ПРОТЕОБАКТЕРИИ: ХАРАКТЕРИСТИКА, СУБФИЛЫ, ПАТОГЕНЕЗ. - БИОЛОГИЯ - 2025

В протеобактерии бактериальный филюм больше, сложны и разнообразны среди прокариот. Он включает около 384 родов и 1300 видов грамотрицательных бактерий, клеточная стенка которых состоит в основном из липополисахаридов.

У людей протеобактерии присутствуют на коже, ротовой полости, языке и влагалищном тракте, а также в кишечнике и кале. Протеобактерии - один из самых распространенных типов кишечной микробиоты человека.

Группа кишечной палочки (гаммапротеобактерии). Фотография сделана Эриком Эрбе, цифровая раскраска - Кристофером Пули, оба из USDA, ARS, EMU. , через Wikimedia Commons

Увеличение нормальных пропорций бактерий этого типа по сравнению с другими (Bacteroidetes и Firmicutes) связано с кишечными и внекишечными заболеваниями, в основном с воспалительным фенотипом.

Протеобактерии включают большое количество патогенов, таких как роды Brucella и Rickettsia, принадлежащие к классу Alphaproteobacteria, Bordetella и Neisseria из класса Betaproteobacteria, Escherichia, Shigella, Salmonella и Yersinia из класса Gammaproteobacteria и, наконец, Helicobacter из класса Gammaproteobacteria. класс Epsilonproteobacteria.

Помимо патогенов, к типу протеобактерий относятся мутуалистические виды, такие как облигатные эндосимбионты насекомых, включая роды Buchnera, Blochmannia, Hamiltonella, Riesia, Sodalis и Wigglesworthia.

Недавние исследования пришли к выводу, что симбиотические протеобактерии в большинстве случаев произошли от паразитических предков, что согласуется с парадигмой, согласно которой бактериальные мутуалисты часто эволюционируют от патогенов.

характеристики

Бактерии этого типа разнообразны морфологически, физиологически и экологически. Его название происходит от древнегреческого бога моря Протея, который обладал способностью принимать множество различных форм, ссылаясь на большое разнообразие форм бактерий, собранных в этих таксонах.

Клетки могут быть в форме бацилл или кокков, с простеками или без них, жгутиками или без них, и только некоторые виды могут образовывать плодовые тела. Они могут быть фототрофными, гетеротрофными и хемолитотрофными.

Субфилы

На основании филогенетического анализа гена 16S рРНК тип протеобактерий разделен на 6 классов: Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Epsilonproteobacteria и Zetaproteobacteria.

Все классы являются монофилетическими, за исключением гаммапротеобактерий, парафилетических с бетапротеобактериями.

Alphaproteobacteria

Класс Alphaproteobacteria включает 13 порядков бактерий. Они могут иметь различную морфологию, например, стебельчатую, звездчатую и спиралевидную. Они также могут образовывать стебли и почки, что позволяет им увеличивать соотношение поверхности к объему, позволяя им выживать в среде с небольшим количеством питательных веществ.

Альфа-протеобактерии проявляют большое разнообразие метаболических стратегий, таких как фотосинтез, азотфиксация, окисление аммиака и метилотрофия. В эту группу входят наиболее многочисленные морские клеточные организмы.

Многие виды этого класса бактерий, как правило, ведут внутриклеточный образ жизни в качестве мутуалистов по отношению к растениям или патогенов растений или животных, таких как Rhizobim, который формируется с корнями некоторых видов растений, или Wolbachia, паразит обыкновенного комара.

Alphaproteobacteria также были связаны с группой предков, которая дала начало митохондриям, Rickettsiales. Другие роды, такие как риккетсии, являются патогенами.

Бетапротеобактерии

Бетапротеобактерии образованы 14 отрядами бактерий, которые обладают разнообразием форм и метаболизма. Они могут быть строгими или факультативными.

