Кишечной палочки в качестве
Кишечная палочка (Escherichia coli) – условно-патогенная бактерия палочкообразной формы, которая обитает и развивается только в условиях отсутствия кислорода. Таким местом является кишечник человека. У нее есть патогенные и непатогенные разновидности, которые при нормальном количестве совершенно не вредят, а, наоборот, участвуют в синтезе витаминоподобных соединений. Патогенные микроорганизмы вызывают тяжелые заболевания, поэтому требуют лечения.
Способы заражения
Вспышки кишечной палочки имеют сезонный характер. Чаще эпидемии встречаются в летние месяцы. Основные пути инфицирования:
- орально-фекальный – после контакта с зараженной фекалиями водой и почвой, а также с овощами, которые на ней выросли;
- контактно-бытовой – от больного человека через предметы общего пользования (такой способ менее распространен, нежели первый);
- из воспаленных органов мочеполовой системы;
- передача escherichia coli от матери ребенку во время родов.
Последний способ передачи является самым опасным, с большим количеством осложнений. Иммунная система новорожденного ослаблена, поэтому организм не в состоянии бороться с E. Coli. Бактерия быстро размножается, поражает мозг, вызывая менингит.
Инкубационный период составляет 3-8 дней.
У новорожденных эшерихия коли бывает гемолитической и лактозонегативной. Повышение уровня первой разновидности должно вызвать опасение у врачей. Лактозонегативная палочка должна присутствовать в кишечнике, но ее норма составляет 105. Превышение нормальных показателей приводит к появлению непереваренных частиц пищи в каловых массах, а также к чередованию запоров и диарей.
Основным источником заражения кишечной палочкой является крупный рогатый скот. Вместе с испражнениями животного выделяются бактерии, которые попадают в почву и водоемы. Мясо, прошедшее недостаточную тепловую обработку, а также непастеризованное молоко является источником заражения.
Предрасполагающие факторы для заражения – несоблюдение правил личной гигиены, снижение защитных свойств организма, неблагоприятная эпидемиологическая обстановка, посещение стран с высоким уровнем загрязнения воды и почвы.
Типы
Все бактерии группы кишечной палочки (БГКП) можно поделить на условно-патогенные и патогенные. Последних насчитывается более 100 штаммов. Именно они вызывают кишечные инфекции. Среди основных видов кишечных палочек можно отметить:
- Энтероинвазивные. Симптоматика инфекции схожа с дизентерией.
- Энтеропатогенные. Чаще заселяют тонкую кишку грудничков.
- Энтеротоксигенные. Вызывают болезни желудка, симптомы которых проходят на 3-5 сутки без медикаментозного лечения.
- Энтерогеморрагические. Сопровождается развитием колита и уремического синдрома, приводит к стремительному ухудшению самочувствия.
Все патогенные кишечные палочки могут вызвать инфекционные заболевания (эшерихиозы). Все E. Coli на протяжении длительного времени могут сохранять жизнедеятельность во внешней среде — в кале, воде и почве. Бактерию убивают некоторые химические соединения, а также воздействие температур выше 70 ˚С.
Симптомы
Общее ухудшение самочувствия и нарушение пищеварения – основные симптомы кишечной палочки. Кишечная инфекция может протекать по типу энтероколита, пищевого отравления, дизентерийной или холероподобной инфекции, геморрагического колита. Симптомы зависят от разновидности микроорганизмов, поэтому каждый класс нужно изучать более подробно.
Энтеропатогенные симптомы кишечной палочки
Данный возбудитель вызывает тошноту, рвоту, боль в желудке, сильную диарею и высокую температуру тела. Каловые массы обильные водянистые. Чаще диагностируется такая форма эшерихиоза у детей до года.
Читайте подробнее про диарею у детей на сайте Mama66.ru.
Энтеротоксигенные симптомы кишечной палочки
Причиной возникновения эшерихиоза чаще становятся грязные руки, а также немытые овощи и фрукты. Кишечная палочка крепко прикрепляется к слизистой кишечника, поэтому симптоматика ярко выраженная.
Признаки:
- обильные водянистые испражнения;
- приступообразная боль в животе;
- тошнота и рвота;
- слабость;
- мышечная и суставная боль;
- повышение температуры тела.
