Ogólna charakterystyka Spirochaetes, morfologia, systematyka

Spirochaetes Jest to typ bakterii charakteryzujących się tym, że jest gram-ujemny i posiada unikalną ultrastrukturę komórkową. Mają wewnętrzne organelle ruchliwości zwane wiciami peryplazmatycznymi, które pozwalają im wyginać się, obracać na ich osi podłużnej i poruszać się w płynnych i półstałych mediach.

Spirochaetes jest jedną z niewielu gromad bakteryjnych, których cechy fenotypowe ujawniają swoje zależności filogenetyczne w oparciu o analizę 16S rRNA.

Indeks

• 1 Ogólna charakterystyka 
• 2 Systematyka 
  • 2.1 Spirochaetaceae
  • 2.2 Brachyspiraceae
  • 2.3 Brevinemataceae
  • 2.4 Leptospiraceae
• 3 Patogeneza
  • 3.1 Treponema pallidum (Spirochaetaceae)
  • 3.2 Borrelia burgdorferi (Spirochaetaceae)
  • 3.3 Leptospira spp. (Leptospiraceae)
• 4 odniesienia 

Ogólna charakterystyka

Niektóre wolne od życia pleomorficzne spirochaetes, takie jak Koktajle spirochaeta, nie mają one ultrastrukturalnych i etologicznych cech gromady, ale analiza sekwencji genu 16S rRNA lokalizuje je w rodzinie Spirochaetaceae.

Są chemoorganotroficzne, mogą wykorzystywać węglowodany, aminokwasy, długołańcuchowe kwasy tłuszczowe lub długołańcuchowe alkohole tłuszczowe jako źródła węgla i energii.

W zależności od gatunku mogą rosnąć w warunkach beztlenowych, mikroaerofilnych, względnie beztlenowych lub tlenowych. Niektórzy są wolni, a inni mają specyficzne związki z gospodarzem, którym mogą być stawonogi, mięczaki i ssaki, w tym ludzie. Wiadomo, że niektóre gatunki są chorobotwórcze.

Bakterie te tworzą grupę filogenetycznie starą i dobrze zróżnicowaną, bardziej spokrewnioną z typem Bacteoides i Acidobacteria, niż z innymi grupami.

Jest to typ utworzony tylko przez klasę Spirochaetia i porządek Spirochaetales, który obejmuje cztery dobrze zarysowane rodziny: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae i Leptospiraceae.

Są wydłużone i spiralnie nawinięte (w kształcie korkociągu), o rozmiarze od 0,1 do 3 mikronów średnicy i od 4 do 250 mikronów długości. Mają zewnętrzną błonę utworzoną przez wiele warstw zwanych obwiednią komórkową lub osłoną zewnętrzną, która całkowicie otacza cylinder protoplazmatyczny.

Komórki mają wewnętrzne organelle ruchliwości zwane wiciami peryplazmatycznymi. Są one wstawiane wewnętrznie na każdym końcu cylindra protoplazmatycznego i rozciągają się wzdłuż większości komórki, nakładając się w regionie centralnym

W przypadku rodziny Leptospiraceae wici nie pokrywają się w komórkach. Protoplazmatyczny cylinder i wici są otoczone zewnętrzną osłoną, która ma pewne cechy analogiczne do zewnętrznej błony bakterii, barwienie gram-ujemne.

Z drugiej strony, Spirochaeta plicatilis, jest gatunkiem dużych bakterii, który ma 18 do 20 peryplazmatycznych wici wstawionych w pobliżu każdego końca cylindra protoplazmatycznego. 

Systematyka

Filogeneza gromady Spirochaetes jest wynikiem niedawnej analizy sekwencji genu 16S rRNA. Na tej krawędzi rozpoznaje się jedną klasę, Spirochaetia, i pojedynczą kolejność, Spirochaetales.

Kolejność Spirochaetales obejmuje cztery rodziny, które są dobrze określone: ​​Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae i Leptospiraceae.

Spirochaetaceae

Bakterie z tej rodziny są helikalnymi komórkami o średnicy od 0,1 do 3,0 mikronów i długości od 3,5 do 250 mikronów. Komórki nie mają haczykowatych końców, jak członkowie rodziny Leptospiraceae.

Wici peryplazmatyczne są wstawiane wewnętrznie na każdym końcu komórki i rozciągają się wzdłuż większości długości nałożonej komórki w regionie centralnym.

Diaminokwas obecny w peptydoglikanie to L-ornityna. Są beztlenowe, fakultatywnie beztlenowe lub mikroaerofilne. Są chemo-organotroficzne.

