудителем диареи у людей, кроликов, собак, кошек и лошадей. Подобно ETEC, ЕРЕС также вызывает понос, но молекулярные механизмы колонизации и этиология различны.

ЕРЕС не имеет ST и LT токсинов, но использует адгезин, известный как интимин, для связывания клеток кишечника хозяина. Этот виротип имеет множество факторов вирулентности, которые подобны Shigella, и может иметь токсин Шига.

Связывание со слизистой оболочкой кишечника вызывает перегруппировку актина в клетке-хозяине, приводя к значительным деформациям. ЕРЕС клетки являются умеренно инвазивными (т.е. они проникают в клетки-хозяева) и вызывают воспалительную реакцию.

Изменения ультраструктуры кишечных клеток из-за «привязанности и сглаживания», скорее всего, является основной причиной диареи у тех, кто страдает ЕРЕС.
Энтероинвазивная кишечная палочка (EIEC) встречается только у людей.

EIEC инфекция вызывает синдром, который идентичен дизентерии, с обильной диареей и высокой температурой.
Энтерогеморрагическая E. coli (EHEC) содержится в организме человека, крупного рогатого скота и коз.

Наиболее печально известным членом этого виротипа является штамм O157: H7, который вызывает кровавый понос без лихорадки. EHEC может вызвать гемолитико-уремический синдром и синдром внезапной почечной недостаточности.

Он использует бактериальные фимбрии для прикрепления (общий пилус E.coli, ECP), [19] умеренно инвазивен и обладает фаго-закодированным токсином Шига, который может вызывать интенсивную воспалительную реакцию.

Энтероаггегантная E. coli (ЕАЭС) обнаружена только в организме человека называется так потому, что имеет фимбрии, которые агрегируют клетки культуры ткани. ЕАЭС связываются со слизистой оболочкой кишечника, вызывая водянистый понос без лихорадки.

EAEC неинвазивны. Они производят гемолизин и энтеротоксин ST, подобно ЕТЕС.
Адгезивно-инвазивные E. coli (AIEC) обнаружены в организме человека. AIEC способны вторгаться в эпителиальные клетки кишечника и размножаться внутриклеточно.

Передача патогенной кишечной палочки часто происходит фекально-оральным путем. Общие пути передачи включают в себя:. Негигиеничное приготовление пищи, фермерское загрязнение из-за навоза, орошение посевов загрязненной или грязной водой из неочищенных сточных вод, наличие одичавших свиней на пахотных землях, или прямое потребление сточных загрязненных вод.

Предлагаем ознакомиться:  Соки и коктейли для иммунитета

Молочный и крупный рогатый скот являются основными резервуарами кишечной палочки O157: H7, и они могут переносить его бессимптомно и распространять через свои фекалии. Пищевые продукты, связанные со вспышками E.

coli, включают огурец, сырой мясной фарш, сырые ростки семян или шпинат, сырое молоко, непастеризованный сок, непастеризованный сыр и продукты, загрязненные инфицированными работниками пищевой промышленности фекально-оральным путем.

В соответствии Управлением по безопасности продуктов питания и лекарственных средств США, фекально-оральный цикл передачи может быть нарушен при правильном приготовлении пищи, предотвращении перекрестного загрязнения, использовании барьеров, таких как перчатки, для пищевых работников, политика здравоохранения, обращение сотрудников пищевой промышленности за медицинской помощью, если они больны, пастеризация сока или молочных продуктов и соответствующие требования для мытья рук.

Кишечная палочка, продуцирующая Шига токсин (STEC), в частности, серотип O157: H7, также передавался через мух, а также при непосредственном контакте с сельскохозяйственными животными, животными из мини-зоопарка, и частицами, распространяющимися в воздухе, в среде, где содержатся животные. 7)

Уропатогенные кишечные палочки (UPEC) являются причиной примерно 90% инфекций мочевыводящих путей (ИМП), наблюдаемых у людей с обычной анатомией. При восходящих инфекциях, фекальные бактерии колонизируют уретру и распространяются от мочевого тракта до мочевого пузыря, а также в почки (вызывая пиелонефрит), или простату у мужчин.

