Charakterystyczne proteobakterie, taksonomia, subfilos, patogeneza

The proteobakterie są najbardziej rozbudowanym, złożonym i zróżnicowanym typem bakterii wśród organizmów prokariotycznych. Obejmuje około 384 rodzajów i 1300 gatunków bakterii Gram-ujemnych ze ścianą komórkową utworzoną głównie z lipopolisacharydów.

U ludzi proteobakterie są obecne w skórze, jamie ustnej, języku i przewodzie pochwy, a także w jelicie i stolcu. Proteobakterie są jednym z najobficiej występujących w ludzkiej mikroflorze jelitowej.

Wzrost normalnych proporcji bakterii tego rodzaju przeciwko innym (Bacteroidetes i Firmicutes) jest związany z chorobami jelitowymi i pozajelitowymi, głównie o fenotypie zapalnym..

Proteobakterie zawierają wiele różnych patogenów, takich jak rodzaje Brucella i Riketsja należące do klasy Alphaproteobacteria, Bordetella i Neisseria klasy Betaproteobacteria, Escherichia, Shigella, Salmonella i Yersinia klasy Gammaproteobacteria i wreszcie, Helicobacter klasy Epsilonproteobacteria.

Oprócz patogenów, typ proteobakterii obejmuje gatunki mutualistyczne, takie jak obligatoryjne endosymbiony owadów, w tym rodzaje Buchnera, Blochmannia, Hamiltonella, Riesia, Sodalis i Wigglesworthia.

Ostatnie badania wykazały, że proteobakterie symbiontów ewoluowały w większości przypadków od pasożytniczych przodków, co jest zgodne z paradygmatem, że bakteryjni miliści często ewoluują z patogenów.

Indeks

• 1 Ogólna charakterystyka
• 2 Subfiles
  • 2.1 Alfaproteobakterie
  • 2.2 Betaproteobakterie
  • 2.3 Deltaproteobakterie
  • 2.4 Epsilonproteobacteria
• 3 Patogeneza
  • 3.1 Escherichia coli (Enterobacteriaceae, Gammaproteobacteria)  
  • 3.2 Salmonella (Enterobacteriaceae, Gammaproteobacteria)           
  • 3.3 Vibrio (Vibrionaceae, Gammaproteobacteria)
  • 3.4 Helicobacter (Helicobacteraceae, Epsilonproteobacteria)
  • 3.5 Yersinia (Yersiniaceae, Gammaproteobacteria)
• 4 odniesienia

Funkcje ogólne

Bakterie tego rodzaju są zróżnicowane pod względem morfologicznym, fizjologicznym i ekologicznym. Jego nazwa pochodzi od starożytnego greckiego boga morza Proteus, który miał zdolność przyjmowania wielu różnych form, nawiązując do wielkiej różnorodności form bakterii zgromadzonych w tych taksonach.

Komórki mogą mieć postać pałeczek lub ziarniaków, z lub bez prostek, biczowanych lub nie, i tylko niektóre gatunki mogą tworzyć owocniki. Mogą to być odżywianie fototroficzne, heterotroficzne i chemolitotropowe.

Subfiles

W oparciu o analizę filogenetyczną genu 16S rRNA, rodzaj proteobakterii dzieli się na 6 klas: Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Epsilonproteobacteria i Zetaproteobacteria.

Wszystkie klasy są monofilowe, z wyjątkiem gammaproteobakterii, które są parafiletyczne z Betaproteobacteria.

Alphaproteobacteria

Klasa Alfaproteobacteria obejmuje 13 rzędów bakterii. Mogą przyjmować różne morfologie, takie jak nękane, gwiezdne i spiralne. Mogą również tworzyć łodygi i pąki, co pozwala im zwiększyć stosunek powierzchni do objętości, pozwalając im przetrwać w środowiskach z niewielką ilością składników odżywczych.

Alfaproteobacteria wykazują dużą różnorodność strategii metabolicznych, takich jak fotosynteza, wiązanie azotu, utlenianie amoniaku i metylotrofia. Ta grupa obejmuje najliczniejsze morskie organizmy komórkowe.

Wiele gatunków tej klasy bakterii zazwyczaj przyjmuje wewnątrzkomórkowy styl życia jako rośliny wzajemne lub patogeny roślinne lub zwierzęce, takie jak Rhizobim, który tworzy się z korzeniami niektórych gatunków roślin lub Wolbachia, pospolity pasożyt komara.

Alfaproteobakterie są również związane z grupą przodków, która dała początek mitochondriom, Rickettsiales. Inne gatunki, takie jak Riketsja, są patogenne.

Betaproteobakterie

Betaproteobakterie tworzą 14 rzędów bakterii, które wykazują różnorodność form i metabolizmów. Mogą być tlenowe lub fakultatywne.

