Escherichia coli

Escherichia coli (abgekürzt E. coli) ist ein säurebildendes, gramnegatives, stäbchenförmiges und peritrichbegeißeltes Colibakterium, das im menschlichen und tierischen Darmvorkommt. Es gehört zur Familie der Enterobacteriaceae (griech. ?enteron?: Darm). Benannt wurde es 1919 nach seinem Entdecker Theodor Escherich. Es gehört zu den am besten untersuchten Organismen der Welt.

E. coli gehört zu den fakultativ anaerobenMikroorganismen und besitzt die Fähigkeit, Energie sowohl durch Atmung als auch durch "Gemischte Säuregärung" zu gewinnen. Es dient als Indikator für fäkale Verunreinigungen, zum Beispiel von Wasser. Es veranlasst ein dauerndes Training des Mukosa-Immunsystems und fördert die Produktion von sekretorischem ImmunglobulinA. Weiterhin produziert es Vitamin K.

Pathogenität von E.coli

Eigentlich gehört E. coli zu der normalen Darmflora. E. coli teilt sich sehr schnell (alle 20 Minuten unter optimalen Bedingungen), so dass andere Keime, die dem Körper schaden könnten, sich nicht ausbreiten können. Außerhalb des Darms jedoch kann E. coli Infektionen hervorrufen, da er sich "am falschen Fleck" befindet (fakultativ pathogen). Bei mangelnder Hygiene können Bakterien verschleppt werden uns so Harnwegsinfekte, Peritonitis(nach Operationen im Bauchraum), Meningitisbei Neugeborenen (Infektion während der Geburt) und andere Infektionenhervorrufen. Zum Anheften an bestimmte Zellen der Harnwege besitzen die Bakterien so genannte P-Fimbrien oder PAP (pyelonephritis assoziierte Pili). Weiterhin kommen Fimbrien und Hämolysine vor. Das Kapselantigen K1 von bestimmten Kapsel tragenden E.coli ist an der Neugeborenenmeningitis beteiligt (s.u.).

Einige Stämme von E. coli sind für den Menschen darmpathogen (krankheitsauslösend i.S. einer Darmerkrankung), da sie Mechanismen besitzen, die dem Körper schaden zufügen können. Hier unterscheidet man einige Subtypen, die unterschiedliche Pathogenitätsfaktoren besitzen:

• EHEC enterohämorrhagische E. coli
• EPEC enteropathogene E. coli
• ETEC enterotoxische E. coli
• EIEC enteroinvasive E. coli
• EAEC enteroaggregative E. coli
• DAEC diffus adhärente E. coli,

wobei die vier Erstgenannten die wichtigsten sind.

Pathogenese

Darminfektionen wurden vornehmlich unter dem Namen EHEC-Colitis (enterohämorrhagische Colitis) bekannt. EHEC-Infektionen zählen zu den häufigsten Lebensmittelvergiftungen. Infektionsquellen sind Rinder, Rohmilch, infizierte Meschen oder Trinkwasser. 20-100 Keime des EHEC sind für eine Infektion ausreichend, und es kommt zu Spätschäden wie einem definitiven Nierenschaden. Möglich sind weiterhin neurologische Ausfälle, chronische Pankreatitis, Glucose-Intoleranz, Diabetes mellitus, Dickdarmstriktur. Dieser Keim enthält ein Toxin mit dem Namen Verotoxin, da es toxisch auf Verozellen wirkt, einer Zelllinie aus Affennierenzellen.

Der Stamm ETEC ist ein häufiger Erreger der Reisediarrhoe (Montezumas Rache). Grund für diese Erkrankung ist ein hitzelabiles Enterotoxin vom A/B Typ (LT I und LT II). Dieses 73 kDa große Protein besitzt zwei Domänen, von denen eine an ein G-Gangliosid der Zielzelle bindet (Bindene Domäne). Die andere Domäne ist die Aktive Komponente, die ähnlich dem Choleratoxin die Adenylatcyclaseund die Guanylatcyclaseaktiviert. Die genetische Information erhält das Bakterium von einem lysogenen Phagen durch Transduktion. Weiterhin enthält der ETEC Stamm noch ein hitzestabiles Toxin (ST), deren Funktion allerdings noch nicht vollständig enthüllt ist.

Bei Säuglingen löst der Stamm EPEC Durchfall aus und führt zu Gedeihstörungen.

Auch EIEC zerstören die Darmschleimhautzelle, indem sie in sie eindringen und das Krankheitsbild der bakterielllen Ruhrimmitieren.

Therapie

Sie sollte immer gezielt nach Antibiogrammerfolgen. Co-Trimoxazol(Bactrim), Gyrasehemmer, Aminopenicillineund - meist besser wirksam - Cephalosporinesind die Mittel der Wahl. Bei der Dauer der Therapie spielen die Schwere der Infektion sowie anatomische Anomalien eine Rolle. Gegen Reisedurchfälle ist der Wasser- und Elektrolytverlust zu substituieren. Hier kann eine symptomatische Therapie mit Loperamid(Imodium) helfen.

E. coli in der Forschung

Aus E. coli gelang Jonathan Beckwith1969 als erstem die Isolierung eines einzelnen Gens. Das relativ kleine Genom dieses Prokaryoten (ca. 4,65 ·10⁶ Basenpaare, entspricht etwa 5000 Genen) wurde als eines der ersten vollständig sequenziert.

E. coli ist die in der Molekularbiologieam meisten verwendete Bakterienart. Ihr komplettes Genomist von Gentechnikern entschlüsselt worden und viele ihrer Einzelstämme wurden isoliert. In der modernen Biotechnologiewird es zur industriellen Biosynthese von Insulin, unterschiedlicher Aminosäurenund anderer Verbindungen eingesetzt. Gerade hierfür ist E. coli prädestiniert, da es zur residenten Darmflora gehört und daher beim Menschen keine Allergien verursacht (gegenseitige Anpassung).

Seit 1988 führte Richard Lenskiein Langzeitexperiment über die Evolution von E. coli durch.

Weblinks

• Das Enterotoxin von Escherichia coli - Aufbau und Wirkung (von Dr. Bernhard Peter)

Siehe auch: Symbiontals:Escherichia coli bg:Escherichia coli ca:Escherichia coli cs:Escherichia coli en:Escherichia coli es:Escherichia coli fi:Escherichia coli fr:Escherichia coli he:Escherichia coli ja:??? kn:?. ???? nl:Escherichia coli no:Escherichia coli pl:Pa?eczka okr??nicy pt:Escherichia coli th:?????? tr:Escherichia coli vi:E. coli zh:????

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