Escherichia coli - ein freundliches und allgegenwärtigen Bakterien mit Wohnsitz in den Eingeweiden von Menschen und anderen Tieren - gelegentlich besiedeln Regionen außerhalb des Darms . Es kann ernste Folgen für die Gesundheit haben , von denen einige , tödlich.
In einer neuen Studie in Assistenzprofessor Melha Mellata Labor durchgeführt , am Biodesign Institute an der Arizona State University, der Hauptautor Alyssa K. Stacy und ihre Kollegen untersuchen, wie eine bakterielle Gegner , Avian pathogene Escherichia coli ( APEC) .
Die Forschung, die in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern an der University of Florida, Gainesville durchgeführt wurde, erscheint in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift PLoS ONE .
Die Forscher gezielt eine bestimmte Gruppe von bekannt als faden Fasern E. coli gemeinsame Pilus (ECP) , der bakteriellen Zelloberflächenzu schmücken. In der ersten Studie dieser Art untersuchten sie , wie diese Strukturen tragen zur APEC Fähigkeit, Infektionen verursachen und bilden dichte Zellaggregate wie Biofilme bekannt.
APEC -Infektionen sind eine ernste Bedrohung für Geflügel, verursacht sowohl systemisch als auch lokalisierte Infektionen , die zusammen als Colibazillose bekannt. Diese Leiden verursachen erhebliche wirtschaftliche Verluste in der Geflügelindustrie , aufgrund der Kosten der Behandlung von infizierten Vögeln , senkte Raten von Ei-Produktion , und Mortalität.
Ferner kann APEC -Infektionen eine Gefahr für den Menschen darstellen , die aufgrund ihrer zoonotisches Potential - ihre Fähigkeit, menschliche Wirte infizieren. Ein besseres Verständnis der Infektionsfähigkeit(oder Virulenz ) und zoonotisches Potential sind daher unerlässlich für die Bekämpfung dieser gefährlichen Krankheitserregern.
Stacy war ein Bachelor-Student in Dr. Mellata Labor und wurde , teilweise auch durch die Finanzierung von Life Sciences Wissenschaftliche ( SOLUR ) ASU unterstützt. Sie wurde von Biodesign Forscher Natalie M. Mitchell, Jacob T. Maddux und Roy Curtiss III (der das Institut Zentrum für Infektiologie und Vakzinologie leitet ) beigetreten .
Aviäre pathogene E. coli (APEC ) gehören zu einer breiten Gruppe von extraintestinal pathogenen E. coli ( ExPEC ) Stämme . Colibazillose durch APEC bei Vögeln verursacht , führt zu einer schweren Krankheit, oft greifen die Vogelgrippe Atemwege, systemische oder lokalisierte Infektionen , je nach Alter und Geschlecht des Vogels , immunologische Gesundheit und verschiedenen Umweltfaktoren.
Da APEC und Menschen ExPEC Formen teilen wichtig Virulenz Eigenschaften ist möglich zoonotischen Übertragung eine ernste Gesundheitsgefahr . APEC kann auch ein Reservoir für Virulenzgene , die durch humane Stämme gewonnen werden kann .
Viele Arten von Bakterien extrazelluläre Oberflächenfasern wie ECP , so dass sie miteinander sowie an verschiedene Oberflächen zu haften. Aber solche Fasern oder Pili führen andere Vitalfunktionen , insbesondere im Fall von pathogenen Bakterien. Pili , einschließlich der von den Oberflächen der E. coli hervorsteht, in der Lage sind die Bildung von Einzelwirtszellrezeptorenin der Entstehung der Besiedlung .
Die Bakterien machen die weitere Verwendung ihrer Pili zelluläre Biofilme zu bilden. Solche Bakterien Aggregate sind von klinischer Bedeutung , da sie Reservoire für pathogene Organismen im Aufnahme bestehen und zeigen oft eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber Antibiotika .
E. coli gemeinsamen Pilus (ECP) war ursprünglich in ExPEC Form bekannt Neugeborenen verursachen identifiziert Meningitis beim Menschen , aber später als eine Komponente in allen Klassen von E. coli erkannt - sowohl pathogene als auch gutartig.