Używają węglowodanów i / lub aminokwasów jako źródeł węgla i energii, ale nie używają kwasów tłuszczowych ani długołańcuchowych alkoholi tłuszczowych.

Są wolni od życia lub w połączeniu ze zwierzętami, owadami i ludźmi. Niektóre gatunki są chorobotwórcze. Gatunki badane przez analizę sekwencji 16S rRNA różnią się od członków rodzin Brachyspiraceae, Brevinemataceae i Leptospiraceae.

Brachyspiraceae

Ta rodzina zawiera tylko jedną płeć, Brachyspira. Są to spiralnie uformowane bakterie o regularnych wzorach zwijania. Komórki mierzą od 2 do 11 mikronów o 0,2 do 0,4 mikrona.

Są one jednokomórkowe, ale sporadyczne pary i łańcuchy trzech lub więcej komórek można zaobserwować w rosnących kulturach. W niekorzystnych warunkach wzrostu tworzą się kuliste lub okrągłe ciała.

Mają barwienie gram-ujemne. Są obowiązkowe beztlenowe lub aerotolerancyjne. Końce komórek mogą być tępe lub spiczaste.

Komórki mają typową strukturę komórek krętków, która składa się z zewnętrznej osłony, protoplazmatycznego cylindra spiralnego i wewnętrznej wici w przestrzeni między cylindrem protoplazmatycznym a osłoną zewnętrzną.

Komórki rodzaju Brachyspira Mają od 8 do 30 wici, w zależności od gatunku. Liczba wici zwykle koreluje z rozmiarem komórki, tak że mniejsze gatunki komórek mają mniej wici.

Wici są łączone wewnętrznie, w równych ilościach na każdym końcu komórki, owijają się wokół cylindra protoplazmatycznego, a ich wolne końce zachodzą na siebie w środku komórek.

Rośnie między 36 a 42 ° C, z optymalną temperaturą od 37 do 39 ° C. Są chemoorganotroficzne, wykorzystują do wzrostu różne węglowodany. Zawiera oksydazę, która redukuje tlen cząsteczkowy.

Brevinemataceae

Ta rodzina zawiera tylko jedną płeć, Brevinema. Komórki mają kształt spiralny i mają średnicę od 0,2 do 0,3 mikrona dla długości od 4 do 5 mikronów, pokazując jeden lub dwa spiralne zwoje o nieregularnych długościach fal od 2 do 3 mikronów.

Osłonili wici periplazmatyczne, które nadają komórkom mobilność poprzez zginanie, rotację i translację. Nie mają kanalików cytoplazmatycznych. Są mikroaerofilne, związane z gospodarzem.

Leptospiraceae

Są to komórki o prawidłowej konformacji spiralnej, które mogą mierzyć od 0,1 do 0,3 mikrona średnicy i od 3,5 do 20 mikronów długości. Nie mobilne komórki mają haczykowate końcówki, podczas gdy aktywne ruchome komórki mają spiralny przedni koniec i haczyk na tylnym końcu komórki.

Mają wici periplazmatyczną, która jest wstawiana wewnętrznie na każdym końcu komórki, ale rzadko zachodzi na środek komórki. Wici peryplazmatyczne znajdują się wzdłuż osi śrubowej.

Diaminokwas obecny w peptydoglikanie jest kwasem e-diaminopimelinowym. Są obowiązkowymi organizmami tlenowymi lub mikroaerofilnymi. Są chemoorganotroficzne.

Używają długołańcuchowych kwasów tłuszczowych i alkoholi tłuszczowych, takich jak źródła węgla i energii. Są wolni od życia lub w połączeniu ze zwierzętami i ludźmi. Niektóre gatunki są chorobotwórcze.

Patogeneza

Większość gatunków Spirochaetes phylum nie jest patogenna, jednak niektóre dobrze znane gatunki wyróżniają się ze względu na swoją patogenezę.

Treponema pallidum (Spirochaetaceae)

To organizm powoduje syfilis. Jest to mobilna bakteria, którą zwykle uzyskuje się przez bliski kontakt seksualny i penetruje tkankę gospodarza przez nabłonek płaskonabłonkowy lub kolumnowy.. 

Choroba charakteryzuje się obszarem pierwotnego owrzodzenia i zapalenia w obszarach narządów płciowych, co objawia się w pierwotnej infekcji. Późniejsze stadia tej infekcji charakteryzują się wykwitami plamkowo-grudkowymi i możliwą odpowiedzią ziarniniakową z udziałem ośrodkowego układu nerwowego. 

