Lesson 2.4Analyzing Experiments with Mice

MicrobiomeLesson Guides

Lesson 2.4

© The Regents of the University of California

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Microbiome—Lesson 2.4—Activity 3

Reading “Bacteria: Salmonella”

Carefully read the “Environment” section from the “Bacteria: Salmonella” article. Pay attention to your own understanding while you read.

As you read, think about how the information presented in the text could help you answer the following two discussion questions. Record your notes on the lines underneath the questions.

1. How do Salmonella bacteria in the gut microbiome affect the body?

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2. Why were the low-bacteria mice in the experiment more likely to get a Salmonella bacteria infection?

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Active Reading Guidelines

1. Think carefully about what you read. Pay attention to your own understanding.

2. As you read, annotate the text to make a record of your thinking. Highlight challenging words and add notes to record questions and make connections to your own experience.

3. Examine all visual representations carefully. Consider how they go together with the text.

4. After you read, discuss what you have read with others to help you better understand the text.

© 2018 The Regents of the University of California. All rights reserved. Permission granted to photocopy for classroom use.

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Microbiome—Lesson 2.4—Activity 5

Homework: Reading “Bacteria: C. difficile”

The week 7 data shows that Patient 23 is infected with the C. difficile bacteria. Read and annotate the article to learn more about this very harmful bacteria.

Active Reading Guidelines

1. Think carefully about what you read. Pay attention to your own understanding.

2. As you read, annotate the text to make a record of your thinking. Highlight challenging words and add notes to record questions and make connections to your own experience.

3. Examine all visual representations carefully. Consider how they go together with the text.

4. After you read, discuss what you have read with others to help you better understand the text.

© 2018 The Regents of the University of California. All rights reserved. Permission granted to photocopy for classroom use.

Bacteria: Salmonella D1

Bacteria: SalmonellaFood poisoning isn’t caused by poison at all. Instead, what we call “food poisoning” is usually caused by bacteria, including Salmonella, a type of bacteria commonly found in chickens and other animals. Salmonella finds its way into our food and water and causes thousands of cases of food poisoning every year.

Environment

Salmonella lives in the guts of all kinds of animals, especially birds and reptiles, and usually gets passed around through animal waste. Whether a person gets sick from ingesting certain kinds of Salmonella can depend on the amount of food and space available in his or her gut microbiome. If the gut is home to lots of beneficial bacteria, the

Salmonella bacteria can’t get enough food and space to reproduce. On the other hand, if there are not many beneficial bacteria in the gut, the Salmonella population can grow and take over, causing illness—which in this case is more commonly known as food poisoning. Salmonella can be killed using heat, so cooking food properly is one way to keep from becoming sick.

Normal Role in Humans

Salmonella can sometimes be found in small amounts in the guts of healthy humans, but is more likely to be found in the microbiomes of people who have recently become sick from Salmonella infection.

Role in Disease

In most cases, Salmonella causes vomiting, diarrhea, and intestinal pain for up to a week. Most people get better without treatment from a doctor, but in severe cases, Salmonella can leave the intestines and move into the blood, where it causes severe disease and even death.

Salmonella bacteria can cause the illness that people call “food poisoning.”

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When lots of helpful bacteria (shown here in green) are present in the gut, there is little space and food available to harmful bacteria like Salmonella (shown here in red). This helps prevent the harmful bacteria from infecting the gut. When there are fewer helpful bacteria in the gut, there is more space and food available for harmful bacteria that can cause disease.

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Bacteria: C. difficile E1

Bacteria: C. difficileWhen scientists first discovered C. difficile (cee-diff-uh-SEEL), they named these bacteria difficile (which means “difficult”) because the bacteria were so hard to grow in the lab. Today, C. difficile might be considered difficult in another way: it causes hard-to-treat gut infections that kill thousands of people every year. Because it causes potentially deadly infections, C. difficile is sometimes referred to as “killer bacteria.”

Environment

Although difficult to grow in a lab, C. difficile bacteria are very common in nature. These microorganisms are especially numerous in soil, where they use nearly anything as food. They can also survive in the environment of the human gut.

C. difficile has a surprising weakness: oxygen can kill it. However, it also has an amazing defense. When C. difficile is exposed to oxygen in the air or other dangers, it shrinks and forms a tough outer covering. In this state, C. difficile can survive oxygen, hand cleaners, acids, and even many antibiotics. Once the danger passes, the bacteria return to normal and begin multiplying.

Normal Role in Humans

Most healthy people do not have any C. difficile bacteria in their microbiomes. Even if someone accidentally swallows some C. difficile bacteria, the other bacteria in the gut keep the number of C. difficile low, and therefore safe. C. difficile cannot survive when there is a lot of competition from other bacteria for food and space.

