Escherichia coli

L'escheríchia coli (Escherichia coli, pronunciat /eʃe'ɾikia 'kɔli/ i abreujat E. coli habitualment) és una de les principals espècies d'eubacteris que viuen a la part més baixa dels intestins dels animals de sang calenta, incloent-hi ocells i mamífers i són necessaris per a la correcta digestió dels aliments. La seva presència en l'aigua subterrània és un indicador comú de la contaminació fecal ("Entèric" és un adjectiu que descriu els organismes que viuen en els intestins. "Fecal" és l'adjectiu per als organismes que viuen en la femta, de manera que amb freqüència s'empra com a sinònim d'"entèric.") El nom prové del seu descobridor, Theodor Escherich. Pertany a la família de les enterobacteriàcies, i és emprada com a organisme model per als bacteris en general.

De mitjana, un humà treu diàriament amb la femta entre cent mil milions i un bilió d'E. coli. Tots els diferents tipus de coli fecals i tots els bacteris semblants que viuen en el sòl. (en el sòl amb plantes marcint-se el més comú és l'Enterobacter aerogenes) són agrupades juntes sota el nom "coliforme" (que vol dir semblant a coli"). Tècnicament el "grup coliforme" es defineix com el conjunt de bacteris aerobis o anaerobis facultatius, no esporolables, gram-negatius, en forma de bacil i que fermenten lactosa amb producció de gas (els animals eliminen aquest gas en forma de flatulència).

Implicacions biotecnològiques

Actualment es considera que l'E coli és l'organisme model i per tant l'ésser viu sobre el que se'n té més coneixement biomolecular. A més a més, gràcies al seguit d'eines desenvolupades al voltant de la seva bioquímica ha demostrat ser altament manipulable al laboratori. Per això mateix és l'eubacteri més emprat per fer als experiments consistents en estudiar les propietats de les biomolècules. Té capacitat per introduir una gran quantitat de proteïnes i fins i tot vies metabòliques senceres dins del seu metabolisme i de produir-les de forma barata en massa, gràcies als seus pocs requeriments del medi. Les seves limitacions són les cadenes d'ADN amb palíndroms, que no és capaç de manipular i que no té capacitat de processar proteïnes eucariotes que requereixin modificacions post-transcripcionals com ara glucosidacions. Actualment és per exemple el principal productor d'insulina.

L'alt coneixement que se'n té ha fet que sigui l'ésser viu que tingui més tecnologia desenvolupada amb la fi de modificar-lo com tota mena de fags i plasmidis. També hi ha moltes eines per tal de conservar i replicar informació com els BAC que es varen fer servir moltíssim en les genoteques implicades en la seqüenciació del genoma humà.

Implicacions mèdiques

Hi ha, tanmateix, tres situacions en què la E. coli pot causar malalties:

1. Quan el bacteri s'escapa cap al tracte urinari, llavors pot causar una infecció anomenada "cistitis de lluna de mel", ja que la còpula pot provocar la introducció del bacteri en la vagina. Tot i que és més comuna en les femelles, la infecció del tracte urinari es pot trobar en tots dos sexes. Entre els homes i dones grans es troben en proporcions molt semblants. Com que el bacteri entra invariablement al tracte urinari a través de la uretra, la higiene pobra dels lavabos predisposa a la infecció però hi ha altres factors també molt importants (l'embaràs a les dones, i l'allargament de la pròstata als homes) i en molts de casos l'esdeveniment iniciador no queda clar. El sexe anal també és un factor de risc.
2. Quan el bacteri surt del tracte intestinal a través d'una perforació (una fístula que podria ser causada per una úlcera, per exemple) i entra dins la cavitat peritoneal, causant llavors una infecció anomenada peritonitis que pot arribar a ser fatal. Tanmateix, l'E. coli és extremadament sensible als antibiòtics com l'estreptomicina, gentamicina o l'enrofloxacino, de manera que el tractament amb antibiòtics sol ser efectiu.
3. Algunes soques de l'E.coli són toxigèniques (algunes produeixen una toxina molt semblant a la de la disenteria) i poden causar toxoinfecció per ingesta de carn contaminada. La severitat de la malaltia varia considerablement; pot ser fatal, particularment per als nens, la gent gran i els immunodeprimits, però sol ser poc agressiva. L'E. coli pot abrigar enterotoxines termoestables i làbils a l'escalfor. Les darreres són molt semblants en estructura i funcions al toxina del còlera. Conté una subunitat 'A' i cinc subunitats 'B' disposades en una holotoxina. Les subunitats 'B' aporten adherència i capacitat d'entrada de la toxina a les cèl·lules intestinals de l'hoste, on la subunitat 'A' penetra i estimula les cèl·lules a alliberar aigua causant diarrea.

