PROTEOBAKTERIJE: ZNAČILNOSTI, PODFILE, PATOGENEZA - BIOLOGIJA - 2026

V proteobakterij so bakterijski deblo večja, kompleksna in raznolika med prokariontih. Vsebuje približno 384 rodov in 1300 vrst gram-negativnih bakterij s celično steno, sestavljeno večinoma iz lipopolisaharidov.

Pri človeku so poleg črevesja in blata prisotne proteobakterije na koži, ustni votlini, jeziku in vaginalnem traktu. Proteobakterije so ena najbolj obilnih phyla v človeški črevesni mikrobioti.

Skupina E. coli (Gammaproteobacteria). Foto: Eric Erbe, digitalno kolorizacijo Christopher Pooley, oba iz USDA, ARS, EMU. , prek Wikimedia Commons

Povečanje normalnih deležev bakterij tega filuma v primerjavi z drugimi (bacteroidetes in Firmicutes) je povezano s črevesnimi in zunaj črevesnimi boleznimi, predvsem z vnetnim fenotipom.

Proteobakterije vključujejo številne patogene, kot so rodovi Brucella in Rickettsia, ki spadajo v razred Alphaproteobacteria, Bordetella in Neisseria iz razreda Betaproteobacteria, Escherichia, Shigella, Salmonella in Yersinia iz razreda Gammaproteobacteria in na koncu Helicobacter iz skupine razred Epsilonproteobakterije.

Poleg patogenov phioum proteobakterije vključuje medsebojne vrste, kot so obligacijski endosimbionti žuželk, vključno z rodovi Buchnera, Blochmannia, Hamiltonella, Riesia, Sodalis in Wigglesworthia.

Nedavne študije so zaključile, da so se simbiotične proteobakterije v večini primerov razvile iz parazitskih prednikov, kar je skladno s paradigmo, da se bakterijski vzajemniki pogosto razvijajo iz patogenov.

značilnosti

Bakterije tega tipa so raznolike morfološko, fiziološko in ekološko. Ime je izpeljano po starogrškem bogu morja Proteusu, ki je imel možnost prevzeti veliko različnih oblik, kar nakazuje na veliko raznolikost oblik bakterij, zbranih na teh taksonih.

Celice so lahko v obliki bacilov ali kakijev, s prosteko ali brez, flagelirane ali ne, le nekatere vrste lahko tvorijo plodna telesa. Prehransko so lahko fototrofni, heterotrofni in kemolitotrofni.

Podfili

Na podlagi filogenetske analize gena 16S rRNA je filc proteobakterij razdeljen na 6 razredov: Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Epsilonproteobacteria in Zetaproteobacteria.

Vsi razredi so monofiletni, razen gamaproteobakterij, ki so parafiletne z Betaproteobakterijami.

Alfaproteobakterije

Razred Alphaproteobacteria vključuje 13 vrst bakterij. Lahko sprejmejo različne morfologije, kot so pecelj, zvezda in spirala. Lahko tvorijo tudi stebla in brsti, kar jim omogoča, da povečajo razmerje med površino in volumnom, kar jim omogoča preživetje v okolju z malo hranilnimi snovmi.

Alfaproteobakterije kažejo veliko raznolikosti presnovnih strategij, kot so fotosinteza, fiksacija dušika, oksidacija amoniaka in metilotrofija. V to skupino so vključeni najprimernejši morski celični organizmi.

Mnoge vrste bakterij tega razreda ponavadi sprejemajo medcelični življenjski slog kot medsebojni organizmi rastlin ali patogeni rastlin ali živali, na primer Rhizobim, ki tvori s koreninami nekaterih vrst rastlin ali Wolbachia, parazit običajnega komarja.

Alfaproteobakterije so bile povezane tudi s skupino prednikov, ki je povzročila mitohondrije, Rickettsiales. Drugi rodovi, kot je Rickettsia, so povzročitelji bolezni.

Betaproteobakterije

Betaproteobakterije tvorijo 14 vrst bakterij, ki predstavljajo raznolike oblike in presnove. Lahko so strogi ali fakultativni aerobni.

Nekatere vrste so lahko kemoavtrotrofne, na primer rod Nitrosomonas, ki je oksidant amoniaka. Drugi so fototrofi kot Rhodocyclus in Rubrivivax, ki svetlobo uporabljajo kot vir energije.