Niektóre gatunki mogą być chemoautotroficzne, takie jak płeć Nitrosomonas, który jest utleniaczem amoniaku. Inni są jak fototrofy Rhodocyclus i Rubrivivax, które wykorzystują światło jako źródło energii.

Betaproteobakterie wpływają na wiązanie azotu poprzez utlenianie amonu, wytwarzając azotyn, bardzo ważny związek w fizjologii roślin.

Inne gatunki mogą być patogenne w tej grupie, takie jak Neisseriaceae (które produkują rzeżączkę i zapalenie opon mózgowych), Ralstonia, roślinny patogen Solanaceae (pomidor, ziemniak) i Burkholderia glumae, co powoduje uszkodzenie wiechy w uprawie ryżu.

Deltaproteobakterie

Grupa Deltaproteobacteria ma siedem rzędów bakterii Gram-ujemnych. Są beztlenowe i powszechnie izolowane w osadach jezior, bagien i dna morskiego. Są reduktorami siarczanowymi i uczestniczą w naturalnym cyklu siarkowym.

Klasa ta obejmuje bakterie drapieżne z innych bakterii, takie jak gatunki rodzajów Bdellovibrio i Myxococcus. Myxobacteria emitują zarodniki i są zgrupowane w wielokomórkowych owocnikach, w środowiskach o ograniczonej ilości pożywienia. Stanowią one najbardziej złożoną grupę bakterii

Epsilonproteobacteria

Epsilonproteobacteria obejmują tylko jedną kolejność bakterii Gram-ujemnych. Są one ukształtowane jak cienkie spiralne lub zakrzywione pręty. Niektóre gatunki są symbiontami przewodu pokarmowego zwierząt, inne są pasożytami żołądka (Helicobacter spp.) lub dwunastnicy (Campylobacter spp.).

Bakterie w tej grupie zamieszkują środowiska mikroaerofilne lub beztlenowe, takie jak głębinowe kominy hydrotermalne. Są chemolitotroficzne, ponieważ czerpią swoją energię z utleniania zredukowanej siarki lub wodoru połączonego z redukcją azotanu lub tlenu. Inni są autotroficzni i używają odwrotnego cyklu Krebsa do utrwalania dwutlenku węgla w biomasie.

Patogeneza

Ponieważ proteobakterie stanowią granicę bakterii o największej liczbie gatunków i są najbardziej złożone i różnorodne, obejmuje to wiele różnych patogenów.

Escherichia coli (Enterobacteriaceae, Gammaproteobacteria)

Bakterie te są wydalane z kałem zakażonych zwierząt i mogą przetrwać w środowisku do trzech dni.

E. coli kolonizuje nowego gospodarza drogą kałowo-doustną, spożywając surową żywność lub zanieczyszczoną wodę, przylegając do komórek jelitowych i wywołując biegunkę u dotkniętych nią osób.

Bakterie kałowe mogą kolonizować cewkę moczową i rozprzestrzeniać się przez drogi moczowe do pęcherza moczowego i nerek lub prostaty u mężczyzn, powodując zakażenie dróg moczowych.

Kiedy określony szczep E. coli, który zawiera antygen otoczkowy zwany K1, kolonizuje jelita noworodka, przez pochwę zakażonej matki, pojawia się bakteriemia, która prowadzi do noworodkowego zapalenia opon mózgowych.

W rzadszych przypadkach zjadliwe szczepy są również odpowiedzialne za zespół hemolityczno-mocznicowy, zapalenie otrzewnej, zapalenie sutka, posocznicę i zapalenie płuc.

Salmonella (Enterobacteriaceae, Gammaproteobacteria)

Raz S. enterica wchodzi do nowego gospodarza rozpoczyna cykl infekcji przez tkankę limfoidalną. Bakterie przylegają do komórek nabłonka jelita jelita krętego i komórek M, indukując w nich przegrupowanie ich cytoszkieletu, który wyzwala tworzenie się dużych fal na powierzchni, umożliwiając nieselektywną endocytozę, dzięki której bakterie mogą dostać się do komórki.

Podobnie, Salmonella wytwarza efekty cytotoksyczne, które niszczą komórki M i indukują apoptozę w aktywowanych makrofagach i fagocytozę w nieaktywowanych makrofagach, które są transportowane do wątroby i śledziony, gdzie się rozmnażają.

U ludzi S. enterica może powodować dwie choroby: dur brzuszny, spowodowany przez S. enterica sub. enterica Serotypy Paratyphi lub salmonelloza wytwarzane przez inne serotypy.

Vibrio (Vibrionaceae, Gammaproteobacteria)

Większość infekcji z powodu Vibrio są one związane z zapaleniem żołądka i jelit, ale mogą również zakażać otwarte rany i powodować posocznicę. Bakterie te mogą być transportowane przez zwierzęta morskie, a ich spożycie powoduje śmiertelne zakażenia u ludzi.