Поскольку женщины имеют более короткий мочеиспускательный канал, чем мужчины, они в 14 раз чаще страдают от восходящих ИМП.
Уропатогенные кишечные палочки используют P фимбрии (пиелонефрит-ассоциированные пили), чтобы связать уротелиальные клетки мочевых путей и колонизировать мочевой пузырь.

Эти адгезины специфически связывают фрагменты D-галактоза-D-галактозы на антигене P групп крови эритроцитов и уроэпителиальных клетках. Примерно 1% населения Земли испытывает недостаток этого рецептора, и его присутствие или отсутствие опосредует восприимчивость или не восприимчивость человека к инфекции мочевых путей E.

coli, соответственно. Уропатогенные кишечные палочки производят альфа- и бета-гемолизины, которые вызывают лизис клеток мочевых путей.
Другим фактором вирулентности, который обычно присутствует в UPEC, является семейство Dr из адгезинов, которые особенно связаны с циститом и ассоциированным с беременностью пиелонефритом.

Адгезины Dr связывают антиген Dr группы крови (DRA), который присутствует на распад ускоряющем факторе (DAF) на эритроцитах и других типах клеток. Там, Dr адгезины индуцируют развитие длинных клеточных расширений, которые обертываются вокруг бактерий, сопровождаясь активацией нескольких сигнальных каскадов, включая активацию PI-3-киназы.

UPEC может обойти врожденную иммунную защиту организма (например, систему комплемента), вторгаясь в поверхностные клетки с образованием внутриклеточных бактериальных сообществ (ВБС). Кроме того, они обладают способностью к образованию K антигена, капсульных полисахаридов, которые способствуют образованию биопленки.

Кишечные палочки, производящие биопленку, являются недостижимыми для иммунных факторов и антибактериальной терапии, и часто влияют на развитие хронических инфекций мочевых путей. Инфекции E.coli, производящие K антиген, обычно встречаются в верхних мочевых путях.

Морфология

Электронограмма ультратонкого среза клетки Е. coli: 1 — нуклеоид; 2 — цитоплазма; 3 — цитоплазматическая мембрана; 4 — клеточная стенка.

Электронограмма ультратонкого среза клетки Е. coli: 1 — нуклеоид; 2 — цитоплазма; 3 — цитоплазматическая мембрана; 4 — клеточная стенка.

Клетки Е. coli имеют форму палочек с закругленными концами длиной 1—2 мкм, толщиной 0,4—0,6 мкм (рис.).

К. п. грамотрицательна, ультраструктура сходна с другими грамотрицательными бактериями. Наряду с подвижными встречаются неподвижные формы.

Жгутики расположены перитрихиально. Спор не образуют. Встречаются штаммы с выраженной капсулой, у некоторых штаммов обнаружены реснички (пили).

Общие характеристики микроорганизма

Строение кишечной палочки

Кишечная палочка заселяется в организм человека после рождения, остаётся на протяжении жизни. Присутствие непатогенных штаммов в кишечнике – норма.

В кишечнике человека осуществляется симбиоз с бактерией, принимающей непосредственное участие в синтезе витаминов группы В и К. Польза для организма нормальной палочки состоит в сдерживании роста условно патогенной кишечной флоры (стафилококк), помощи выведения из организма токсинов.

Инфекция в толстом кишечнике

Инфекция в толстом кишечнике

В норме кишечная палочка заселяет толстый кишечник у ребёнка. Иногда патогенные штаммы удаётся обнаружить в желудке. Хотя микроорганизм является факультативным анаэробом, способен сохраняться в почве, воде.

Бактерия живёт во внешней среде, передаётся через немытые руки, загрязнённую воду. Потому важно делать анализы, чтобы выявить наличие фекальной загрязнённости. Другое место обитания – мочеполовая сфера мужчин и женщин.

Род эшерихий относится к семейству энтеробактерий. Наибольшая группа разновидностей микроорганизмов полезна для организма. Часть штаммов носит патогенный характер – появляется ряд тяжёлых пищевых отравлений, мочеполовых инфекций.

