SPIROCHAETES: OBECNÁ CHARAKTERISTIKA, MORFOLOGIE, SYSTEMATIKA - BIOLOGIE - 2025

Spirochaetes je kmen bakterií charakterizovaný tím, že je gram-negativní a má jedinečnou buněčnou ultrastrukturu. Mají organely vnitřní motility zvané periplazmatické bičíky, které jim umožňují ohýbat se, rotovat na jejich podélné ose a pohybovat se v kapalných a polotuhých médiích.

Spirochaetes je jednou z mála bakteriálních fyla, jejichž fenotypové charakteristiky odpovídají za její fylogenetické vztahy založené na analýze 16S rRNA.

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

Obecné vlastnosti

Některé volně žijící pleomorfní Spirochaetes, jako jsou Spirochaeta coccoides, nemají ultrastrukturální a etologické vlastnosti kmene, ale sekvenční analýza genu 16S rRNA je umístí do rodiny Spirochaetaceae.

Jsou chemoorganotrofní, mohou jako zdroje uhlíku a energie použít uhlohydráty, aminokyseliny, mastné kyseliny s dlouhým řetězcem nebo mastné alkoholy s dlouhým řetězcem.

V závislosti na druhu mohou růst v anaerobních, mikroaerofilních, fakultativně anaerobních nebo aerobních podmínkách. Některé jsou volně žijící a jiné mají specifické spojení s hostitelem, kterým mohou být členovci, měkkýši a savci, včetně lidí. O některých druzích je známo, že jsou patogenní.

Tyto bakterie tvoří fylogeneticky starou a dobře diferencovanou skupinu, více příbuznou kmenu Bacteoides a Acidobacteria, než s jinými skupinami.

Jedná se o kmen tvořený výhradně třídou Spirochaetia a řádem Spirochaetales, který zahrnuje čtyři dobře definované rodiny: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae a Leptospiraceae.

Jsou podlouhlé a spirálovitě vinuté (ve tvaru vývrtky) o velikosti v rozmezí od 0,1 do 3 mikronů v průměru a 4 až 250 mikronů v délce. Mají vnější membránu složenou z více vrstev nazývaných buněčná obálka nebo vnější plášť, který zcela obklopuje protoplazmatický válec.

Buňky mají organely vnitřní motility zvané periplazmatický bičík. Ty jsou vloženy vnitřně na každém konci protoplazmatického válce a probíhají po většině buněk a překrývají se ve střední oblasti.

Lokomotivní systém s vnitřním bičíkem. Lamiot, z Wikimedia Commons.

V případě čeledi Leptospiraceae se periplazmatický bičík v buňkách nepřekrývá. Protoplazmatický válec a bičíky jsou uzavřeny vnějším pláštěm, který má některé vlastnosti analogické s vnější membránou gramnegativních barvících bakterií.

Na druhou stranu, Spirochaeta plicatilis, je druh velkých bakterií, který má do každého konce protoplasmatického válce vloženo 18 až 20 periplazmatických bičíků.

Systematický

Fylogeneze kmene Spirochaetes je výsledkem nedávné analýzy sekvencí genu 16S rRNA. Na této hraně je rozpoznávána jediná třída, Spirochaetia a jediný řád, Spirochaetales.

Řád Spirochaetales zahrnuje čtyři dobře definované rodiny: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae a Leptospiraceae.

Spirochaetaceae

Baktérie v této rodině jsou spirálové buňky o průměru 0,1 až 3,0 mikronů a délce 3,5 až 250 mikronů. Buňky nemají zahnuté konce jako členové rodiny Leptospiraceae.

Periplazmatický bičík se vloží interně na každém konci buňky a rozprostírá se po většinu délky překrývající se buňky v centrální oblasti.

Diaminokyselina přítomná v peptidoglykanu je L-ornitin. Jsou anaerobní, fakultativně anaerobní nebo mikroaerofilní. Jsou chemoorganotrofní.

Používají uhlovodany a / nebo aminokyseliny jako zdroje uhlíku a energie, ale nepoužívají mastné kyseliny ani mastné alkoholy s dlouhým řetězcem.

