PROTEOBAKTERIER: KARAKTERISTIKA, SUBFILER, PATOGENESE - BIOLOGI - 2025

De Proteobacteria er bakteriel phylum større, kompleks og forskelligartet blandt prokaryoter. Det omfatter ca. 384 slægter og 1.300 arter af gram-negative bakterier med en cellevæg bestående hovedsageligt af lipopolysaccharider.

Hos mennesker er proteobakterier til stede på huden, mundhulen, tungen og vaginal kanalen, ud over tarmen og fæces. Proteobakterier er en af ​​de mest rigelige phyler i den humane tarmmikrobiota.

Gruppe af E. coli (Gammaproteobacteria). Ved foto af Eric Erbe, digital farvning af Christopher Pooley, begge USDA, ARS, EMU., via Wikimedia Commons

Stigningen i de normale andele af bakterier i dette phylum sammenlignet med andre (Bacteroidetes og Firmicutes) er forbundet med tarm- og ekstraintestinale sygdomme, hovedsageligt med en inflammatorisk fænotype.

Proteobakterier inkluderer en lang række patogener, såsom Brucella- og Rickettsia-slægterne, der tilhører Alphaproteobacteria-klassen, Bordetella og Neisseria fra Betaproteobacteria-klassen, Escherichia, Shigella, Salmonella og Yersinia fra Gammaproteobacteria-klassen og endelig Helicobacter fra klassen klasse Epsilonproteobacteria.

Foruden patogener inkluderer phylum proteobacteria gensidige arter såsom obligatoriske endosymbioner af insekter, herunder slægterne Buchnera, Blochmannia, Hamiltonella, Riesia, Sodalis og Wigglesworthia.

Nylige undersøgelser har konkluderet, at symbiotiske proteobakterier i de fleste tilfælde har udviklet sig fra parasitiske forfædre, hvilket er i overensstemmelse med det paradigme, som bakterielle gensidigheder ofte udvikler sig fra patogener.

egenskaber

Bakterierne i dette phylum er forskelligt morfologisk, fysiologisk og økologisk. Dets navn stammer fra den gamle græske gud Proteus, der havde evnen til at antage mange forskellige former, hvilket henviser til den store mangfoldighed af former for bakterier, der er samlet i denne taxa.

Celler kan være i form af baciller eller cocci, med eller uden prosteca, flagelleret eller ej, og kun nogle arter kan danne frugtlegemer. De kan være ernæringsmæssigt fototrofiske, heterotrofiske og kemolitotrofiske.

Subphiles

Baseret på den fylogenetiske analyse af 16S rRNA-genet er proteobacteria phylum opdelt i 6 klasser: Alfaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Epsilonproteobacteria og Zetaproteobacteria.

Alle klasser er monofyletiske, undtagen gammaproteobacteria, der er paraphyletiske med Betaproteobacteria.

Alphaproteobacteria

Alphaproteobacteria-klassen inkluderer 13 ordrer med bakterier. De kan adoptere forskellige morfologier såsom forfulgt, stjerneklar og spiral. De kan også danne stængler og knopper, som giver dem mulighed for at øge deres overflade-til-volumen-forhold, så de kan overleve i miljøer med få næringsstoffer.

Alphaproteobacteria udviser en stor mangfoldighed af metabolske strategier såsom fotosyntese, nitrogenfiksering, ammoniakoxidation og methylotrofi. De mest rigelige marine cellulære organismer er inkluderet i denne gruppe.

Mange arter af denne bakterieklasse har en tendens til at indtage en intracellulær livsstil som gensidige forskere i planter eller patogener af planter eller dyr, såsom Rhizobim, der dannes med rødderne af nogle planter eller Wolbachia, en parasit af den almindelige myg.

Alfaproteobacteria er også blevet forbundet med den forfædresgruppe, der gav anledning til mitokondrier, Rickettsiales. Andre slægter, såsom Rickettsia, er patogener.

Betaproteobacteria

Betaproteobacteria dannes af 14 ordener af bakterier, der præsenterer en mangfoldighed af former og metabolisme. De kan være strenge eller fakultative aerobe.

