Что такое кишечная палочка
Escherichia coli (E. coli) — это разновидность бактерии — крошечного одноклеточного организма, который может жить во многих различных средах. Бактерии обнаруживаются в почве и воде, а также в живых организмах, включая растения, людей и животных. В некоторых случаях бактерии являются патогенами, потому что они вызывают инфекции у людей. Многие бактерии, однако, не вредят людям, а выживают у людей как комменсалы (сосуществование двух разных организмов, полезное для одного из них (комменсала) и безразличное для другого (хозяина)). В этой ситуации бактерии получают пищу и пользу от людей, не вызывая симптомов или заболеваний. Кишечная палочка обычно является комменсальной, но в определенных ситуациях она может вызывать различные заболевания человека.
Имеются данные, свидетельствующие о том, что инфекционные заболевания поражают население еще до 430 года до нашей эры. Сегодня наше общество продолжает бороться с инфекционными заболеваниями, хотя виды инфекций со временем менялись. Например, чума, вызванная бактерией Yersinia pestis, привела к гибели до 24 миллионов человек в 14 веке. Оспа, вызванная вирусом натуральной оспы, и сифилис, вызванный бактерией Treponema pallidum, также считаются историческими возбудителями, так как они были впервые обнаружены в 14 и 15 веках соответственно. В наши дни чума встречается очень редко, оспа полностью исключена из человеческой популяции, и, хотя сифилис остается проблемой в некоторых районах, он встречается не так часто, как это было раньше. Однако с течением времени на смену этим болезням пришли другие не менее серьезные инфекционные заболевания, такие как диарейные заболевания и грипп. В результате появилось новое распространение инфекционных заболеваний.
По большей части болезни сгруппированы в две различные категории: инфекционные или хронические. Инфекционное заболевание — это заболевание, которое вызывается микроорганизмом, таким как бактерия, вирус, паразит или грибок, тогда как хронические заболевания представляют собой состояния, которые могут продолжаться в течение длительного периода времени и, как правило, неинфекционного происхождения. Некоторые хронические заболевания, однако, на самом деле вызваны возбудителем или инфекционным агентом. Гемолитический уремический синдром (ГУС), который вызывается главным образом E. coli O157: H7, является примером хронического заболевания, вызванного инфекционным агентом. ГУС обычно развивается у людей через несколько недель после стихания диареи, вызванной E. coli O157: H7, и у тех, кто выздоравливает, распространены долговременные проблемы с почками.
Открытие
Кишечная палочка — прокариот (живые организмы, состоящие из клеток, которые не имеют клеточного ядра и мембранных органелл), одна из самых маленьких и наиболее распространенных групп организмов из существующих. Теодор Эшерих, немецкий бактериолог и ученый, изучающий бактерии, впервые идентифицировал кишечную палочку в 1885 году в образцах стула, взятых у детей с энтеритом. Энтерит — это воспаление кишечника, которое может вызвать боль в животе, тошноту, рвоту и диарею. Чтобы найти бактерию, Эшерих изучил новую технику культивирования и выращивания бактерий на чашках Петри, содержащих затвердевшие, богатые питательными веществами среды, от Вильгельма Фробениуса, врача, который изучал бактериологию с Робертом Кохом. Кох был бактериологом, известным как создатель Постулатов Коха, руководящих принципов, используемых для определения инфекционного агента или микроорганизма, ответственного за возникновение данного заболевания. Поскольку Эшерих узнал о постулатах Коха, он был уверен, что агент, вызывающий диарею у детей, может быть найден в их образцах стула. Изучив образцы кала, он выделил 19 различных бактерий с различными формами и характеристиками и подробно описал новую бактерию, которую он назвал Bacterium coli. Эти бактерии были в форме палочек. Название Bacterium coli было позже изменено на Escherichia coli в честь Эшериха.
После характеристики образцов кала Эшерих пришел к выводу, что бактерии, присутствующие в кишечном тракте детей, должны попадать в окружающую среду через прямой контакт с другими людьми, а также с молоком, которое они пьют. Это было очень важным открытием в то время, потому что предполагало, что люди несут много типов комменсальных бактерий в своем теле, которые редко вызывают болезни, и, следовательно, не все бактерии являются патогенами. Первый штамм кишечной палочки, о котором известно, что он вызывает диарею, не был идентифицирован до 1935 года — протоколы обнаружения могли ограничивать возможность обнаружения бактерии в более ранних случаях.
Семейство бактерий
E. coli принадлежит к роду Escherichia и является известным членом семейства бактерий Enterobacteriaceae. Энтеробактерии обычно называют кишечными бактериями, или бактериями, которые могут выживать в желудочно-кишечном тракте, который состоит из структур пищеварительной системы (полости рта, пищевода, желудка, кишечника, прямой кишки и заднего прохода). Кишечная палочка может расти с (аэробно) или без (анаэробно) кислорода или воздуха, и эта способность классифицирует кишечную палочку как факультативный анаэроб. Другие члены семейства Enterobacteriaceae включают клебсиеллы, шигеллы и сальмонеллы. Последние два обычно связаны с болезнями пищевого происхождения или болезнями, которые вызваны организмами, присутствующими в пище или воде. Бактерии клебсиелл, с другой стороны, могут вызывать заболевания, начиная от инфекций мочевыводящих путей и заканчивая пневмонией. Клебсиелла и кишечная палочка являются обычными комменсалами, а шигеллы и сальмонеллы — нет.
Что в клетке?
Кишечная палочка, как и все бактериальные клетки, несет информацию, необходимую для выживания и роста. Внутри клетки находится гелеобразный жидкий материал, называемый цитоплазмой, который содержит одну круглую молекулу дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). ДНК представляет собой двухцепочечную молекулу, которая кодирует генетический материал, уникальный для каждого организма. В бактериальных клетках ДНК копирует себя, чтобы воспроизвести и создать новую клетку, называемую дочерней клеткой. Этот метод называется клеточным делением, и он может происходить очень быстро при соответствующих условиях. Считается, что бактерии могут делиться раз в 20 минут. Дочерние клетки изначально идентичны исходной бактериальной клетке, за исключением случаев, когда во время деления происходит генетическая мутация — изменение генетического материала клетки.
Каждая бактериальная клетка содержит тонкую клеточную мембрану, которая окружает ее, окруженная очень жесткой клеточной стенкой, которая действует как защитный барьер. В то время как жесткость делает бактерии довольно негибкими, это также делает клетку более прочной и обеспечивает защиту от вредных сред. Клеточная стенка состоит из двух структур: заполненной жидкостью области, называемой периплазматическим гелем, который содержит слой пептидогликана, и внешней мембраны. Внешняя мембрана состоит из белков и жирных кислот, которые называются фосфолипидами и липополисахаридами. Липополисахариды выходят из бактериальной клеточной стенки и действуют как эндотоксины, которые ответственны за многие повреждающие эффекты грамотрицательных бактерий. Компоненты наружной мембраны работают вместе, чтобы повысить выживаемость бактерий и способствовать развитию болезни.
В дополнение к компонентам внешней мембраны многие кишечные палочки также имеют жгутики или хвостовидные отростки, которые простираются от мембраны. Жгутики используются для продвижения бактерии в подходящую среду и важны для выживания бактерий.