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Exposed to the air on a steel surface, these C. difficile bacteria are shrinking and forming protective coverings. (This photo is zoomed in much closer than the previous photo.)

C. difficile bacteria can cause dangerous infections in humans. They are between 1 and 4 micrometers long. (This photo was taken in black and white; colors were added to make it easier to see.)

E2 Bacteria: C. difficile

Role in Disease

When sick people take antibiotics, helpful microorganisms in the gut are killed along with the harmful ones. With the helpful gut microorganisms out of the way, C. difficile can multiply rapidly and take over the gut microbiome. The growing population of C. difficile produces powerful poisons, which irritate the cells of the gut lining and eventually cause the cells to die. C. difficile bacteria will then eat the dead cells—and may even escape through the damaged gut into the blood, spreading the infection. C. difficile infections can be very dangerous, and in some cases end in death. Bloating, diarrhea, and stomach pain are the most common symptoms. By causing constant irritation, C. difficile can make it harder for the immune system to function. Antibiotics can kill C. difficile, but until the person’s normal microbiome is restored, the infection can come back.

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This photo shows the gut of a human with a C. difficile infection. The gut lining is irritated and damaged. (No bacteria are visible in the photo because they are too small to see in this view.)

This photo was taken inside a healthy human gut. The gut lining is smooth and healthy. (No bacteria are visible in the photo because they are too small to see in this view.)

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Microbioma—Lección 2.4—Actividad 3

Leer “Bacteria: Salmonella”

Lee cuidadosamente la sección “Ambiente” del artículo “Bacteria: Salmonella”. Presta atención a tu propia comprensión mientras lees.

Al ir leyendo, piensa en cómo la información presentada en el texto puede ayudarte a contestar las dos siguientes preguntas de discusión. Apunta tus notas en las líneas debajo de las preguntas.

1. ¿Cómo es afectado el cuerpo por la bacteria Salmonella en el microbioma intestinal?

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2. ¿Por qué los ratones con pocas bacterias en el experimento tenían más posibilidades de contraer una infección de bacteria Salmonella?

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Pautas de la Lectura Activa

1.  Piensa cuidadosamente sobre lo que lees. Presta atención a tu propia comprensión.

2.  Mientras lees, añade apuntes sobre el texto para tener un registro de tus ideas. Destaca las palabras difíciles, y agrega notas para apuntar tus preguntas y hacer conexiones con tu propia experiencia.

3.  Examina cuidadosamente todas las representaciones visuales. Considera cómo se relacionan con el texto.

4.  Después de leer, discute lo que leíste con otros/as estudiantes para ayudarte a comprender mejor el texto.

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Microbioma—Lección 2.4—Actividad 5

Tarea: leer “Bacteria: C. difficile”

Los datos de la Semana 7 muestran que el Paciente 23 está infectado con la bacteria C. difficile. Lee y añade apuntes al artículo para aprender más sobre estas bacterias muy dañinas.

Pautas de la Lectura Activa

1.  Piensa cuidadosamente sobre lo que lees. Presta atención a tu propia comprensión.

2.  Mientras lees, añade apuntes sobre el texto para tener un registro de tus ideas. Destaca las palabras difíciles, y agrega notas para apuntar tus preguntas y hacer conexiones con tu propia experiencia.

3.  Examina cuidadosamente todas las representaciones visuales. Considera cómo se relacionan con el texto.

4.  Después de leer, discute lo que leíste con otros/as estudiantes para ayudarte a comprender mejor el texto.

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Bacteria: Salmonella D1

Bacteria: SalmonellaLa intoxicación por alimentos generalmente es causada por bacterias, incluyendo Salmonella, un tipo de bacteria comúnmente encontrada en pollos y otros animales. La Salmonella consigue llegar a nuestra comida y agua y causa miles de casos de intoxicación por alimentos cada año.

Ambiente

La Salmonella vive en los intestinos de muchos tipos de animales, especialmente en aves y reptiles, y generalmente es transferida por medio de los excrementos de animales. Si una persona llegue a enfermarse o no tras ingerir ciertos tipos de Salmonella puede depender de la cantidad de alimento y espacio disponibles

en su microbioma intestinal. Si el intestino es hogar para muchas bacterias beneficiosas, las bacterias Salmonella no pueden obtener suficiente alimento y espacio para reproducirse. Por otra parte, si no hay muchas bacterias beneficiosas en el intestino, la población de Salmonella puede crecer y apoderarse del intestino, causando una enfermedad, que en este caso es más comúnmente conocida como intoxicación por alimentos. La Salmonella se puede matar con calor, así que cocinar los alimentos apropiadamente es una forma de evitar enfermarse.