Некоторые виды могут быть хемоавтотрофами, например, род Nitrosomonas, который является окислителем аммиака. Другие - фототрофы, такие как Rhodocyclus и Rubrivivax, которые используют свет в качестве источника энергии.

Бетапротеобактерии участвуют в фиксации азота путем окисления аммиака, производя нитрит, очень важное соединение в физиологии растений.

Другие виды могут быть патогенными в этой группе, например Neisseriaceae (вызывающие гонорею и менингит), Ralstonia, растительный патоген пасленовых (помидор, картофель), и Burkholderia glumae, вызывающая повреждение метелки в выращивание риса.

Дельтапротеобактерии

Дельтапротеобактерии относятся к 7 порядкам грамотрицательных бактерий. Они анаэробны и обычно изолируются в отложениях озер, болот и морского дна. Они являются сульфатредукторами и участвуют в естественном круговороте серы.

Этот класс включает бактерии, которые предшествуют другим бактериям, например, виды родов Bdellovibrio и Myxococcus. Миксобактерии выделяют споры и группируются в многоклеточных плодовых телах в условиях ограниченного питания. Это самая сложная группа бактерий.

Эпсилонпротеобактерии

Эпсилонпротеобактерии включают только один отряд грамотрицательных бактерий. Они имеют форму тонких спиральных или изогнутых стержней. Некоторые виды являются симбионтами пищеварительного тракта животных, другие - паразитами желудка (Helicobacter spp.) Или двенадцатиперстной кишки (Campylobacter spp.).

Бактерии этой группы обитают в микроаэрофильных или анаэробных средах, таких как глубоководные гидротермальные источники. Они хемолитотрофны, потому что получают свою энергию от окисления восстановленной серы или водорода в сочетании с восстановлением нитрата или кислорода. Другие являются автотрофными и используют обратный цикл Кребса для фиксации диоксида углерода в биомассе.

патогенез

Поскольку протеобактерии являются филумом бактерий с наибольшим количеством видов, наиболее сложным и разнообразным, он включает в себя широкий спектр патогенов.

кишечная палочка

Эти бактерии выделяются с фекалиями инфицированных животных и могут выжить в окружающей среде до трех дней.

E. coli колонизирует нового хозяина фекально-оральным путем, проглатывая сырую пищу или загрязненную воду, прилипая к клеткам кишечника и вызывая диарею у пораженных людей.

Фекальные бактерии могут колонизировать уретру и распространяться через мочевыводящие пути к мочевому пузырю и почкам или простате у мужчин, вызывая инфекцию мочевыводящих путей.

Когда конкретный штамм кишечной палочки, содержащий капсульный антиген под названием K1, колонизирует кишечник новорожденного через зараженное влагалище матери, возникает бактериемия, приводящая к неонатальному менингиту.

В более редких случаях вирулентные штаммы также вызывают гемолитико-уремический синдром, перитонит, мастит, сепсис и пневмонию.

Сальмонелла

Как только S. enterica попадает в нового хозяина, он начинает свой цикл заражения через лимфоидную ткань. Бактерии прикрепляются к кишечным эпителиальным клеткам подвздошной кишки и М-клеткам, вызывая в них перестройку их цитоскелета, которая запускает образование больших волнистостей на поверхности, вызывая неселективный эндоцитоз, для чего бактериям удается проникнуть в клетку. .

Аналогичным образом, сальмонелла оказывает цитотоксическое действие, которое разрушает М-клетки и вызывает апоптоз в активированных макрофагах и фагоцитоз в неактивированных макрофагах, в результате чего они транспортируются в печень и селезенку, где они размножаются.

У человека S. enterica может вызывать два заболевания: брюшной тиф, вызываемый S. enterica sub. enterica Paratyphi серотипов или сальмонеллез, вызванный другими серотипами.

Вибрион

Большинство инфекций Vibrio связаны с гастроэнтеритом, но они также могут инфицировать открытые раны и вызывать сепсис. Эти бактерии могут переноситься морскими животными, и их попадание в организм человека вызывает смертельные инфекции.

