Кишечная палочка (Escherichia coli)¶

Кишечная палочка (лат. Escherichia coli, E. coli) — вид грамотрицательных бактерий семейства Enterobacteriaceae, обитающих в толстом кишечнике человека и теплокровных животных. Представляет собой палочковидную бактерию длиной 1–3 мкм и шириной 0,4–0,8 мкм, подвижную за счёт перитрихиально расположенных жгутиков, анаэробоблистающую (способную расти и в присутствии, и в отсутствие кислорода). Вид описан немецким бактериологом Теодором Эшерихом в 1885 году и назван в его честь. Большинство штаммов безвредны и составляют нормальную микрофлору кишечника, однако отдельные патогенные варианты вызывают заболевания пищеварительной системы, мочевыводящих путей и другие инфекции.

¶Строение и физиология

Клетка E. coli имеет типичную для грамотрицательных бактерий структуру: наружная мембрана, тонкий пептидогликановый слой, периплазматическое пространство и внутренняя мембрана. Наружная мембрана содержит липополисахарид (ЛПС), играющий роль эндотоксина и определяющий серологическую специфичность бактерии. Жгутики обеспечивают активное движение, пили (фимбрии) — прикрепление к поверхностям и клеткам хозяина.

E. coli — факультативный анаэроб: в бескислородной среде получает энергию за счёт брожения, в аэробных условиях — аэробного дыхания. Растёт на простых питательных средах, оптимальная температура 37 °C. Способна к быстрому размножению: время деления при благоприятных условиях составляет около 20 минут. Характерна высокая генетическая изменчивость, что делает её удобной модельной организмом в генетике и молекулярной биологии.

¶Роль в организме

У здорового человека E. coli занимает значительную долю кишечной микрофлоры (до 1 % от общего числа бактерий). Симбиотические штаммы участвуют в синтезе витаминов группы B и K, подавляют рост патогенных микроорганизмов за счёт конкуренции за питательные вещества и выработки бактерицидных веществ (колицинов), поддерживают иммунный баланс кишечника.

¶Патогенные штаммы

Патогенные варианты E. coli классифицируют по антигенной структуре (серогруппам) и механизму патогенности:

Наиболее опасен штамм O157:H7, вызывающий тяжёлый геморрагический колит и гемолитико-уремический синдром с поражением почек, особенно у детей и пожилых. Источник заражения — мясо крупного рогатого скота, непастеризованное молоко, некипячёная вода, овощи, загрязнённые фекалиями.

Помимо кишечных инфекций, E. coli — частый возбудитель внекишечных патологий: инфекций мочевыводящих путей (цистит, пиелонефрит), неонатального менингита, сепсиса, холецистита, перитонита. Уропатогенные штаммы (UPEC) обладают специфическими факторами вирулентности, обеспечивающими колонизацию мочевого тракта.

¶Кишечная палочка в биотехнологии

E. coli — один из наиболее изученных и широко используемых организмов в генной инженерии. Благодаря быстрому росту, простоте культивирования и наличию хорошо разработанных векторов (плазмид) она служит «клеткой-фабрикой» для производства рекомбинантных белков: инсулина, интерферона, гормона роста, вакцинных антигенов. Модельный штамм K-12 и его производные используются в фундаментальных исследованиях генетики, молекулярной биологии и биохимии. В 2020-х годах на основе E. coli разрабатывают системы синтеза биополимеров, биодизеля и других промышленных продуктов.

¶Диагностика и профилактика

Обнаружение E. coli в воде и пищевых продуктах служит показателем фекального загрязнения. В клинической практике возбудителя выделяют из кала, мочи, крови и ликвора с последующим определением серогруппы и антибиотикочувствительности. Профилактика кишечных инфекций сводится к соблюдению санитарных норм: термообработка мяса и молока, мытьё овощей и фруктов, кипячение воды, личная гигиена.

Источники:

• Биологический энциклопедический словарь
• Микробиология: учебник для вузов
• Brock Biology of Microorganisms
• Madigan M. T. et al. Brock's Biology of Microorganisms