Распространившейся с прошлой недели в Германии, в ночь на четверг стала еще одна женщина, сообщил пресс-секретарь университетской клиники Эппендорф в Гамбурге, которого цитирует телеканал N-24. Инфекцию в Германии вызвала так называемая энтерогеморрагическая бактерия Escherichia coli (кишечная палочка).
Бактерия Escherichia coli (E. coli) стала рассматриваться в качестве проблемы общественного здравоохранения с 1982 г., после вспышки заболевания в Соединенных Штатах Америки.
E. coli часто можно обнаружить в кишечниках людей и теплокровных животных. Большинство штаммов E. coli безвредны. Однако некоторые штаммы, такие как, например, энтерогеморрагическая E. coli (EHEC) могут вызывать тяжелые болезни пищевого происхождения. Эта бактерия передается человеку, главным образом, при потреблении зараженных пищевых продуктов, таких как сырые или не прошедшие достаточную тепловую обработку мясные продукты или сырое молоко.
EHEC производит токсины, известные, как веротоксины или шигатоксины, названные так из-за их сходства с токсинами, производимыми шигеллами (бактериями) дизентерии.
Количество бактерий EHEC может увеличиваться при температуре от +7 до +50°С (оптимальная температура +37°С). Количество некоторых бактерий EHEC может расти в кислых продуктах.
Бактерии погибают при тщательной тепловой обработке продуктов - при нагревании всех частей продуктов до температуры 70°С или выше.
Болезни, вызываемые EHEC
Симптомы болезней, вызываемых бактериями EHEC, включают абдоминальные спазмы (спазмы гладких мышц органов брюшной полости) и диарею, которая в некоторых случаях может переходить в кровавую диарею (геморрагический колит). Возможны жар и рвота.
Инкубационный период длится от трех до восьми дней, при средней продолжительности три-четыре дня. Большинство пациентов выздоравливает в течение 10 дней, но у незначительного числа пациентов (особенно детей раннего возраста и пожилых людей) болезнь может принять тяжелую форму с угрозой для жизни - гемолитический уремический синдром (ГУС). Для ГУС характерны острая почечная недостаточность, гемолитическая анемия (анемия, при которой разрушение красных клеток крови (эритроцитов) происходит быстрее, чем их наработка костным мозгом) и тромбоцитопения (уменьшение количества тромбоцитов ‑ менее 200 тыс. в 1 куб. мм - в периферической крови).
По оценкам, у 10 % пациентов с инфекцией EHEC может развиться ГУС с коэффициентом летальности от 3 до 5 %. Во всем мире ГУС является самой распространенной причиной острой почечной недостаточности у детей раннего возраста. Он может привести к неврологическим осложнениям (таким как конвульсии, инсульт и кома) у 25 % пациентов и хроническим заболеваниям почек, обычно нетяжелым, примерно у 50 % выживших пациентов.
Заболеваемость инфекциями EHEC зависит о возрастной группы. Наибольшее количество зарегистрированных случаев заболевания приходится на детей в возрасте до 15 лет. 63-85 % случаев заболевания происходит в результате воздействия патогенных микроорганизмов, содержащихся в пищевых продуктах. Доля инфекций EHEC, которые приводят к развитию ГУС, составляет 3-7 % в спорадических (единичных) случаях заболевания и 20 % и более в случае вспышек.
Источники инфекции
Резервуаром этого патогенного микроорганизма является, в основном, крупный рогатый скот и другие жвачные животные, такие как, например, верблюды. Он передается человеку, главным образом, в результате употребления в пищу зараженных продуктов, таких как сырые или не прошедшие достаточную тепловую обработку мясные продукты и сырое молоко.
Загрязнение фекалиями воды и других пищевых продуктов, а также перекрестное загрязнение во время приготовления пищи (через продукты из говядины и другого мяса, загрязненные рабочие поверхности и кухонные принадлежности) также могут привести к заболеванию.
Все большее количество вспышек связано с употреблением в пищу фруктов и овощей (ростков, латука, капусты, салатов), заражение которых происходит, по всей вероятности, в результате контакта с фекалиями домашних и диких животных на какой-либо стадии их культивирования или обработки. Бактерии EHEC были также обнаружены в водоемах (прудах, реках), колодцах и поилках для скота. Они могут оставаться жизнеспособными в течение нескольких месяцев в навозе, попадающем в эти водоемы, и осадочных отложениях на дне поилок. Передача инфекции была зарегистрирована как через зараженную питьевую воду, так и через воды для рекреационного использования.
Близкие контакты людей являются одним из основных путей передачи инфекции (орально-фекальный путь заражения). Были зарегистрированы бессимптомные носители, то есть лица, у которых не проявляются клинические симптомы болезни, но которые способны инфицировать других людей.
Период выведения из организма бактерий EHEC у взрослых людей длится одну неделю и менее. У детей этот период может быть более длительным. В числе важных факторов риска отмечается также посещение ферм и других мест содержания животных, где возможен прямой контакт с ними.
