SPIROCHÉTI: VŠEOBECNÉ CHARAKTERISTIKY, MORFOLÓGIA, SYSTEMATIKA - BIOLÓGIE - 2025

Spirochaetes je kmeň baktérií charakterizovaný tým, že je gram-negatívny a má jedinečnú bunkovú ultraštruktúru. Majú organely s vnútornou pohyblivosťou nazývané periplazmatické bičíky, ktoré im umožňujú ohýbať sa, otáčať sa na svojej pozdĺžnej osi a pohybovať sa v tekutých a polotuhých médiách.

Spirochaetes je jednou z mála bakteriálnych fyla, ktorých fenotypové charakteristiky zodpovedajú za jej fylogenetické vzťahy založené na analýze 16S rRNA.

Leptospira sp. Autor: CDC / Rob Weyant, prostredníctvom Wikimedia Commons

Všeobecné charakteristiky

Niektoré voľne žijúce pleomorfné Spirochaetes, ako napríklad Spirochaeta coccoides, nemajú ultraštrukturálne a etologické vlastnosti kmeňa, ale sekvenčná analýza génu 16S rRNA ich umiestňuje do rodiny Spirochaetaceae.

Sú chemoorganotropné, ako zdroje uhlíka a energie môžu používať uhľohydráty, aminokyseliny, mastné kyseliny s dlhým reťazcom alebo mastné alkoholy s dlhým reťazcom.

V závislosti od druhu môžu rásť v anaeróbnych, mikroaerofilných, fakultatívne anaeróbnych alebo aeróbnych podmienkach. Niektoré sú voľne žijúce a iné majú špecifickú asociáciu s hostiteľom, ktorým môžu byť článkonožce, mäkkýše a cicavce vrátane ľudí. O niektorých druhoch je známe, že sú patogénne.

Tieto baktérie tvoria fylogeneticky starú a dobre diferencovanú skupinu, viac príbuznú s kmeňom Bacteoides a Acidobacteria ako s ostatnými skupinami.

Je to kmeň tvorený iba triedou Spirochaetia a rádom Spirochaetales, ktorý zahŕňa štyri dobre vymedzené rodiny: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae a Leptospiraceae.

Sú pretiahnuté a špirálovito vinuté (vývrtka) s veľkosťou v rozmedzí od 0,1 do 3 mikrónov v priemere a od 4 do 250 mikrónov v dĺžke. Majú vonkajšiu membránu zloženú z viacerých vrstiev nazývaných bunkový obal alebo vonkajší plášť, ktorý úplne obklopuje protoplazmatický valec.

Bunky majú organely vnútornej motility zvané periplazmatický bičík. Tieto sú vložené vnútorne na každom konci protoplazmatického valca a prechádzajú cez väčšinu buniek a prekrývajú sa v strednej oblasti.

Pohybový systém s vnútorným bičíkom. Autor: Lamiot, z Wikimedia Commons.

V prípade rodiny Leptospiraceae sa periplazmatické bičíky neprekrývajú v bunkách. Protoplazmatický valec a bičíky sú uzavreté vonkajším plášťom, ktorý má niektoré vlastnosti podobné vonkajšej membráne gramnegatívnych farbiacich baktérií.

Na druhej strane, Spirochaeta plicatilis je druh veľkých baktérií, ktoré majú do každého konca protoplazmatického valca vložené 18 až 20 periplazmatických bičíkov.

systematický

Fylogénia kmeňa Spirochaetes je výsledkom nedávnej analýzy sekvencií génu 16S rRNA. Na tejto hranici sa uznáva jedna trieda, Spirochaetia a jediný poriadok, Spirochaetales.

Poradie Spirochaetales obsahuje štyri dobre definované rodiny: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae a Leptospiraceae.

Spirochaetaceae

Baktérie v tejto rodine sú helikálne bunky s priemerom 0,1 až 3,0 mikrónov a dĺžkou 3,5 až 250 mikrónov. Bunky nemajú zaháknuté konce ako členovia rodiny Leptospiraceae.

Periplazmatická bičíková vložka sa vloží vnútorne na každom konci bunky a siaha po väčšinu dĺžky prekrývajúcej sa bunky v centrálnej oblasti.

Diaminokyselina prítomná v peptidoglykáne je L-ornitín. Sú anaeróbne, fakultatívne anaeróbne alebo mikroaerofilné. Sú chemoorganotrofné.

Ako zdroje uhlíka a energie používajú uhľohydráty a / alebo aminokyseliny, nepoužívajú však mastné kyseliny ani mastné alkoholy s dlhým reťazcom.