E. coli часто используют в качестве модельного организма в микробиологических исследованиях. Культивируемые штаммы, например, E. coli K12 хорошо приспособлены к росту в лабораторных условиях, и, в отличие от штаммов дикого типа, неспособны заселять кишечник.

Многие лабораторные штаммы утеряли способность образовывать биологические пленки[22][23]. Описанные особенности предохраняют штаммы дикого типа от антител и химических агентов, но требуют больших затрат вещества и энергии.

В 1946 годуДжошуа Ледерберг и Эдуард Тейтем описали явление конъюгации бактерий, используя кишечную палочку в качестве модельного организма[24]. E. coli остается одним из наиболее востребованных бактерий при изучении конъюгации и в настоящее время. E.

coli была важным компонентом первых экспериментов по генетике бактериофагов[25], ранние исследователи, например, Сеймор Бензер, использовали E. coli и фаг T4 для изучения структуры генов[26]. До исследований Бензера не было известно, имеет ген линейную или разветвленную структуру.

Кишечная палочка E. coli была одним из первых организмов, чей геном был полностью секвенирован. Последовательность нуклеотидов в геноме штамма К12 E. coli была опубликована в журнале Science в 1997 году[27].

Долговременный эксперимент по эволюции E. coli был начат Ричардом Ленски в 1988 году, и позволил непосредственно наблюдать эволюционные изменения в лабораторных условиях[28]. В данном эксперименте одна популяция E.

coli получила возможность аэробно метаболизировать цитрат. Такая способность встречается у E. coli в норме крайне редко. Неспособность к росту в аэробных условиях используют для того, чтобы отличить E.

Культуральные признаки

Культуры К. п. хорошо растут на обычных питательных средах при pH 7,2—7,4 ж оптимальной t° 37°. К. п. является факультативным анаэробом (см. Анаэробы ). На плотных питательных средах образует гладкие, плоско-выпуклые, круглые, опалового цвета мутноватые, колонии.

Биотехнология

E. coli играет важную роль в современной промышленной микробиологии и биологической инженерии[29]. Работа Стенли Нормана Коэна и Герберта Бойера на E. coli, с использованием плазмид и эндонуклеаз рестрикции для создания рекомбинантной ДНК, находится у истоков современной биотехнологии[30].

Кишечную палочку считают универсальным организмом для синтеза чужеродных белков[31]. В E. coli исследователи вводят гены при помощи плазмид, что позволяет осуществлять биосинтез белков для промышленной ферментации.

Также разработаны системы для синтеза в E. coli рекомбинантных белков. Одним из первых примеров использования технологии рекомбинантных ДНК является синтез аналога инсулина человека[32]. Модифицированные E.

coli используют при разработке вакцин, синтеза иммобилизованных ферментов и решения других задач[31]. Однако, в организме E. coli невозможно получать некоторые крупные белковые комплексы, содержащие дисульфидные связи, в частности, белки, для проявления биологической активности которых требуется посттрансляционная модификация[29].

Ферментативные свойства

Kishechnaja-palochka-pod-mikroskopom

К. п. продуцирует многочисленные сахаролитические ферменты, быстро ферментирует глюкозу и другие углеводы, чаще всего с кислото- и газообразованием. Почти все биотипы К. п. постоянно ферментируют маннит, арабинозу, мальтозу с образованием к-ты; св.

90% штаммов — лактозу, сорбит; непостоянно — сахарозу, раффинозу, рамнозу, ксилозу, дульцит, салицин; как правило, не ферментируют адонит и инозит. К. п. не утилизирует цитрат аммония, малонат натрия, не растет на среде с цианистым калием, не редуцирует нитраты в нитриты, не расщепляет мочевину, не разжижает желатину, большинство штаммов образует индол и не выделяет H2S. К. п.

дает положительную реакцию с метилротом и отрицательную реакцию Фогеса — Проскауэра (см. Фогеса-Проскауэра реакция), не синтезирует ферменты цитохромоксидазу и фенилаланиндезаминазу, непостоянно декарбоксилирует лизин, орнитин и дегидролизует аргинин.

Патогенность и вирулентность

К. п. — комменсалы толстого кишечника — могут вызывать гнойно-воспалительные процессы в органах и тканях при резком снижении резистентности организма.