Методы контроля и профилактики
Для профилактики инфекции необходимо соблюдать контрольные меры на всех стадиях пищевой цепи - от производства сельскохозяйственной продукции на фермах до обработки, переработки и приготовления пищевых продуктов как на коммерческих предприятиях, так и в домашних условиях.
Первым эти микроорганизмы изучил и подробно описал австрийский врач Теодор Эшерих. В биологии бактерии группы «кишечная палочка» получили название «эшерихия коли» (Escherichia coli, или сокращенно E.coli). Как выяснилось, по строению, цвету, размеру (морфологические признаки) и типу питания, особенностям размножения (культуральные признаки) с кишечной палочкой совпадают еще несколько родов бактерий, в том числе и печально известные сальмонеллы.
Чтобы облегчить себе жизнь, биологи объединили все эти похожие микроорганизмы в одну большую группу – кишечная палочка (БГКП) – и назвали их колиморфными (или колиформными), т.е. имеющими форму E.coli. Группу относят к довольно обширному семейству энтеробактерий, включающему нормальную микрофлору кишечника.
В группу кишечной палочки входит около 100 видов микроорганизмов. Они составляют часть нормальной микрофлоры кишечника теплокровных животных, птиц и людей. То есть в любом совершенно здоровом организме обязательно обитает некоторое количество кишечных палочек. Проблемы начинаются только в том случае, когда их число резко увеличивается или в организм попадают опасные (патогенные) штаммы бактерий, например, сальмонеллы или шигеллы (возбудители дизентерии). Если кишечная палочка попадает в мочу, возникает опасность циститов, пиелонефритов, уретритов и других заболеваний мочеполовой системы.
В организм человека патогенные микробы проникают из окружающей среды (вода, пища, контакт с больным). Для предотвращения эпидемий проводят регулярные проверки состояния почвы, воды и пищевых продуктов, опираясь на нормативы предельно допустимой концентрации (ПДК). После взятия проб в лаборатории выращивают на питательных средах культуры бактерий и сравнивают с нормативами.
Характеристика колиморфных бактерий
Полезные «домашние» палочки в кишечнике отвечают за выработку витаминов и утилизацию отходов (расщепление неусвоенных остатков пищи). Кишечник новорожденного ребенка заселяется бактериями приблизительно за 40 часов с момента рождения. Они попадают в организм вместе с пищей или от людей, окружающих ребенка, и остаются с хозяином до конца его жизни. Один из непатогенных штаммов кишечной палочки используют в медицине. Он входит в состав пробиотика – препарата, содержащего полезные для организма бактерии.
Кроме кишечной палочки, к колиморфным относят многие патогенные микроорганизмы: сальмонеллу, чумную палочку, возбудителей дизентерии, холеры и т. д.
Общие признаки колиморфных бактерий:
- небольшие палочки размером от 1 до 3 мкм в длину и 0,5–0,8 мкм в ширину;
- полиморфные организмы, то есть способные существовать в нескольких формах;
- могут быть как подвижными (при помощи жгутиков), так и неподвижными;
- грамотрицательные, то есть не сохраняют цвет при окрашивании по Граму (датский врач, предложивший способ исследования бактерий при помощи анилиновых красителей);
- не образуют спор;
- чаще всего живут и размножаются в нижнем отделе кишечника человека и теплокровных животных.
Строение бактериальной клетки эшерихии типично для всех прокариот (безъядерных клеток):
- наружный слой или клеточная оболочка;
- цитоплазматическая мембрана, разделяющая оболочку и внутреннее пространство;
- полужидкая среда (цитоплазма);
- замкнутая кольцеобразная молекула ДНК, выполняющая роль ядра.
Некоторые виды колиморфных бактерий имеют жгутики, такое строение позволяет им легко перемещаться в окружающей среде.
Кишечные палочки, как и большинство патогенных организмов, относятся к факультативным анаэробам. Они могут жить в кислородосодержащей среде или обходиться без кислорода, меняя тип дыхания в зависимости от условий обитания. Самая комфортная температура для этих бактерий +37⁰С, именно в такой обстановке они предпочитают жить и размножаться. Но и более низкие температуры (до +20⁰) не пугают представителей БГКП.
Что такое предельно допустимая концентрация
В природных водоемах, почве, продуктах питания и на немытых руках вполне могут водиться кишечные палочки, сальмонеллы, возбудители дизентерии чумы и т. д. Конечно, размножаться в таких условиях они не любят, но вполне успеют попасть в любой другой организм, пригодный для обитания бактерий этой группы. Полностью убить кишечную палочку сможет только температура выше 60⁰С, причем при такой температуре процесс должен длиться не менее 15 минут (вот зачем нужно кипятить воду из открытых водоемов!).
Санитарно-гигиенические нормативные документы регламентируют предельно допустимую концентрацию (ПДК) патогенных микроорганизмов в окружающей среде. Существуют ПДК для почвы, природных водоемов (реки, озера, моря). ГОСТ 2874-82 устанавливает гигиенические требования и методы контроля за качеством питьевой воды, в том числе и ПДК для бактерий группы кишечной палочки. Согласно одному из разделов этого документа, общее количество бактерий в 1 мл воды не должно превышать 100, а кишечных палочек на 1 л – не больше 3 шт. (это и есть ПДК).
