Кишечная палочка¶

Кишечная палочка (лат. Escherichia coli, E. coli) — вид грамотрицательных палочковидных бактерий семейства энтеробактерий, обитающих в кишечнике человека и теплокровных животных. Представляет собой факультативный анаэроб, способный расти как в присутствии кислорода, так и без него. Является одной из наиболее изученных бактерий в микробиологии и одним из основных объектов молекулярной биологии и генной инженерии.

¶Морфология и физиология

Кишечная палочка — прямая палочка длиной 1–3 мкм и шириной 0,4–0,8 мкм, подвижная благодаря перитрихиальному жгутикованию (существуют и неподвижные штаммы). Капсула присутствует не у всех штаммов. Относится к грамотрицательным бактериям: клеточная стенка содержит тонкий слой пептидогликана и наружную мембрану с липополисахаридом (ЛПС), который выполняет роль эндотоксина.

Оптимальная температура роста — 37 °C, pH — около 7. Способна расти на простых синтетических и комплексных средах, в том числе на агаре Эндо и агаре Левина, где образует характерные колонии. Хемоорганогетеротроф; ферментирует глюкозу с образованием кислоты и газа, продуцирует индол, восстанавливает нитраты, не образует оксидазы.

¶Распространение и роль в организме

Основной ареал обитания — толстый кишечник человека и теплокровных животных, где кишечная палочка составляет значительную часть нормальной микрофлоры. У новорождённых она колонизирует кишечник в первые дни жизни и в дальнейшем участвует в синтезе витаминов группы B и K, поддержании кислотности среды и конкуренции с патогенными микроорганизмами.

В окружающей среде кишечная палочка сохраняется в воде и почве неделями, что используется в санитарной микробиологии как индикатор фекального загрязнения. Наличие E. coli в воде свидетельствует о возможном присутствии возбудителей кишечных инфекций.

¶Патогенные штаммы

Большинство штаммов кишечной палочки безвредны, однако отдельные серотипы обладают выраженной вирулентностью и вызывают заболевания:

• Энтеротоксигенные (ЭТКП, ETEC) — основная причина «диареи путешественников» и холероподобных заболеваний у детей в развивающихся странах.
• Энтеропатогенные (ЭПКП, EPEC) — вызывают тяжёлый понос у детей раннего возраста.
• Энтерогеморрагические (ЭГКП, EHEC, включая серотип O157:H7) — продуцируют шигатоксины, вызывают гемолитико-уремический синдром, геморрагический колит.
• Энтероинвазивные (ЭИКП, EIEC) — вызывают дизентероподобные заболевания.
• Уропатогенные (UPEC) — основная причина внебольничных инфекций мочевыводящих путей.

Заражение происходит фекально-оральным путём через загрязнённую воду, пищу или при несоблюдении гигиены. Патогенные штаммы устойчивы во внешней среде, что обуславливает их эпидемическое значение.

¶Применение в науке и промышленности

E. coli — классический модельный организм. В 1940-х годах Джошуа Ледерберг и Эдвард Тейтум показали на ней явление конъюгации, что заложило основы изучения бактериального генетического обмена. В 1973 году Стэнли Коэн и Герберт Бойер впервые создали рекомбинантную ДНК с использованием E. coli, положив начало промышленной генной инженерии.

Сегодня кишечная палочка используется для:

• синтеза рекомбинантных белков, включая инсулин человека и гормон роста;
• производства аминокислот, витаминов и ферментов;
• получения поли-β-гидроксиалканоатов (биоразлагаемых полимеров);
• лабораторных исследований в молекулярной биологии и генетике.

Для промышленного производства применяют специально выведенные штаммы, лишённые патогенных свойств (например, E. coli K-12).

¶Лечение и профилактика

При кишечных инфекциях, вызванных патогенными штаммами, проводят регидратацию, при необходимости назначают антибактериальные препараты (при штаммах, чувствительных к ним). Профилактика включает соблюдение личной гигиены, термическую обработку пищи и контроль качества воды.

¶Интересные факты

• Кишечная палочка была открыта немецким педиатром Теодором Эшерихом в 1885 году и первоначально названа Bacterium coli commune.
• Одна клетка E. coli содержит около 4,6 млн пар оснований ДНК — один из самых маленьких геномов среди свободноживущих бактерий.
• Популяция кишечной палочки в кишечнике взрослого человека оценивается в сотни миллионов клеток на грамм содержимого.

¶Источники

• Биологический энциклопедический словарь / Гл. ред. М. С. Гиляров. — М.: Советская энциклопедия.
• Brock Biology of Microorganisms / M. T. Madigan et al.
• Микробиология: учебник / Под ред. А. С. Белова. — М.: ГЭОТАР-Медиа.
• Научные публикации по молекулярной биологии Escherichia coli.