Y. cholerae (czynnik sprawczy cholery) jest zwykle przenoszony przez zanieczyszczoną wodę. Inne gatunki chorobotwórcze, takie jak V. parahaemolyticus i V. vulnificus są przenoszone przez skażoną żywność, zazwyczaj związaną ze spożywaniem niedogotowanych owoców morza.

Wybuchy V. vulnificus Są śmiertelne i często występują w ciepłym klimacie. Po huraganie Katrina w Nowym Orleanie doszło do wybuchu tego gatunku.

Helicobacter (Helicobacteraceae, Epsilonproteobacteria)

Niektóre gatunki Helicobacter żyją w górnym odcinku przewodu pokarmowego oraz w wątrobie ssaków i niektórych ptaków. Niektóre szczepy tych bakterii są patogenne dla ludzi i są silnie związane z wrzodami trawiennymi, przewlekłym zapaleniem żołądka, zapaleniem dwunastnicy i rakiem żołądka..

Gatunki z rodzaju Helicobacter mogą rozwijać się w żołądku ssaka, wytwarzając duże ilości ureazy, która lokalnie podnosi pH z 2 do 6 lub 7, czyniąc go bardziej kompatybilnym medium.

Y. pylori, zaraża do 50% populacji ludzkiej. Występuje w śluzie, na wewnętrznej powierzchni nabłonka, a czasami we wnętrzu komórek nabłonkowych żołądka..

Kolonizacja żołądka przez H. pylori może powodować przewlekłe zapalenie błony śluzowej żołądka, zapalenie błony śluzowej żołądka w miejscu zakażenia.

Yersinia (Yersiniaceae, Gammaproteobacteria)

Płeć Yersinia obejmuje 11 gatunków, z których tylko Y. pestis, Y. pseudotuberculosis i pewne szczepy Y. enterocolitica mają znaczenie patogeniczne dla ludzi i niektórych zwierząt stałocieplnych.

Y. pestis jest czynnikiem sprawczym dżumy płucnej, posocznicy i dymienicy. Rodzaj zarazy zależy od formy zakażenia, poprzez ukąszenie zarażonych pcheł (dżuma dymienicza i dżuma posocznica) lub od osoby do osoby podczas kaszlu, wymiotów i kichania, kiedy choroba postępuje do postaci pneumonicznej (dżuma płucna lub płucna).

Dżuma płucna występuje, gdy bakterie zakażają płuca, podczas gdy dżuma dymienicza występuje, gdy bakterie przedostają się do organizmu przez skórę z ukąszenia pcheł i przemieszczają się przez naczynia limfatyczne do węzła chłonnego, powodując stan zapalny. Wreszcie, dżuma posocznica występuje z powodu zakażenia krwi, po ukąszeniu zainfekowanych pcheł.

Y. pseudotuberculosis Uzyskuje się go poprzez kontakt z zakażonymi zwierzętami lub poprzez spożycie skażonej żywności i wody. Jest przyczyną choroby podobnej do gruźlicy, zwanej gorączką szkarłatną, która dotyka węzłów chłonnych. Może powodować miejscową martwicę tkanek, ziarniniaki w śledzionie, wątrobie i węzłach chłonnych.

Infekcje według Y. enterocolitica zazwyczaj występują z niedostatecznie ugotowanej wieprzowiny lub z zanieczyszczonej wody, mięsa lub mleka. Ostre infekcje zwykle prowadzą do całkowitego samoograniczającego się zapalenia jelita grubego lub zapalenia jelita krętego i zapalenia gruczołu krokowego u ludzi. Objawy mogą obejmować wodnistą lub krwawą biegunkę i gorączkę, podobne do zapalenia wyrostka robaczkowego lub salmonellozy lub shigellozy.

Referencje

1. Garrity, G.m., Bell, J.A. i Lilburn, T.G. (2004). Zarys taksonomiczny prokariotów. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, Second Edition. Springer-Verlag, Nowy Jork.
2. Rizzatti, G., Lopetuso, L.R., Gibiino, G., Binda, C. & Gasbarrini, A. (2017) Proteobacteria: wspólny czynnik w ludzkich chorobach. Biomed Research International, 2017: 9351507.
3. Sachs, J.L., Skophammer, R.G., Nidhanjali Bansal & Stajich, J.E. (2013). Ewolucyjne pochodzenie i zróżnicowanie proteobakteryjnych mutualistów. Materiały z Royal Society, 281: 20132146.
4. Euzéby, J.P. (1997). Lista nazw bakteryjnych z nomenklaturą: folder dostępny w Internecie. International Journal of Systematic Bacteriology 47, 590-592; doi: 10.1099 / 00207713-47-2-590. Pobrane 7 października 2018 roku.
5. Kelly P. Williams, K.P., Sobral, B.W. i Dickerman A.W. (2007). Solidne drzewo gatunków dla Alphaproteobacteria. Journal of Bacterology, 189 (13): 4578-4586.