Для определения числа БГКП в лабораторных условиях проводят посев материала на питательные среды. Кишечные палочки хорошо растут на обычных питательных средах (бульоне, агаре), что упрощает проведение исследований.
Опасные патогены – протеи и шигеллы
Протеи относят к семейству энтеробактерий, царству бактерий, они входят в состав нормальной микрофлоры. Три вида из рода протей являются патогенными (болезнетворными) для организма. Эти мельчайшие нитевидные палочки очень подвижны и вырабатывают токсичные вещества (эндотоксины), опасные для здоровья. Часто протеи вызывают острые кишечные инфекции у маленьких детей с пониженным иммунитетом.
Протеи относительно устойчивы к внешней среде, выдерживают даже полную заморозку и многие дезинфицирующие средства, но к высоким температурам они менее устойчивы. Наряду с кишечной палочкой протеи считаются санитарно-показательными микроорганизмами.
Протеи находят для себя питательную среду в сточных водах, куда бактерии попадают через фекалии или мочу заболевших людей и животных. Чаще всего заражение протеями происходит через пищу или воду (в том числе и купание в открытых водоемах). В группу риска попадают люди со сниженным иммунитетом (новорожденные, пожилые, ослабленные болезнью). Не менее опасно и бесконтрольное употребление антибиотиков.
В организме человека протеи вызывают:
- заболевания желудочно-кишечного тракта (гастроэнтерит, энтероколит, гастрит);
- дисбактериоз;
- при попадании в мочу – пиелонефрит, цистит, простатит;
- раневые инфекции.
Некоторые внутрибольничные инфекции тоже возникают по вине протеев, например, отиты, холециститы, инфекции в моче, тяжелые формы менингита и сепсиса у маленьких детей.
Шигелла – еще один род бактерий, близких по происхождению к кишечной палочке и сальмонелле. Возбудитель дизентерии, шигелла, распространяется через пищу. При ослабленном состоянии организма бывает достаточно десятка бактерий для инфицирования. Если микробы попадают в организм с пищей, то буквально через считанные часы проявляются признаки дизентерии. При контактном заражении симптомы могут проявиться через несколько дней, и все это время больной остается переносчиком дизентерии.
Ежегодно по всему миру насчитывают около 80 миллионов случаев заболевания дизентерией, из них примерно 700 тысяч со смертельным исходом. Большая скученность, отсутствие элементарной гигиены приводит к широкому распространению болезни. Страшнее всего то, что больше половины случаев заболевания дизентерией приходится на детей до 4 лет. Иммунитет после болезни формируется только на несколько месяцев (до одного года), поэтому повторная опасность возникновения дизентерии существует постоянно.
Попадание кишечной палочки в мочу опасно возникновением воспалительного процесса. В норме этих бактерий в моче быть не должно. К сожалению, E.coli не выводится из организма вместе с мочой, воспаление может протекать бессимптомно, что особенно опасно для беременных женщин. Поэтому регулярная сдача анализа мочи при беременности – это необходимая мера безопасности.
Для лабораторной диагностики заболеваний, вызываемых бактериями группы кишечной палочки, проводят анализы кала, мочи, гноя и др. Анализируемый образец высевают на различные питательные среды и определяют количество патогенных бактерий, опираясь на ПДК. Так, дисбактериоз диагностируют при увеличении колониеобразующих единиц (КОЕ) до 104 КОЕ на 1 гр. На инфекции мочевыводящих путей указывает наличие в анализе мочи 105 микробных тел протея на 1 мл.
Стандарты для пищевых продуктов
Колиморфные бактерии имеют значение как показатель чистоты водопроводной воды и пищевых продуктов. Эти микроорганизмы называют санитарно-показательными. Существуют специальные ГОСТы, регламентирующие количество кишечных палочек в образцах продукции и в пробах воды, так как именно БГКП отвечают за пищевые отравления людей и различные заболевания животных, в особенности домашнего скота и птицы:
- ГОСТ 31747-2012, являющийся национальным стандартом Российской Федерации с 01.07.13 г., распространяется на пищевые продукты, кроме молока и молочной продукции, и регламентирует методы обнаружения и определения числа колиморфных бактерий в определенном количестве продукта. В ГОСТе прописаны четкие рекомендации по проведению лабораторных исследований с описанием аппаратуры, питательных сред, реактивов, методов отбора проб и проведения испытаний.
- Молоко и молочные продукты проверяют на соответствие ГОСТу 27930-88 с определением общего количества бактерий или по ГОСТ Р 53430-2009, где установлены методы обнаружения и подсчета бактерий группы кишечной палочки. Санитарно-биологическое исследование для молока и молочных продуктов проводят по ГОСТ 9225-68, согласно которому высчитывают количество патогенной микрофлоры в молоке (50–100 мл) или масле, сыре, твороге, взятых для пробы.