Betaproteobakterije posredujejo pri fiksaciji dušika, z oksidacijo amoniaka, pri čemer nastane nitrit, zelo pomembna spojina v fiziologiji rastlin.

V tej skupini so lahko patogene druge vrste, kot so Neisseriaceae (ki povzročajo gonorejo in meningitis), Ralstonia, rastlinski patogen nočnih senc (paradižnik, krompir) in Burkholderia glumae, ki povzročajo poškodbe mehurja v gojenje riža.

Deltaproteobakterije

Deltaproteobakterije skupina 7 vrst gram-negativnih bakterij. So anaerobni in so pogosto izolirani v sedimentih jezer, močvirjev in morskih dn. So žveplov reduktorji in sodelujejo v naravnem ciklu žvepla.

V ta razred spadajo bakterije pred drugimi bakterijami, na primer vrste rodov Bdellovibrio in Myxococcus. Miksobakterije oddajajo spore in se združujejo v večceličnih plodonosnih telesih v okolju, omejenem s hrano. Te so najbolj zapletena skupina bakterij

Epsilonproteobakterije

Epsilonproteobakterije vključujejo le en red gram-negativnih bakterij. Oblikovane so kot tanke vijačne ali ukrivljene palice. Nekatere vrste so simbionti prebavnega trakta živali, druge so paraziti želodca (Helicobacter spp.) Ali dvanajstnika (Campylobacter spp.).

Bakterije v tej skupini naseljujejo mikroaerofilno ali anaerobno okolje, kot so globokomorski hidrotermalni zračniki. Kemolitrofni so, ker pridobivajo svojo energijo z oksidacijo reduciranega žvepla ali vodika, skupaj z zmanjšanjem nitrata ali kisika. Drugi so avtotrofični in uporabljajo obratni Krebsov cikel, da določijo ogljikov dioksid v biomasi.

Patogenija

Ker so proteobakterije vrsta bakterij z največjim številom vrst ter najbolj zapletene in raznolike, vključuje široko paleto patogenov.

Escherichia coli

Te bakterije se izločajo v blatu okuženih živali in lahko preživijo v okolju do tri dni.

E. coli kolonizira novega gostitelja po fekalno-oralni poti z zaužitjem surove hrane ali onesnažene vode, oprijemanjem črevesnih celic in povzročanjem driske pri prizadetih.

Fekalne bakterije lahko kolonizirajo sečnico in se preko sečil širijo do mehurja in ledvic ali prostate pri moških, kar povzroča okužbo sečil.

Ko specifični sev E. coli, ki vsebuje kapsularni antigen K1, kolonizira črevesje novorojenčka skozi kontaminirano materino nožnico, pride do bakteremije, kar vodi v neonatalni meningitis.

V redkejših primerih so virulentni sevi odgovorni tudi za hemolitično-uremični sindrom, peritonitis, mastitis, septikemijo in pljučnico.

Salmonela

Ko S. enterica vstopi v novega gostitelja, začne cikel okužbe skozi limfoidno tkivo. Bakterije se držijo črevesnih epitelijskih celic ileuma in M ​​celic, kar v njih sproži preureditev citoskeleta, ki sproži nastanek velikih valov na površini, kar omogoča neselektivno endocitozo, zaradi katere bakterije uspejo vstopiti v celico .

Salmonela prav tako povzroči citotoksične učinke, ki uničijo M celice in inducirajo apoptozo v aktiviranih makrofagih in fagocitozo v neaktivacijskih makrofagih, za katere se prevažajo v jetra in vranico, kjer se množijo.

Pri ljudeh lahko S. enterica povzroči dve bolezni: tifusno vročino, ki jo povzroča S. enterica sub. enterica Paratifi serotipi ali salmoneloza, ki jih povzročajo drugi serotipi.

Vibrio

Večina okužb z vibriom je povezana z gastroenteritisom, vendar lahko okužijo tudi odprte rane in povzročijo septikemijo. Te bakterije lahko prenašajo morske živali in njihovo zaužitje povzroči smrtne okužbe pri ljudeh.

Y. kolere (povzročitelj kolere) se običajno širi z onesnaženo vodo. Druge patogene vrste, kot sta V. parahaemolyticus in V. vulnificus, se prenašajo s kontaminirano hrano, ki je na splošno povezana s uživanjem podkuhanih školjk.

Izbruhi V. vulnificus so smrtonosni in se pogosto pojavljajo v vročem podnebju. Po orkanu Katrina v New Orleansu je prišlo do izbruha te vrste.

Helicobacter

Nekatere vrste Helicobacter živijo v zgornjih prebavilih in jetrih sesalcev in nekaterih ptic. Nekateri sevi teh bakterij so patogeni za človeka in so močno povezani s peptičnimi razjedami, kroničnim gastritisom, duodenitisom in rakom želodca.

Vrste rodu Helicobacter lahko uspevajo v želodcu sesalca in proizvajajo velike količine ureaze, ki lokalno zviša pH z 2 na 6 ali 7, zaradi česar je bolj združljiv medij.

Y. pylori okuži do 50% človeške populacije. Najdemo ga v sluzi, na notranji površini epitelija in občasno znotraj epitelijskih celic želodca.

Kolonizacija želodca s H. pylori lahko privede do kroničnega gastritisa, vnetja želodčne sluznice na mestu okužbe.

Yersinia

Rod Yersinia vključuje 11 vrst, od katerih so samo Y. pestis, Y. pseudotuberculosis in nekateri sevi Y. enterocolitica patogeni pomen za človeka in nekatere toplokrvne živali.

Y. pestis je povzročitelj pljučne, septične in bubonske kuge. Vrsta kuge je odvisna od oblike okužbe bodisi z ugrizom okuženih bolh (kubočna kuga in septična kuga) bodisi od osebe do osebe s kašljanjem, bruhanjem in kihanjem, ko je bolezen prešla v pnevmonično obliko. (pljučna ali pljučna kuga).

Pnevmonična kuga se pojavi, ko bakterije okužijo pljuča, medtem ko se bubonska kuga pojavi, ko bakterije vstopijo v telo skozi kožo zaradi bolhnega ugriza in potujejo skozi limfne žile do bezgavke, kar povzroča vnetje. Končno se po ugrizu okuženih bolh pojavi septična kuga zaradi okužbe krvi

Y. psevdotuberkulozo pridobimo s stikom z okuženimi živalmi ali z uživanjem okužene hrane in vode. Je vzrok bolezni, podobne tuberkulozi, imenovane škrlatna vročica, ki prizadene bezgavke. Lahko povzroči lokalizirano nekrozo tkiv, granulome v vranici, jetrih in bezgavkah.

Y. okužbe z enterokolitico običajno nastanejo zaradi uživanja podkuhane svinjine ali onesnažene vode, mesa ali mleka. Akutne okužbe pri ljudeh praviloma vodijo do samoomejenega entero kolitisa ali terminalnega ileitisa in adenitisa. Simptomi lahko vključujejo vodno ali krvavo drisko in vročino, podobno apendicitisu ali salmonelozo ali šigellozo.

Reference

1. Garrity, Gm, Bell, JA, & Lilburn, TG (2004). Taksonomski oris prokariotov. Bergeyjev priročnik za sistematično bakteriologijo, druga izdaja. Springer-Verlag, New York.
2. Rizzatti, G., Lopetuso, LR, Gibiino, G., Binda, C. & Gasbarrini, A. (2017) Proteobacteria: Pogost dejavnik pri človeških boleznih. Biomed Research International, 2017: 9351507.
3. Sachs, JL, Skophammer, RG, Nidhanjali Bansal & Stajich, JE (2013). Evolucijski izvor in diverzifikacija proteobakterijskih vzajemnikov. Zbornik kraljevega društva, 281: 20132146.
4. Euzéby, JP (1997). Seznam bakterijskih imen s postavitvijo v nomenklaturi: mapa, ki je na voljo na internetu. International Journal of Systematic Bakteriology 47, 590-592; doi: 10.1099 / 00207713-47-2-590. Pridobljeno 7. oktobra 2018.
5. Kelly P. Williams, KP, Sobral, BW in Dickerman AW (2007). Trdno drevo vrst alfaproteobakterij. Journal of Bacterology, 189 (13): 4578-4586.