|
Escherichia coli
Az Escherichia coli (kólibaktérium vagy kólibacilus) egy rövid, Gram-negatív baktérium az Enterobacteriaceae családban, az Escherichia nemzetség legismertebb faja, és típusfaja. Általában peritrich csillós, de lehet csillótlan is.[1] Tokja általában nincs, de lehet tokos. Aerob, fakultatív anaerob. Könnyen és jól tenyészthető. Rendszerint meleg vérű állatok tápcsatornájának alsó szakaszában él. A legtöbb szerotípus ártalmatlan, de vannak olyanok is, mint például az O157:H7, mely emberben ételmérgezést okozhat.[2][3] A veszélytelen törzsek az emésztőrendszer normális flórájához tartoznak, K2-vitamint termelnek.[4] Jelenlétük megnehezíti egyes patogének elszaporodását a bélrendszerben.[5][6] 1885-ben fedezte fel Theodor Escherich német gyerekorvos és mikrobiológus.[7] Az E. coli és hasonló baktériumok képesek DNS-részletek átadására bakteriális konjugáció útján.[8] A T4 fág fertőzi. Biológiája és biokémiájaTáplálkozása és növekedéseAz E. coli Gram-negatív, aerob, fakultatív anaerob nem spórázó baktérium. A sejtek pálcika alakúak, 2 μm (mikrométer) hosszúak és 0,5 μm átmérőjűek.[9] Főként cukorral és bizonyos aminosavakkal táplálkozik. Sokféle táptalajon képes megélni, kevert savas fermentációval állít elő szukcinátot, tejsavat, etanolt, acetátot és szén-dioxidot. K-vitamint is termel. A kevert savas fermentáció hidrogén mellékterméket állít elő, melyhez alacsony környezeti hidrogénkoncentráció szükséges. Ezért is fordul elő gyakran hidrogenotrófokkal, például metanogénekkel vagy szulfát redukálókkal együtt.[10] Optimális növekedési hőmérsékletük 37 °C, de bizonyos laboratóriumi törzsek 49 °C-ig szaporodnak.[11] Megfelelő körülmények között képesek akár 20 percenként is osztódni. A növekedés lezajlik aerob és anaerob körülmények közt is. MozgásaBizonyos törzsek ostorral (peritrich flagellummal) rendelkeznek, mások flagellum nélküliek (atrich). Az ostoros baktériumok önállóan úsznak, így közelítik meg a tápanyagokban gazdag, és kerülik el a káros savas vagy a túlzott sókoncentrációjú helyeket. Ez a mozgás a kemotaxis. Tájékozódó mozgásokat is végeznek a koncentrációváltozások felmérésére. Kedvező változás esetén továbbúsznak az adott irányba; kedvezőtlen változás esetén egy másik iránnyal próbálkoznak. Így alakul ki jellegzetes cikkcakkos útvonaluk. A különféle anyagokat a sejt két végén összesűrűsödő 15 ezer receptor észleli. Ha tápanyagot észlelnek, akkor jelet küldenek az ostor mozgásáért felelős fehérjéknek. Ha ezek a fehérjék az óramutató járásával ellentétes irányba fordítják el az ostort, akkor az propellerként hajtja a baktériumot. Ha az ellenkező irányban fordulnak el, akkor a sejt megpördül, így megváltozik a térbeli helyzete. Szerepe a normál flórábanAz E. coli általában születés utáni első negyven órában megtelepszik az újszülött tápcsatornájában.[12] A fertőzés történhet étel, víz, vagy az újszülöttel kapcsolatba kerülő emberek útján. A tápcsatornában a vastagbél felületéhez tapad. Az emberi test egyik legfontosabb kommenzalista organizmusa. Gyors osztódásával kiszorítja a kórokozó baktériumokat. Szerepe betegségekbenVirulens törzsek okozhatnak gasztroenteritiszt, húgyúti fertőzéseket és meningitiszt. Ritkábban okozhatnak hemolítikus urémiás szindrómát, peritonitiszt, masztitiszt, szeptikémiát és Gram-negatív pneumóniát.[12] Több altípust ismernek, amik különféle betegségeket képesek okozni:
A szakasz bevezetésében megnevezett kórokozó kólibaktériumokat így is emlegetik:
A Cornell Egyetem (Ithaka, Amerikai Egyesült Államok) vizsgálatai szerint egy új törzs kapcsolatba hozható a krónikus bélgyulladással járó Crohn-betegséggel.[13] PatogenezisEgyes törzsei toxinokat termelnek. A sigatoxin enterotoxikusan és sejtméregként hat, és hasonló a sigellák által termelt méreganyaghoz. A sigatoxint termelő E. coli rövidítése STEC. Hasmenést, hányást és bélgörcsöket okozhatnak. Hasonlóan, a verotoxint termelő E. coli rövidítése VTEC. Az enterohemorrhágiás E. coli a STEC-ek körébe tartozik, ami még más betegséget okozó képességekkel is rendelkezik. Az EHEC által okozott betegségeket EHEC-colitis néven foglalják össze. Az EHEC az ételmérgezések leggyakoribb okai közé tartozik. A fertőzés a kérődzőktől indul ki, például marhától, kecskétől és birkától. Más fajoknál a fertőzés ritkább. A fertőzést legtöbbször a marhahús és a nyers tej viszi át az emberre, de a fertőzés bekövetkezhet az állattal való foglalkozás és a fürdővíz lenyelése által is. A kórokozó erősen fertőző: már 10-100 EHEC baktérium elég a fertőzéshez, és elég ahhoz, hogy érintéssel emberről emberre terjedjen. A kialakuló kórkép lehet trombotikus-trombocitopéniás purpura (TTP) vagy hemolitikus-urémiás szindróma (HUS). A kettő közül a HUS károsítja a vesét, ami a beteg halálát okozhatja. Ez minden korosztályt érint, de különösen a 6 éven aluli gyerekek érzékenyek rá. A veseelégtelenség az esetek 10-30%-ában halálhoz vezet a megbetegedés utáni első évben.