- Для проверки пищевых продуктов на бактерии рода сальмонелл применяют ГОСТ 31659-2012, в котором подробно расписано необходимое оборудование (химикаты, инструменты) и все этапы метода обнаружения патогенных микробов, вызывающих вспышки сальмонеллеза.
- По ГОСТу 31468-2012 проверяют мясо птицы, а также полуфабрикаты из него на наличие сальмонелл.
- Не менее опасное заболевание (листериоз) у людей и животных вызывает бактерия листерия (Listeria). Проверку пищевых продуктов на обнаружение этого микроба регламентирует ГОСТ 32031-2012.
Это только некоторые из множества государственных стандартов, устанавливающих параметры проверки пищевых продуктов.
Патогенная микрофлора обсеменяет продукты в процессе приготовления, хранения, транспортировки. В молоко кишечная палочка может попасть во время удоя, поэтому большое значение имеет проверка сырого молока на количество патогенных микроорганизмов. Так, ПДК кишечной палочки в молоке, годном для переработки, не должно превышать 100 в 1 мл.
В пастеризованном молоке в идеале кишечной палочки быть не должно, однако это не всегда соответствует действительность. Поэтому для маленьких детей и ослабленных людей желательно кипятить даже пастеризованное молоко. Еще одни способ долго сохранить молоко свежим – стерилизация. К сожалению, этот процесс убивает не только все патогены, но и многие полезные свойства молока.
Показатель чистоты воды
Бактерии группы кишечной палочки попадают в окружающую среду в основном из сточных вод, куда они выводятся вместе с фекальными стоками. Они находят богатую питательную среду в фекалиях и отлично выживают в отрыве от организма-носителя в течение нескольких недель. И все это время остаются опасными для здоровья.
Колиморфные бактерии наиболее устойчивы к обеззараживанию, следовательно, если количество их в образце соответствует норме, то и все остальные патогенные организмы (возбудители чумы, дизентерии, тифа) успешно уничтожены в процессе санитарной обработки стоков.
Для очистки сточных вод используются различные реагенты и фильтры, в том числе фильтры с обратным осмосом. Процесс осмоса представляет собой просачивание (диффузию) через полупроницаемую мембрану молекул из раствора с большей концентрацией в жидкость с меньшей концентрацией вещества. Фильтры для воды построены на принципе обратного осмоса, т.е. вода подается на мембрану (сетку с размером пор, примерно соответствующим размерам молекулы воды). В результате обратного осмоса на мембране задерживаются различные примеси и патогенные бактерии.
После очистки воды обязательно проводят санитарно-бактериологическую оценку на число бактерий группы кишечной палочки. Для этого делают посев на питательных средах и определяют коли-индекс (число бактерий в 1 л воды), а затем сравнивают его с показателем ПДК.
«Подопытные кролики» генетики
Кишечная палочка имеет большое значение в генетических исследованиях, т.к. бактерии, относящиеся к этой группе, легко вырастить на питательных средах в лабораторных условиях. Пожалуй, это самая исследованная бактерия на сегодняшний день.
Штаммы, культивируемые для микробиологических исследований, не способны заселить кишечник, но отлично растут на питательных средах, что объясняет их использование в качестве модельного организма. На основе наблюдений за теми или иными свойствами, процессами, явлениями таких бактерий можно построить модель поведения других более или менее похожих организмов. Так, американские ученые на примере кишечной палочки доказали, что бактерии подчиняются мутационным закономерностям, что привело к интенсивному развитию генетических исследований.
Органам здравоохранения давно пора ограничить чрезмерное применение антибиотиков , которое приводит к повышению резистентности аномального штамма инфекции E. coli.
Массовая вспышка инфекции E. coli типа О104 в Европе заразила более 1 800 человек и вызвала потенциально смертельное осложнение, известное как гемолитико-уремический синдром, у более чем 500 человек.
Вспышка преодолела границы, по крайней мере, 13 стран и убила около 20 человек.
Пока органы здравоохранения пытаются выявить очаги вспышки в продуктах питания, внимание международного сообщества сосредоточено на сложных траекториях, по которым сельскохозяйственная продукция следует в эпоху глобальной торговли.
На один из аспектов эпидемии, однако, обратили мало внимания: этот аномальный штамм устойчив ко многим видам антибиотиков .
Среди всех срочных вопросов, поднятых вспышкой эпидемии, эта устойчивость штамма заставляет бить во все колокола и побуждает к серьезному рассмотрению вопроса о сдерживании чрезмерного применения антибиотиков , вызванного инфекцией.
О резистентности штамма О104 вскользь упоминали, но скорее как о любопытном моменте, который отличает эту инфекцию, чем как о проблеме.
Это имеет большое значение, поскольку самый безопасный путь лечения инфекций, вызванных бактерией E. coli, также производит токсины , как и кишечная палочка.
Необходимо воздержаться от использования антибиотиков , поскольку, когда лекарственные препараты убивают бактерии, они производят токсины, которые могут вызвать худшие симптомы болезни.
