Ешерихия коли ( често се съкращава Е.коли, кръстен Теодор Escherich) е Грам-отрицателните пръчковидни бактерии, които обикновено се намира в долния черво на топлокръвни организми (endotherms). Повечето щамове Е.коли са безвредни, но някои от тях, като например щам O157: H7, може да предизвика сериозни хранителни отравяния при хора, и понякога са отговорни за изтегляне на продукти. Безвредни щамове са част от нормалната флора на червата и могат да се възползват от своите домакини производство на витамин К2 и чрез предпазване от създаването на патогенни бактерии в червата.
Е.коли не винаги са ограничени до червата, както и способността им да оцелеят за кратки периоди от време извън тялото ги прави идеален индикатор организма да тестване проби от околната среда за фекално замърсяване. Бактериите могат да се отглеждат лесно и по генетика си са сравнително прости и лесно манипулирани или дублирани чрез процес на metagenics, което го прави един от най-добре проучените прокариотни организми модел, както и важни видове в областта на биотехнологиите и микробиология.
Е.коли е била открита от германски педиатър и бактериолог Теодор Escherich през 1885 г., и в момента е класифицирано като част от семейството на Enterobacteriaceae на гама-proteobacteria.
Е.коли е грам-отрицателни, факултативно анаеробни и не-sporulating. Клетките обикновено са пръчковидни и са около 2 микрометра (мм) дълги и 0,5 с диаметър, с клетъчния обем от 0.6 - 0.7 (мм). Може да живее на широка гама от субстрати. Е.коли използва смесено киселина ферментация в анаеробни условия, производство на лактат, сукцинат, етанол, ацетат и въглероден диоксид. Тъй като много пъти в процеса на ферментация смесена с киселина производството на газ водород, тези процеси изискват нивата на водород да е ниска, както е в случая, когато Е.коли живее заедно с водород и отнема организми като метаногени или сулфат-редуциращи бактерии.
Оптимален растеж на коли Д. възниква при 37 ° C (98,6 ° F), но някои лабораторни щамове могат да се размножават при температура до 49 ° С (120,2 ° F). Растежа може да бъде управляван от аеробно или анаеробно дишане, като се използва голямо разнообразие от редокс-двойки, включително и от окисляването на пируват киселина, мравчена киселина, водород и аминокиселини, както и намаляването на субстрати като кислород, нитрат, диметил сулфоксид и trimethylamine N-оксид.
Щамове, които притежават камшичета могат да плуват и са подвижни. В камшичета имат peritrichous.
Е.коли и свързаните бактерии притежават способността да прехвърлят ДНК чрез бактериална конюгация, трансдукция или трансформация, която позволява на генетичен материал, да се разпространява хоризонтално. Този процес води до разпространението на ген токсин кодиране от типа "Шига от Shigella за коли Д. O157: H7, пренесена от нелизогенни.
Тъй като все повече се знае за някои организми, като генетична информация, таксономичната класификация на видовете се изменят в съответствие с предварително знание, но в случай на Ешерихия коли поради медицинското му значение и остава една от най-различни видове бактерии. само 20% от генома е обща за всички видове. Всъщност, от еволюционна гледна точка, членовете на рода Shigella (dysenteriae, flexneri , boydii, sonnei), са действително Е.коли щамове "под прикритие" (т.е. E.coli е paraphyletic към рода).
А щам на Е.коли е под-група в рамките на видовете, които притежава уникални характеристики, които го отличават от останалите щамове Е.коли. Тези разлики често се открива само на молекулярно ниво, но въпреки това, те могат да доведат до промени в физиология или жизнения цикъл на бактерията. Така например, те могат да получат патогенни капацитет, възможността да използват единен източник въглерод, способност за поемане на определена екологична ниша, или способността да устои на антимикробни агенти. Различни видове коли Д. често домакин-специфични, което прави възможно да се определи източника на фекално замърсяване в околната среда проби. Например, да знаят кои щамове Е.коли се намират в една водна проба позволява на изследователите да прави предположения за това, дали замърсяването с произход от човек, друг бозайник или птица.
Една обща система под-група на E.coli, но не се основават на еволюционен свързаност, е от серотип, което се основава на големи повърхностни антигени (O антиген: част от lipopolysaccharide слой, H: flagellin; K антиген: капсула), например O157: H7) (Забележка: K-12, на обща лаборатория щам не е серотипа).