Nogle arter kan være kemoautotrofiske, såsom slægten Nitrosomonas, som er en oxidator af ammoniak. Andre er fototrofer som Rhodocyclus og Rubrivivax, der bruger lys som energikilde.

Betaproteobacteria griber ind i fikseringen af ​​nitrogen gennem oxidation af ammonium, hvilket producerer nitrit, en meget vigtig forbindelse i plantefysiologien.

Andre arter kan være patogene inden for denne gruppe, såsom Neisseriaceae (som forårsager gonoré og meningitis), Ralstonia, en plantepatogen af ​​natskygger (tomat, kartoffel) og Burkholderia glumae, som forårsager skade på paniklen i dyrkning af ris.

Deltaproteobacteria

Deltaproteobacteria gruppe 7 ordrer af gram-negative bakterier. De er anaerobe og isoleres ofte i sedimenter af søer, sumpe og havbund. De er sulfatreducerende midler og deltager i den naturlige svovlcyklus.

Denne klasse inkluderer bakterier, der går forud for andre bakterier, såsom arterne i slægterne Bdellovibrio og Myxococcus. Myxobakterier udsender sporer og grupperes i multicellulære frugtlegemer i fødevarebegrænsede miljøer. Disse udgør den mest komplekse gruppe af bakterier

Epsilonproteobacteria

Epsilonproteobakterierne inkluderer kun en rækkefølge af gramnegative bakterier. De er formet som tynde skruelinier eller buede stænger. Nogle arter er symbionter af fordøjelseskanalen hos dyr, andre er parasitter i maven (Helicobacter spp.) Eller tolvfingertarmen (Campylobacter spp.).

Bakterier i denne gruppe bor i mikroaerofile eller anaerobe miljøer, såsom dybhavshydrotermiske åbninger. De er kemolytotrofe, fordi de får deres energi fra oxidation af reduceret svovl eller brint koblet til reduktion af nitrat eller ilt. Andre er autotrofiske og bruger den omvendte Krebs-cyklus til at fikse kuldioxid i biomasse.

Pathogeny

Da proteobakterier er filylen af ​​bakterier med det største antal arter og de mest komplekse og mangfoldige, inkluderer det en lang række patogener.

Escherichia coli

Disse bakterier udskilles i fæces hos inficerede dyr og kan overleve i miljøet i op til tre dage.

E. coli koloniserer en ny vært gennem den fækale-orale rute ved indtagelse af rå mad eller forurenet vand, vedhæftning til tarmceller og forårsag af diarré hos de berørte mennesker.

Fækale bakterier kan kolonisere urinrøret og sprede sig gennem urinvejene til blæren og nyrerne eller prostata hos mænd, hvilket kan forårsage urinvejsinfektion.

Når en specifik stamme af E. coli, der indeholder et kapselantigen kaldet K1, koloniserer den nyfødte tarms gennem den kontaminerede mors vagina, opstår bakteræmi, hvilket fører til neonatal meningitis.

I sjældnere tilfælde er virulente stammer også ansvarlige for hæmolytisk-uremisk syndrom, peritonitis, mastitis, septikæmi og lungebetændelse.

Salmonella

Når S. enterica kommer ind i en ny vært, begynder den sin infektionscyklus gennem lymfoide væv. Bakterierne klæber til tarmepitelcellerne i ileum og M-celler, hvilket inducerer en omlægning af deres cytoskelet, der udløser dannelse af store bølger på overfladen, hvilket tillader ikke-selektiv endocytose, som bakterierne formår at komme ind i cellen.

Ligeledes producerer Salmonella cytotoksiske virkninger, der ødelægger M-celler og inducerer apoptose i aktiverede makrofager og fagocytose i ikke-aktiverede makrofager, som de transporteres til leveren og milten, hvor de formerer sig.

Hos mennesker kan S. enterica forårsage to sygdomme: tyfoidfeber, forårsaget af S. enterica sub. enterica Paratyphi-serotyper eller salmonellose forårsaget af andre serotyper.

Vibrio

De fleste Vibrio-infektioner er forbundet med gastroenteritis, men de kan også inficere åbne sår og forårsage septikæmi. Disse bakterier kan bæres af havdyr, og deres indtagelse medfører dødelige infektioner hos mennesker.