Вирулентность К. п. проявляется в адгезивности К. п., т. е. прилипании к ворсинкам эпителия кишки, размножении в просвете тонкой и толстой кишки, пенетрации в клетки эпителия и во внутриклеточном размножении, а также в подавлении фагоцитарной активности макрофагов и полиморфно-ядерных лейкоцитов (см.

Предлагаем ознакомиться:  Кишечная палочка в моче у беременных что делать

Вирулентность). К. п.— возбудители колиэнтеритов у детей раннего возраста и холероподобных заболеваний у взрослых — размножаются на поверхности эпителиальных клеток кишки. К. п. — возбудители дизентериеподобных заболеваний — проникают в клетки эпителия и размножаются в них так же, как шигеллы.

Проявление вирулентности К. п. зависит от дозы бактерий, проникших в кишечник человека. Вирулентность К. п. определяется в тканевых культурах, опытах на лабораторных животных при воспроизведении экспериментального колиэнтерита, пневмонии и других процессов.

Пенетрационная способность устанавливается кератоконъюнктивальной пробой Шереня путем введения культуры К. п. на конъюнктиву глаза морской свинки. К. п. образует эндотоксин, связанный с ЛПС, который является частью О-антигена.

Биол, активность эндотоксина выражается неодинаково у равных серогрупп К. п. Токсические свойства эндотоксина определяются целой молекулой ЛПС, поскольку один липид или полисахарид малотоксичны. Эндотоксин поражает свертывающую систему крови, вызывает феномен Швартцмана (см.

Многие серогруппы К. п. продуцируют энтеротоксины. Более постоянно их образует Е. coli серогрупп 06, 08, 015, 075, 078, 0148 и др. Полагают, что одни серогруппы К. п. вызывают холероподобную диарею у людей, другие только у животных (поросят, телят).

К. п. продуцируют два типа энтеротоксина. Термостабильный энтеротоксин инактивируется только после кипячения в течение 30 мин., медленно диализируется через целлофан, сохраняет активность при кислых значениях pH и после обработки трипсином и проназой.

Молекулярный вес 10^3 — 10^4. Антигенными свойствами не обладает. Термолабильный энтеротоксин инактивируется после 30-минутного прогревания при 60°, pH 4,0—5,0, под действием проназы и не дуализируется. Мол.

Zarazhenie-jesherihiozom

вес точно не установлен. Антигенная специфичность термолабильных энтеротоксинов, продуцируемых разными серогруппами К. п., и холерогена одинакова. Они стимулируют активность аденилциклазы и вызывают накопление циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), что приводит к нарушению секреции и развитию острой диареи.

Для обнаружения энтеротоксигенных К. п. используют их способность вызывать расширение перевязанных участков тонкой кишки кролика и образование серозно-геморрагического экссудата. Другие методы основаны на способности термолабильного энтеротоксина активировать аденилциклазу и вызывать накопление в культуре ткани (яичников китайских хомячков, щитовидной железы свиньи) цАМФ, что приводит к индукции синтеза разных метаболитов и морфол, изменениям клеток.

Непатогенные бактерии E. coli, в норме в больших количествах населяющие кишечник, могут, тем не менее, вызвать развитие патологии при попадании в другие органы или полости человеческого тела. Если бактерия попадает через отверстие в ЖКТ в брюшную полость, может возникнуть перитонит.

Попав и размножившись во влагалище женщины, бактерия может вызвать или осложнить кольпит. Попадание бактерии в предстательную железу мужчины может быть патогенезом острого или хронического бактериального простатита.

E. coli очень чувствительна к таким антибиотикам, как стрептомицин или гентамицин. Однако, E. coli может быстро приобретать лекарственную устойчивость[33].

Антигены

структура ЛПС Е. coli 0111: В4. Обозначения: Кол — колитоза, Гл — глюкоза, Гал — галактоза, N-АцГл — N-ацетилглюкозамин, Геп - гептоза, х — неопределенный компонент.

Обозначения: Кол — колитоза, Гл — глюкоза, Гал — галактоза, N-АцГл — N-ацетилглюкозамин, Геп – гептоза, х — неопределенный компонент.