Während E. coli Bakterien existieren in erster Linie als vorteilhaft Bewohner des menschlichen Darms sind extraintestinal Varianten für Durchfallerkrankungen wie hämorrhagische Colitis verantwortlich ist, sowie Harnwegsinfektionen , Neugeborenen- Meningitis , Sepsis und Lungenentzündung . Die Maut für solche Krankheiten - vor allem in den Entwicklungsländern - ist beträchtlich und behauptete, rund 2,5 Millionen Menschenleben pro Jahr. Die meisten dieser Opfer sind Kinder .
Die aktuelle Studie stützt sich auf Untersuchungen von ECP sowohl in vitro als auch in vivo. Das Ziel war, die Verbreitung von ECP unter APEC -Stämme zu bestimmen und zu bewerten sein Beitrag in der frühen Phase der Biofilmbildung und Wirtszellerkennung . Darüber hinaus bewertet die Studie Rolle ECP in Virulenz in Küken .
Die neue Forschung zeigt - zum ersten Mal - die Prävalenz von ECPA , ein Gen für eine große strukturelle Untereinheit des ECP in einem untersuchten Mehrheit APEC Sequenzen kodieren . (Komplexe Architektur der ECP -Fasern besteht aus 6 verschiedenen Struktureinheiten zusammengesetzt . ) Mit Hilfe der PCR-Verfahren überprüfte der Konzern 167 APEC -Stämme von Hühnern und Puten mit Colibazillose betroffen , 76 Prozent davon positiv getestet ECPA abgeleitet , die vorgängig war mit humanpathogenen E. coli .
die Autoren Stress dass die Ergebnisse bestätigen, dass die APEC und humanpathogenen E. coli-Stämme Aktien Virulenz Züge. Sie spekulieren , dass weitere ECPA kann die Persistenz von E. coli-Bakterien im Darm , wo sie in einer nicht bedrohlichen Zustand existieren erlauben , vor der Migration zu wechseln , extraintestinale Websites , immer pathogen.
Umweltbedingungen , einschließlich niedrigen pH , niedrige Wachstumstemperatur und hohe Acetatkonzentration haben gezeigt, dass die Expression von ECP in der menschlichen E. coli-Stämme , die Harnwegsinfektionen, Hirnhautentzündung und Durchfallerkrankungen führen hochregulieren . In der vorliegenden Studie wurde ein APEC -Stamm gefunden, der menschlichen zervikalen Zellen in einer Weise ähnlich der menschlichen ExPEC Infektionen haften. Weiterhin zeigten die Ergebnisse, dass zieren APEC mit Anti- ECP Antikörper - Verfahren nach Opsonisierung bekannt - könnte signifikant Bakterienadhärenz hemmen. Dieser Befund legt nahe , dass ECP könnte als potenzielle Antigen für Impfstoffe für Mensch und Geflügel Infektionen in Betracht gezogen werden .
Die Biofilmbildung ist eine häufige bakterielle Eigenschaft , auch in E. coli , in dem die Anpassung erhöht die Überlebensfähigkeit innerhalb und außerhalb von dem Host und eine ideale Umgebung für den Austausch von genetischem Material . Bakterien bilden Biofilme zeigen häufig Antibiotika-Resistenz und kann hartnäckige Feinde medizinisch bekämpfen. Löschen von ECP -Genen wurde gezeigt, dass Biofilmbildung zu verringern.
Die Studie konnte ferner versucht, APEC Virulenz in Küken zu bewerten , unter Verwendung von Stämmen mit gelöscht ECP Gene. Die Ergebnisse zeigen eine Verringerung der Virulenz . In der Tat wurde das Potential für die Besiedlung zu den Deletionsstämme ECP verringert , insbesondere in der Blutbahn.
Die neue Arbeit zeigt mehrere Rollen für ECP in der APEC , und stellt somit eine plausible Ziel für künftige Therapien bei diesen schweren Infektionen von Mensch und Tier sollen.
"Unsere Studie hat gezeigt, dass , obwohl das Gen von ECP wurde in einer großen Anzahl von APEC gefunden , diese Bakterien exprimieren dieses Gen anders, wenn sie in Kontakt mit Zellen oder in Biofilm ", sagt Mellata . " Die Aufklärung , wie die Expression einiger Gene ein- oder ausgeschaltet wird durch verschiedene Faktoren ausgeschaltet wird uns helfen, zu verstehen, wie diese Bakterien Krankheiten verursachen . "