Y. cholerae (det forårsagende middel af kolera) spredes normalt med forurenet vand. Andre patogene arter, såsom V. parahaemolyticus og V. vulnificus, overføres af forurenet mad, som regel er forbundet med forbruget af underkokt skaldyr.

Udbrud af V. vulnificus er dødbringende og forekommer ofte i varmt klima. Efter orkanen Katrina i New Orleans skete der et udbrud af denne art.

Helicobacter

Nogle Helicobacter-arter lever i den øverste mave-tarmkanal og lever hos pattedyr og nogle fugle. Nogle stammer af disse bakterier er patogene for mennesker og er stærkt forbundet med mavesår, kronisk gastritis, duodenitis og mavekræft.

Arter af slægten Helicobacter kan trives i et pattedyrs mave og producere store mængder urease, som lokalt hæver pH fra 2 til 6 eller 7, hvilket gør det til et mere kompatibelt medium.

Y. pylori inficerer op til 50% af den menneskelige befolkning. Det findes i slim, på den indre overflade af epitelet og lejlighedsvis inden i epitelcellerne i maven.

Kolonisering af maven af ​​H. pylori kan føre til kronisk gastritis, en betændelse i maveforingen på infektionsstedet.

Yersinia

Slægten Yersinia inkluderer 11 arter, hvoraf kun Y. pestis, Y. pseudotuberculosis og visse stammer af Y. enterocolitica er af patogen betydning for mennesker og nogle varmblodige dyr.

Y. pestis er det forårsagende middel til pneumonisk, septicemisk og bubonic pest. Typen af ​​pest afhænger af infektionsformen, enten gennem bid af inficerede lopper (bubonic pest og septicemic pest) eller fra person til person ved hoste, opkast og nyser, når sygdommen har udviklet sig til den pneumoniske form. (lunge- eller lungepest).

Pneumonisk pest opstår, når bakterier inficerer lungerne, mens bubonepest opstår, når bakterier trænger ind i kroppen gennem huden fra et loppebid og rejser gennem lymfekarrene til en lymfeknude, hvilket forårsager betændelse. Endelig forekommer septikemisk pest på grund af blodinfektion efter bid af inficerede lopper

Y. pseudotuberculosis erhverves ved kontakt med inficerede dyr eller ved at indtage forurenet mad og vand. Det er årsagen til en sygdom, der ligner tuberkulose, kaldet skarlagensfeber, der påvirker lymfeknuder. Det kan forårsage lokal vævsnekrose, granulomer i milten, leveren og lymfeknuder.

Y. enterocolitica-infektioner forekommer generelt fra forbrug af svinekød eller fra forurenet vand, kød eller mælk. Akutte infektioner fører generelt til selvbegrænset enterokolitis eller terminal ileitis og adenitis hos mennesker. Symptomer kan omfatte vandig eller blodig diarré og feber svarende til blindtarmbetændelse eller salmonellose eller shigellose.

Referencer

1. Garrity, Gm, Bell, JA, & Lilburn, TG (2004). Taksonomisk oversigt over Prokariotes. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, Anden udgave. Springer-Verlag, New York.
2. Rizzatti, G., Lopetuso, LR, Gibiino, G., Binda, C. & Gasbarrini, A. (2017) Proteobakterier: En fælles faktor i menneskers sygdomme. Biomed Research International, 2017: 9351507.
3. Sachs, JL, Skophammer, RG, Nidhanjali Bansal & Stajich, JE (2013). Evolutionær oprindelse og diversificering af proteobakterielle gensidigere. Proceedings of the Royal Society, 281: 20132146.
4. Euzéby, JP (1997). Liste over bakterienavne med stående i nomenklatur: en mappe tilgængelig på Internettet. International Journal of Systematic Bacteriology 47, 590-592; doi: 10.1099 / 00207713-47-2-590. Hentet 7. oktober 2018.
5. Kelly P. Williams, KP, Sobral, BW, og Dickerman AW (2007). Et robust artstræ for Alfaproteobacteria. Journal of Bacterology, 189 (13): 4578-4586.