Проявления бактерии данной группы кишечной палочки часто называют «диареей путешественника».
Энтерогеморрагические симптомы кишечной палочки
Бактерии данной группы кишечной палочки приводят к наиболее тяжелым последствиям. Гемолитическая E. Coli сопровождается развитием острой гемолитической анемии, поскольку разрушаются кровяные тельца. Это может привести к смерти пациента, поэтому важно вовремя распознать заражение.
Симптомы:
- диарея с примесью крови;
- тошнота, рвота;
- отсутствие аппетита;
- слабость;
- головная боль;
- лихорадка, высокая температура тела;
- боль в желудке.
У детей бактерии данной группы кишечной палочки имеют особенности – вздутие живота, жидкий кал со слизью и частицами непереваренной пищи, срыгивания, рвота, повышение температуры тела, плаксивость и беспокойность.
Данная разновидность escherichia coli возникает у детей, пожилых людей и женщин после родов.
Симптомы всегда появляются внезапно и остро. Кроме разрушения кровяных телец, происходит поражение почечных канальцев и клубочков. Развивается ишемия сосудов почечных клубочков, а затем острая почечная недостаточность. В результате токсического воздействия появляется гемолитическая желтуха, кожный покров приобретает лимонно-желтый оттенок.
Энтероинвазивные симптомы кишечной палочки
Бактерия данной группы кишечной палочки чаще встречается у детей, вызывая при этом такие симптомы:
- жидкий стул с примесью крови;
- боль внизу живота;
- слабость;
- отказ от еды;
- головную боль;
- повышение температуры тела.
Кишечная палочка и мочеполовая система
Кишечная палочка, попадая в органы мочевыделительной или половой системы, приводит к заболеваниям этих органов. Распространены болезни, вызванные E. Coli:
- цистит;
- пиелонефрит;
- уретрит, простатит, эпидидимит и орхит у мужчин;
- аднексит, вульвовагинит, эндометрит, кольпит у женщин;
- перитонит.
Эшерихия коли проникает из прямой кишки в уретру и мочевой пузырь восходящим путем. Есть предположения, что передается палочка половым путем от зараженного партнера.
Инфекционные болезни, вызванные кишечной палочкой, трудно поддаются лечению. Бактерия ослабляет местный иммунитет, из-за чего высока вероятность заражения гонококками, стафилококками и другими опасными микроорганизмами. Может развиться хламидиоз или гонорея.
Одновременно с мочеполовыми болезнями возможны осложнения со стороны пищеварительного тракта, например, пиелонефрит часто сопровождается острым панкреатитом.
Полезное видео о кишечной палочке
Какой врач лечит эшерихиоз?
Диагностикой и лечением эшерихиоза занимается инфекционист.
Норма кишечной палочки
Кишечная палочка – микроскопическая бактерия. Ее характеристика:
- грамотрицательный микроорганизм;
- размер всего 2х0,6 мкм;
- устойчива в окружающей среде;
- оптимальная рН 7,2-7,4;
- подходящая температура – 37 ˚С.
Непатогенные штаммы входят в состав микрофлоры здорового человека. В норме их число варьируется от 106 до 108 КОЕ/г. Ими заселяется кишечник в первые дни рождения младенца.
Если нормальное количество микроорганизмов превышено, то E. Coli. оказывают токсическое воздействие, поэтому нужно лечение.
Анализы
Основу обследования для постановки диагноза составляет лабораторная диагностика эшерихиозов. Она предполагает:
- анализ крови;
- анализ мочи и кала;
- копрограмма, кал на дисбактериоз;
- мазок из влагалища и уретры;
- анализ рвотных масс;
- анализ мочи на ацетон.
В результате полученных в ходе обследования данных можно судить о состоянии микрофлоры кишечника, тяжести интоксикации организма, а также определить вид и класс бактерий, их устойчивость к антибиотикам.
Если эшерихия коли обнаружена в крови, то это свидетельствует о тяжелом состоянии, которое может закончиться летальным исходом. Такие пациенты подлежат срочной госпитализации.
Лечение
Самостоятельно лечить кишечную палочку недопустимо. Симптомы эшерихиоза схожи с другими инфекционными заболеваниями, поэтому в домашних условиях невозможно подобрать адекватную терапию. Все медикаменты назначаются только после результатов бактериального посева. Лечение кишечной палочки возможно исключительно при помощи антибактериальных препаратов.