Žijí volně nebo ve spojení se zvířaty, hmyzem a lidmi. Některé druhy jsou patogenní. Druhy vyšetřované 16S rRNA sekvenční analýzou jsou odlišné od členů čeledi Brachyspiraceae, Brevinemataceae a Leptospiraceae.

Brachyspiraceae

Tato rodina obsahuje pouze jeden rod, Brachyspira. Jsou to spirálovité bakterie s pravidelným stočením. Buňky jsou 2 až 11 mikronů po 0,2 až 0,4 mikronů.

Jsou jednobuněčné, ale v rostoucích kulturách lze pozorovat občasné páry a řetězce tří nebo více buněk. Za nepříznivých pěstitelských podmínek se vytvářejí sférická nebo kulatá těla.

Jsou to gramnegativní skvrny. Jsou povinně anaerobní nebo aerotolerantní. Konce buněk mohou být tupé nebo špičaté.

Buňky mají typickou spirochetovou buněčnou strukturu, sestávající z vnějšího pláště, spirálovitého protoplazmatického válce a vnitřního bičíku v prostoru mezi protoplazmatickým válcem a vnějším pláštěm.

Buňky rodu Brachyspira mají 8 až 30 bičíků, v závislosti na druhu. Počet bičíků obecně koreluje s velikostí buněk, takže menší druhy buněk mají méně bičíků.

Flagella se vnitřně sjednocuje, ve stejném počtu na každém konci buňky, obalí protoplasmatickým válcem a jejich volné konce se překrývají ve středu buněk.

Roste mezi 36 a 42 ° C, s optimální teplotou 37 až 39 ° C. Jsou chemoorganotropní a pro růst používají různé uhlohydráty. Má oxidázu, která redukuje molekulární kyslík.

Brevinemataceae

Tato rodina obsahuje pouze jeden rod, Brevinema. Buňky jsou spirálovitého tvaru a mají průměr 0,2 až 0,3 mikronů o délce 4 až 5 mikronů, vykazující jednu nebo dvě spirálové závity s nepravidelnými vlnovými délkami v rozsahu od 2 do 3 mikronů.

Mají obalené periplazmatické bičíky, které dávají buňkám pohyblivost flexí, rotací a translací. Nemají cytoplazmatické tubuly. Jsou mikroaerofilní, spojené s hostitelem.

Leptospiraceae

Jsou to spirálové buňky na pravé straně, které mohou měřit průměr 0,1 až 0,3 mikronů a délku 3,5 až 20 mikronů. Nemobilní buňky mají zahnuté špičky, zatímco aktivně mobilní buňky mají spirálovitý přední konec a háček na zadním konci buňky.

Mají periplazmatické bičík, který se vkládá interně na každém konci buňky, ale zřídka se překrývá ve středu buňky. Periplazmatický bičík se nachází podél spirálové osy.

Diaminokyselina přítomná v peptidoglykanu je kyselina e-diaminopimelová. Jsou to obligatorní nebo mikroaerofilní aerobní organismy. Jsou chemoorganotropní.

Jako zdroje uhlíku a energie používají mastné kyseliny s dlouhým řetězcem a mastné alkoholy. Žijí volně nebo ve spojení se zvířecími a lidskými hostiteli. Některé druhy jsou patogenní.

Pathogeny

Většina druhů kmene Spirochaetes není patogenní, nicméně některé známé druhy vynikají svou patogenezí.

Treponema pallidum

Je to organismus, který způsobuje syfilis. Je to mobilní bakterie, která se obvykle získává úzkým pohlavním stykem a proniká do tkáně hostitele skrz dlaždicovitý nebo sloupcový epitel.

Toto onemocnění je charakterizováno oblastí ulcerace a primárního zánětu v genitálních oblastech, které se projevují primární infekcí. Pozdější fáze této infekce jsou charakterizovány makulopapulárními erupcemi a možnou granulomatózní reakcí postihující centrální nervový systém.