Количество сахаров в одном и том же концевом звене, так же как и число детерминантных звеньев у разных серогрупп эшерихий, неодинаковое. Специфичность О-антигенов К. п. обычно определяется в реакции агглютинации (см.) с О- или ОВ-агглютинирующими колисыворотками на предметном стекле, реже другими методами.

К-антигенами обозначают поверхностные антигены, которые связаны с капсулой и с ЛПС К. п. Их подразделяют на А-, В- и L-антигены, отличающиеся друг от друга чувствительностью к высокой температуре и хим. агентам.

Наиболее высокой устойчивостью к нагреванию (до 100° в течение 2,5 час.), спирту и 1 н. р-ру HCl обладает А-антиген, наименее устойчив L-антиген. У большинства К. п. К-антигены представляют собой кислые полисахариды, содержащие уроновые к-ты.

Nemytye-ovoshhi

Некоторые К-антигены (К 88) содержат только белок. К. п., имеющие К-антигены, не агглютинируются гомологичной О-коли-сывороткой. Эта особенность присуща живым культурам и утрачивается после их кипячения или автоклавирования.

Н-жгутиковые, или флагеллярные, антигены присущи активно подвижным штаммам. Они связаны с белком-флагеллином и определяют типовую иммунохим, специфичность К. п. Н-антигены термолабильны. Они полностью разрушаются при кипячении в течение 2,5 час.

У К. п. описано ок. 170 О-антигенов, 97 К-антигенов и 50 Н-антигенов. Штаммы К. п., снабженные ресничками, содержат белковые реснитчатые антигены. Их обнаруживают в реакции гемагглютинации (см.).

Св. 123 О-серологических групп эшерихий связаны друг с другом односторонними или двусторонними антигенными связями. Более чем у 56 серогрупп установлены антигенные связи с шигеллами и у 42 серогрупп с другими представителями семейства Enterobacteriaceae.

К. п. обозначаются по антигенным формулам: на первом месте ставится номер О-антигена, на втором — К-антигена, на третьем Н-антигена. Тип К-антигена указывается в скобках. Напр., К(А), К (В) или K(L). Номера О-, К- и Н-антигенов разделяются двоеточиями.

По антигенным формулам устанавливается принадлежность исследованного штамма к определенной серол, группе [напр., Е. coli 026:К60 (B6)] и серол, типу [напр., Е. coli 026:К60 (В6):Н2]. Различия в рецепторах (факторном составе) О-антигенов обозначаются малыми буквами лат. алфавита. Напр., серогруппа 0111 :К58 (В4) разделена на 0111a,b:К58(В4) и 0111a,c:К58(В4).

Кишечные инфекции (Эшерихиозы)

Вирулентные штаммы E. coli могут вызывать гастроэнтериты, воспаления мочеполовой системы, а также менингит у новорожденных. В редких случаях вирулентные штаммы также вызывают гемолитический-уремический синдром, перитонит, мастит, сепсис и грамотрицательную пневмонию.

Низкотемпературная электронная микрофотография кластера

E. coli

. Увеличение в 10 000 раз. Индивидуальные бактерии представлены округленными цилиндрами

Некоторые штаммы E. coli, например, O157:H7, O121 и O104:H21, синтезируют потенциально смертельные токсины. Пищевые отравления, инфекционным агентом при которых является E. coli, обычно вызваны употреблением в пищу немытых овощей или непрожаренного мяса.

В случае заболеваний кишечника у новорожденных, при болезни Крона и при неспецифическом язвенном колите, обнаруживают повышенные уровни E. coli в слизистых ЖКТ[34]. Инвазивные штаммы E. coli обнаружены в воспаленных тканях, а количество бактерий в очагах воспаления коррелирует с тяжестью воспаления в кишечнике[35].

Передача патогенных E. coli часто происходит фекально-оральным путем[18][36][37]. Частые пути передачи могут быть вызваны: низкой гигиеной приготовления пищи[36], загрязнением продуктов навозом[38], поливом урожая загрязненной водой или сточными водами[39], при выпасе диких свиней на пашнях[40], употреблением для питья воды, загрязненной сточными водами[41].

