SPIROHETI: SPLOŠNE ZNAČILNOSTI, MORFOLOGIJA, SISTEMATIKA - BIOLOGIJA - 2026

Spirochaetes je vrsta bakterij, za katero je značilno, da so gram-negativne in imajo edinstveno celično ultrastrukturo. Imajo notranje gibalne organele, imenovane periplazmatske flagele, ki jim omogočajo, da se upogibajo, vrtijo na svoji vzdolžni osi in se premikajo v tekočih in poltrdnih medijih.

Spirochaetes je ena redkih bakterijskih phyla, katerih fenotipske značilnosti so posledica filogenetskih odnosov na podlagi analize 16S rRNA.

Leptospira sp. Avtor CDC / Rob Weyant, prek Wikimedia Commons

Splošne značilnosti

Nekatere prosto živeče pleomorfne spirohete, kot so Spirochaeta coccoides, nimajo ultrastrukturnih in etoloških značilnosti filuma, toda analiza zaporedja gena 16S rRNA jih umešča v družino Spirochaetaceae.

So kemoorganotrofni, kot vire ogljika in energije lahko uporabljajo ogljikove hidrate, aminokisline, dolgoverižne maščobne kisline ali dolgoverižne maščobne alkohole.

Odvisno od vrste lahko rastejo v anaerobnih, mikroaerofilnih, fakultativno anaerobnih ali aerobnih pogojih. Nekateri prosto živijo, drugi pa imajo specifično povezanost z gostiteljem, to so lahko členonožci, mehkužci in sesalci, vključno s človekom. Za nekatere vrste je znano, da so patogene.

Te bakterije sestavljajo filogenetsko starodavno in dobro diferencirano skupino, bolj povezano s tipi Bacteoides in Acidobacteria kot z drugimi skupinami.

Gre za zvrst, ki jo tvori le razred Spirochaetia in red Spirochaetales, ki vključuje štiri družine, ki so dobro razmejene: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae in Leptospiraceae.

So podolgovate in spiralno navite (v obliki plutovine), velikosti od 0,1 do 3 mikronov v premeru in 4 do 250 mikronov v dolžino. Imajo zunanjo membrano, sestavljeno iz več plasti, imenovane celična ovojnica ali zunanja ovojnica, ki popolnoma obdaja protoplazemski valj.

Celice imajo notranje gibalne organele, ki jih imenujemo periplazmatske flagele. Te se vstavijo notranje na vsakem koncu protoplazemskega valja in segajo skozi večino celice, prekrivajo se v osrednjem območju.

Lokomotirni sistem z notranjimi flageli. Avtor Lamiot, iz Wikimedia Commons.

V primeru družine Leptospiraceae se periplazmatske flagele v celicah ne prekrivajo. Protoplazemski cilinder in flagele so obdani z zunanjim plaščem, ki ima nekatere značilnosti, podobne zunanji membrani gram-negativnih bakterij.

Po drugi strani je Spirochaeta plicatilis vrsta velikih bakterij, ki imajo 18 do 20 periplazmatskih flagela, vstavljenih blizu vsakega konca protoplazmičnega valja.

Sistematično

Filogenija filuma Spirochaetes je rezultat nedavne analize zaporedij gena 16S rRNA. Na tem robu sta prepoznana en sam razred, Spirochaetia in en sam red, Spirochaetales.

Red Spirochaetales obsega štiri dobro definirane družine: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae in Leptospiraceae.

Spirochaetaceae

Bakterije v tej družini so vijačne celice, premera 0,1 do 3,0 mikrona in dolžine 3,5 do 250 mikronov. Celice nimajo zasvojenih koncev kot člani družine Leptospiraceae.

Periplazmatske flagele se vstavijo notranje na vsakem koncu celice in se raztezajo večino dolžine prekrivajoče se celice v osrednjem območju.

Diamino kislina, ki je prisotna v peptidoglikanu, je L-ornitin. So anaerobni, fakultativno anaerobni ali mikroaerofični. So kemo-organotrofni.

Kot vire ogljika in energije uporabljajo ogljikove hidrate in / ali aminokisline, vendar ne uporabljajo maščobnih kislin ali dolgoverižnih maščobnih alkoholov.

So prostoživeče ali v povezavi z živalmi, žuželkami in ljudmi. Nekatere vrste so patogene. Vrste, pregledane z analizo zaporedja 16S rRNA, se razlikujejo od članov družin Brachyspiraceae, Brevinemataceae in Leptospiraceae.

Brachyspiraceae

Ta družina vsebuje samo en rod, Brachyspira. So vijačno oblikovane bakterije z rednimi vzorci kodrov. Celice so 2-11 mikronov po 0,2-0,4 mikrona.

So enocelični, vendar se občasne pare in verige iz treh ali več celic vidijo v rastočih kulturah. Pod neugodnimi rastnimi pogoji se oblikujejo kroglasta ali okrogla telesa.

So gram-negativni madež. So obvezni anaerobni ali aerotolerantni. Konci celic so lahko tupi ali poudarjeni.

Celice imajo značilno celično strukturo spiroheta, ki jo sestavljajo zunanja ovojnica, spiralni protoplazmični valj in notranja flagela v prostoru med protoplazemskim cilindrom in zunanjim plaščem.

Celice rodu Brachyspira imajo od 8 do 30 flagella, odvisno od vrste. Število flagella na splošno sovpada z velikostjo celic, tako da imajo manjše vrste celic manj flagella.

Žličke se v notranjosti, v enakem številu na vsakem koncu celice, zavijejo okoli protoplazmičnega valja in njihovi prosti konci se prekrivajo v središču celic.

Raste med 36 in 42 ° C, optimalna temperatura od 37 do 39 ° C. So kemoorganotrofni, za rast uporabljajo različne ogljikove hidrate. Ima oksidazo za zmanjšanje molekularnega kisika.

Brevinemataceae

Ta družina vsebuje samo en rod, Brevinema. Celice so spiralne oblike in imajo premer od 0,2 do 0,3 mikrona v dolžini od 4 do 5 mikronov, kar prikazuje enega ali dva spiralna zasuka z nepravilno valovno dolžino od 2 do 3 mikronov.

Obložene so periplazmatske flagele, ki celicam omogočajo gibljivost s fleksijo, vrtenjem in prevodom. Citoplazemskih tubulov nimajo. So mikroaerofilni, povezani z gostiteljem.

Leptospiraceae

Gre za desničarske spiralne celice, ki lahko merijo v premeru od 0,1 do 0,3 mikrona in v dolžino 3,5 do 20 mikronov. Nemobilne celice imajo kljukasto konico, aktivno mobilne celice pa imajo spiralno vodilni konec in kavelj na zadnjem koncu celice.

Imajo periplazemski flagellum, ki se vstavi v notranjost na vsakem koncu celice, vendar se redko prekriva v središču celice. Periplazmatske flagele najdemo vzdolž spiralne osi.

Diamino kislina, ki je prisotna v peptidoglikanu, je e-diaminopimelna kislina. So obligacijski ali mikroaerofilni aerobni organizmi. So kemoorganotrofni.

Kot vire ogljika in energije uporabljajo dolgoverižne maščobne kisline in maščobne alkohole. So prostoživeče ali v povezavi z živalskimi in človeškimi gostitelji. Nekatere vrste so patogene.

Patogenija

Večina vrst philum Spirochaetes ni patogena, vendar nekatere dobro znane vrste izstopajo po svoji patogenezi.

Treponema pallidum

Organizem povzroča sifilis. Gre za mobilno bakterijo, ki jo na splošno pridobimo s tesnim spolnim stikom in prodre v tkivo gostitelja skozi skvamozni ali stolpni epitelij.

Za bolezen je značilno območje ulceracije in primarnega vnetja na genitalnih območjih, ki se kaže v primarni okužbi. Za kasnejše faze te okužbe so značilni makulopapularni izbruhi in možen granulomatozni odziv, ki vključuje centralni živčni sistem.

Druge bakterije v rodu lahko povzročijo ne-venerične bolezni, kot so pinta (znana tudi kot modra bolezen, karate, pesti, lota, pinto bolezen in tina), ki jih proizvaja Treponema carateum ali yaws (ali buba, yaw, yaws, yaws tropica itd. polipapilloma tropicum ali timoza), ki ga proizvaja Treponema pallidum ssp. spadati.

Borrelia burgdorferi

Povzroča lajmsko bolezen. Ta vrsta ima edinstveno jedro, ki vsebuje linearni kromosom in linearne plazmide. Različne vrste Borrelia se prenašajo po posameznih vrstah klopov iz rodu Ornithodoros (Argasidae) v različnih delih sveta.

Te klope najdemo v suhih savanah in grmiščih, zlasti v bližini glodavcev, jam, gozdov in mrtvih dreves ali v razpokah v stenah ali stropih in pod lesenimi tlemi, kjer koli prebivajo majhni glodalci. .

V rezervoarju so vretenčarji, kot so podgane, miši, veverice, psi in ptice. Klopi zaužijejo Borrelia sp. s sesanjem krvi okuženih živali ali ljudi.

Hranijo se ponoči, vsaj 30 minut, preden se vrnejo v zavetišča. Do okužbe pride preko ugriza, okužene sline ali zaradi onesnaženja sluznice z okuženo kolčno tekočino.

Te bakterije se ne izločajo v iztrebke klopov. Klopi ostanejo okuženi vse življenje, tudi dokler jim 7 let primanjkuje krvi. Lahko se prenašajo vodoravno med samci in samicami; ali navpično po samicah do potomstva.

Kožna lezija lamske bolezni, ki jo povzroči ugriz okuženega klopa Borrelia burgdorferi (Spirochaetaceae). Avtor fotografije: James Gathany Ponudniki vsebin: CDC / James Gathany, prek Wikimedia Commons

V zgodnjih fazah se lajmska bolezen predstavlja kot izrazita kožna lezija, imenovana erythema migrans, imenovana tudi erythema migrans chronicle. Za zgodnjo lezijo je značilno ekspanzivno območje rdečega izpuščaja, pogosto z bledim središčem (bikovo oko) na mestu ugriza klopov.

Če se ne zdravi, lahko pride do erozivnega artritisa, podobnega revmatoidnemu artritisu in sčasoma kroničnega progresivnega encefalitisa in encefalomielitisa. Druge bakterije v rodu, kot so B. duttonii, B. hermsii in B. dugesi, lahko povzročijo endemično vročinsko vročino.

Leptospira

Povzročitelj leptospiroze, vročinske bolezni, ki se lahko zaplete v aseptični meningitis, če ga ne zdravimo. Simptomi okužbe so vročina, mrzlica in glavobol z občasno zlatenico.

Organizmi se lahko širijo preko živali, vode ali zemlje, onesnažene z urinom psov, podgan ali goveda. Živali lahko ostanejo več let brez asimptomatskega vektorja, organizmi pa lahko ostanejo sposobni preživeti po odstranjevanju tednov ali mesecev.

Pridobivanje bolezni je pogostejše po močnem deževju ali poplavah. Inkubacijska doba je lahko do 1 mesec.

Reference

1. Igralec, JK (2012). Klinična bakteriologija. V: lsevierjev integrirani pregled imunologija in mikrobiologija (druga izdaja). Pp 105-120.
2. Krieg, NR, J, T. Staley, DR Brown, BP Hedlund, BJ Paster, NL Ward, W. Ludwig in WB Whitman. (2010) Bergeyjev priročnik za sistematično bakteriologijo: zvezek 4: Bakteroideti, spiroheti, tenkruti (mehkužci), Acidobacteria, Fibrobacteres, Fusobacteria, Dictyoglomi, Gemmatimonadetes, Lentisphaerae, Verrucomicrobia, Chlamydiace in Planmathic, Plany. UPORABE
3. Gupta, RS, Mahmood, S in Adeolu, M. (2013). Pristop, ki temelji na filogenomski in molekularni podpisi za karakterizacijo filuma Spirochaetes in njegovih glavnih plošč: predlog za taksonomsko revizijo filuma. Fronters v mikrobiologiji, 4: 217.
4. Spirohete. (2018). Wikipedija, prosta enciklopedija. Datum posvetovanja: 14:21, 10. oktober 2018 od: es.wikipedia.org.
5. Tilly, K, Rosa, PA in Stewart, PE 2008. Biologija okužbe z Borrelia burgdorferi. Klinike za nalezljive bolezni Severne Amerike, 22 (2): 217–234.