Кишечная палочка в сша

Обновлено: 24.04.2024

Биофизики из США обнаружили, что кишечной палочке достаточно менее одного бита информации о концентрации аттрактанта в среде, чтобы начать двигаться по направлению роста его концентрации. Однако, поскольку часть этой информаци и оказывается нерелевантной для подъема по градиенту вещества, а часть теряется при изменении поведения, дрейфовая скорость бактерии приблизительно в два раза меньше теоретического предела. Таким образом несовершенный процесс сбора и переноса информации ограничивает эффективность хемотаксиса кишечной палочки, пишут ученые в Nature Physics.

Хемотаксис кишечной палочки Escherichia coli — движение по направлению увеличения концентрации питательных веществ (аттрактантов) и уменьшения концентрации токсинов (репеллентов) — наиболее простой пример реакции живого организма на внешнюю информацию. Достигается такое поведение изменением активности киназы CheA в бактерии. Задача этого белка заключается в том, чтобы регулярно переключать движение жгутиков с вращения против часовой стрелки (обеспечивает прямолинейное движение) на вращение по часовой стрелке, в результате чего бактерия кувыркается на месте и меняет направление. В ходе такого произвольного движения хеморецепторы бактерии считывают информацию о концентрации аттрактантов и репеллентов в среде, а обратимое метилирование рецепторов с участием других белков создают подобие памяти об изменении концентрации (далее будем называть просто сигналом). Если бактерия движется по направлению роста концентрации аттрактанта (или уменьшения концентрации репеллента), CheA увеличивает длительность прямолинейного движения, заставляя организм в среднем двигаться в нужном направлении.

Ученые давно используют теорию информации для изучения переноса информации в различных биологических системах, оценивая максимальное количество информации о внешних сигналах, которое система способна получать и передавать. Однако большой поток информации еще не означает высокую эффективность в выполнении той или иной задачи: не вся полученная извне информация полезна, равно как и не вся она используется организмом. И хотя хемотаксис кишечной палочки хорошо изучен учеными, до недавнего времени не было известно, как много информации о среде получает клетка и как шумы при обработке информации отражаются на ее эффективности.

Группа биофизиков из США под руководством ‪Генри Маттингли (Henry Mattingly‬) из Йельского университета решила выяснить, как информация о химических соединениях в среде ограничивает эффективность хемотаксиса кишечной палочки. Для этого ученым сначала понадобилось установить максимальную скорость, с которой бактерия поднимается по направлению роста концентрации аттрактанта, в зависимости от скорости передачи информации от сигнала к CheA. Затем было необходимо оценить, как далеко от этой границы находится скорость настоящей кишечной палочки.

На первом этапе исследования ученые создали математическую модель навигации E. coli в небольших градиентах аттрактанта. В качестве меры скорости передачи информации биофизики использовали изменение энтропии переноса между сигналом и активностью киназы (представляет собой изменение статистического влияния сигнала на киназу). Проанализировав скорость дрейфа модельной бактерии по направлению роста концентрации вещества ученые обнаружили, что оптимальная реакция клетки должна зависеть от быстроты изменения логарифма концентрации в текущий момент. Но реальная бактерия не способна мгновенно сделать вывод об изменении концентрации (особенно, если градиент в разы больше длины бактерии), для этого ей необходимо собирать информацию конечное время, так что на итоговое поведение может повлиять нерелевантная информация из прошлого. Другое препятствие на пути к оптимальному движению — это потеря части важной информации при ее передаче жгутикам. В связи с этим дрейфовая скорость бактерии всегда будет ниже таковой для идеальной бактерии, которая определяется скоростью передачи информации. Из этого ученые заключают, что информационный поток ограничивает эффективность хемотаксиса.

a. В математической модели кишечная палочка непрерывно принимает сигнал s(t) об изменении концентрации аттрактанта, что приводит к изменению активности а(t) киназы, которая в свою очередь меняет режим работы моторчика m(t). b. Изменение сигнала, активности киназы и режима работы моторчика от времени (R — прямолинейное движение, Т — кувыркание). c. Зависимости скорости дрейфа, отнесенной к скорости прямолинейного движения бактерии от скорости передачи информации для математической модели (зеленая кривая) и положение реальной клетки

Кишечная палочка (Escherichia coli) – парадоксальная бактерия. С одной стороны, она постоянно присутствует в кишечнике 90% людей, не принося никакого вреда и даже оказывая полезное действие. С другой стороны, это один из важнейших возбудителей инфекций – кишечных и не только. Разбираемся в нюансах кишечных инфекций, которые может вызывать это бактерия.