Таким образом, поскольку антибиотики не могут быть использованы против инфекции E. coli, вопрос о том, будут ли они работать, стал предметом академического интереса – одного из многих, обсуждаемых в интернете исследователями-добровольцами, которые делают быстрые анализы по всему миру.
Даже если это не имеет отношения к нынешним жертвам, стоит обратить внимание на значительную устойчивость к антибиотику этой инфекции E. coli.
Отчасти потому, что Шига-токсин, который вырабатывает кишечная инфекция такого штамма, как O104:H4 и родственного ему намного более известного штамма O157:H7, обладает редкостной устойчивостью.
Хотя бы поэтому необходима разработка новых методов защиты от этого страшного врага.
Однако более важно то, что, по крайней мере, за десятилетие в Европе возникли новые резистентные факторы, которые повышают устойчивость штамма O104.
Их перемещение в штамм демонстрирует, что резистентные факторы могут неограниченно хаотически перемещаться среди организмов, как только они появляются.
И это должно подчеркнуть, как важно замедлить развитие устойчивости к антибиотику за счет сдерживания ненадлежащего использования антибиотиков в повседневной медицине и на сельскохозяйственных фермах.
По данным немецкого Института Роберта Коха, штамм O104 устойчив к более чем десяти антибиотикам
восьми классов:
пенициллину
стрептомицину
тетрациклину
хинолону (налидиксовая кислота)
триметоприму/сульфаметоксазолу
трем поколениям сефалоспорина
амоксил/клавулановой кислоте
пиперациллин/сульбактам
пиперациллин/тазобактам.
Устойчивость к такому количеству препаратов свидетельствует о том, что в штамме O104 находится резистентная бактерия ESBL.
Действительно, согласно анализу Института Коха, штамм содержит два гена, которые вызывают эту резистентность - TEM-1 и CTX-M-15.
Это свойство бросает в дрожь врачей с 1990-х годов, когда штаммы резистентной бактерии ESBL и бактерии Klebsiella вызвали серьезные внутрибольничные инфекции, которые охватили Европу.
Поскольку изначально они поражали пациентов в отделениях интенсивной терапии, эти штаммы не вызвали большой тревоги в мире.
Но примерно в 2001 году эти резистентные факторы проникли в повседневную жизнь и вызвали панику.
Вследствие генетического перемещения, которое все время осуществляла бактерия, гены резистентности переместились в некоторые штаммы бактерии E. coli, попав не столько в пищу, создавая токсины, сколько распространившись вообще, вызывая инфекции мочевых путей и другие обычно нетяжелые заболевания.
Внезапно больницы в Бермингеме и Шропшире начали фиксировать значительные вспышки инфекции, вызванные бактериями E. coli и ESBL, а врачи, работающие в больницах, начали сообщать друг другу о молодых женщинах, которые страдают от рецидивных инфекций мочевого пузыря, которые могли вызвать новые препараты .
Это было явлением не только 2000-х годов.
В марте 2010 года университетская больница Северного Стаффордшира зафиксировала вспышку, вызванную бактериями ESBL и Klebsiella, вследствие которой пациент умер.
Откуда происходят эти резистентные факторы?
Развитие резистентности является неизбежным биологическим процессом; таким образом бактерия защищается от смертельных компонентов, не зависимо от того, выработаны ли эти компоненты другой бактерией или искусственно произведены в исследовательской лаборатории.
Однако чрезмерное применение антибиотиков ускоряет процесс и делает его результаты непредсказуемыми.
Это чрезмерное применение происходит в любое время, когда кто-либо принимает антибиотики при болезнях, для лечения которых они не подходят, таких как простуда или ушные инфекции .
Еще чаще это происходит, когда малые дозы антибиотиков добавляются на тонну продукции в агропромышленном комплексе, без какого-либо наблюдения и исследования возникающих вирусов .
Исследования в Испании и США свидетельствуют о связях между агрокультурным комплексом и возникновением бактерии ESBL: они выявили резистентную бактерию в мясе кур, продающихся в супермаркете.
Даже если исследователи определят овощи, которые могли послужить причиной возникновения вспышки инфекции, они никогда не смогут сказать, как резистентная бактерия попала в продукцию.
В 2006 году США пережили общенациональную вспышку кишечной инфекции штамма O157, бактериями которой был заражен свежий шпинат.
И хотя подозрение исследователей пало на навоз домашнего скота или диких свиней вблизи ферм, они так и не смогли выявить причины заражения.
Но мы уже знаем, почему возникает устойчивость к антибиотикам в этой вспышке и, учитывая беспорядочную склонность бактерии к перемещению генетического материала, мы знаем, что штамм O104 резистентен, поскольку содержит подобную бактерию, и может передавать ее другим типам инфекции.
Государствам и органам здравоохранения давно пора сделать все от них зависящее, чтобы замедлить развитие резистентности лекарственных препаратов, сдерживая чрезмерное применение антибиотиков по всему миру .
Genetika carries out scientific research in microbial and cell culture biotechnology mainly in the form of research projects requested by industry. Our results are available as patents, license and know-how. Since its foundation (1968) Genetika has been one of the most significant Russian research centers in microbial genetics and molecular biology and at the same time served as the main source of new strains and processes for Russian biotechnological industry.