Первичными резервуарами E. coli O157:H7 является мясной и молочный скот[42], который может переносить бактерии бессимптомно и выделять с фекалиями[42].

Заболевание кишечника (диарею) вызывает более 100 видов патогенных штаммов возбудителей. Они сгруппированы в четыре класса. Бактерии каждого класса способны продуцировать свои энтеротоксины, вызывающие диарею, и имеют свои отличительные симптомы заболевания.

  • Слипаясь с клетками эпителия толстого кишечника, Escherichia coli интенсивно размножаются и нарушают его работу. В просвет кишечника секретируется большое количество жидкости, содержащей электролиты, которая не успевает всасываться обратно. У больного появляется жидкий водянистый стул.
  • Escherichia coli, продуцирующие веротоксин, кроме диареи способны повреждать кровеносные сосуды слизистой оболочки толстой кишки, в результате чего развивается геморрагический колит. Образовавшиеся кровяные сгустки и фибрин препятствуют нормальному кровоснабжению кишечника, вплоть до развития некроза. Жидкий стул с примесью крови и выраженные симптомы интоксикации являются ведущими в клинике данного заболевания. При попадании бактерий в брюшную полость, развивается перитонит. При попадании в кровяное русло, бактерии инфицируют внутренние органы, вызывая гнойное воспаление желчного пузыря, желчных ходов, почек и даже молочную железу и др.
  • Патогенная кишечная палочка инфицирует мочевые пути и почки.
  • Кишечная палочка может попасть извне в женские половые органы и вместе с другими патогенными микроорганизмами вызвать воспаление влагалища, матки и яичников. У мужчин кишечные палочки способны вызвать воспаление яичек, их придатков и предстательной железы.
  • Бактерии могут попасть в организм новорожденного при родах и стать причиной развития у него менингита.
  • Гемолизирующая кишечная палочка способна вызвать у маленьких детей, стариков и женщин в послеродовом периоде, когда значительно снижается иммунитет, развитие гемолико-уремического синдрома.

Рис. 2. Многочисленные ворсинки (пили) обеспечивают слипание бактерий с клетками слизистой оболочки кишечника.

Рис. 3. Продукты, которые могут быть обсеменены кишечной палочкой.

Плазмиды

К. п. могут содержать различные плазмиды (см.): профаг, F (фактор фертильности), Col (колициногенный фактор), R (фактор резистентности), К88 (антигенный фактор), Ent (энтеротоксигенный фактор) и др. Профаги могут вызывать изменения отдельных признаков К. п., напр.

О-антигена (см. Лизогения). F-плазмиды определяют половую полярность и вызывают образование половых ресничек (sex-pili). Col-плазмиды контролируют образование колицинов, подавляющих рост филогенетически родственных бактерий.

R-плазмиды ответственны за резистентность К. п. к антибиотикам. Плазмида К88 контролирует синтез одноименного антигена и нитей, определяющих адгезивные свойства энтеропатогенных и энтеротоксигенных К. п.;

Предлагаем ознакомиться:  Как передатся и проявляется кишечная инфекция

Вакцина

Исследователи разрабатывают эффективные вакцины для снижения количества случаев заражения патогенными штаммами E. coli по всему миру[45].

В апреле 2009 года исследователи Мичиганского университета заявили о том, что разработали вакцину для одного из штаммов E. coli. Подана заявка на патент[46].

Антибактериальная терапия и резистентность

Устойчивость К.п. к воздействию внешних факторов — обычная для аспорогенных бактерий. Во внешней среде (воде, почве) она выживает в зависимости от конкретных условий в течение нескольких месяцев При нагревании во взвесях погибает при 55° через час, при 60° — через 15 мин.

, в 1% р-ре фенола — через 10 мин., в р-ре сулемы 1:4000 — через 2 мин. К. п. обладает избирательной чувствительностью к бриллиантовому зеленому и солям тетратионовой к-ты. На этом основано применение ряда селективных сред. Многие штаммы К. п. высокочувствительны к мономицину, канамицину, гентамицину.