Inne bakterie z tego rodzaju mogą wytwarzać choroby nie-weneryczne, takie jak pinta (znana również jako niebieska choroba, carate, empeines, lota, pinta i wanna) wytwarzane przez Treponema carateum lub odchylenia (lub buba, odchylenie, framboesia, zwrotne odchylenia, polipowatość tropicum lub grasica) wytwarzane przez Treponema pallidum ssp. pertenue.

Borrelia burgdorferi (Spirochaetaceae)

Powoduje boreliozę. Ten gatunek ma unikalne jądro, które zawiera liniowy chromosom i liniowe plazmidy. Różne gatunki Borrelia są przenoszone przez poszczególne gatunki kleszczy z rodzaju Ornithodoros (Argasidae) w różnych częściach świata.

Te kleszcze występują na obszarach suchej sawanny i zarośli, szczególnie w pobliżu nor gryzoni, jaskiń, stosów drewna i martwych drzew, lub w pęknięciach w ścianach lub sufitach i pod drewnianymi podłogami, w każdym miejscu zamieszkanym przez małe gryzonie.

Gatunkami rezerwuaru są kręgowce, takie jak szczury, myszy, wiewiórki, psy i ptaki. Kleszcze pochłaniają Borrelia sp. przez ssanie krwi zainfekowanych zwierząt lub ludzi.

Żywią się nocą, przynajmniej przez 30 minut, po czym wracają do schronisk. Zakażenie następuje przez kłucie, zakażoną ślinę lub zanieczyszczenie błon śluzowych zakażonym płynem koksowym.

Bakterie te nie są wydalane z kałem kleszcza. Kleszcze pozostają zainfekowane przez całe życie, nawet jeśli brak im krwi przez 7 lat. Mogą być przekazywane poziomo między mężczyznami i kobietami; lub pionowo, przez kobiety do ich potomstwa.

We wczesnych stadiach choroba z Lyme jest charakterystyczną zmianą skórną zwaną rumieniem wędrującym, zwanym również przewlekłym rumieniem migrenowym. Wczesne uszkodzenie charakteryzuje się ekspansywnym obszarem czerwonej wysypki, często z bladym środkiem (iluminatorem) w miejscu ukąszenia kleszcza..

Nieleczone zapalenie stawów podobne do reumatoidalnego zapalenia stawów i ewentualnie przewlekłe postępujące zapalenie mózgu i zapalenie mózgu i rdzenia mogą wystąpić. Inne bakterie z rodzaju, takie jak B. duttonii, B. hermsii i B. dugesi, może powodować nawracającą endemiczną gorączkę.

Leptospira spp. (Leptospiraceae)

Czynnik leptospiroza, choroba gorączkowa, które mogą skomplikować aseptycznego zapalenia opon mózgowych, jeśli nie jest leczone. Objawy infekcji to gorączka, dreszcze i bóle głowy, ze sporadycznym prezentacji żółtaczką.

Organizmy mogą być rozmieszczone przez zwierzęta, wody lub gleby zanieczyszczonej moczu psów, u szczurów i zwierząt. Zwierzęta mogą pozostać bezobjawowa przez lata wektory i organizmy mogą przetrwać po obraniu przez kilka tygodni lub miesięcy.

Nabywanie chorób występuje częściej po ulewnych deszczach lub powodziach. Okres inkubacji może wynosić do 1 miesiąca.

Referencje

1. Actor, J.K. (2012). Bakteriologia kliniczna. W: Integrated Review Immunology and Microbiology (wydanie drugie). Pp 105-120.
2. Krieg, N.R. J.T. Staley, D. R. Brown, B. P. Hedlund, B.J. Paster N. L. Ward, W. Ludwig i W.B. Whitman. (2010) Podręcznik Bergey za of Systematic Bacteriology: Volume 4: bacteroidetes, Spirochaetes, Tenericutes (Mollicutes) Acidobacteria, fibrobacteres, Fusobacterium, Dictyoglomi, gemmatimonadetes, lentisphaerae, Verrucomicrobia, Chlamydie i Planctomycetes. USA.
3. Gupta, R.S., Mahmood, S i Adeolu, M. (2013). Filogenomika i molekularna Podejście oparte na podpis charakteryzacji Gromada Spirochaetes i jego główny kladami: wniosek dotyczący taksonomicznych przeglądu gromady. Fronters in Microbiology, 4: 217.
4. Spirochaetes. (2018). Wikipedia, darmowa encyklopedia. Data konsultacji: 14:21, 10 października 2018 z: en.wikipedia.org.
5. Tilly, K, Rosa, P.A. i Stewart, P.E. 2008. Biologia zakażenia z Borrelia burgdorferi. Infectious Disease Clinics of North America, 22 (2): 217-234.