Technologies developed in Genetika (threonine — 1979, riboflavin — 1991, acrylamide — 2000, phytase — 2008) are used all over the world by leading biotechnology companies. Governmental granted basic research as well as collaboration with other Russian and international research organizations helps to bridge the gap between applied and basic research. A range of interdisciplinary research projects is driving the innovative development forward. Now Genetika is ready to pursue the implementation of innovative research in industrial and social applications all around the world.more
|
New article in CELL by Genetika researchers Alex Mironov and Svetlana Eremina. Bacterial Nitric Oxide Extends the Lifespan of C. elegans (download the article) Ivan Gusarov, Laurent Gautier, Olga Smolentseva, Ilya Shamovsky, Svetlana Eremina, Alexander Mironov, Evgeny Nudler., ABSTRACT Nitric oxide (NO) is an important signaling molecule in multicellular organisms. Most animals produce NO from L-arginine via a family of dedicated enzymes known as NO synthases (NOSes). A rare exception is the roundworm Caenorhabditis elegans, which lacks its own NOS. However, in its natural environment, C. elegans feeds on Bacilli that possess functional NOS. Here, we demonstrate that bacterially derived NO enhances C. elegans longevity and stress resistance via a defined group of genes that function under the dual control of HSF-1 and DAF-16 transcription factors. Our work provides an example of interspecies signaling by a small molecule and illustrates the lifelong value of commensal bacteria to their host. |
 |
|
New review article "Microbial Producers of Butanol" (Download the article) O. V. Berezina, N. V. Zakharova, C. V. Yarotsky, and V. V. Zverlov Abstract—This review is written due to an increased interest in the production of energy carriers and basic substrates of the chemical industry from renewable natural resources. In this review, the microbiological aspects of biobutanol production are reflected and the microbial producers of butanol (both natural, i.e., members of the Clostridium genus, and recombinant), obtained by genetic modification of Clostridia and other microorganisms, are characterised. |
 |
Эшерихия - кишечная палочка, обитатель нормальной микрофлоры кишечника здорового человека. Эшерихии растут и размножаются в толстой кишке теплокровных животных. Большинство из них являются безвредными, а некоторые штаммы вызывают тяжелые инфекционные заболевания у людей - эшерихиозы. Эшерихиоз представляет собой бактериальный антропоноз, вызываемый патогенной кишечной палочкой и проявляющийся клиническими признаками интоксикационного и диспепсического синдрома.
Эшерихия коли (Escherihia coli) впервые была выделена из испражнений человека немецким бактериологом Эшерихом в конце 19 века. Г.Н.Габричевский первым обнаружил у кишечной палочки способность продуцировать токсины и подтвердил ее роль в развитии инфекционной патологии кишечника. Уже в 20 веке А.Адам подробно изучил свойства эшерихий и разделил их на типы. В 1945 году Ф.Кауфманом была разработана серологическая классификация E.coli, которая актуальна и в наши дни.
Кишечные палочки - сапрофиты, обитающие в живом организме и не вызывающие развития заболеваний. Эти микроорганизмы приносят пользу хозяину: синтезируют витамин K и В, предотвращают размножение и подавляют рост патогенной флоры в кишечнике, частично расщепляют клетчатку и перерабатывают сахара, синтезируют антибиотикоподобные вещества - колицины, которые борются с патогенными организмами, усиливают иммунитет. Если количество E.coli выходит за рамки обычного, человек обязательно почувствует недомогание.
Функции эшерихий в организме человека:
- Одной из основных и очень важных функций эшерихий является антагонистическая. Эшерихии являются антагонистами по отношению к шигеллам, сальмонеллам и гнилостным микробам. Благодаря чему подавляется рост микроорганизмов, относящихся к этим родам и видам. Антагонизм эшерихий в отношении шигелл и сальмонелл обусловлен из конкуренцией за источник углерода.
- Иммунотренирующая функция - микроорганизмы обеспечивают готовность иммунной системы к реакциям на последующие антигенные раздражители.
- Витаминообразующая - участвуют в энтеральном синтезе витаминов группы К, В, никотиновой и фолиевой кислоты.
- Участвуют в липидном и водно-солевом обмене.
- Участвуют в ферментативном расщеплении высокомолекулярных углеводов.
- Улучшают перистальтику кишечника и процессы всасывания питательных веществ в кишечном тракте.
Эшерихии обитают не только в ЖКТ человека. Они способны выживать на предметах окружающей среды. Их обнаружение во внешней среде свидетельствует о фекальном загрязнении. Именно поэтому эшерихию называют индикаторным микроорганизмом. Эшерихиоз распространен повсеместно. Сезонность патологии осенне-летняя.
В настоящее время встречается много разновидностей эшерихий:
- Лактозопозитивные,
- Лактозонегативные,
- Гемолитические, которые в норме должны отсутствовать.