Y. cholerae (возбудитель холеры) обычно распространяется через загрязненную воду. Другие патогенные виды, такие как V. parahaemolyticus и V. vulnificus, передаются с зараженной пищей, как правило, в результате употребления недоваренных моллюсков.

Вспышки V. vulnificus смертельны и обычно происходят в жарком климате. После урагана Катрина в Новом Орлеане произошла вспышка этого вида.

Helicobacter

Некоторые виды Helicobacter обитают в верхних отделах желудочно-кишечного тракта и печени млекопитающих и некоторых птиц. Некоторые штаммы этих бактерий патогенны для человека и тесно связаны с язвенной болезнью, хроническим гастритом, дуоденитом и раком желудка.

Виды рода Helicobacter могут процветать в желудке млекопитающего, продуцируя большое количество уреазы, которая локально повышает pH от 2 до 6 или 7, что делает среду более совместимой.

Y. pylori поражает до 50% населения. Он обнаруживается в слизи, на внутренней поверхности эпителия и иногда в эпителиальных клетках желудка.

Колонизация желудка H. pylori может привести к хроническому гастриту - воспалению слизистой оболочки желудка в месте заражения.

Иерсиния

Род Yersinia включает 11 видов, из которых только Y. pestis, Y. pseudotuberculosis и некоторые штаммы Y. enterocolitica имеют патогенное значение для человека и некоторых теплокровных животных.

Y. pestis - возбудитель легочной, септической и бубонной чумы. Тип чумы зависит от формы инфекции: либо через укус инфицированных блох (бубонная чума и септическая чума), либо от человека к человеку при кашле, рвоте и чихании, когда болезнь перешла в легочную форму. (легочная или легочная чума).

Легочная чума возникает, когда бактерии поражают легкие, а бубонная чума возникает, когда бактерии проникают в организм через кожу от укуса блох и перемещаются по лимфатическим сосудам к лимфатическому узлу, вызывая воспаление. Наконец, септическая чума возникает из-за заражения крови после укуса инфицированных блох.

Y. pseudotuberculosis передается при контакте с инфицированными животными или при употреблении зараженной пищи и воды. Это причина заболевания, похожего на туберкулез, называемого скарлатиной, которое поражает лимфатические узлы. Это может вызвать локальный некроз тканей, гранулемы в селезенке, печени и лимфатических узлах.

Инфекция Y. enterocolitica обычно возникает в результате употребления недоваренной свинины или зараженной воды, мяса или молока. Острые инфекции обычно приводят к самоограниченному энтероколиту или терминальному илеиту и адениту у людей. Симптомы могут включать водянистую или кровавую диарею и лихорадку, похожие на аппендицит, сальмонеллез или шигеллез.

Ссылки

1. Гаррити, Дж. М., Белл, Дж. А. и Лилберн, Т. Г. (2004). Таксономическое описание прокариотов. Руководство Берджи по систематической бактериологии, второе издание. Спрингер-Верлаг, Нью-Йорк.
2. Риццатти, Г., Лопетузо, Л. Р., Гибийно, Г., Бинда, К., Гасбаррини, А. (2017) Протеобактерии: общий фактор заболеваний человека. Biomed Research International, 2017: 9351507.
3. Сакс, Дж. Л., Скопхаммер, Р. Г., Нидханджали Бансал и Стаджич, Дж. Э. (2013). Эволюционное происхождение и разнообразие протеобактериальных мутуалистов. Труды Королевского общества, 281: 20132146.
4. Euzéby, JP (1997). Список бактериальных названий, стоящих в номенклатуре: папка, доступная в Интернете. Международный журнал систематической бактериологии 47, 590-592; DOI: 10.1099 / 00207713-47-2-590. Проверено 7 октября 2018 года.
5. Келли П. Уильямс, К. П., Собрал, Б. В. и Дикерман А. В. (2007). Надежное дерево видов для Alphaproteobacteria. Журнал бактериологии, 189 (13): 4578-4586.