اشریشیا کلی

اشریشیا کلی یا بطور اختصار E.coli ، نوعی باسیل گرم منفی از خانواده انتروباکتریاسه‌است که بطور شایع در روده جانوران خونگرم وجود دارد. بیشتر سویه‌های اشریشیا کلی، بی‌آزار هستند اما برخی از سروتیپ‌ها مانند موجب مسمویت غذایی و اسهال می‌شوند. این سویه‌های بی‌آزار، بخشی از فلور عادی روده هستند. آن‌ها در تولید ویتامین K۲ نقش دارند و از استقرار باکتری‌های بیماری‌زا در روده جلوگیری می‌کنند. این باکتری، ۰/۱٪ فلور روده را به خود اختصاص داده‌است. این باکتری از طریق مسیر مدفوعی-دهانی از یک فرد به فرد دیگر منتقل می‌شود.
شایعترین عامل عفونت دستگاه ادراری است که حدود ۹۰ درصد عفونت‌های ادراری در زنان جوان را به خود اختصاص می‌دهد. علائم بالینی این عفونت به صورت تکرر ادرار، سوزش ادراری، خون در ادرار و چرک در ادرار است.
تاریخچه
اشتقاق (واگرایی) جنس‌های اشریشیا و سالمونلا در حدود ۱۰۲ میلیون سال پیش (بین ۵۷ تا ۱۷۶ میلیون سال پیش) همزمان با اشتقاق و تکامل میزبان‌هایشان اتفاق افتاده‌است: اشریشیا بطور عمده در پستانداران یافت می‌شود و سالمونلا در پرندگان و خزندگان یافت می‌شود. پس از آن، اشتقاق اشریشیا به ۵ گونه E. albertii، E. coli، E. fergusonii، E. hermannii و E. vulneris رخ داده‌است. آخرین نیای اشریشیا کلی، ۲۰ تا ۳۰ میلیون سال پیش اشتقاق یافته‌است.
در سال ۱۸۸۵، اولین بار تئودور اشریخ ، این باکتری را در مدفوع افراد سالم پیدا کرد و آن را Bacterium coli commune نامید. سپس در سال ۱۸۹۵ توسط میگولا ، باسیلوس کلی نامیده شد و بعدها در جنس اشریشیا (به افتخار کاشف آن) دوباره طبقه‌بندی شد.
اشریشیا متعلق به گروهی از باکتری‌ها به نام کلی فرم‌ها است. آن‌ها عضوی از خانواده انتروباکتریاسه هستند.
زیست‌شناسی و بیوشیمی
تقسیم‌های دوتایی و پیاپی اشریشیا کلی
E.coli، باسیل گرم منفی، متحرک ،هوازی بی‌هوازی اختیاری و بدون اسپور است. این باکتری در شرایط بی‌هوازی، مخلوطی از اسیدها مانند لاکتات، سوکسینات، اتانول، استات و دی اکسید کربن را تولید می‌کند. رشد بهینه باکتری در دمای ۳۷ درجه سانتی‌گراد است اما تا دمای ۴۹ درجه را نیز تحمل کرده و به رشد خود ادامه می‌دهند. E.coli، هم در شرایط هوازی و هم بی‌هوازی می‌تواند رشد کند. سویه‌ها داریا تاژک هستند و به خاطر همین، متحرک هستند. تاژه‌ها متعدد و از نوع پیرامونی (به انگلیسی: peritrichous)هستند. E.coli و باکتری‌های مشابه آن، با استفاده از مکانیسم‌هایی مانند ترانسفورماسیون، هم یوغی (کانژوگاسیون) و ترانسداکسیون، ماده ژنتیکی خود را از راه انتقال افقی ژن‌ها به سایر باکتری‌های مشابه خود منتقل می‌کنند. به عنوان مثال، انتقال ژن توکسین شیگا از شیگلا به از طریق فاژ (ترانسداکسیون) اتفاق افتاده‌است.
تشخیص آزمایشگاهی
اشریشیا کلی بر روی محیط آگار مک کانکی، کلنی‌های ارغوانی ایجاد می‌کند زیرا باکتری از نوع لاکتوز مثبت است و قند را تخمیر کرده و اسید تولید می‌کند. اسید موجب کاهش pH در محیط آگار مک کانکی شده و در نتیجه رنگ ارغوانی ایجاد می‌شود. همین اتفاق نیز در محیط EMB (Eosin Methylene Blue)رخ داده و کلنی‌های ارغوانی تیره با جلای سبز فلزی ایجاد می‌کند. باکتری در محیط TSI به صورت اسید/اسید و با تولید گاز و H2S منفی است. از نظر تست IMViC به صورت اندول مثبت، MR مثبت، VP منفی و سیترات منفی است. برای بررسی وجود توکسین می‌توان از کشت سلولی یا PCR (واکنش زنجیره‌ای پلیمراز) استفاده کرد.