1 Меры профилактики кишечных инфекций банальны, но эффективны
2 Кишечная палочка может стать средством биотерроризма
3 Кишечная палочка может проявлять свойства возбудителя дизентерии
4 Кишечная палочка – одна из основных причин диареи путешественника
5 Кишечная инфекция, вызванная E. Coli, может быть смертельной
6 Опасны не все штаммы кишечной палочки

Чтобы снизить риск заражения патогенной кишечной палочкой, следует мыть руки:

после использования туалета и смены памперсов;
перед приготовлением и употреблением пищи;
после контакта с животными;
после перед приготовлением смесей для питания детей, перед тем, как касаться лица ребенка или предметов, которые он берет в рот.

Все предметы, которые ребенок берет в рот, должны содержаться в чистоте. Когда мыло и вода недоступны, можно обработать руки антисептиком.

Некоторые правила пищевой безопасности, которые помогут предупредить инфекцию:

Овощи и фрукты необходимо хорошо мыть под проточной водой.
Мясо должно быть полностью приготовленным. В середине куска мяса температура не ниже 70 градусов должна сохраняться хотя бы несколько минут. Определить нужную температуру поможет специальный термометр.
Нужно пресекать перенос бактерий с одних продуктов на другие. Для этого приготовленные продукты нужно хранить отдельно от сырых. Все кухонные поверхности и инструменты должны быть вымыты после соприкосновения с сырым мясом.
Нельзя пить сырое молоко и употреблять непастеризованные молочные продукты и соки.
Нужно избегать глотания воды при купании в водоемах и бассейнах.

Возможности использования шига-токсина для биотерроризма посвящено несколько исследований. Ученые считают токсин опасным, потому что он быстро усваивается организмом и сравнительно медленно выводится из него. Кишечную палочку, которая его производит, тоже рассматривают в контексте этой опасности. Однако при инфекции E.Coli смертность не превышает 1%, поэтому ее опасность нельзя сопоставить, например, с опасностью спор сибирской язвы.

Многие патогенные штаммы кишечной палочки способны вырабатывать шига-токсин, который практически идентичен токсину шишелл, вызывающих дизентерию. Бактерии, обладающие таким свойством, стали причиной трагической вспышки инфекции в Германии в 2011 году.

Кишечные палочки, вырабатывающие шига-токсин, обычно называют энтерогеморррагическими. У людей, инфицированных ими, развивается кровавая диарея. Более редким тяжелым осложнением инфекции может стать гемолитико-уремический синдром, при котором нарушается работа почек и развивается анемия.

Заражение энтерогеморрагической кишечной палочной может происходить практически через любые продукты питания – сырое молоко, сыр, недоготовленное мясо, листовые овощи, орехи и даже сидр. Человек может заболеть, проглотив сравнительно небольшое количество бактерий, поэтому в ряде случаев заражение происходит легко.

Важно знать, что кишечная палочка – третий по распространенности патоген, которым люди заражаются после контакта с животными. Известны случаи передачи инфекции от человека человеку контактно-бытовым путем. Американские Центры по контролю и профилактике заболевания указывают, что риск заражения повышен у детей, беременных, пожилых людей, пациентов с ослабленным иммунитетом.

Один из типов кишечных расстройств, которые может вызывать кишечная палочка, это диарея путешественника. За него ответственны преимущественно ее энтеротоксигенные разновидности.

В организм путешественника палочка попадает с продуктами и водой, загрязненными фекалиями животных или человека. Инфекция проявляется диареей и спазмами в животе. К ним могут присоединяться тошнота, лихорадка, метеоризм, головная боль. Инкубационный период – 1-3 дня, продолжительность – 3-4 дня, иногда дольше. Болезнь обычно проходит без применения антибиотиков.

Энтеротоксигенная кишечная палочка также является одной из важнейших причин диареи в развивающихся странах.

Кишечная палочка может быть причиной как сравнительно легкой диареи, так и очень тяжелых кишечных инфекций (их часто называют эшерихиозами). В 1996 году в Шотландии вспышка эшерихиоза унесла 21 жизнь, в 2011 году в Германии – убила около 50 человек. В первом случае источником инфекции было мясо из одного магазина, во втором – органические проростки пажитника. Однако настолько массовые случаи являются скорее редкостью. Например, в России с 2002 по 2012 года не было ни одной смерти от этой инфекции.

Болезни вызывают только определенные штаммы кишечной палочки, их меньшинство. Отличить патогенную кишечную палочку от безвредной можно только в специализированной лаборатории. Помимо кишечных инфекций, к болезням, возбудителем которых может быть E. Coli, относят инфекции мочевыводящих путей, менингит у новорожденных и некоторые другие.