Основные медицинские мероприятия при escherichia coli:
- госпитализация (для маленьких детей и пациентов с обезвоживанием);
- постельный режим;
- медикаментозная терапия (антибиотики, пробиотики, детоксикационные средства, регидратация);
- диетическое питание (диета №4 при поражении кишечника и стол №7 при болезнях почек и мочеполовой системы).
Медикаментозная терапия в первую очередь направлена на предотвращение обезвоживания организма, сохранение жизненно важных функций и предупреждение осложнений со стороны ЖКТ и мочеполовой системы.
Лечение эшерихиоза при помощи медикаментов выглядит так:
- антибиотики цефалоспорина и фторхинолона – Левофлоксацин, Моксифлоксацин, Цефаприм, Цефазолин, Цефепим;
- бактериофаги (препараты, содержащие вирусы, которые убивают кишечную палочку) – Коли жидкий;
- пробиотики (обязательно при дисбактериозе) – Хилак форте, Линекс, Аципол, Энтерол;
- энтеросорбенты (для снятия симптомов интоксикации) – Смекта, Энтеросгель, Полисорб;
- регидратационные растворы (для профилактики обезвоживания, вызванного рвотой и диареей) – Трисоль, Регидрон;
- жаропонижающие препараты (при температуре выше 38 ˚С) – Парацетамол, Панадол, Ибупрофен.
Бактериофаги обладают выраженным терапевтическим эффектом. Они убивают возбудителя escherichia coli, поэтому выздоровление наступает быстрее, нежели при антибактериальной терапии.
Если кишечная палочка привела к развитию осложнения в виде менингита, пиелонефрита, холецистита или сепсиса, то обязательно применяются антибиотики цефалоспориновой группы, например, Цефуроксим.
Выраженное обезвоживание, которое сопровождается электролитными нарушениями лечится с помощью инфузионного введения растворов.
Антибактериальное лечение длится 5-7 дней. После выздоровления пациент должен 2-3 недели принимать пробиотики, например, Бифидумбактерин, а также соблюдать диету.
Профилактика
Все профилактические мероприятия эшерихия коли сводятся к следующим рекомендациям:
- соблюдать правила личной гигиены;
- тщательно мыть овощи и фрукты;
- соблюдать правила термической обработки мяса;
- не пить сырое молоко;
- приобретать мясные и молочные продукты только у проверенных продавцов с сертификатом качества на товар;
- укреплять иммунитет;
- регулярно проводить влажную уборку в доме.
При первых симптомах кишечной палочки необходимо немедленно посетить врача. После выздоровления нужно показаться доктору на 6-8 день, чтобы исключить появление рецидива.
Кишечная инфекция распространена среди взрослых и детей. Она не только сопровождается тяжелой симптоматикой, но и может привести к сильному обезвоживанию, нарушению важных функций организма, а также смерти пациента. Важно соблюдать профилактические меры и лечить кишечную палочку при первых проявлениях.
( 50 оценок, среднее 4.3 из 5 )
Источник
Скромная бактерия за полстолетия с момента ее открытия в конце XIX в. стала настоящей волшебной палочкой для молекулярной биологии. Сейчас результаты опытов с ее использованием занимают главы и тома профессиональных и популярных изданий. Конечно, в нашем путеводителе по модельным организмам E. coli должна была занять свое почетное место.
Двенадцать модельных организмов
Привет! Меня зовут Сергей Мошковский. Дорогая редакция «Биомолекулы», выпустив настенный календарь о модельных организмах на 2020 год, заказала было мне лонгрид, который должен был, как суровый конвой, сопровождать календарь на сайте. Минутная слабость — сколько их было в жизни! — и я уже соглашаюсь. Но как писать? Ведь о каждой модельной скотинке, нарисованной на календаре, — как и о нескольких десятках не поместившихся туда, — написаны тома научной и даже популярной литературы. Придется писать не по-журналистски, из головы — как бы не вышло чего-то вроде поэмы «Москва — Петушки», где вместо станций — модельные организмы. Я и еще несколько авторов представляем вам на суд собранье пестрых глав — они будут выходить в течение всего 2020 года. Читатель, прости! Ты знаешь, кого за это винить!