Нови щамове на E.коли се развиват чрез естествения биологичен процес на мутация и чрез хоризонтален генен трансфер. Някои щамове развиват черти, които могат да бъдат вредни за множество животни. Тези вирулентни щамове обикновено причиняват пристъпи на диария, което е неприятно при здрави възрастни, и често е смъртоносен за децата в развиващите се страни По-вирулентен щам, като например O157:. H7 причини сериозно заболяване или смърт в напреднала възраст, най-младите или имунокомпрометирани пациенти.
Е.коли е видовете, типа на рода и на neotype щам ATCC 11775, известен също като НСТС 9001, , който е патогенен за птиците и има О1: K1: H7 серотип или O157: H7, или K-12 MG1655 или K-12 W3110 се използват като представител E.coli.
Е.коли обикновено колонизира стомашно-чревния тракт на бебето в рамките на 40 часа след раждането. Те пристигат с храна или вода или в следствие на контакт с други лица. В червата, тя се придържа към слуз на дебелото черво. Това е основният факултативен анаероб на човешкия стомашно-чревния тракт (факултативно анаеробни бактерии са организми, които могат да растат както в наличието или липсата на кислород.). Докато тези бактерии не придобиват генетични елементи, кодиращи вирулентни фактори, те остават доброкачествени коменсали .
Непатогенни Ешерихия коли щам Nissle 1917 известен също като Mutaflor се използва като пробиотични агент в медицината, най-вече за лечение на различни заболявания (Гастроентерологични), включително и възпалителни заболявания на червата.
Излъчването на вредни щамове на E.коли може да предизвика гастроентерити, инфекции на пикочните пътища, и неонатална менингит. В редки случаи, вирулентен щам също са отговорни за хемолитична-уремичен синдром, перитонит, мастит, септицемия и грам-отрицателни пневмония .
Някои щамове на Е.коли, като например O157: H7, O121, O26, O103, O111, O145 и O104: H21, произвеждат потенциално смъртоносни токсини. Хранително отравяне, причинени от Е.коли обикновено се причинява от ядене на неизмити зеленчуци или недостатъчно топлинно обработено месо. O157: H7 е известен с причинява сериозни и дори животозастрашаващи усложнения като Хемолитичен-уремичен синдром. Този конкретен щам е свързана с Организацията на обединените 2006 коли-членки (Д.огнище се дължи на пресния спанак). Тежестта на заболяването се различава значително, то може да бъде фатално, особено за малки деца, възрастни или имунокомпрометирани пациенти, но е по-често мек. По-рано лоши хигиенни методи на подготовка на месо в Шотландия убива седем души, през 1996 г. поради отравяне Д.коли и оставя още стотици заразени. Последният, наречен LT, съдържа един A подразделение и пет Б подразделенията разположени в една holotoxin и е много сходни по структура и функция на холера токсини. B подразделенията подпомага спазването и на навлизането на токсини в приемни чревните клетки, а А подразделение е разцепен и предпазва клетките от абсорбирането на водата, което води до диария. LT се секретира от тип 2 секреция път.
Ако Е.коли бактерии избяга от стомашно-чревния тракт чрез перфорация (например от една язва, разкъсани допълнение, или в резултат на хирургическа грешка) и влезе в корема, които обикновено причиняват перитонит, които могат да бъдат фатални, без навременно лечение. Въпреки това, Е.коли са изключително чувствителни към тези антибиотици като стрептомицин или гентамицин. Това може да се промени, тъй като, както е отбелязано по-долу, Е.коли бързо придобива резистентност към лекарствата. Последните изследвания показват, че лечението с антибиотици не подобрява резултата на болестта и може в действителност да увеличи значително шансовете на развиващите се хемолитична-уремичен синдром.
Чревната лигавица, свързани коли Д. са наблюдавани при увеличаване броя на възпалителни заболявания на червата, болестта на Крон и улцерозен колит. Инвазивни видове коли Д. съществува в големи количества в възпалената тъкан, а броят на бактериите в възпалени региони корелира с тежестта на възпаление на червата.
Предаване на патогенни коли Д. често става чрез фекално-устно предаване.
