Escherichia coli

Escherichia coli
Bir Escherichia coli bakterisinin elektron mikroskobunda görüntüsü
Biyolojik sınıflandırma Bu sınıflandırmayı düzenle
Üst âlem: Bacteria
Şube: Proteobacteria
Sınıf: Gammaproteobacteria
Takım: Enterobacteriales
Familya: Enterobacteriaceae
Cins: Escherichia
Tür: E. coli
İkili adlandırma
Escherichia coli(Migula 1895)
Castellani and Chalmers 1919
Sinonimler

Escherichia coli (E.coli), Enterobacteriaceae familyasının bir üyesi olup memeli canlıların kalın bağırsağında yaşadığı için bu adı alan bir bakteri türüdür. E.coli çubuk şeklindedir ve gram negatif bakteri olduğundan endospor oluşturmaz. E. coli yaklaşık 2,0 μm uzunluğunda ve 0,5 μm çapındadır. E.coli ilk olarak 1885 yılında Theodor Escherich tarafından bebek dışkısından izole edilmiş ve özellikleri belirlenmiştir. "E. coli, doğumdan birkaç saat sonra bebeklerin mide ve bağırsak sisteminde kolonize olur ve burada yaşar." E.coli suşları insan vücudunda herhangi bir olumsuz etki olmaksızın bir arada bulunur. Bununla birlikte, E. coli gastrointestinal bariyerleri aşınmış ve/ya da bağışıklığı baskılanmış konakçılarda hastalığa neden olabilir. Özellikle bir kısım E. coli, dünya genelinde insanlarda ve hayvanlarda bağırsakta ve bağırsak dışında çeşitli hastalıklara aracılık eder. İnsanlardan izole edilen E. coli suşları ishale ve bir takım bağırsak dışı hastalıklara neden olmaktadır.

Bakterinin Hastalıkta rolü

Escherichia coli, insanların ve hayvanların gastrointestinal yollarında birçok yaygın bakteriyel enfeksiyonun en sık nedenlerinden biridir. E.coli, konakçılarla karşılıklı yarar sağlayan bir birliktelik içinde yaşar ve nadiren hastalığa neden olur. Bununla birlikte, birçok hastalığa sebep olduğu için en yaygın insan ve hayvan patojenlerinden biridir. E. coli, enterit, idrar yolu enfeksiyonu, septisemi ve neonatal menenjit gibi diğer klinik enfeksiyonların önde gelen nedenidir. E. coli enfeksiyonlarının terapötik tedavisi, antimikrobiyal direncin ortaya çıkması nedeniyle tehdit altındadır. Çoklu ilaca dirençli E. coli suşlarının yayılması nedeniyle dünya çapında hastalıklar artmaktadır.

E. coli içinde hastalık yapan pek çok tipi vardır. Bunlar hasta ettikleri dokular ve hastalık mekanizmalarına bağlı olarak aşağıdaki "patotip" olarak gruplandırılırlar:

Bir E.coli bakteri kümesinin elektron mikroskobunda 10.000 kere büyütülmüş görüntüsü.

İshalli hastalıklar

İshalli hastalıklara neden olan E. coli tipleri aşağıdaki gruplara ayrılırlar:

İdrar yolu enfeksiyonu

Virülans faktörleri

Shigella ve Salmonella familyasının üyeleri aslında E. coli'nin alt tipleridir. "Shiga toksinleri, Shigella dysenteriae bakterisi ve belirli E.coli suşları tarafından üretilen virülans faktörleridir." Çok çeşitli serotiplere ait Shiga toksin üreten E. coli (STEC) suşlarının insanlarda ciddi hastalıklara neden olabileceği kabul edilmiştir. O157:H7 bir STEC serotipidir. O157:H7  suşunun taşıdığı Shiga toksini geni, E.coli’ye Shigella’dan geçmiştir. Büyük salgınlarla ilişkilendirilen bir tip olmuştur.