Escherichia и Eschrichtius — Болезнь путешественников — Главная модельная бактерия — Учебник молекулярной генетики — Невезение с CRISPR/Cas
Кишечная палочка — один из первых мемов, с которым сталкиваются дети при знакомстве с биологией (рис. 1а). Запоминающееся, простое и забавное название. Помню, как узнал в детстве, что эта палочка может быть опасной — кто-то мучился животом, а родители сказали, что, наверное, кишечная палочка! Позже, уже в старшей школе, я узнал латинское название этой бактерии, и оно меня удивило, оказавшись каким-то не очень латинским. Оказывается, австрийский педиатр Теодор Эшерих (рис. 1б), который впервые выделил эту палочку из содержимого кишечника в 1885 году, вначале назвал ее благозвучно — Bacterium coli, что означает просто «кишечная бактерия». После ожидаемого пересмотра классификации бактерий род переименовали в честь первооткрывателя. По анекдотическому совпадению очень созвучно — Eschrichtius — называется одно из самых крупных существ на земле — серый кит (рис. 1в). Правда, этого гиганта так назвали в честь другого ученого — датского зоолога Даниэля Эшрихта, работавшего на полвека раньше (рис. 1г). В этом плане другой важной палочке — сенной — повезло больше, поскольку она до сих пор называется Bacillus subtilis, что в переводе — тонкая палочка.
Рисунок 1а. Escherichia длиной 2 мкм
Рисунок 1б. Теодор Эшерих (1857–1911)
Рисунок 1в. Eschrichtius длиной 14 метров
Рисунок 1г. Даниэль Фредрик Эшрихт (1798–1863)
Кишечная палочка живет… правильно, в кишечнике человека, составляя по численности не более 0,1% нормальной микрофлоры. Как и многие микроорганизмы, эта грамотрицательная палочка очень изменчива и из дружественного — комменсального — компонента микрофлоры кишечника зачастую превращается во вредный — патогенный. Практически каждый сталкивался с «колийной» инфекцией. Например, именно эшерихия вызывает большинство случаев диареи путешественников. В приморских районах местные жители иммунны к штаммам кишечной палочки, населяющим источники воды, поэтому от них страдают туристы. Одним из параметров качества питьевой воды считается косвенный показатель содержания в ней клеток кишечной палочки — так называемый коли-титр. Как и многие патогенные бактерии, кишечная палочка охотно приобретает свойства множественной устойчивости к антибиотикам . Так, в мире растет число случаев возвратного цистита [1] — воспаления мочевого пузыря — и других инфекций, вызванных мультирезистентными штаммами E. coli.
Зачем же такую опасную бактерию сделали модельной? Дело в том, что в условиях культивирования кишечная палочка часто теряет патогенность, становится неспособной жить в естественных для себя условиях (то есть одомашнивается). И этим свойством в 1940-е годы воспользовались микробиологи, проведя с лабораторными штаммами E. coli (например, со знаменитым штаммом К12) много прорывных для науки экспериментов.
Так, манипулируя мутированными штаммами кишечной палочки, которые уже научились получать при помощи облучения, Джошуа Ледерберг и Эдуард Лаури Тейтем в 1947 году обнаружили способность разных штаммов обмениваться генетическим материалом и спасать друг друга от образовавшихся дефектов, проявлявшихся в неспособности расти на минимальной питательной среде. Так был открыт процесс конъюгации бактерий, который затем послужил важным инструментом для картирования бактериального генома . Ведь тогда это можно было делать только косвенными, микробиологическими методами — сама природа генетического кода была неизвестна.
С начала 1950-х годов исследования по молекулярной генетике с использованием кишечной палочки и ее вирусов в качестве основного инструмента росли как снежный ком. Не будет преувеличением сказать, что к 70-м годам E. coli написала учебник молекулярной генетики! Вспомним открытие генетического кода, в котором участвовало несколько коллективов физиков и молекулярных биологов, в том числе Френсис Крик, Георгий Гамов и другие выдающиеся люди того времени [6]. Основные эксперименты по расшифровке кода велись на бесклеточных лизатах кишечной палочки.