Все они объединены в один род Escherichia и относятся к семейству Энтеробактерий. Некоторые серовары Escherihia coli способны вызывать коли-инфекции – эшерихиозы. Это острые энтериты и энтероколиты, которые часто проявляются внекишечными симптомами. Распространяется инфекция преимущественно фекально-оральным механизмом, который реализуется алиментарным и бытовым путем. Лечение патологии этиотропное и симптоматическое.
Эшерихии подразделяются на патогенные, токсигенные, инвазивные, геморрагические.
Согласно клинической классификации эшерихиозы бывают:
- Гастроэнтерические,
- Энтероколитические,
- Гастроэнтероколитические,
- Генерализованные.
По степени тяжести выделяют три формы эшерихиоза:
- Легкая,
- Среднетяжелая,
- Тяжелая.
Этиология
Морфология . Возбудителем эшерихиоза является энтеропатогенная кишечная палочка. Эта короткая палочковидная бактерия со слегка закругленными концами отрицательно окрашивается по Граму. E. сoli – факультативный анаэроб, не образующий спор. Одни штаммы имеют жгутики и способны передвигаться, другие образуют капсулу.
Культуральные свойства. При исследовании фекалий здорового человека на среде Эндо обычно вырастают красные лактозопозитивные колонии кишечных палочек, нередко с металлическим блеском. Лактозонегативные культуры образуют колонии бледно-розового цвета. У детей до 3 лет их изучают в отношении принадлежности к патогенным штаммам. Гемолитические кишечные палочки в норме не должны обнаруживаться.
Патогенность.
Все эшерихии с учетом своих патогенных свойств подразделяются на три большие группы:
- Непатогенные бактерии пожизненно заселяют толстый кишечник и выполняют свои полезные функции.
- Условно-патогенные также являются нормальными обитателями кишечника, но при попадании в другую среду приобретают патогенные свойства и вызывают различные заболевания.
- Патогенные эшерихии - возбудители острой кишечной инфекции.
Факторы патогенности:
- Пили и фимбрии, обеспечивающие адгезию и колонизацию слизистой кишечника,
- Плазмиды, способствующие проникновению микроба в клетки кишечного эпителия,
- Цитотоксин,
- Гемолизины,
- Эндотоксин термостабильный оказывает энтеропатогенное действие,
- Экзотоксин термолабильный легко разрушается на воздухе, оказывает нейротропное и энтеротропное действие.
Условно-патогенные эшерихии в большом количестве заселяют кишечник здорового человека. При попадании в другие локусы организма они вызывают различные патологии: в брюшной полости - перитонит, во влагалище – кольпит, в предстательной железе - простатит. Так, например, у здоровых людей в моче может обнаруживаться типичная эшерихия коли в количестве менее 10 в 3 степени колониеобразующих единиц. При показателе 10 в 4 степени специалисты подозревают наличие у больного пиелонефрита. У женщин с гинекологической патологией эшерихии могут быть обнаружены в мазке из цервикального канала. Проникновению возбудителя способствует несоблюдение правил интимной гигиены, анально-вагинальные контакты. При обнаружении кишечной палочки в мазке из зева проводят антибиотикотерапию.
Эпидемиология
Источник инфекции – больной человек, реконвалесцент или бактерионоситель. Фекально-оральный механизм передачи и распространения инфекции реализуется следующими путями:
Восприимчивость к острой кишечной инфекции, вызванной эшерихиями, определяется возрастом человека, состоянием иммунной системы, патогенностью возбудителя, его биохимическими свойствами и влиянием на эпителий ЖКТ. Дети в возрасте до года, ослабленные хроническими заболеваниями лица и пожилые люди обладают наибольшей восприимчивостью к различным инфекционным процессам.
Патогенез
Эшерихии в кишечнике выделяют фактор колонизации, с помощью которого они прикрепляются к энтероцитам. После адгезии микробов на эпителии кишечника происходит повреждение микроворсинок. При дизентириеподобном эшерихиозе бактерии внедряются в клетки кишечника, при холероподобной кишечной инфекции эта способность отсутствует.
Основным фактором патогенности является энтеротоксин. Это белок, который оказывает особое влияние на биохимические процессы в кишечнике. Он стимулирует секрецию воды и электролитов, что приводит к развитию водянистой диареи и нарушению водно-солевого обмена. Слизистая оболочка кишечника воспаляется, на ней образуются эрозии. Через поврежденный эпителий всасывается в кровь эндотоксин. Ишемия и некроз кишки проявляются слизью и кровью в кале. В организме больного развивается обезвоживание, гипоксия, метаболический ацидоз.
Стадии развития эшерихиоза:
- Возбудитель проникает в организм человека пероральным путем,
- Он достигает кишечника,
- Микроб взаимодействует с клетками слизистой оболочки кишечника,
- Энтероциты воспаляются и отторгаются,
- Выделяются токсины,
- Нарушаются функции кишечника.
Симптоматика
У маленьких детей заболевание проявляется:
- Диспепсическими явлениями – рвотой, диареей, урчанием в животе, метеоризмом,
- Симптомами интоксикации и дегидратации при эшерихиозе - лихорадкой, ознобом, слабостью, недомоганием, отсутствием аппетита, бледностью кожи, капризностью, нарушением сна.