Методы выделения и идентификации. Материалом для выделения К. п. являются объекты внешней среды (вода, почва, смывы с разных предметов), при заболеваниях — испражнения, рвотные массы, моча, дуоденальное содержимое или кровь, а также пищевые продукты, подозреваемые как источник заражения.

Материал засевают на дифференциально-диагностические среды (см.) с последующим выделением чистой культуры К. п. Идентификацию последней проводят путем изучения морфол., культуральных, биохим, и антигенных признаков. Заключительным этапом является определение биотипа К. п., особенно серогруппы и серотипа.

См. также Escherichia.

Библиография: Борисов Л. Б. Энтеропатогенные кишечные палочки и их фаги, Л., 1976, библиогр.; Кауфман Ф. Семейство кишечных бактерий, пер. с англ., М., 1959, библиогр.; Методы санитарно-микробиологического исследования объектов окружающей среды, под ред. Г. И. Сидоренко, М., 1978; Минкевич И. Е.

Mazok-na-kishechnuju-palochku

Бактерии группы кишечной палочки как санитарно-показательные микроорганизмы, Л., 1949; Острые кишечные инфекции, под ред. Т. В. Перадзе, с. 73, Л., 1973, библиогр.; Tабачник А. Л., Гиршович Е. С. и Темпер Р. М.

Энтеротоксигенные Е. coli, Журн, микр., эпид, и иммун., № 3, с. 31, 1977, библиогр.; Bergey’s manual of determinative bacteriology, ed. by R. E. Buchanan a. N. E. Gibbons, Baltimore, 1975, bibliogr.; Cooke E. M.

Escherichia coli and man, Edinburgh—L., 1974; Medearis D. N., Cammit-t a B. M. a. H e a t h E. C. Cell wall composition and virulence in Escherichia coli, J. exp. Med., v. 128, p. 399, 1968; 0 r s k o v I. a. o.

Л. Б. Борисов.

Бактериальные инфекции обычно лечат с помощью антибиотиков. Тем не менее, чувствительности к антибиотикам у различных штаммов E.coli отличается друг от друга. В качестве грамотрицательного микроорганизма, кишечная палочка устойчива ко многим антибиотикам, которые эффективны против грамположительных микроорганизмов.

Антибиотики, которые могут быть использованы для лечения инфекции E. coli, включают амоксициллин, а также другие полусинтетические пенициллины, много цефалоспоринов, карбапенемов, азтреонам, триметоприм-сульфаметоксазол, ципрофлоксацин, нитрофурантоин и аминогликозиды.

Priem-tabletok

Устойчивость к антибиотикам является растущей проблемой. Частично, это происходит из-за чрезмерного использования антибиотиков, но частично это, вероятно, связано с применением антибиотиков в качестве стимуляторов роста в кормах для животных.

В исследовании, опубликованном в журнале Science в августе 2007 года, было установлено, что скорость приспособительных мутаций у E.coli составляет «порядка 10-5 на геном, за поколение, что в 1000 раз выше, чем предыдущие оценки».

Это открытие может иметь значение для изучения и управления бактериальной резистентностью к антибиотикам.
Устойчивые к антибиотикам кишечные палочки могут также передавать гены, ответственные за устойчивость к антибиотикам, к другим видам бактерий, таким как золотистый стафилококк, посредством процесса, называемого горизонтальный перенос генов. Бактерии E.

coli часто несут несколько плазмид с лекарственной резистентностью, и в условиях стресса способны легко передавать эти плазмиды другим видам. В самом деле, E.coli является частым членом биопленки, где существует много видов бактерий в непосредственной близости друг от друга.

Это смешение видов позволяет штаммам E.coli принимать и передавать плазмиды из других бактерий и обратно. Таким образом, E.coli и другие энтеробактерии являются важными резервуарами переводимой устойчивости к антибиотикам.

Устойчивость к бета-лактамным антибиотикам стала особой проблемой в последние десятилетия, поскольку штаммы бактерий, которые производят бета-лактамазы расширенного спектра, становятся все более распространенными.