Žijú voľne alebo v spojení so zvieratami, hmyzom a ľuďmi. Niektoré druhy sú patogénne. Druhy skúmané pomocou 16S rRNA sekvenčnej analýzy sú odlišné od členov čeľadí Brachyspiraceae, Brevinemataceae a Leptospiraceae.

Brachyspiraceae

Táto rodina obsahuje iba jeden rod, Brachyspira. Sú to špirálovité baktérie s pravidelným stočením. Bunky majú veľkosť 2 až 11 mikrometrov 0,2 až 0,4 mikrónov.

Sú jednobunkové, ale v rastúcich kultúrach sa môžu vyskytnúť občasné páry a reťazce troch alebo viacerých buniek. Za nepriaznivých pestovateľských podmienok sa vytvárajú sférické alebo okrúhle telá.

Sú to gramnegatívne škvrny. Sú povinné anaeróbne alebo aerotolerantné. Konce buniek môžu byť tupé alebo špicaté.

Bunky majú typickú štruktúru spirochetových buniek, ktorá pozostáva z vonkajšieho plášťa, špirálovitého protoplazmatického valca a vnútorného bičíka v priestore medzi protoplazmatickým valcom a vonkajším plášťom.

Bunky rodu Brachyspira majú v závislosti od druhu 8 až 30 bičíkov. Počet bičíkov obyčajne koreluje s veľkosťou buniek, takže menšie druhy buniek majú menej bičíkov.

Bičík sa vnútorne zjednocuje v rovnakom počte na každom konci bunky, obalí sa protoplazmatickým valcom a ich voľné konce sa prekrývajú v strede buniek.

Rastie medzi 36 a 42 ° C, s optimálnou teplotou 37 až 39 ° C. Sú chemoorganotropné a na rast používajú rôzne uhľohydráty. Má oxidázu na zníženie molekulárneho kyslíka.

Brevinemataceae

Táto rodina obsahuje iba jeden rod, Brevinema. Bunky majú špirálovitý tvar a majú priemer od 0,2 do 0,3 mikrónov po dĺžke 4 až 5 mikrónov, pričom vykazujú jednu alebo dve špirálové zákruty s nepravidelnými vlnovými dĺžkami v rozsahu od 2 do 3 mikrónov.

Majú obalené periplazmatické bičíky, ktoré dávajú bunkám pohyblivosť flexiou, rotáciou a transláciou. Nemajú cytoplazmatické kanáliky. Sú mikroaerofilné, spojené s hostiteľom.

Leptospiraceae

Sú to helikálne bunky s pravou rukou, ktoré môžu merať priemer 0,1 až 0,3 mikrónov a dĺžku 3,5 až 20 mikrónov. Nehybné bunky majú zahnuté špičky, zatiaľ čo aktívne mobilné bunky majú špirálovitý predný koniec a háčik na zadnom konci bunky.

Majú periplazmatické bičíky, ktoré sa vkladajú vnútorne na každom konci bunky, ale zriedka sa prekrývajú v strede bunky. Periplazmatický bičík sa nachádza pozdĺž špirálovej osi.

Diaminokyselina prítomná v peptidoglykáne je kyselina e-diaminopimelová. Sú to obligátne alebo mikroaerofilné aeróbne organizmy. Sú chemoorganotropné.

Ako zdroje uhlíka a energie používajú mastné kyseliny s dlhým reťazcom a mastné alkoholy. Žijú voľne alebo v spojení so živočíšnymi a ľudskými hostiteľmi. Niektoré druhy sú patogénne.

pathogen

Väčšina druhov kmeňa Spirochaetes nie je patogénna, avšak niektoré známe druhy vynikajú svojou patogenézou.

Treponema pallidum

Syfilis spôsobuje organizmus. Je to mobilná baktéria, ktorá sa zvyčajne získava úzkym sexuálnym kontaktom a ktorá preniká do tkaniva hostiteľa cez skvamózny alebo stĺpcový epitel.

Ochorenie je charakterizované oblasťou ulcerácie a primárneho zápalu v genitálnych oblastiach, ktorá sa prejavuje primárnou infekciou. Neskoršie štádiá tejto infekcie sú charakterizované makulopapulárnymi erupciami a možnou granulomatóznou reakciou postihujúcou centrálny nervový systém.

Iné baktérie rodu môžu produkovať nevšeobecné choroby, ako je pinta (tiež známa ako modrá choroba, karate, insteps, lota, pinto choroba a tina) produkovaná Treponema carateum alebo yaws (alebo buba, yaw, yaws, yaws tropica, polipapilloma tropicum alebo tymóza) produkovaná Treponema pallidum ssp. patriť.

