Escherichia coli (E. coli) er en bakterie som utgjør en viktig del av normalfloraen i tykktarmen hos mennesker og andre varmblodige dyr.
Som en del av tarmens normalflora er E. coli nyttig for fordøyelsen. E. coli bryter ned sukker, og produserer flere gjæringsprodukter og gasser. Den produserer også K-vitamin som er nødvendig for at blodet skal koagulere. Døde E. coli-bakterier utgjør omtrent én tredjedel av avføringen.
E. coli forårsaker vanligvis ikke sykdom, men det finnes varianter av bakterien som produserer giftstoffer (toksiner). Disse kan forårsake kraftig diaré hos både barn og voksne. Mennesker kan smittes gjennom forurenset drikkevann eller mat som ikke er varmebehandlet. Forekomst av E. coli er en viktig indikator på kloakkforurensning av drikkevann.
- Les mer om tarminfeksjonen E. coli -enteritt
E. coli har egenskaper som gjør den nyttig i både forskning og produksjon av legemidler. I forskningen brukes E. coli som modellorganisme, blant annet fordi bakterien er lett å dyrke. Fordi E. coli lett tar opp i seg andre gener og kan manipuleres, brukes den i legemiddelindustrien blant annet til å produsere hormonet insulin, som benyttes i behandling av diabetes.
Egenskaper og slektskap
E. coli hører til familien Enterobacteriaceae og slekten Escherichia. Escherichia omfatter i tillegg til E. coli, også artene Escherichia albertii, Escherichia fergusonii, Escherichia marmotae, Escherichia ruysiae og Escherichia whittamii.
Felles for alle kjente E. coli er at de er gramnegative, stavformede og bevegelige tarmbakterier. De kan leve enten med oksygen til stede (aerobt) eller uten oksygen til stede (anaerobt) på enkle organiske forbindelser som for eksempel glukose. Når forholdene er anaerobe (uten oksygen), som i tarmen, produserer E. coli karakteristiske gjæringsprodukter som melkesyre, eddiksyre og maursyre i tillegg til hydrogengass og karbondioksid.
Andre tarmbakterier
Til Enterobacteriaceae-familien hører også slektene Salmonella og Shigella som lever i tarmen hos dyr, og som omfatter flere sykdomsfremkallende arter. Slekten Klebsiella er også en tarmbakterie, men lever i vann og jord, og aldri i tarmen. Det lever også mange andre bakterier i tarmen som ikke tilhører Enterobacteriaceae.
Sykdomsfremkallende stammer av E. coli
E. coli er vanligvis ufarlig, men det finnes flere stammer av bakterien som gir sykdom fordi de produserer ulike giftstoffer (toksiner) som kan forårsake kraftige diaré hos både barn og voksne. Noen forårsaker også urinveisinfeksjoner.
At det finnes ulike stammer av en bestemt bakterie betyr at en stamme har bestemte egenskaper som ikke andre stammer har. Slike egenskaper kan være evnen til å produsere et giftstoff eller evnen til å feste seg i tarmveggen. Noen stammer er også resistente mot antibiotika. At ulike stammer oppstår, kan skyldes at bakterier har evnen til å ta opp arvestoff (DNA) direkte fra omgivelsene og innlemme det i sitt eget arvestoff. På den måten kan de lett få i seg gener som gir dem nye egenskaper. Denne måten å overføre gener kalles horisontal genoverføring og skiller seg fra hvordan gener overføres fra én generasjon til den neste, for eksempel fra morcelle til dattercelle.
EHEC
Den mest kjente av de farlige E. coli-stammene er E. coli: O157 (EHEC). Den produserer et toksin som ødelegger tarmveggen og dermed forårsaker kraftig, blodig diaré og noen ganger nyresvikt. Her i landet er E. coli: 0157 ofte omtalt som «hamburgerbakterien» fordi den er funnet i kjøttdeig som har vært brukt i produksjon av hamburgere. Denne farlige stammen av E. coli har også vært funnet i annen mat. Det kan se ut som om den opprinnelig kommer fra kveg hvor den ikke forårsaker sykdom. Men når dyrene blir slaktet, kan den følge videre med i kjøttet og på den måten komme på middagsbordet. Den beste måten å sikre seg mot en slik bakterie, er god kontroll av maten og å passe på at kjøtt er gjennomstekt.
ETEC
En annen stamme E. coli (ETEC) forårsaker turistdiare («travelers diarrhea»). Bakterien fester seg i epitelet på tynntarmen hvor den skiller ut et toksin som gir kraftig diaré eller magesjau. Smittekilden er ofte ukokte grønnsaker som blant annet salat. Bakterien slår til bare hos turister, ikke hos lokalbefolkningen som trolig er immun.
