Escherichia coli

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Ugrás a navigációhoz Ugrás a kereséshez
Infobox info icon.svg
Escherichia coli
EscherichiaColi NIAID.jpg
Rendszertani besorolás
Ország: Baktériumok (Bacteria)
Törzs: Proteobacteria
Osztály: Gammaproteobacteria
Rend: Enterobacteriales
Család: Enterobacteriaceae
Nemzetség: Escherichia
Faj: E. coli
Tudományos név
Escherichia coli
(Migula 1895)
Castellani and Chalmers 1919
Hivatkozások
Wikifajok

A Wikifajok tartalmaz Escherichia coli témájú rendszertani információt.

Commons

A Wikimédia Commons tartalmaz Escherichia coli témájú kategóriát.

Az Escherichia coli (kólibaktérium vagy kólibacilus) egy rövid, Gram-negatív baktérium az Enterobacteriaceae családban, az Escherichia nemzetség legismertebb faja. 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 biokémiája[szerkesztés]

Táplálkozása és növekedése[szerkesztés]

Az 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.

Mozgása[szerkesztés]

Bizonyos 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 jelt 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 flórában[szerkesztés]

Az 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 betegségekben[szerkesztés]

Virulens 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:

  • EHEC enterohemorrhágiás E. coli
  • EPEC enteropatogén E. coli
  • ETEC enterotoxikus E. coli
  • EIEC enteroinvazív E. coli
  • EAEC enteroaggregatív E. coli
  • DAEC diffuz adherens E. coli.

A szakasz bevezetésében megnevezett kórokozó kólibaktériumokat így is emlegetik:

  • UPEC uropatogén E. coli
  • SAEC szepszis asszociált E. coli
  • NMEC neonatális meningitis okozó E. coli

A Cornell Egyetem (Ithaka, Amerikai Egyesült Államok) vizsgálatai szerint egy új törzs kapcsolatba hozható a krónikus bélgyulladással járó Crohn-betegséggel.[13]

Patogenezis[szerkesztés]

Egyes 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.

Kezelés[szerkesztés]

A 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 állatorvoslásban[szerkesztés]

A kólibaktérium az állatoknál is képes betegséget okozni. Specifikus kórképei:

  • a szopós és az elválasztott malacok hasmenése
  • a kecskegidák és bárányok szeptikémiája
  • a szárnyasok szeptikémiája
  • a tehenek masztitisze, tőgygyulladása

Leggyakrabban éppen a kólibaktérium tehető felelőssé a kutyák és a macskák garatában és környékén lezajló kóros folyamatokért.

Felismerése[szerkesztés]

Élettani 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.

Felhasználása[szerkesztés]

Az iparban[szerkesztés]

Az 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 kutatásban[szerkesztés]

Az 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 hozott létre. A törzs tagjainak génállományaa 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[szerkesztés]