Подразделение транснациональной пищевой компании Tyson Foods по обработке и упаковке мясных продуктов отзывает в США крупную партию говяжьего фарша, в которой была обнаружена бактерия E. coli. О том насколько опасна эта разновидность кишечной палочки для человека не сообщается.

По данным компании-упаковщика Tyson Fresh Meats, Inc., речь идет примерно о 60 тоннах говяжьего фарша, партия которого была изготовлена 23 августа на предприятии в штате Канзас.

Бактерия E. Coli принадлежащая к серотипу (вариативности внутри подвидов бактерий или вирусов) O157:H7 была выявлена в образцах продукции Департаментом здравоохранения штата Огайо.

О том насколько опасна эта разновидность кишечной палочки для человека не сообщается.

Tyson Fresh Meats отмечает, что ее действия носят по отзыву фарша носят добровольный и профилактический характер.

Компания признает, что, учитывая дату продукции, большая часть отзываемого фарша, вероятно, уже была употреблена в пищу. Тем не менее, компания настоятельно советует жителям США проверить свои холодильники и при обнаружении упаковок с зараженным фаршем сдать его производителю или просто выбросить.

"Тайсон фудс - это крупнейший производитель белого мяса. Мы в курсе ситуации (с изъятием продукции) и меры предпринимать будем. Но сначала нужно оценить рынок",- сказал Онищенко.

Бактерия E.coli часто присутствует в кишечнике людей и теплокровных животных. Большинство ее штаммов безвредны, но некоторые штаммы, такие, как EHEC, могут вызывать тяжелые болезни пищевого происхождения.

Летом в Европе свирепствовала эпидемия кишечной инфекции, вспышка которой изначально была зафиксирована на севере Германии. Сначала предполагалось, что переносчиком опасных бактерий являются салатные огурцы из Испании, но это предположение не подтвердилось. Затем специалисты заявили, что источником инфекции могла стать ферма в Нижней Саксонии, которая поставляет на рынки страны пророщенную сою и другие злаки, используемые для приготовления салатов и вторых блюд.

В начале июня, специалисты Европейского центра по контролю и профилактике заболеваний сообщили, что причиной заболеваний является редкий штамм E.сoli, серотипа 0104: H4. Мутировавший штамм ранее не был известен, он устойчив ко многим антибиотикам.

Жертвами этого особо опасного штамма E.сoli (кишечной палочки) в Европе составило более 50 человек, большинство из которых скончались в Германии.

Опасная кишечная инфекция, вызванная редким штаммом бактерии Escherichia coli (кишечная палочка), выявлена уже в 12 странах мира, сообщает Всемирная организация здравоохранения. Первоначально опасное заболевание было зафиксировано на севере Германии. Оно уже унесло жизни 17 человек в ФРГ и одного в Швеции.

Бактерия E. сoli, согласно данным ВОЗ, часто присутствует в кишечнике людей и теплокровных животных. Большинство ее штаммов безвредны, но некоторые штаммы, такие как энтерогеморрагическая кишечная палочка (EHEC), могут вызывать тяжелые болезни пищевого происхождения и сопровождаться осложнениями, известными как гемолитический уремический синдром HUS.

По последним данным, число больных EHEC или HUS в Германии составляет около 2 тысяч человек.

Случаи аналогичных заболеваний также выявлены в Швеции - 43 больных, в Дании - 17 инфицированных, в Нидерландах - восемь, в Великобритании - семь и во Франции - шесть. О двух больных кишечной инфекцией сообщили здравоохранительные службы Австрии, Швейцарии и США. В Испании, Чехии, и Норвегии было обнаружено по одному больному.

"Все случаи заболевания, кроме двух, выявлены у людей, которые живут на севере Германии или посещали этот регион", - говорится в заявлении ВОЗ.

Кроме того, как уточняют специалисты, выявлен один случай заболевания EHEC после контакта с человеком, побывавшим на севере Германии.

Накануне специалисты из Европейского центра по контролю и профилактике заболеваний заявили, что сумели определить штамм бактерии Escherichia coli (кишечная палочка), вызвавший вспышку кишечной инфекции.

По их данным, причиной заболеваний является редкий штамм E. сoli, принадлежащий к серотипу (вариативности внутри подвидов бактерий или вирусов) 0104: H4. Данный штамм был выделен из тканей семи больных в Германии и двух в Дании.

Роспотребнадзор 2 июня ввел запрет на поставки в РФ овощей из стран ЕС после многочисленных случаев заболеваний кишечной инфекцией в Европе, передающейся вместе с растительной продукцией. Как заявил глава Роспотребнадзора Геннадий Онищенко, Россия допустит на свой рынок овощную продукцию из европейских стран только после того, как ЕС откроет информацию РФ об источнике инфекции, механизме ее передачи и географической локализации.

Читайте также: