Escherichia coli – jelitowy koń trojański

Bakterie tego gatunku są względnymi beztlenowcami, które wchodzą w skład prawidłowej flory bakteryjnej jelita grubego człowieka oraz innych zwierząt stałocieplnych. Stąd też przedostają się do gleby i wód powierzchniowych. E. coli kolonizuje układ pokarmowy ssaków wkrótce po porodzie.

Escherichia coli – charakterystyka

E. coli to gatunek pałeczkowatej gram-ujemnej bakterii powszechnie nazywanej pałeczką okrężnicy. Do niedawna sądzono, że nie może ona zbyt długo przetrwać poza środowiskiem jelita grubego, gdyż nie jest w stanie się namnażać, a jej wytrzymałość na czynniki środowiskowe jest stosunkowo mała. Ginie po 20 minutach ogrzewania w temperaturze 60°C i jest wrażliwa na wszystkie znane środki dezynfekcyjne. W ostatnim czasie wykazano jednak, że bakterie E. coli potrafią przetrwać i rozmnażać się w wodzie, piasku, osadach dennych[1]. A niektóre z nich przechodzą proces naturalizacji i zaczynają wykazywać cechy odmienne od szczepów ludzkiego pochodzenia[2].

Większość szczepów Escherichia coli jest nieszkodliwa i realizuje ważne synbiotyczne funkcje w środowisku ludzkiej mikrobioty jelitowej[3]. Biorą one udział w rozkładzie pokarmu, produkują witaminy z grupy B i K oraz krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, a przede wszystkim chronią układ pokarmowy przed patogenami, włączając patogenne szczepy tego samego gatunku. Ponadto postuluje się, że E. coli chroni układ pokarmowy przed oportunistyczną, antybiotykoopprną bakterią Pseudomonas aeruginosa, która powszechnie zakaża układ oddechowy oraz rany[4].

Escherichia coli w badaniach

Znanych jest jednak wiele szczepów wywołujących ciężkie jelitowe i pozajelitowe infekcje. Duża różnorodność obserwowana w obrębie bakterii tego gatunku uczyniła z E. coli modelowy organizm wykorzystywany do studiów nad ewolucją i zdolnością adaptacji bakterii. Badania z jej udziałem zakończyły się przyznaniem aż 11 nagród Nobla, a sama bakteria uznawana jest za najlepiej przebadany wolno żyjący organizm na świecie[5].

Plastyczność genomu Escherichia coli sprawia, że znajduje ona zastosowania w biotechnologii, m.in. w przemysłowej produkcji ludzkiej insuliny, ludzkiego hormonu wzrostu oraz wielu enzymów i leków. Bakterie te są tanie w hodowli, rosną w dużej ilości na małej powierzchni i co 20 min wytwarzają nowe pokolenie. Potrafią wymieniać się DNA z organizmami różnych gatunków, tracić określone geny, prowadzić miejscowe mutacje – ich kod genetyczny znajduje się w nieustannym ruchu, dostosowując się do warunkach i konkurencji w ich otoczeniu[6].

Infekcje wywoływane przez Escherichia coli

Niebywały potencjał tej bakterii nie zawsze działa zgodnie z interesem człowieka. Szacuje się, że rocznie w wyniku infekcji E. coli umiera 2 miliony ludzi na świecie[7]. Obecnie dobrze przebadano sześć jelitowych patogennych serotypów E. coli, które różnią się oddziaływanie na człowieka oraz przebiegiem infekcji. Są to: (STEC/EHEC) sczep produkujący toksynę Shiga – enterokrwotoczny, (EPEC) szczep enteropatogeniczny, (ETEC) szczep enterotoksynogenny, (EAEC) szczep enteroagregacyjny, (EIEC) szczep enteroinwazyjny, (DAEC) szczep adherencyjny[7]. Szczepy E. coli oznaczane jako ExPEC odpowiadają za infekcje pozajelitowe. Należą do nich szczepy wywołujące noworodkowe zapalenia opon mózgowych, wywołujące sepsę czy zakażające układ moczowy. Infekcje pozajelitowe często powodują szczepy pełniące pożyteczne funkcje w jelitach (komensalne), dlatego E. coli bywa określana mianem jelitowego konia trojańskiego. E. coli przekształcając się z organizmu symbiotycznego we wrogi, nabywa różnorodne cechy zjadliwości, których kombinacja wpływa na przebieg i obraz infekcji. Jelitowe szczepy patogenne E. coli wywołują biegunki o rożnym przebiegu w zależności od miejsca infekcji, sposobu przylegania do komórek jelitowych i uwalnianych toksyn. Mogą powodować obfite silnie odwadniające biegunki z jelita cienkiego, mniej obfite biegunki z jelita grubego lub krwawe biegunki powodowane przez toksynę Shiga[8].

Bibliografia:

[1] Ishii, S. and Sadowsky, M.J. (2008) Escherichia coli in the environment: implications for water quality and human health. Microbes Environ 23, 101–108.

[2] Ishii, S., Ksoll, W.B., Hicks, R.E. and Sadowsky, M.J. (2006) Presence and growth of naturalized Escherichia coli in temperate soils from Lake Superior watersheds. Appl Environ Microbiol 72, 612–621.

[3] https://pl.wikipedia.org/wiki/Pa%C5%82eczka_okr%C4%99%C5%BCnicy (9.5.2022)

[4] Theodoulakis Christofi, Stavria Panayidou,  View ORCID ProfileIrini Dieronitou, Christina Michael, Yiorgos Apidianakis Defining Escherichia coli as a health-promoting microbe against intestinal Pseudomonas aeruginosa Now published in Scientific Reports https://www.biorxiv.org/content/10.1101/612606v1 (20.04.2023)

[5] https://wickhamlabs.co.uk/technical-resource-centre/fact-sheet-escherichia-coli/ (9.5.2022)

[6] Leimbach A, Hacker J, Dobrindt U. E. coli as an all-rounder: the thin line between commensalism and pathogenicity. Curr Top Microbiol Immunol. 2013;358:3-32.

[7] Kaper, J.B., Nataro, J.P. and Mobley, H.L.T. (2004) Pathogenic Escherichia coli. Nat Rev Microbiol 2, 123–140.

[8] Escherichia coli, C. Wanke, C.L. Sears, in International Encyclopedia of Public Health, 2008

Więcej informacji na temat poszczegółnych bakterii znajdziesz w artykułach:

• Lactobacillusy – królowie życia
• Lactobacillus rhamnosus
• Lactobacillus plantarum
• Lactobacillus paraplantarum
• Helicobacter pylori a mikrobiota – dobry czy zły „policjant”?
• Escherichia coli – jelitowy koń trojański
• Clostridium difficile – laseczki bezwzględnie beztlenowe
• Clostridium perfringens – toksyczna, zła i wścibska
• Campylobacter jejuni  – drobni przestępcy
• Bifidobacterium longum
• Bifidobakterie – strażnicy homeostazy naszego organizmu
• Bifidobacterium breve
• Bifidobactrium animalis