Önleme

Güvenli suya erişim için ilk hedef E.coli enfeksiyonlarının önlenmesidir. Gıda ürünlerinden kaynaklanan enfeksiyonları önlemeye yönelik önlemler, uygun saklama ve pişirme sıcaklıklarını içerir. E. coli'nin bulaşmasına yönelik kanıtlanmış önleme yöntemleri arasında el yıkama ve iyileştirilmiş sanitasyon ve içme suyu yer alır, çünkü bulaşma gıda ve su kaynaklarının fekal kontaminasyonu yoluyla gerçekleşir. Ek olarak, E. coli'yi önleme yöntemlerinin arasında  eti iyice pişirmek, meyve suları ve süt gibi çiğ, pastörize edilmemiş içeceklerin tüketiminden kaçınmak yer alır. Son olarak, yemek hazırlarken mutfak gereçlerinin ve çalışma alanlarının çapraz kontaminasyonundan kaçınılmalıdır.

Tedavi

Antibiyotikler, insanlarda ve hayvanlarda E. coli enfeksiyonlarının kontrolü ve tedavisi için gereklidir. Uygun tedavi, enfeksiyonun nedeni olan E. coli tipinin antibiyotik duyarlılığına bağlıdır. Antibiyotiğe direnç gelişmesi büyüyen bir sorundur. "Antimikrobiyal direncin antibiyotik tüketim miktarı ile ilişkili olduğu kabul edilmektedir. Antimikrobiyallerin uygunsuz kullanımı ve yanlış kullanımı, normal insan bakteri florasındaki patojenlerin direncini artırdı." E. coli enfeksiyonlarını tedavide kullanılabilecek antibiyotikler arasında amoksisilin, trimethoprim-sulfamethoxazole, ciprofloxacin, nitrofurantoin sayılabilir. E. coli 'nin neden olduğu her hastalık için her antibiyotik uygun olmayabilir, bu konuda bir doktora danışmak gereklidir. Geniş spektrumlu beta-laktamaz üreten E.coli suşları çeşitli antibiyotiklere dayanıklı bir beta laktamaz enzimi üretirler ve bunların tedavisi çok daha zordur. Çoğu durumda bu suşlara karşı yalnızca iki oral antibiyotik ve damardan alınan sınırlı bir grup antibiyotik etkilidir.

Suşlar

Bakterilerde "suş", ortak özellikleri ile başka suş'lardan ayırdedilebilen bir gruptur. Bu farklılıklar genelde moleküler düzeyde algılanabilse de bakterinin fizyolojisi ve yaşam döngüsüne etki edebilirler, örneğin patojenliğe yol açabilirler. Farklı E. coli suşları farklı hayvanlarda yaşadıkları için sudaki dışkı kirlenmesinin kaynağını anlamak mümkündür. Yeni E. coli suşları doğal mutasyonlar sonucu sürekli olarak belirmektedir ve bunların bazılarının özellikleri içinde bulundukları konak hayvana zararlı olabilir. Çoğu sağlıklı insanda böylesi yeni bir E. coli suşu bir hafif bir ishale yol açsa da, küçük çocuklarda, başka bir hastalıktan dolayı zayıf düşmüşlerde veya bazı ilaçları alanlarda ciddi bir hastalık hatta ölüm meydana gelebilir.

E. coli’nin suşlarının sınıflandırılması, bakterilerin yüzeyindeki antijenler yoluyla yapılır. Serotiplendirme için ilk şema Kaufmann tarafından geliştirmiştir. Bu serotiplendirme E. coli’nin somatik (O), flagellar (H) ve kapsül (K) antijenlerine göre yapılır. O antijeni dış hücre zarını oluşturan lipopolisakkarit yapıdadır ve ısıya dirençli yüzey antijeni olarak tanımlanır. O antijeni, beş ya da daha fazla sayıda farklı polisakkarit grubu tarafından oluşturulmaktadır. "H" de flagelladaki antijeni belirtir. "1945 yılında Kauffmann ve Vahlne kapsül antijenini göstermek için K antijeni kavramını ortaya atmıştır." E. coli serotipleri arasında ölümcül olabilmesinden dolayı en ün yapmış olanı O157:H7'dir.

Evrimi

E. coli türünün içinde büyük bir çeşitlilik vardır. Bu, kısmen farklı ortamlarda yaşayan bakterilerin ufak mutasyonlar biriktirerek farklılaşmasından dolayı olsa da, çeşitliliğin büyük bir bölümü bazı genlerin başka bakterilerden ediniminden meydana gelir. Çeşitli patojen E. coli türlerinin farklı suşlardan kaynaklandıkları, bunların birbirlerinden bağımsız olarak virülans genlerini "yatay transfer" yoluyla elde ettikleri gösterilmiştir. Genomunda "genetik ada" olarak adlandırılan bölgelerde dışarıdan alınma genler kümelenir. Shigella türlerinin patolojik E. coli türlerinden evrimleştiği düşünülmektedir.

Mikrobiyolojide yeri

E. coli 'nin büyümesi ve bölünmesi. E. coli, orta kısmından yeni hücre duvarı yaparak büyür (solda). Bazı başka bakteriler ise (örneğin Corynebacterium diphtheriae) hücrenin kutuplarından büyür (sağda). Mavi ve kırmızı, sırasıyla, eski ve yeni hücre duvarını gösterir.

E. coli’nin kendine özgü özelliklerinden biri olan hem aerobik hem de anaeorobik koşullar altında büyüyebilme yeteneğine sahip olması onu biyoteknolojide önemli bir konak organizma yapar. Araştırmacılar bu bakteriyi büyük miktarda DNA veya protein üretmek amacıyla bir fabrika gibi kullanırlar. "Rekombinant DNA teknolojisi alanında en çok kullanılan mikroorganizmadır." Rekombinant DNA teknolojisinin ilk faydalı uygulamalarından biri E. coli 'nin manipüle edilerek onun diyabetli hastalar için insülin üretmesini sağlamak olmuştur. E. Coli, hem endüstriyel hem de medikal alanda birçok uygulamada kullanılmaktadır.

E. coli suşunun adı K-12'dir. E. coli K-12, laboratuvarda çalışılan en iyi bakteri türlerindendir. K12 suşu hastalık yapan faktörleri taşımaz ve hatta K12'nin ilk izolasyonundan günümüze geçen yıllar zarfında kapsül yapma yeteneğini kaybederek laboratuvar ortamına uyum sağlamış, artık doğal ortamında (yani insan bağırsağında) başka E. coli türleriyle rekabet edemeyecek kadar zayıflamıştır. K-12 suşu, Alkalin Fosfataz (ALP) enzimini aşırı eksprese eden bir E. coli mutant formudur. Mutasyon, enzimi sürekli olarak kodlayan gendeki bir kusur nedeniyle ortaya çıkar. Bu özel mutant form, yukarıda belirtilen enzimi izole etmek ve saflaştırmak için kullanılır.

Bakteriyel konjugasyon ve transdüksiyon E. coli K-12'de genetik araştırmayı mümkün hale getirmiştir ve moleküler biyolojinin ortaya çıkmasına neden olmuştur. DNA'nın çoğalması, RNA transkripsiyonu, protein sentezi gibi, moleküler biyolojinin pek çok önemli mekanizması bu organizmada yapılan araştırmalarla anlaşılmıştır. Modifiye edilmiş E. coli hücreleri aşı geliştirme, biyoremediasyon, biyoyakıt üretimi, aydınlatma ve immobilize enzimlerin üretiminde kullanılmıştır.

Su saflaştırılması ve evsel atık su arıtımında önemi

Su arıtım sahasında E. coli yeni teknolojilerin gelişiminin en başından itibaren su kirliliğinin bir "göstergeci" olarak kullanılmıştır. E. coli'nin içme suyunda dışkı kontaminasyonunun en iyi bakteriyel göstergesini sağladığı görülmektedir. Sudaki dışkı miktarı koliform endeks aracılığıyla ölçülmüştür. E. coli genelde zararsız olmasına rağmen kirlenmenin ölçütü olarak kullanılmasının nedeni, seçmeli (fakültatif) anaerob olmasından dolayı E. coli 'nin kolay kültürlenebilmesidir. "Escherichia coli, optimal büyüme koşulları altında hızla büyüyebilir ve ~20 dakikada çoğalabilir."

Ayrıca, dışkıda bulunan E. coli sayısı patojen bakterilerin (örneğin tifo etmeni Salmonella typhi) sayısından çok daha fazladır. Su kirlenmesini belirlemek amacıyla yapılan nispeten basit testlerde E. coli 'ye benzeyen organizmalar için "koliform" terimi kullanılır. Ancak, bağırsaklarda yaşamayan bazı saprotrof bakteriler de koliform tanımına uyarlar. Ayrıca, dışkı kirlenmesi olmayan ortamlarda da E. coli 'nin var olabildiği gözlemlenmiştir. Buna rağmen, pratik nedenlerden dolayı dünyanın çoğu ülkesinde su temizliğiyle ilgili standartlar "koliform sayısı"na dayandırılır.