Одновременно (или вскоре после этого) с помощью штаммов эшерихии были заложены основы современной молекулярной биологии. Французы Франсуа Жакоб и Жак Моно на примере лактозного оперона — серии генов E. coli, кодирующих каскад расщепления сахара лактозы, — раскрыли механизмы регуляции генной экспрессии — «самовыражения» генетического материала в виде работы белков, в данном случае — ферментов. На материале кишечной палочки описаны все процессы передачи информации в клетке: так называемые матричные процессы — репликация ДНК, транскрипция и трансляция. Я помню, как в университете на микробиологии нам раздали учебники Стента и Кэлиндара по молекулярной генетике, издания, кажется, 1981 года. Вначале было непонятно, почему это нужно для микробиологии, а потом оказалось, что материал учебника — кстати, очень непростой для восприятия второкурсника — на две трети описывает эксперименты, проведенные на кишечной палочке и ее вирусах.
Позднее обнаружилось, что E. coli хорошо подходит для зародившейся в 1960–1970-е годы биотехнологии [7]. Бактерия хорошо переносит введение в свою клетку гетерологичных (то есть чужеродных) генов и во многих случаях способна синтезировать их продукты без вреда для себя. Белки, полученные таким способом, стали называть рекомбинантными, и теперь они широко используются в медицине и других практических задачах.
Кишечная палочка — возможно, самый исследованный организм с точки зрения молекулярной биологии. Тем не менее у элементов ее генома до сих пор обнаруживают новые свойства. Это одновременно плохо (как же мало мы знаем!) и хорошо (будет чем заняться!). Совсем недавно на защите диссертации я услышал о том, как у одной из генных кассет эшерихии, участвующей в каскаде переработки сульфолипидов, также обнаружена и лактазная активность [8]. До этого такая активность была известна только у знаменитого лактозного оперона Жакоба и Моно, описанного в 1961 году!
Кажется, что E. coli — модельный организм без недостатков. Тем не менее биотехнологам не повезло, что у этой бактерии от природы нет системы бактериального иммунитета CRISPR/Cas [9], о которой я уже упоминал в эссе о бактериофаге лямбда [3]. Именно поэтому эту систему, ныне незаменимую в генной инженерии, открыли относительно поздно.
Кишечная палочка-выручалочка — это здорово (рис. 2). Но теперь пора переместиться в мир ядерных организмов. Удобным инструментом для молекулярной биологии и генетики эукариот оказались одноклеточные грибы — дрожжи — и гаплоидный плесневый гриб — нейроспора. Как они дошли до такой одноклеточной и гаплоидной жизни и что было открыто с их помощью — читайте в следующем материале нашего путеводителя по модельным организмам через месяц.
Рисунок 2. Кишечная палочка Escherichia coli как герой календаря «Биомолекулы». Этот календарь мы сделали в 2019 году и даже провели на него весьма успешный краудфандинг. На тех, кто успел приобрести календарь, палочка уже взирает со стенки, ну а с прочими мы делимся хайрезом этого листа — скачивайте, печатайте и вешайте на стенку! Ну а кто все же хочет приобрести бумажный экземпляр — приглашаем в интернет-магазин «Планеты.ру»!
Благодарность
Автор благодарит своего друга — биоинформатика Анну Казнадзей (ИППИ РАН) за ее увлекательный рассказ о новом «лактозном опероне» кишечной палочки, в открытии которого она участвовала.
- Florian Hitzenbichler, Michaela Simon, Thomas Holzmann, Michael Iberer, Markus Zimmermann, et. al.. (2018). Antibiotic resistance in E. coli isolates from patients with urinary tract infections presenting to the emergency department. Infection. 46, 325-331;
- Антибиотики и антибиотикорезистентность: от древности до наших дней;
- Модельные организмы: фаг лямбда;
- 12 методов в картинках: генная инженерия. Часть I, историческая;
- Молекулярная биология;
- У истоков генетического кода: родственные души;
- Биотехнология. Генная инженерия;
- Anna Kaznadzey, Pavel Shelyakin, Evgeniya Belousova, Aleksandra Eremina, Uliana Shvyreva, et. al.. (2018). The genes of the sulphoquinovose catabolism in Escherichia coli are also associated with a previously unknown pathway of lactose degradation. Sci Rep. 8;
- CRISPR-системы: иммунизация прокариот.
Источник