Эти ферменты бета-лактамазы делают многие, если не все, пенициллины и цефалоспорины неэффективными в качестве терапии. E.coli расширенного спектра, продуцирующие бета-лактамазы (ESBL E.coli), обладают высокой устойчивостью к массе антибиотиков, и инфекции, вызванные этими штаммами, трудно поддаются лечению.

Инфекция в толстом кишечнике

Во многих случаях, только два пероральных антибиотика и очень ограниченная группа внутривенных антибиотиков, остаются эффективными. В 2009 году, в Индии и Пакистане на бактерии E.coli был обнаружен ген под названием ген металло-бета-лактамазы Нью-Дели (сокращенно NDM-1), который дает резистентность даже к внутривенному антибиотику карбапенему.

Повышенная озабоченность по поводу распространенности этой формы «супербактерии» в Соединенном Королевстве привела к призывам к дальнейшему мониторингу и стратегиям для борьбы с инфекциями и смертями по всей Великобритании.

Фаготерапия

Фаготерапия – использование вирусов, которые направленно воздействуют на патогенных бактерий, была разработана в течение последних 80 лет, в основном, в странах бывшего Советского Союза, где она использовалась для предотвращения диареи, вызванной кишечной палочкой.

Вакцинация

Исследователи активно работают над разработкой безопасных, эффективных вакцин для снижения случаев инфекции E. coli во всем мире. В марте 2006 года сообщалось, что вакцина, вызывающая иммунный ответ против палочки E. coli O157:H7 О-специфический полисахарид, конъюгированный с рекомбинантным экзотоксином А синегнойной палочки (O157- rEPA), является безопасной у детей от двух до пяти лет. Предыдущая работа уже указала, что она безопасна для взрослых. Планируется III фаза клинических испытаний, чтобы проверить крупномасштабную эффективность лечения.
В 2006 году, Fort Dodge Animal Health (Уайет) представил эффективную, живую, ослабленную вакцину для борьбы с аэроциститом и перитонитом у кур. Вакцина представляет собой генетически модифицированную авирулентную вакцину, которая продемонстрировала защиту от O78 и нетипируемых штаммов.
В январе 2007 года канадская биофармацевтическая компания Bioniche объявила о разработке вакцины для скота, которая уменьшает количество O157:H7 в навозе, на коэффициент 1000, то есть, убивет около 1000 патогенных бактерий на грамм навоза.
В апреле 2009 года исследователь Университета штата Мичиган объявил, что он разработал рабочую вакцину для штамма E.coli. Доктор Махди Саид, профессор эпидемиологии и инфекционных заболеваний в колледжах ветеринарной медицины и медицины человека Университета штата Мичиган, подал патентную заявку на свое открытие и вступил в контакт с фармацевтическими компаниями для её коммерческого производства.

Список использованной литературы:


1)
Bentley R, Meganathan R (Sep 1982). «Biosynthesis of vitamin K (menaquinone) in bacteria». Microbiological Reviews 46 (3): 241–80. PMC 281544. PMID 6127606
2)
Eckburg PB, Bik EM, Bernstein CN, Purdom E, Dethlefsen L, Sargent M, Gill SR, Nelson KE, Relman DA (Jun 2005). «Diversity of the human intestinal microbial flora». Science 308 (5728): 1635–8. Bibcode:2005Sci…308.1635E. doi:10.1126/science.1110591. PMC 1395357. PMID 15831718
3)
Tatum E. L.; Lederberg J. (1947). «Gene recombination in the bacterium Escherichia coli». J. Bacteriol 53: 673–684
4)
E. coli genotypes – OpenWetWare
5)
D’Herelle F (1918). «Sur le rôle du microbe filtrant bactériophage dans la dysenterie bacillaire». Compt. Rend. Acad. Sci. 167: 970–972.
6)
Kuttner A. G. (1923). «Bacteriophage phenomena». J. Bacteriol 8 (1): 49–101. PMC 379003. PMID 16558985
7)
«The Phage Course – Origins». Cold Spring Harbor Laboratory. 2006. Archived from the original on September 16, 2006. Retrieved 2007-12-03
8)
Bacteria make major evolutionary shift in the lab
Ссылка на основную публикацию

Adblock detector