PROTEOBAKTERIE: CHARAKTERISTIKA, SUBFILY, PATOGENEZE - BIOLOGIE - 2025

Tyto proteobacteria jsou bakteriální kmen větší, složité a různorodé mezi prokaryotes. Obsahuje asi 384 rodů a 1300 druhů gramnegativních bakterií s buněčnou stěnou sestávající hlavně z lipopolysacharidů.

U lidí jsou kromě střeva a stolice přítomny proteobakterie na kůži, ústní dutině, jazyku a vaginálním traktu. Proteobakterie jsou jednou z nejhojnějších rostlin v lidské střevní mikrobiotě.

Skupina E. coli (Gammaproteobacteria). Foto: Eric Erbe, digitální zbarvení Christopherem Pooleym, USDA, ARS, EMU., prostřednictvím Wikimedia Commons

Nárůst normálních podílů bakterií tohoto kmene ve srovnání s ostatními (Bacteroidetes a Firmicutes) je spojen s onemocněním střeva a zažívacího traktu, zejména se zánětlivým fenotypem.

Proteobakterie zahrnují celou řadu patogenů, jako jsou rod Brucella a Rickettsia patřící do třídy Alphaproteobacteria, Bordetella a Neisseria ze třídy Betaproteobacteria, Escherichia, Shigella, Salmonella a Yersinia ze třídy Gammaproteobacteria a nakonec Helicobacter třída Epsilonproteobakterie.

Kromě patogenů zahrnují proteobakterie kmenů také druhy, které jsou předmětem vzájemného působení, jako jsou obligátní endosymbionty hmyzu, včetně rodů Buchnera, Blochmannia, Hamiltonella, Riesia, Sodalis a Wigglesworthia.

Nedávné studie došly k závěru, že symbiotické proteobakterie se ve většině případů vyvinuly z předků parazitů, což je v souladu s paradigmatem, že bakteriální internacialisté se často vyvíjejí z patogenů.

vlastnosti

Bakterie tohoto kmene jsou morfologicky, fyziologicky a ekologicky rozmanité. Jeho jméno je odvozeno od starověkého řeckého boha moře Proteus, který měl schopnost převzít mnoho různých forem, což poukazuje na velkou rozmanitost forem bakterií shromážděných v tomto taxonu.

Buňky mohou být ve formě bacilů nebo koků, s prosteca nebo bez ní, bičí nebo ne, a pouze některé druhy mohou tvořit plodnice. Mohou být nutričně fototrofní, heterotrofní a chemolithotropní.

Subphiles

Na základě fylogenetické analýzy genu 16S rRNA se proteobacteria phylum dělí do 6 tříd: Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Epsilonproteobacteria a Zetaproteobacteria.

Všechny třídy jsou monofyletické, s výjimkou gamaproteobaktérií, které jsou parafyletické s Betaproteobakteriemi.

Alphaproteobacteria

Třída Alphaproteobacteria zahrnuje 13 řádů bakterií. Mohou si osvojit různé morfologie, jako jsou stalked, starry a spiral. Mohou také tvořit stonky a pupeny, což jim umožňuje zvýšit poměr povrchu k objemu, což jim umožňuje přežít v prostředích s malým množstvím živin.

Alphaproteobacteria vykazují velkou rozmanitost metabolických strategií, jako je fotosyntéza, fixace dusíku, oxidace amoniaku a methylotrofie. Do této skupiny patří nejhojnější mořské buněčné organismy.

Mnoho druhů této třídy bakterií má sklon přijímat nitrobuněčný životní styl jako vzájemné ovlivňování rostlin nebo patogenů rostlin nebo zvířat, jako je Rhizobim, který se tvoří s kořeny některých druhů rostlin, nebo Wolbachia, parazita běžného komára.

Alphaproteobacteria byly také spojeny s rodovou skupinou, která dala vznik mitochondrie, Rickettsiales. Další rody, jako je Rickettsia, jsou patogeny.

Betaproteobakterie

Betaproteobaktérie jsou tvořeny 14 řády bakterií, které představují rozmanitost forem a metabolismů. Mohou být přísné nebo fakultativní aerobní.