  1. ↑ A nyerstej-minták feltételezetten Escherichia coli számának vizsgálata néhány tejtermelő gazdaságban (pdf) pp. 32-33. Agrártudományi Közlemények 2006/21. különszám. (Hozzáférés: 2010. július 13.)
  2. ↑ 'Escherichia coli O157:H7. CDC Division of Bacterial and Mycotic Diseases. [2011. június 18-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2007. január 25.)
  3. ↑ Vogt RL, Dippold L (2005). „Escherichia coli O157:H7 outbreak associated with consumption of ground beef, June-July 2002”. Public Health Rep 120 (2), 174–8. o. PMID 15842119.  
  4. ↑ Bentley R, Meganathan R (1982. szeptember 1.). „Biosynthesis of vitamin K (menaquinone) in bacteria”. Microbiol. Rev. 46 (3), 241–80. o. PMID 6127606.  
  5. ↑ Hudault S, Guignot J, Servin AL (2001. July). „Escherichia coli strains colonising the gastrointestinal tract protect germfree mice against Salmonella typhimurium infection”. Gut 49 (1), 47–55. o. DOI:10.1136/gut.49.1.47. PMID 11413110.  
  6. ↑ Reid G, Howard J, Gan BS (2001. September). „Can bacterial interference prevent infection?”. Trends Microbiol. 9 (9), 424–8. o. DOI:10.1016/S0966-842X(01)02132-1. PMID 11553454.  
  7. ↑ Feng P, Weagant S, Grant, M: Enumeration of Escherichia coli and the Coliform Bacteria. Bacteriological Analytical Manual (8th ed.). FDA/Center for Food Safety & Applied Nutrition, 2002. szeptember 1. [2009. május 19-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2007. január 25.)
  8. ↑ Brüssow H, Canchaya C, Hardt WD (2004. September). „Phages and the evolution of bacterial pathogens: from genomic rearrangements to lysogenic conversion”. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 68 (3), 560–602. o. DOI:10.1128/MMBR.68.3.560-602.2004. PMID 15353570.  
  9. ↑ Kubitschek HE (1990. január 1.). „Cell volume increase in Escherichia coli after shifts to richer media”. J. Bacteriol. 172 (1), 94–101. o. PMID 2403552.  
  10. ↑ Madigan MT, Martinko JM. Brock Biology of microorganisms, 11th, Pearson (2006). ISBN 0-13-196893-9 
  11. ↑ Fotadar U, Zaveloff P, Terracio L (2005). „Growth of Escherichia coli at elevated temperatures”. J. Basic Microbiol. 45 (5), 403–4. o. DOI:10.1002/jobm.200410542. PMID 16187264.  
  12. ↑ a b Todar, K.: Pathogenic E. coli'. Online Textbook of Bacteriology. University of Wisconsin–Madison Department of Bacteriology. (Hozzáférés: 2007. november 30.)
  13. ↑ Yahoo! Groups
  14. ↑ Johannes Krämer: Lebensmittel-Mikrobiologie. 5. kiadás UTB, Stuttgart 2002, ISBN 978-3-8252-1421-0, 53–54.
  15. ↑ T.A. Brown: Gentechnologie für Einsteiger, 3. Auflage, Spektrum Verlag Heidelberg 2002, ISBN 3-8274-1302-8
  16. ↑ G. Walsh: Biopharmaceutical benchmarks. Nat Biotechno (2006) 24:769-776. PMID 16841057
  17. ↑ Deutsche Welle: Kalenderblatt zum 23. November, elérés 2009 november 24-én
  18. ↑ http://www.crestnrp.org/genesat1/ Archiválva 2009. április 27-i dátummal a Wayback Machine-ben GeneSat-1
  19. ↑ Scaled-down genome may power up E. coli's ability in lab, industry. Biology News Net, 28. April 2006 (englisch)
  20. ↑ Personnel of the California NanoSystems Institute
  21. ↑ Metabolic Engineering and Systems Biology Laboratory
  22. ↑ UCLA Engineering researchers develop new method for the production of more efficient biofuels Archiválva 2009. szeptember 17-i dátummal a Wayback Machine-ben UCLA Engineering: News Center, 1. Februar 2008 (englisch)
  23. ↑ Bakterien produzieren Butanol Heise Online Technology Review, 30. Januar 2008

Fordítás[szerkesztés]

  • Ez a szócikk részben vagy egészben az Escherichia coli című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

Források[szerkesztés]

  • Alfred-Nissle-Gesellschaft e. V. (Hrsg.): Darmflora in Symbiose und Pathogenität. 4. Interdisziplinäres Symposium, Berlin 10.–11. November 2000. Alfred-Nissle-Gesellschaft e. V. Hagen 2001 (kostenlos bei Alfred-Nissle-Gesellschaft e. V., Brüningstr. 16, 58089 Hagen, E-Mail: office@a-nissle-ges.de).
  • Gabriele Blum-Oehler (Hrsg.): Escherichia coli. Facets of a versatile pathogen, on the occasion of the 150th birthday of Theodor Escherich (1857 - 1911); Leopoldina Symposium, Bildungszentrum Kloster Banz, Bad Staffelstein, Germany, October 9 to 12, 2007. Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina in collaboration with European Molecular Biology Organization (EMBO) and the Federation of European Microbiological Societies (FEMS). In: Nova acta Leopoldina N.F., Band 98, Wisseschafliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart 2008, ISBN 978-3-8047-2519-5.
  • Clemens et al.: Field trial of oral cholera vaccines in Bangladesh. Results from three-year follow up, Lancet 1990; 335, S. 270–273
  • Gruss et. al. (Hrsg.): Industrielle Mikrobiologie. Ausgewählte Verfahren und Perspektiven für die Zukunft, 3. Auflage, Spektrum, Heidelberg 1987, ISBN 3-922508-25-1.
  • Reinhard Piechocki: Das berühmteste Bakterium. 100 Jahre Escherichia-coli-Forschung. In: Wir und die Natur. Urania, Leipzig / Jena / Berlin 1989, ISBN 3-332-00278-3.
  • Weinke: Prävention von Reisediarrhoen. In: Flug- und Reisemedizin. Thieme, Stuttgart, April 2004, S. 12–13, ISSN 0947-7616

További információk[szerkesztés]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Escherichia coli témájú médiaállományokat.
Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Escherichia coli témájú médiaállományokat.
Genetikai modellszervezetek
Nemzetközi katalógusok
Taxonazonosítók
A lap eredeti címe: „https://hu.wikipedia.org/w/index.php?title=Escherichia_coli&oldid=20657792”