Обща начини на предаване включват:
Нехигиенични приготвяне на храна, ферма замърсяване поради тор торене, напояване на културите с заразени сива вода или сурова канализация, диви свине в обработваемата земя, , или директна консумация на канални води, замърсени с вода Млечните продукти и добитъка, са първични източници на коли Д. O157:. H7, , като те могат да го носите безсимптомно и да го хвърли в изпражненията. Хранителни продукти, свързани с огнища Е.коли, включват сурово говеждо месо, сурово зеле, семена или спанак, сурово мляко, непастьоризирани сокове, непастьоризирано сирене и храни, замърсени с заразени работници храната чрез фекално-орален път.
Според Американската агенция за храните и лекарствата, на фекално-устен цикъл на предаване може да бъде прекъснато от приготвяне на храната правилно, предотвратяване на кръстосано замърсяване, възбуждане на бариери, като например ръкавици за храна на работниците, възбуждане на политиките на здравеопазването, така служители хранително-вкусовата промишленост търсят лечение, когато са болни, пастьоризиране на сок или мляко и млечни продукти и правилното измиване на ръцете изисквания.
Shiga токсин за производство на E.coli (STEC), по-специално щам O157: H7, също са били предавани от мухи, както и директна връзка с селскостопански животни, зоологическа градина животните, и във въздуха частици, намерени при отглеждане среда.
Е.коли бактерии, най-разпространените грам-отрицателни флора в червата.
Uropathogenic E. Coli (UPEC) е отговорен за около 90% от инфекции на пикочните пътища (ИПП), наблюдавани при хора с обикновени анатомия. Във възходящ инфекции, фекални бактерии колонизират уретрата и разпространението на пикочните пътища с пикочния мехур, както и по отношение на бъбреците (пиелонефрит причиняват) или на простатата при мъжете. Тъй като жените имат по-кратък уретрата, отколкото мъжете, те са 14 пъти по-вероятно да страдат от възходяща инфекция на пикочните пътища .
Uropathogenic Е.коли използват P fimbriae (пиелонефрит, свързани пили) да се обвърже пикочните пътища ендотелните клетки и колонии на пикочния мехур. Тези adhesins специално името D-галактоза, D-галактоза moieties върху печалбите на кръвна група антигени на еритроцитите и uroepithelial клетки. Около 1% от населението няма този рецептор, и наличието или отсъствието диктува чувствителността на индивида към Е.коли инфекции на пикочните пътища. Uropathogenic Е.коли производство на алфа-и бета-hemolysins, които водят до разпад на пикочните пътища клетки.
UPEC да избегне вродена на имунната защита (например, системата на комплемента), нападайки повърхностни клетки чадър за формата вътреклетъчни бактериални общности (IBCs). Те също така имат способността да формират K антиген, капсула полизахариди, които допринасят за образуване биофилм. Biofilm за производство на коли Д. са устойчиви на въздействие на имунни фактори и антибиотично лечение и често са отговорни за хронични инфекции на пикочните пътища. N антиген за производство на Е.коли инфекции са често срещани в горните пикочните пътища.
Низходящ инфекции, макар и сравнително рядко, се появяват, когато Е.коли клетки влизат в горната част на пикочните органи пътища (бъбреците, пикочния мехур или уретерите) от кръвния поток.
Той се произвежда от серотип на Ешерихия коли, която съдържа капсула антиген, наречен К1. Колонизацията на новороденото червата с тях е, че съществуват във вагината на майката, да доведе до бактериемия, което води до менингит. И поради отсъствието на IgM антитела от майката (такива, които не преминават през плацентата, защото FcRn само посредничи при прехвърлянето на IgG), плюс факта, че тялото разпознава като самостоятелно на К1 антиген, тъй като той прилича на главния glicopeptides, това води до тежки менингит в новородени.
Епидемиолозите препоръчват клинични лаборатории екрана най-малко всички кървави изпражнения за този патоген. Американската асоциация по Гастроентерология (AGAF) препоръча през юли 1994 г., че всички изпражнения трябва да бъдат периодически проверявани за коли Д. O157:.H7.
Други методи за откриване на Е.коли O157 в изпражненията включват ELISA тестове, колония immunoblots, директна имунофлуоресценция микроскопия на филтри, както и immunocapture техники, използващи магнитни перли. Тези тестове са предназначени като проверовачен инструмент, за да позволи бързо тестване за наличието на Е.коли O157 без предварително култивиране на изпражненията образец.