При прогрессировании патологии боль в животе становится нестерпимой, испражнения становятся кровянисто-гнойными. У ослабленных больных быстро развивается токсикоз, масса тела снижается. Возможна генерализация процесса.
У взрослых данная форма патологии протекает по типу сальмонеллеза. У больных сначала появляются признаки интоксикационного синдрома - разбитость, головная боль, лихорадка, миалгия, артралгия. Затем присоединяются диспепсические симптомы - резкая, схваткообразная боль в животе, тошнота, рвота, жидкий зеленоватый стул.
Дизентериеподобный эшерихиоз имеет острое начало и отличается слабовыраженными признаками интоксикации. В редких случаях температура может подняться до 38 °С. Обычно у пациентов возникает боль в голове, головокружение, слабость, схваткообразная боль вокруг пупка, тенезмы, понос. Жидкий стул повторяется до от 5 раз в сутки. В кале обнаруживают слизь и кровь.
Холероподобный эшерихиоз проявляется недомоганием, слабостью, тошнотой, схваткообразной болью в эпигастрии, рвотой. Иногда данная форма протекает безболезненно. Кал водянистый, без слизи и крови. Лихорадка обычно отсутствует.
При отсутствии своевременной и адекватной терапии развиваются тяжелые осложнения эшерихиоза: токсический шок, обезвоживание организма, сепсис, воспаление легких, почек, желчного пузыря, мозговых оболочек, головного мозга.
Диагностика
Эшерихии и обусловленные ими острые кишечные инфекции - одна из актуальных и сложным проблем современной медицины. Осуществление эффективного эпидемиологического надзора, действенной профилактики и терапии кишечных инфекций требует объективных представлений об этиологической структуре, которая в настоящее время расшифровывается недостаточно. В повседневной практике встречается упрощенный подход к этиологической диагностике ОКИ, вызванных эшерихиями. Когда диагноз ставится на основании лишь факта выделения каких-либо из этих бактерий из испражнений. Подобная расшифровка дезориентирует клиницистов и эпидемиологов, никак не способствуя правильному пониманию существа вопроса.
В числе важных лабораторных критериев в диагностике эшерихиозов считают следующие:
- Отрицательные результаты бактериологического исследования испражнений на патогенные микроорганизмы, проведенного своевременно и качественно в соответствии с существующими методами.
- Исключение выделенных эшерихий как следствие дисбактериоза. Обнаружение бактерий в стадии реконвалесценции расценивается как кишечный дисбиоз.
- Выделение кишечной палочки в первые дни заболевания, до начала этиотропной терапии.
- Использование количественных показателей, выделение эшерихии коли из 1 г испражнений в концентрации 10 5.
- Количественный метод бактериологического исследования испражнений, путем дозированного посева, обязательно применяют у всех детей до 1 года, госпитализированных по поводу спорадических случаев ОКИ.
- Использование количественной оценки бактериологического исследования секторным методом всем детям старше 1 года и взрослым для выяснения этиологии заболевания. В норме количество типичных эшерихий коли в 1 грамме кала у взрослых и детей составляет 107 – 108 .
Материалом для исследования является кал, сбор которого производят после дефекации из судна, горшка, пеленки стерильным шпателем или металлической петлей. Пробу отбирают из жидкой части последних порций с обязательным включением патологических примесей в количестве не менее 1 грамма и направляют в лабораторию, где производят бак посев материала на селективные и дифференциальные среды. После выделения и накопления чистой культуры изучают морфологические, биохимические и серологические свойства возбудителя, а затем определяют его чувствительность к антибиотикам.
В настоящее время еще одним перспективным диагностическим методом является ПЦР. С помощью него определяют в кале ДНК различных штаммов патогенных кишечных палочек.
Лечение
Лечение легких и средних форм эшерихиоза проводят амбулаторно, а всех остальных госпитализируют в инфекционное отделение стационара. Лечебно-охранительный режим включает постельный или полупостельный режим, удлиненный физиологический сон, диету.
Прогноз для взрослых и детей благоприятный. Запущенные формы эшерихиоза и генерализованная инфекция у детей первого года жизни могут привести к смерти больного.
Профилактика
Профилактические мероприятия, позволяющие избежать развития эшерихиоза:
- Регулярное и тщательное мытье рук, особенно перед едой и после посещения улицы, общественных мест,
- Употребление безопасных и проверенных продуктов питания,
- Полное приготовление кулинарных блюд с обязательным «довариванием», «дожариванием», «допеканием»,
- Правильное хранение продуктов питания с учетом срока годности,
- Регулярная и тщательная уборка и дезинфекция кухни или помещения для приготовления пищи,
- Борьба с насекомыми и грызунами,
- Использование для питья только чистой и качественной воды,
- Соблюдение личной гигиены,
- Тщательное мытье овощей и фруктов перед употреблением.
Видео: кишечная палочка в программе “Жить здорово!”