- Se også E. coli- enteritt
Diagnostikk
Fordi E. coli er en viktig organisme innenfor folkehelse, forskning og industri, og fordi den har mange nære slektninger som ligner, er det viktig med gode metoder for med sikkerhet å påvise E. coli. Det er også viktig med sikkerhet å kunne påvise eventuelle farlige stammer. Den klassiske måten å identifisere E. coli på, er å dyrke bakterien på petriskåler med agarmedium og teste det som vokser opp ved bruk av spesifikke biokjemiske reaksjoner. I dag finnes det imidlertid følsomme hurtigtester som utnytter kunnskapen om gener, eller deler av gener som er spesifikke for E. coli. Fordelen med dem er at de kan utføres direkte på testmaterialet uten først å dyrke bakteriene.
E. coli er indikator for forurensning med kloakk
E. coli har i årtier vært brukt som såkalt indikatororganisme for kloakkforurensning av drikkevann. Årsaken til at nettopp E. coli brukes i denne sammenhengen skyldes at den normalt ikke lever og formerer seg i vann. Hvis den likevel er til stede i en brønn eller annen drikkevannskilde eller badevann, er det et tydelig tegn på at vannet er forurenset av kloakk. Da er sjansen stor for at også andre, sykdomsfremkallende bakterier er til stede.
Formering
E. coli formerer deg ved enkel todeling. Cellene vokser til en viss størrelse, deler seg og gir opphav til to identiske datterceller. Under gunstige forhold kan generasjonstiden være 20 minutter.
Form og bevegelse
E. coli er gramnegativ som betyr at den har en ytre membran utenfor celleveggen. Den beveger seg ved hjelp av flageller som finnes på overflaten. Bakterieflagellen er en rigid proteinstruktur som drives av en motor inne i cellen.
Molekylærbiologi
Biologien og ikke minst molekylærbiologien til E. coli er kjent i detalj. E. coli har ett stort ringformet kromosom som koder for omtrent 4000 gener. Kromosomet ligger fritt i cytoplasma.
I tillegg til kromosomet inneholder E. coli ofte små ringformede DNA-molekyler, plasmider, som har gener som kan kode for blant annet antibiotikaresistens eller giftstoffer (toksiner). Plasmidene kan finnes i hundrevis av kopier i en celle. Plasmidene har også evnen til å overføres fra én bakterie til en annen. Da kan genene bli overført samtidig. Dette kalles horisontal genoverføring i motsetning til arv av gener fra én generasjon til den neste. Den tar lett opp fremmed DNA ved horisontal genoverføring, og kan også manipuleres til å uttrykke fremmede gener.
E. coli kan også ha en enkel form for kjønnet formering. Da blir DNA overført fra én celle til en annen gjennom en hul tråd som forbinder de to cellene. Dette kalles konjugasjon.
E. coli som modellorganisme
Blant bakteriene er E. coli modellorganismen framfor noen. Ingen bakterie er så grundig undersøkt som E. coli. Den er lett å arbeide med, billig i drift, vokser raskt og kan dele seg hvert 20. minutt under gunstige forhold (35 °C). Fordi den allerede var godt kjent og lett å ha med å gjøre, ble den tatt i bruk vitenskapelig innenfor genetikk og molekylærbiologi tidlig på 1950-tallet Mange av de viktigste oppdagelsene som er gjort innenfor biokjemi og molekylærbiologi og som har drevet disse fagområdene framover, er gjort med E. coli som forsøksorganisme. Mye av det som er funnet ved bruk av E. coli gjelder generelt for alle levende organismer. «What is true for E. coli is also true for the elepfant» sa den franske nobelprisvinneren Jacques Monod. Det er gitt mange nobelpriser til personer som i sine arbeider har brukt E. coli. Forsøkene som viser hvordan gener reguleres og hvordan DNA-molekyler kopieres er gode eksempler. Et annet eksempel er bruken av E. coli som vert for virus som angriper bakterier, såkalte bakteriofager. Dette har gitt mye verdifull informasjon om virus generelt.
E. coli i industrien
Et eksempel er industriell produksjon av det humane hormonet insulin, Her er genet for insulin fra mennesket satt inn i E. coli som dyrkes i stor skala og produserer store mengder insulin.
Historie
E. coli ble først beskrevet i 1885 av den tyske bakteriologen og barnelegen Theodor Escherich (1857–1911), som bakterien er oppkalt etter.