Některé druhy mohou být chemoautotrofní, například rod Nitrosomonas, který je oxidačním činidlem amoniaku. Jinými jsou fototrofy jako Rhodocyclus a Rubrivivax, které používají jako zdroj energie světlo.

Betaproteobakterie zasahují do fixace dusíku oxidací amoniaku a produkují dusitany, což je velmi důležitá sloučenina ve fyziologii rostlin.

V této skupině mohou být patogenní i jiné druhy, jako jsou Neisseriaceae (které způsobují kapavku a meningitidu), Ralstonia, rostlinný patogen nočních lusků (rajče, brambory) a Burkholderia glumae, které způsobují poškození lamel v pěstování rýže.

Deltaproteobakterie

Deltaproteobaktérie skupiny 7 řádů gram-negativních bakterií. Jsou anaerobní a běžně se izolují v sedimentech jezer, bažin a mořských koryt. Jsou reduktory síranů a účastní se cyklu přirozené síry.

Tato třída zahrnuje bakterie, které předcházejí jiným bakteriím, například druhům rodu Bdellovibrio a Myxococcus. Myxobakterie emitují spory a seskupují se v mnohobuněčných plodnicích v prostředí omezeném na potraviny. Jedná se o nejsložitější skupinu bakterií

Epsilonproteobakterie

Epsilonproteobakterie zahrnují pouze jeden řád gramnegativních bakterií. Jsou ve tvaru tenkých šroubovitých nebo zakřivených tyčí. Některé druhy jsou symbionty trávicího traktu zvířat, jiné jsou parazity žaludku (Helicobacter spp.) Nebo duodenum (Campylobacter spp.).

Bakterie v této skupině obývají mikroaerofilní nebo anaerobní prostředí, jako jsou hlubinné mořské hydrotermální průduchy. Jsou chemolytotropní, protože získávají svou energii oxidací redukované síry nebo vodíku vázaného na redukci dusičnanů nebo kyslíku. Jiní jsou autotrofní a používají reverzní Krebsův cyklus k fixaci oxidu uhličitého v biomase.

Pathogeny

Protože proteobakterie jsou kmenem bakterií s největším počtem druhů a nejsložitějšími a rozmanitějšími, zahrnuje širokou škálu patogenů.

Escherichia coli

Tyto bakterie se vylučují do stolice infikovaných zvířat a mohou v prostředí přežít až tři dny.

E. coli kolonizuje nového hostitele fekální-orální cestou, požitím syrové potraviny nebo kontaminované vody, přilnutím ke střevním buňkám a vyvoláním průjmu u postižených lidí.

Fekální bakterie mohou kolonizovat močovou trubici a šířit se močovým traktem do močového měchýře a ledvin nebo prostaty u mužů, což způsobuje infekci močových cest.

Když specifický kmen E. coli, který obsahuje kapsulární antigen zvaný K1, kolonizuje střeva novorozence prostřednictvím vaginy kontaminované matky, objeví se bakterémie, což vede k novorozenecké meningitidě.

V ojedinělých případech jsou virulentní kmeny také zodpovědné za hemolyticko-uremický syndrom, peritonitidu, mastitidu, septikémii a pneumonii.

Salmonella

Jakmile S. enterica vstoupí do nového hostitele, začne svůj cyklus infekce přes lymfoidní tkáň. Bakterie ulpívají na střevních epiteliálních buňkách ilea a M buňkách, což v nich vyvolává přeskupení jejich cytoskeletu, které vyvolává tvorbu velkých vlnění na povrchu, což umožňuje neselektivní endocytóze, pro kterou se bakteriím podaří vstoupit do buňky.

Podobně Salmonella vyvolává cytotoxické účinky, které ničí M buňky a indukují apoptózu v aktivovaných makrofázích a fagocytózu v neaktivovaných makrofázích, pro které jsou transportovány do jater a sleziny, kde se množí.

U lidí může S. enterica způsobit dvě choroby: tyfus, způsobená S. enterica sub. enterica Paratyphi sérotypy nebo salmonelóza způsobená jinými sérotypy.

Vibrio

Většina infekcí Vibrio je spojena s gastroenteritidou, ale mohou také infikovat otevřené rány a způsobit septikémii. Tyto bakterie mohou nést mořští živočichové a jejich požití způsobuje u lidí fatální infekce.