تنوع
E.coli، یکی از متنوع‌ترین گونه‌های باکتریایی است بطوریکه ۲۰ درصد از ژنوم آن بین سویه‌های مختلف، مشترک است. از دیدگاه تکاملی، حتی می‌توان شیگلا را نوعی E.coli به حساب آورد. اغلب تیپ‌های این باکتری در روده بیماری‌زا نیستند ولی برخی از تیپ‌های آن (پاتوتیپ یا ویروتیپ)، توانایی ایجاد بیماری را دارند. اشریشیا کلی انتروتوکسیژنیک با تولید سم‌های LT یا ST موجب مسمومیت غذایی در مسافران (اسهال مسافران) می‌شود. اشریشیا کلی انتروپاتوژن با آسیب مستقیم به بافت روده موجب اسهال در کودکان می‌شود. اشریشیا کلی انتروهموراژیک با ترشح توکسین شیگا (stx toxin) موجب اسهال خونی می‌شود. اشریشیا انترواینویزیو همانند شیگلا بطور مستقیم با تهاجم بافتی به سلول‌های روده آسیب می‌رساند. اشریشیا اوروپاتوژنیک در عفونت مجرای ادراری بویژه سیستیت نقش دارد.
سروتیپ‌ها
سروتیپ بندی سویه‌های اشریشیا کلی بر اساس آنتی‌ژن‌های O(سوماتیک)، H(فلاژل) و K(کپسولی) انجام می‌گیرد بطور مثال E.coli O157:H7 که یکی از سروتیپ‌های مهم از EHEC است. آنتی ژن O، قسمتی از لیپو پلی ساکارید است. در واقع، قسمت‌های قندی تکراری (از ۱ تا ۴۰ تکرار) و ایمونولوژیک است که در سطح LPS قرار می‌گیرد. آنتی ژن K همان کپسول است که باکتری را دربرگرفته‌است. آنتی ژن H همان فلاژل باکتری است که از جنس پروتئین است. تعداد سروتیپ‌های آنتی ژن O، از O۱ تا O۱۸۱ می‌باشد. تعداد سروتیپ‌های آنتی ژن H از H۱ تا H56 است. برخی از این سروتیپ‌ها خاص بعضی از پاتوتیپ‌ها (تیپ‌های بیماری‌زا) هستند به عنوان مثال، O157:H7، نوعی EHEC است که با تولید توکسین شیگا موجب اسهال خونی می‌شود.
ساختار لیپو پلی ساکارید
سطح ضدباکتریایی آلیاژهای مس
با آزمایش‌های بسیار، نشان داده شده است که سطح مس و آلیاژهای آن، باکتری اشریشیا کلی را در کمتر از ۲ ساعت از زمان آلودگی نابود می‌کند. این نتایج، نویدبخش غلبه بر عفونت‌های بیمارستانی است. استفاده از مس در قسمت‌های فلزی تخت و میز بیمار، شیرآلات و دستگیره درها، سینی، سینک و غیرو، به ویژه در بخش مراقبت‌های ویژه بیمارستان‌ها، سبب کاهش انتقال باکتری به دیگر افراد خواهد شد. .
کاربردها
اشریشیا کلی نخستین جانداری بود که با روش‌های مهندسی ژنتیک مورد دست ورزی ژن قرار گرفت. از E.coli برای کلونینگ و بیان بسیاری از ژن‌ها و تولید محصولات نوترکیب استفاده شده‌است به عنوان مثال، با استفاده از مهندسی ژنتیک، دانشمندان توانسته‌اند از اشریشیا کلی، انسولین تولید کنند. از E.coliهای تغییر بافته برای تولید واکسن و زیست پالایی نیز استفاده شده‌است.
از اشریشیا کلی به عنوان یک ارگانیسم مدل در پژوهش‌های ژنتیکی استفاده می‌شود. به عنوان مثال، اولین بار پدیده هم یوغی (کانژوگاسیون) در آن دیده شد و هنوز هم در تحقیقات از آن استفاده می‌شود.
برای بررسی اثرات فاژ بر باکتری‌ها، اولین بار از E.coli استفاده شد.
از اشریشیا کلی سویه Nissle 1917 به عنوان پروبیوتیک در پزشکی برای درمان بیماری‌های روده‌ای بویژه بیماری‌های التهابی روده استفاده شده‌است.
فهرست باکتری‌های مهم
کولی‌باسیلوز