Soques patològiques

La majoria no produeixen patologia i viuen a l'intestí de l'home i mamífers sense causar malaltia com a flora normal intestinal. El tipus de patologia més freqüent que produeixen són les infeccions del tracte urinari i les gastroenteritis. Moltes poden actuar com a patogen oportunista. E. coli és el principal agent causal de septicèmies i també produeix un tipus de meningitis. Diferents grups de soques produeixen diferents tipus d'infecció i patogènia:

E. coli enterotoxigènica (ETEC)

Produeix una diarrea tipus còlera encara que menys severa (diarrea del viatger). La seua patogènia es deu a la producció de toxines. Les ETEC actuen a nivell de mucosa de l'intestí prim a la qual es fixa per mitjà d'unes adhesines fimbriades.

E. coli enteroagregativa (EAggEC)

Provoca una diarrea persistent en infants. Forma agregats a la superfície de la mucosa intestinal.

E. coli enteropatògena (EPEC)

Es desenvolupa a l'intestí prim on forma una alteració de l'estructura de les microvellositats. Els bacteris apareixen enganxats a la mucosa en unes projeccions. La penetració de la mucosa per les cèl·lules succeeix de forma esporàdica i produeix efectes importants sobre la fisiologia de la cèl·lula infectada com l'activació de la tirosina-cinasa i l'increment dels nivells de calci.

E. coli enterohemorràgica o verotoxigènica (EHEC o VTEC)

Important causa de brots epidèmics de gastroenteritis hemorràgica en països desenvolupats (carn picada). Dosi d'infecció molt baixa (quantitats molt petites poden comportar brots epidèmics seriosos). Similars a la de les EPEC però produeix símptomes semblants a Shigella, produeixen una toxina tipus Shiga (Verotoxina) que pot produir la síndrome hemolítica-urèmica (HUS). S'ha convertit en l'amenaça, a nivell d'infeccions gastrointestinals, més greu als països desenvolupats.

E. coli enteroinvasiva (EIEC)

Patologia indistingible de la Shigella però no es produeixen toxines Shiga.

E. coli uropatògena (UPEC)

Responsables del 80% d'infeccions urinàries. Freqüents en dones en edat fèrtil. Pot afectar bufeta i uretra (cistitis) o ronyó (pielonefritis). Les infeccions urinàries són el segon tipus d'infecció més freqüent. També són freqüents en infants de menys de 5 anys (d'ambdós sexes). S'ha demostrat l'actuació d'adhesines que permeten adherència a la mucosa del tracte urinari. L'acció inflamatòria localitzada dels lipopolisacàrids (LPS) probablement té un paper important.

Implicacions en el control ambiental

En els camps relacionats amb la purificació de l'aigua i tractament d'aigües residuals l'E.coli va ser escollida des de molt d'hora en el desenvolupament de la tecnologia com a "indicador" del nivell de pol·lució de l'aigua mitjançant l'Índex de Coliformes per controlar-ne la contaminació fecal humana. Les raons principals per emprar l'E. coli són que hi ha un munt de coliformes en la femta humana que són patògens (com la Salmonella typhi, que causa el tifus), i l'E. coli és normalment inofensiva, de manera que no es pot escapar de laboratori i fer mal algú. Pot ser enganyós emprar l'E. coli com a indicador de la contaminació fecal humana, ja que hi ha altres ambients en els quals l'E. coli creix bé, com per exemple les fàbriques de paper.

Filogènia de les soques de l'Escherichia coli

E. albertii

E. fergusonii

E. coli O157:H7

Shigella flexineri

Shigella dysenteriae

E. coli E24377A

Shigella boydii

Shigella sonnei

E. coli E110019

E. coli O26:H11

E. coli O111:H-

E. coli SE11

E. coli B7A

E. coli O103:H2

E. coli E22

E. coli Olso O103

E. coli 55989

E. coli IAI1

E. coli 53638

E. coli HS

E. coli UMN026

E. coli SMS-3-5

E. coli IAI39

E. coli SE15

E. coli O127:H6

E. coli ED1a

E. coli CFT073

E. coli APEC O1

E. coli UTI89

E. coli S88

E. coli F11

E. coli 536

E. coli BW2952

K-12

E. coli K-12 W3110

E. coli K-12 DH10b

E. coli K-12 DH1

E. coli K-12 MG1655

B

E. coli 101-1

E. coli B REL606

E. coli BL21-DE3

Filogènia de l'Escherichia coli basada en un grup de gens conservats (adk, fumC, icd, gyrB, mdh, purA, recA)^[1] Quatre espècies diferents de Shigella són classificades com a soques de l'Escherichia coli, amb aquest sistema, mentre que Escherichia albertii i Escherichia fergusonii, totes dues del mateix gènere, queden fora del clade que reuneix E. coli and Shigella sp.

Referències

Enllaços externs

En altres projectes de Wikimedia: Commons Viquiespècies

• «Escherichia coli». Canal Salut. Generalitat de Catalunya. [Consulta: 24 març 2017].
• Encyclopedia of Escherichia coli K12 Genes and Metabolism (anglès)
• Imatges lliures d'E. Coli
• The E. coli index: resource for E. coli as a model organism (anglès)
• coliBASE: a comparative genomics database for E. coli(anglès)
• Scientists engineer bacteria to create living photographs (anglès)
• Escherichia coli verotoxigènica. Document informatiu de l'Agència de Salut Pública de Barcelona