Papel normal en los humanos

Pequeñas cantidades de Salmonella a veces pueden encontrarse en los intestinos de humanos sanos, pero es más probable que esta bacteria se encuentre en los microbiomas de personas que se han enfermado recientemente de una infección de Salmonella.

Las bacterias Salmonella pueden causar la enfermedad conocida como intoxicación por alimentos.

Cuando muchas bacterias útiles (indicadas aquí en verde) están presentes en el intestino, hay poco espacio y comida disponibles para bacterias dañinas como Salmonella (indicadas aquí en rojo). Esto ayuda a prevenir que las bacterias dañinas infecten el intestino. Si hay menos bacterias útiles en el intestino, hay más espacio y comida disponibles para las bacterias dañinas que puedan causar enfermedades.

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D2 Bacteria: Salmonella

Papel en las enfermedades

En la mayoría de los casos, Salmonella causa vómitos, diarrea y dolor intestinal durante una semana. La mayoría de las personas se mejoran sin tratamiento médico, pero en casos severos, Salmonella puede dejar los intestinos y moverse a la sangre, donde causa enfermedad severa e incluso muerte.

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Bacteria: C. difficile E1

Bacteria: C. difficileCuando los/as científicos/as primero descubrieron C. difficile, nombraron a estas bacterias difficile (lo cual significa “difícil”) porque las bacterias eran tan difíciles de cultivar en el laboratorio. Hoy, C. difficile podría considerarse difícil de otra manera. Causa infecciones intestinales difíciles de tratar, las cuales matan a miles de personas cada año. Ya que causa infecciones potencialmente mortales, C. difficile es a veces llamada una “bacteria asesina”.

Ambiente

A pesar de ser muy difíciles de crecer en un laboratorio, las bacterias C. difficile son muy comunes en la naturaleza. Estos microorganismos son particularmente numerosos en el suelo, donde utilizan casi todo como comida. También pueden sobrevivir en el ambiente del intestino humano.

C. difficile tiene una debilidad sorprendente: El oxígeno puede matarla. No obstante, también cuenta con una defensa increíble. Al estar expuesta al oxígeno en el aire u otros peligros, C. difficile se achica y forma una capa exterior resistente. En este estado, C. difficile puede sobrevivir el oxígeno, productos para limpiar las manos, ácidos e incluso muchos antibióticos. Una vez que el peligro pasa, las bacterias vuelven a su estado normal y empiezan a multiplicarse.

Papel normal en los humanos

La mayoría de las personas sanas no tienen bacterias C. difficile en sus microbiomas. Incluso si alguien se traga algunas bacterias C. difficile sin querer, las otras bacterias en el intestino mantienen el número de C. difficile

Expuestas al aire sobre una superficie de acero, estas bacterias C. difficile se están achicando y formando capas protectoras. (Esta foto muestra una vista mucho más cercana que la foto anterior).

Las bacterias C. difficile pueden causar infecciones peligrosas en los humanos. Miden entre 1 y 4 micrómetros. (Esta foto fue tomada en blanco y negro; tiene colores agregados para que sea más fácil de entender).

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E2 Bacteria: C. difficile

bajo, y por lo tanto seguro. C. difficile no puede sobrevivir si hay mucha competencia de otras bacterias por comida y espacio.

Papel en las enfermedades

Cuando la gente enferma toma antibióticos, los microorganismos útiles en el intestino mueren junto con los dañinos. Con los microorganismos intestinales útiles eliminados, C. difficile puede multiplicarse rápidamente y apoderarse del microbioma intestinal. La población creciente de C. difficile produce venenos potentes, las cuales irritan las células del forro intestinal y eventualmente causan que las células se mueran. Las bacterias C. difficile se comerán las células muertas, y hasta podrían escaparse por el intestino dañado hasta llegar a la sangre, propagando la infección. Las infecciones de C. difficile pueden ser muy peligrosas, y en algunos casos resultan en la muerte. Hinchazón, diarrea y dolor estomacal son los síntomas más comunes. Al causar irritación constante, C. difficile puede hacer más difícil que funcione el sistema inmunitaria. Los antibióticos pueden matar C. difficile, pero hasta que el microbioma normal de una persona se restaure, la infección puede volver.

Esta foto muestra el intestino de un humano con una infección de C. difficile. El forro intestinal está irritado y dañado. (Ninguna bacteria es visible en la foto porque son demasiado pequeñas como para ver aquí).

Esta foto fue tomada dentro de un intestino humano sano. El forro intestinal es liso y sano. (Ninguna bacteria es visible en la foto porque son demasiado pequeñas como para ver aquí).

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