Dış bağlantılar

Kaynakça ve notlar

  1. ^ Castellani A, Chalmers AJ. (1919). "Manual of Tropical Medicine, 3rd ed". Williams Wood and Co., New York. 
  2. ^ a b c d Pakbin, Babak; Brück, Wolfram M.; Rossen, John W. A. (Ocak 2021). "Virulence Factors of Enteric Pathogenic Escherichia coli: A Review". International Journal of Molecular Sciences (İngilizce). 22 (18): 9922. doi:10.3390/ijms22189922. ISSN 1422-0067. 19 Ocak 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Ocak 2023. 
  3. ^ a b c d Allocati, Nerino; Masulli, Michele; Alexeyev, Mikhail F.; Di Ilio, Carmine (Aralık 2013). "Escherichia coli in Europe: An Overview". International Journal of Environmental Research and Public Health (İngilizce). 10 (12): 6235-6254. doi:10.3390/ijerph10126235. ISSN 1660-4601. 19 Ocak 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Ocak 2023. 
  4. ^ Tıbbi Mikrobiyoloji. 4. baskı. 28 Ekim 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Ocak 2023. 
  5. ^ Trabulsi et al. (2002) Typical and Atypical Enteropathogenic Escherichia coli 10 Ekim 2006 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
  6. ^ Enterohemorajik Escherichia Coli. Treasure Island (FL): StatPearls Yayıncılık. 23 Ekim 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Ocak 2023. 
  7. ^ Okeke, Iruka N; Nataro, James P (1 Aralık 2001). "Enteroaggregative Escherichia coli". The Lancet Infectious Diseases (İngilizce). 1 (5): 304-313. doi:10.1016/S1473-3099(01)00144-X. ISSN 1473-3099
  8. ^ "Nataro et al.(1998), Enteroaggregative Escherichia coli". 1 Ekim 2006 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Eylül 2006. 
  9. ^ Paton, James C.; Paton, Adrienne W. (Temmuz 1998). "Pathogenesis and Diagnosis of Shiga Toxin-Producing Escherichia coli Infections". Clinical Microbiology Reviews (İngilizce). 11 (3): 450-479. doi:10.1128/CMR.11.3.450. ISSN 0893-8512. PMC 88891 $2. PMID 9665978. 24 Ocak 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Ocak 2023. KB1 bakım: PMC biçimi (link)
  10. ^ "Microbiology 3.3 Unique Characteristics of Prokaryotic Cells". 9 Ekim 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Ocak 2023. 
  11. ^ Sauvonnet, Nathalie; Vignon, Guillaume; Pugsley, Anthony P.; Gounon, Pierre (15 Mayıs 2000). "Pilus formation and protein secretion by the same machinery in Escherichia coli". The EMBO Journal. 19 (10): 2221-2228. doi:10.1093/emboj/19.10.2221. ISSN 0261-4189
  12. ^ "Genel Biyoloji I: Hücresel Biyoloji Araştırması". Open Oregon Eğitim Kaynakları. 26 Eylül 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Ocak 2023. 
  13. ^ a b "Escherichia coli Patotiplerinin Virülens Faktörleri". 24 Ocak 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Ocak 2023. 
  14. ^ "Questions and Answers | E. coli | CDC". www.cdc.gov (İngilizce). 11 Ocak 2019. 21 Şubat 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023. 
  15. ^ "Escherichia coli'de Genom Modifikasyonunun Dünü, Bugünü ve Geleceği". 23 Ocak 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Ocak 2023. 
  16. ^ #author.fullName<nowiki>}</nowiki. "Bacteria churn out first ever petrol-like biofuel". New Scientist (İngilizce). 16 Ekim 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023. }
  17. ^ Jang, J.; Hur, H.-G.; Sadowsky, M.J.; Byappanahalli, M.N.; Yan, T.; Ishii, S. (Eylül 2017). "Environmental Escherichia coli : ecology and public health implications-a review". Journal of Applied Microbiology (İngilizce). 123 (3): 570-581. doi:10.1111/jam.13468