Borrelia burgdorferi

Spôsobuje Lymeho chorobu. Tento druh má jedinečné jadro, ktoré obsahuje lineárny chromozóm a lineárne plazmidy. Rôzne druhy Borrelia sú prenášané konkrétnymi druhmi kliešťov rodu Ornithodoros (Argasidae) v rôznych častiach sveta.

Tieto kliešte sa nachádzajú v suchých oblastiach savany a kroviny, najmä v blízkosti nory hlodavcov, jaskýň, drevín a mŕtvych stromov, alebo v prasklinách v stenách alebo stropoch a pod drevenými podlahami, kdekoľvek sú obývané malými hlodavcami. ,

Druhmi rezervoárov sú stavovce, ako sú potkany, myši, veveričky, psy a vtáky. Prijímané kliešte Borrelia sp. saním krvi infikovaných zvierat alebo ľudí.

Krmia sa v noci, najmenej 30 minút, než sa vrátia do svojich útulkov. K infekcii dochádza uhryznutím, infikovanými slinami alebo kontamináciou slizníc infikovanou tekutinou bedrového kĺbu.

Tieto baktérie sa nevylučujú kliešťovými trusmi. Kliešte zostávajú nakazené celý život, aj keď im chýba krv 7 rokov. Môžu sa prenášať horizontálne medzi mužmi a ženami; alebo vertikálne, samicami potomkom.

Lymská kožná lézia spôsobená uhryznutím infikovaného kliešťa Borrelia burgdorferi (Spirochaetaceae). Autorom fotografie: Poskytovatelia obsahu James Gathany: CDC / James Gathany, prostredníctvom Wikimedia Commons

V skorých štádiách sa Lymská choroba prejavuje ako výrazná kožná lézia nazývaná erythema migrans, tiež nazývaná kronika erytému migrans. Raná lézia je charakterizovaná rozsiahlou oblasťou červených vyrážok, často s bledým stredom (býčie oko) v mieste uhryznutia kliešťom.

Ak sa nelieči, môže dôjsť k eróznej artritíde podobnej reumatoidnej artritíde a prípadne k chronickej progresívnej encefalitíde a encefalomyelitíde. Iné baktérie rodu, ako napríklad B. duttonii, B. hermsii a B. dugesi, môžu spôsobiť endemickú relapsujúcu horúčku.

Leptospira

Príčinná príčina leptospirózy, horečnatej choroby, ktorá môže zostať bez liečenia komplikovať aseptickú meningitídu. Medzi príznaky infekcie patrí horúčka, triaška a bolesti hlavy s občasnou žltačkou.

Organizmy sa môžu šíriť cez zvieratá, vodu alebo pôdu kontaminovanú močom psov, potkanov alebo hovädzieho dobytka. Zvieratá môžu zostať asymptomatickými vektormi roky a organizmy môžu zostať životaschopné po odtrhnutí niekoľko týždňov alebo mesiacov.

Získavanie chorôb je častejšie po silných dažďoch alebo povodniach. Inkubačná doba môže byť až 1 mesiac.

Referencie

1. Herec, JK (2012). Klinická bakteriológia. In: lsevier's Integrated Review Immunology and Microbiology (druhé vydanie). Str. 105-120.
2. Krieg, NR, J, T. Staley, DR Brown, BP Hedlund, BJ Paster, NL Ward, W. Ludwig a WB Whitman. (2010) Bergey's Manual of System Bacteriology: Zväzok 4: Bakteroidéty, Spirochaéty, Tenericutes (Mollicutes), Acidobacteria, Fibrobacteres, Fusobacteria, Dictyoglomi, Gemmatimonadetes, Lentisphaerae, Verrucomicrobia, Chlamyomycetes. Účely.
3. Gupta, RS, Mahmood, S a Adeolu, M. (2013). Prístup charakterizujúci kmeň Spirochaetes a jeho hlavné kmene založený na fylogenomickom a molekulárnom podpise: návrh na taxonomickú revíziu kmeňa. Fronters in Microbiology, 4: 217.
4. Spirochéty. (2018). Wikipedia, slobodná encyklopédia. Dátum konzultácie: 14:21, 10. októbra 2018 od: es.wikipedia.org.
5. Tilly, K, Rosa, PA a Stewart, PE 2008. Biológia infekcie Borrelia burgdorferi. Kliniky infekčných chorôb v Severnej Amerike, 22 (2): 217–234.