[14] Az ETEC az utazási hasmenés gyakori kórokozója. A tünetekért egy hőérzékeny enterotoxin a felelős (az LT I és LT II). Ennek két aktív centruma van, az egyik a célsejt G-gangliozidjához kapcsolódik (B domén), a másik az aktív komponens, ami a koleratoxinhoz hasonlóan aktiválja az adenilátciklázt és a guanilátciklázt. A baktérium a genetikai információt transzdukcióval szerzi egy lizinogén fágtól. Az ETEC baktériumok tartalmaznak még egy hőálló fehérjét (ST), aminek pontos szerepe máig ismeretlen. A csecsemőknél az EPEC hasmenést vált ki. Az EIEC baktériumok behatolnak a nyálkahártya sejtjeibe, és tönkreteszik őket, a vérhashoz hasonló hasmenést váltva ki. KezelésA kezelést az antibiogramm alapján végzik, de a fertőzés súlyossága és az anatómiai jellegzetességek is szerepet játszanak. Utazási hasmenés esetén a víz és a sók pótlása az elsődleges, ritkán adnak antibiotikumot. Ennek az az oka, hogy a hasmenés eltávolítja a kórokozókat, így felesleges ezt mesterségesen támogatni. A gyógyszergyárakban kapható elektrolitport tiszta, például átforralt vízben fel kell oldani, és meginni. Angol neve Oral Rehydratation Solution (ORS). Nátriumsót, glükózt, kalciumsókat, részben bikarbonátot és citrátot tartalmaz. A kórokozó kólibaktériumok ellen már oltóanyag is létezik. Ez az ETEC-LT béta alegységét utánozza. A hasonlóság miatt az oltás a koleratoxin ellen is véd (keresztimmunitás). Az állatorvoslásbanA kólibaktérium az állatoknál is képes betegséget okozni. Specifikus kórképei:
Leggyakrabban éppen a kólibaktérium tehető felelőssé a kutyák és a macskák garatában és környékén lezajló kóros folyamatokért. FelismeréseÉlettani tulajdonságai alapján ismerik fel, mivel sok más faj hasonlít hozzá. Ha sok baktériumot várnak, akkor a mintát MacConkey-agarra oltják; ha keveset, akkor összetett táptalajon tenyésztik a baktériumokat. A MacConkey-agar sötétvörös baktériumkolóniáinak élettani tulajdonságait IMViC-teszttel vizsgálják tovább. Az altípusokra szerológiai vizsgálatokat végeznek. A gyorstesztek ELISA- vagy PCR-eljáráson alapszanak. FelhasználásaAz iparbanAz E. coli népszerű a biotechnológiai és a géntechnológiai eljárásokban gyors növekedése és szaporodása miatt, valamint azért, mert a természetes bélflóra részeként nem allergén. Itt új genetikai információkat visznek beléjük a különféle plazmidok bejuttatásával, továbbá hasznosítják az eleve meglevő információit, például innen nyerik a széles körben alkalmazott EcoRI enzimet, és így termeltetnek a génmódosított E. coli baktériumokkal inzulint, aminosavakat, interferonokat, növekedési hormont, enzimeket, gyógyszereket.[15] A 2003 és 2006 között a 31 gyógyszerként felhasznált fehérje közül kilencet kólibaktériumban termeltettek.[16] A kutatásbanAz első E. coli gént Jonathan Beckwith izolálta 1969. november 23-án.[17] Elsőként ennek a prokariótának szekvenciálták meg a teljes genomját (5000 gén, 4,65 ·106 bázispár). A faj a molekuláris biológia kedvence. Ismerik az egész génállományát, és törzsei közül többet is izoláltak. 1988-tól Richard Lenski hosszú távú kísérletben vizsgálta evolúcióját. A GeneSat-1 misszió keretében 2006. december 16-án egy műhold fedélzetén Föld körüli pályára állítottak néhány kólibaktériumot, hogy vizsgálják a súlytalanság és a sugárzások által kiváltott genetikai változásokat.[18] Frederick Blattner és társai (University of Wisconsin) egy csökkentett génállományú törzset hoztak létre. A törzs tagjainak génállománya a természetesnél 15 százalékkal kisebb, és képtelenek természetes környezetben élni. A génállományt két törzs génállományának összehasonlításával alakították ki úgy, hogy csak azt tartották meg, ami mindkettőben jelen volt. A tenyésztés célja az volt, hogy a biotechnológiai célokra használt baktériumok könnyebben kézben tarthatók legyenek.[19] James Liao és társai újabb kutatásai szerint[20][21] (Kaliforniai Egyetem, Los Angeles (UCLA)) a génmódosított baktériumokkal glükózból bioüzemanyagok termelhetők, mint hosszú elágazó molekulájú alkoholok, például izobutanol, 1-butanol, 2-feniletanol vagy elágazó pentanolok.[22][23] Az Escherichia coli XL1-Red törzs mutációs rátája ötezerszerese a vad típusnak. Ennek oka a DNS javítómechanizmusainak károsodása; ez három mutációra vezethető vissza. A törzset a nem célzott mutációk kutatására használják. A mutációk létrehozása a biomedicina klasszikus módszere, amivel a megfelelő gén működését kutatják. Jegyzetek
Fordítás
Források
További információk A Wikimédia Commons tartalmaz Escherichia coli témájú médiaállományokat.
A Wikimédia Commons tartalmaz Escherichia coli témájú médiaállományokat.
|
.jpg)
Portal di Ensiklopedia Dunia