Бактериални инфекции обикновено се лекуват с антибиотици. Въпреки това антибиотична чувствителност на различните щамове на Е.коли варират в широки граници. Както Грам-отрицателни микроорганизми, Е.коли са резистентни към много антибиотици, които са ефективни срещу Грам-положителните организми. Антибиотиците, които могат да се използват за лечение на Е.коли инфекция включват амоксицилин, както и други полусинтетични пеницилини, много цефалоспорини, карбапенеми, aztreonam, триметоприм-сулфаметоксазол, ципрофлоксацин, нитрофурантоин и аминогликозиди.
Антибиотична резистентност е нарастващ проблем. Някои от това се дължи на прекалената употреба на антибиотици при хора, но някои от тях вероятно се дължи на употребата на антибиотици като стимулатори на растежа в храни от животни. Изследване, публикувано в сп. "Сайънс" през август 2007г. установи, че размерът на Адаптивни мутации от E.coli е "от порядъка на 10.5 на генома на поколение, което е 1000 пъти по-висока от предишните оценки," установила, които могат да имат значение за изучаване и управление на бактериална резистентност към антибиотици.
Антибиотик-устойчиви коли Д. може да премине на гени, отговорни за определяне на антибиотична резистентност към други видове бактерии като златистия стафилокок, чрез процес, наречен хоризонтален генен трансфер. Е.коли често извършват мултирезистентна плазмиди и под напрежение лесно се прехвърлят тези плазмиди на други видове. Действително, Е.коли често е член на биофилми, където много видове бактерии съществуват в непосредствена близост един до друг. Това смесване на видове позволява Е.коли щамове, които са piliated да приемат и трансфер плазмиди от и на други бактерии. Така Е.коли и други enterobacteria са важни източници на прехвърлими антибиотична резистентност.
Устойчивост на бета-лактамни антибиотици се превърна в проблем през последните десетилетия, тъй като щамове на бактерии, които произвеждат разширен спектър на бета-лактамази са станали по-чести. Тези бета-лактамаза ензимите направят много, ако не всички, от пеницилини цефалоспорини и неефективни като терапия. Разширен спектър на бета-лактамаза за производство на коли Д. са силно устойчиви на масив от антибиотици и инфекции от тези щамове са трудни за лечение. В много случаи, само две перорални антибиотици и много ограничена група от интравенозни антибиотици остават в сила. През 2009 г. един ген, наречен Ню Делхи метало-бета-лактамаза (съкратен NDM-1), че дори дава резистентност към антибиотици интравенозно карбапенем, бяха открити в Индия и Пакистан за бактериите Е.коли.
Повишена загриженост за разпространението на тази форма на "супермикроб" в Обединеното кралство, доведе до призиви за по-нататъшно наблюдение и широка стратегия за справяне с инфекции и смъртни случаи.
Бактериофаги терапия-вируси, които са конкретно насочени към патогенни бактерии, е разработен през последните 80 години, предимно в бившия Съветски съюз, където е използвано, за предотвратяване на диария, причинена от Е.коли. В момента бактериофаги терапия при хора не е на разположение. Само в бактериофаги терапия център в Република Грузия и Полша. Въпреки това, на 2 януари, 2007, САЩ FDA даде одобрение Omnilytics да прилага своята Е.коли O157: H7 за убийството бактериофаги в мъгла, пръски или измиване на живи животни, които ще бъдат заклани за консумация от човека.
Изследователите са работили активно за развитието на безопасни, ефективни ваксини до по-ниски в световен мащаб честотата на Е.коли инфекция През март 2006 г., ваксина предизвикат имунна реакция срещу Е.коли O157:. H7 O-специфични полизахарид, конюгиран с рекомбинантен Exotoxin А от Pseudomonas aeruginosa (O157-rEPA) беше съобщено, че безопасно при деца 2-5 години. Предишна работа вече е посочил, че е безопасно за възрастни. А фаза III клинично проучване за проверка на мащабни ефикасността на лечението е планирано.
През 2006 г. Fort Dodge Animal Health (Wyeth), въведен ефективен жива ваксина за контрол airsacculitis и перитонит при пилета. Ваксината е генетично модифициран Авирулентните ваксина, която е доказала защита срещу O78 и untypeable щамове.