Jiné bakterie rodu mohou způsobovat nevinné choroby, jako je pinta (známá také jako modrá nemoc, karate, insteps, lota, pinto nemoc a tina) produkovaná Treponema carateum nebo yaws (nebo buba, yaw, yaws, yaws tropica, polipapilloma tropicum nebo tymóza) produkované Treponema pallidum ssp. patřit.

Borrelia burgdorferi

Způsobuje Lymeovu chorobu. Tento druh má jedinečné jádro, které obsahuje lineární chromozom a lineární plazmidy. Různé druhy Borrelia jsou přenášeny konkrétními druhy klíšťat rodu Ornithodoros (Argasidae) v různých částech světa.

Tyto klíšťata se vyskytují v suchých savanách a křovinatých oblastech, zejména v blízkosti hlodavců, jeskyní, dřevin a mrtvých stromů, nebo v prasklinách ve zdech nebo stropech a pod dřevěnými podlahami, kdekoli obývají drobní hlodavci..

Druhy rezervoáru jsou obratlovci, jako jsou krysy, myši, veverky, psi a ptáci. Klíště přijímají Borrelia sp. sáním krve infikovaných zvířat nebo lidí.

Krmí se v noci, nejméně 30 minut, než se vrátí do svých útulků. K infekci dochází kousnutím, infikovanými slinami nebo kontaminací sliznic infikovanou tekutinou kyčle.

Tyto bakterie se nevylučují do trusu klíšťat. Klíšťata zůstávají nakažená po celý život, i když jim chybí krev po dobu 7 let. Mohou být přenášeny horizontálně mezi muži a ženami; nebo svisle, samicemi jejich potomkům.

Lymská kožní léze způsobená skusem infikovaného klíštěte Borrelia burgdorferi (Spirochaetaceae). Autorem fotografie: Poskytovatelé obsahu James Gathany: CDC / James Gathany, prostřednictvím Wikimedia Commons

V počátečních stádiích se lymská choroba projevuje jako výrazná kožní léze zvaná erythema migrans, také zvaná erythema migrans kronika. Časná léze je charakterizována rozsáhlou oblastí červené vyrážky, často s bledým středem (býčí oko) v místě kousnutí klíštěte.

Pokud se neléčí, může dojít k erozivní artritidě podobné revmatoidní artritidě a případně k chronické progresivní encefalitidě a encefalomyelitidě. Jiné bakterie v rodu, jako je B. duttonii, B. hermsii a B. dugesi, mohou způsobit endemickou recidivující horečku.

Leptospira

Příčinný původce leptospirózy, horečnaté choroby, která se může bez léčby léčit aseptickou meningitidou. Mezi příznaky infekce patří horečka, zimnice a bolesti hlavy s občasnou žloutenkou.

Organismy se mohou šířit zvířaty, vodou nebo půdou kontaminovanou močí psů, potkanů ​​nebo skotu. Zvířata mohou zůstat asymptomatické vektory po celá léta a organismy mohou zůstat životaschopné i po odtržení po týdny nebo měsíce.

Získání nemocí je častější po silných deštích nebo povodních. Inkubační doba může být až 1 měsíc.

Reference

1. Herec, JK (2012). Klinická bakteriologie. In: lsevier's Integrated Review Immunology and Microbiology (Second Edition). 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: Svazek 4: Bacteroidetes, Spirochaetes, Tenericutes (Mollicutes), Acidobacteria, Fibrobacteres, Fusobacteria, Dictyoglomi, Gemmatimonadetes, Lentisphaerae, Verrucomicrobia, Chlamyomycetes. POUŽITÍ.
3. Gupta, RS, Mahmood, S a Adeolu, M. (2013). Přístup charakterizující kmen Spirochaetes a jeho hlavní kmeny založený na fylogenomickém a molekulárním podpisu: návrh taxonomické revize kmene. Fronters in Microbiology, 4: 217.
4. Spirochaetes. (2018). Wikipedia, encyklopedie zdarma. Datum konzultace: 14:21, 10. října 2018 od: es.wikipedia.org.
5. Tilly, K, Rosa, PA a Stewart, PE 2008. Biologie infekce u Borrelia burgdorferi. Kliniky infekčních nemocí Severní Ameriky, 22 (2): 217–234.