Y. cholerae (původce cholery) se obvykle šíří kontaminovanou vodou. Jiné patogenní druhy, jako je V. parahaemolyticus a V. vulnificus, jsou přenášeny kontaminovanou potravou, obvykle spojenou se spotřebou nedotažených měkkýšů.

Ohniska V. vulnificus jsou smrtelná a běžně se vyskytují v horkém podnebí. Po hurikánu Katrina v New Orleans došlo k vypuknutí tohoto druhu.

Helicobacter

Některé druhy Helicobacter žijí v horním gastrointestinálním traktu a játrech savců a některých ptáků. Některé kmeny těchto bakterií jsou pro člověka patogenní a jsou silně spojeny s peptickými vředy, chronickou gastritidou, duodenitidou a rakovinou žaludku.

Druhy rodu Helicobacter mohou prospívat v žaludku savce a produkovat velká množství ureázy, která lokálně zvyšuje pH z 2 na 6 nebo 7, což z něj činí kompatibilnější médium.

Y. pylori infikuje až 50% lidské populace. Nachází se v hlenu, na vnitřním povrchu epitelu a příležitostně v epiteliálních buňkách žaludku.

Kolonizace žaludku H. pylori může vést k chronické gastritidě, což je zánět sliznice žaludku v místě infekce.

Yersinia

Rod Yersinia zahrnuje 11 druhů, z nichž pouze Y. pestis, Y. pseudotuberculosis a určité kmeny Y. enterocolitica mají pro člověka a některá teplokrevná zvířata patogenní význam.

Y. pestis je původcem pneumonického, septikemického a bubonického moru. Druh moru závisí na formě infekce, a to buď skusem infikovaných blech (mor moru a septikemického moru), nebo od člověka k člověku kašlem, zvracením a kýcháním, když nemoc postupuje do pneumonické formy. (plicní nebo pneumonický mor).

Pneumonický mor se vyskytuje, když bakterie infikují plíce, zatímco bubonický mor se vyskytuje, když bakterie vstupují do těla přes kůži z blešího kousnutí a cestují přes lymfatické cévy do lymfatické uzliny, což způsobuje zánět. Konečně, septikemický mor se vyskytuje v důsledku infekce krve, po kousnutí infikovaných blech

Y. pseudotuberkulosa se získává kontaktem s infikovanými zvířaty nebo konzumací kontaminované potravy a vody. Je to příčina onemocnění podobné tuberkulóze, zvané šarlatová horečka, které postihuje lymfatické uzliny. Může způsobit lokalizovanou nekrózu tkání, granulomy ve slezině, játrech a mízních uzlinách.

Y. enterocolitické infekce se obvykle vyskytují po konzumaci nedotaženého vepřového masa nebo z kontaminované vody, masa nebo mléka. Akutní infekce obecně vedou u lidí k omezené entero kolitidě nebo terminální ileitidě a adenitidě. Mezi příznaky může patřit vodnatá nebo krvavá průjem a horečka, podobné apendicitidě nebo salmonelóze nebo shigelóze.

Reference

1. Garrity, Gm, Bell, JA a Lilburn, TG (2004). Taxonomický přehled prokariotů. Bergeyho příručka systematické bakteriologie, druhé vydání. Springer-Verlag, New York.
2. Rizzatti, G., Lopetuso, LR, Gibiino, G., Binda, C. & Gasbarrini, A. (2017) Proteobaktérie: společný faktor u lidských nemocí. Biomed Research International, 2017: 9351507.
3. Sachs, JL, Skophammer, RG, Nidhanjali Bansal & Stajich, JE (2013). Evoluční původy a diverzifikace proteobakteriálních mutantů. Sborník královské společnosti, 281: 20132146.
4. Euzéby, JP (1997). Seznam bakteriálních jmen se stálou nomenklaturou: Složka dostupná na internetu. International Journal of Systematic Bacteriology 47, 590-592; doi: 10.1099 / 00207713-47-2-590. Načteno 7. října 2018.
5. Kelly P. Williams, KP, Sobral, BW a Dickerman AW (2007). Robustní druhový strom pro Alphaproteobacteria. Journal of Bacterology, 189 (13): 4578-4586.