През януари 2007 г. канадският био-фармацевтична компания Bioniche обяви, че е разработила ваксина за говеда, което намалява броя на O157:. H7 хвърли в тор с коефициент от 1000, до 1000 патогенни бактерии на грам тор
През април 2009 г. изследовател от Мичиганския държавен университет обяви, че е разработила ваксина за работа щам на Е.коли. Махди Saeed, професор по епидемиология и инфекциозни болести в колежи MSU е по ветеринарна медицина и хуманната медицина, е подал молба за патент за откритието си и направи контакт с фармацевтични компании за производство с търговска цел.
Поради своята дълга история на лабораторна култура и лесна манипулация, Е.коли също играе важна роля в съвременната биологична техника и промишлена микробиология. Работата на Стенли Норман Коен и Хърбърт Бойер с E.coli, с помощта на плазмиди и ограничаване ензими, които да създадат рекомбинантна ДНК, се превърна в основата на биотехнологията.
Считан за много гъвкав домакин за производство на хетероложни протеини, изследователите могат да въвеждат гени в микробите с помощта на плазмиди, което позволява на масово производство на протеини в промишлените процеси на ферментация. Генетични системи, в които се използва Е.коли, са разработени и позволяват производството на рекомбинантни протеини. Един от първите полезни приложения на рекомбинантна ДНК технология е манипулирането на коли E. да произвежда инсулин. Изменено Е.коли са били използвани за разработване на ваксини, bioremediation, и производството на имобилизирани ензими. Е.коли не може обаче да се използват за производство на някои от по-големи, сложни протеини, които съдържат множество облигации дисулфид и по-специално, нечифтосан тиоли или протеини, които да изискват след превода промяна за дейността .
Провеждат се също така се изпълняват в програмирането Е.коли на потенциално решаване на сложни задачи по математика, като Hamiltonian проблем път.
Е.коли често се използва като модел организъм по микробиология проучвания. Култивирани щамове (напр. Е.коли K12), са добре адаптирани към лабораторна среда, и за разлика от дивите щамове тип, са загубили способността си да преуспяват в червата. Много видове лабораторни губят способността си да формират биофилми. Тези функции за защита на диви щамове тип от антитела и други химически атаки, но изисква голям разход на енергия и материални ресурси.
През 1946 г., Джошуа и Едуард Тейтъм Lederberg описат за първи път феномен, известен като бактериална конюгация и се използва Е.коли като модел бактерия и то остава основен модел за изследване конюгация. Е.коли е неразделна част от първите опити да се разбере бактериофаги генетика и в началото на научните работници, като Сиймор Benzer, използвани Е.коли и бактериофаги T4 да разберат топографията на генната структура. Преди изследвания Benzer е, че не е известно дали ген е линейна структура или ако е сложен модел.
Пълния геном на Е.коли K12 е публикувана от науката през 1997 г.
Дългосрочната експериментална еволюция се използва Е.коли, започнал от Ричард Lenski през 1988 г., са дали възможност пряко наблюдение на основните еволюционни промени в лаборатория. В този експеримент, едно население с Д.коли неочаквано развили способността да аеробно метаболизма цитрат. Този капацитет се среща изключително рядко от E.coli. Тъй като невъзможността да расте аеробно обикновено се използва като диагностичен критерий, с които да се разграничат Е.коли от други, тясно свързани бактерии като салмонела, това нововъведение може да отбележи събитието видообразуване наблюдават в лабораторни условия.
Чрез комбиниране на нанотехнологиите с ландшафтната екология сложни пейзажи местообитания могат да бъдат генерирани с подробности на нано равнище. На такива синтетични екосистеми еволюционни експерименти с коли Д. са били извършени с цел изследване на пространствени биофизика на адаптация в островен биогеография на чипа .
Е.коли бактерии са често срещани в местата за отдих и води и тяхното присъствие се използва за означаване на наличието на последните фекално замърсяване, но Е.коли присъствие не може да бъде признак на човешки отпадъци. Е.коли са паразитиращи във всички топлокръвни животни: птици и бозайници, така. Е.коли бактерии също са открити в рибата и морските костенурки. Пясък и почвата също пристанище Е.коли бактерии и някои щамове на Е.коли са станали натурализирани. Някои географски райони може да подкрепя уникални популации на Е.коли и обратно, някои щамове Е.коли са космополитни .
