ПРОТЕОБАКТЕРІЇ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПІДФІЛИ, ПАТОГЕНЕЗ - БІОЛОГІЯ - 2025

У протеобактерии бактеріальний філюм більше, складні і різноманітні серед прокаріотів. Він включає близько 384 родів та 1300 видів грамнегативних бактерій з клітинною стінкою, що складається головним чином з ліпополісахаридів.

У людини протеобактерії присутні на шкірі, ротовій порожнині, язиці та піхвовому тракті, крім кишечника та калу. Протеобактерії - одна з найпоширеніших філа в мікробіоти кишечника людини.

Група кишкової палички (Gammaproteobacteria). За фотографією Еріка Ербе, цифрову колоризацію Крістофера Полі, обох із USDA, ARS, EMU. через Wikimedia Commons

Збільшення нормальних пропорцій бактерій цього типу в порівнянні з іншими (Bacteroidetes and Firmicutes) пов'язане з кишковими та позашлунковими захворюваннями, головним чином із запальним фенотипом.

До протеобактерій належать найрізноманітніші патогени, такі як пологи Brucella та Rickettsia, що належать до класу Alphaproteobacteria, Bordetella та Neisseria з класу Betaproteobacteria, Escherichia, Shigella, Salmonella та Yersinia з класу Gammaproteobacteria і, нарешті, Helicobacter. клас Епсилонпротеобактерій.

Окрім збудників, до складу протеобактерій типу належать взаємні види, такі як облігатні ендосимбіоти комах, включаючи пологи Buchnera, Blochmannia, Hamiltonella, Riesia, Sodalis та Wigglesworthia.

Останні дослідження дійшли висновку, що симбіотичні протеобактерії еволюціонували в більшості випадків від предків-паразитів, що узгоджується з парадигмою, що бактеріальні взаємниці часто еволюціонують із збудників хвороб.

характеристики

Бактерії цього типу різноманітні морфологічно, фізіологічно та екологічно. Його назва походить від давньогрецького бога моря Протея, який мав здатність приймати багато різних форм, натякаючи на велику різноманітність форм бактерій, зібраних на цих таксонах.

Клітини можуть бути у вигляді бацил або коків, з протестекою або без неї, джгутикові або ні, і лише деякі види можуть утворювати плодоносні тіла. Вони можуть бути харчовими фототрофними, гетеротрофними та хемолітотрофними.

Підфіли

Виходячи з філогенетичного аналізу гена 16S рРНК, тип протеобактерій поділяється на 6 класів: Альфапротеобактерії, Бетапротеобактерії, Гаммапротеобактерії, Дельтапротеобактерії, Епсілонпротеобактерії та Зетапротеобактерії.

Усі класи монофілетні, за винятком гаммапротеобактерій, які парафілетні з бетапротеобактеріями.

Альфапротеобактерії

До класу Альфапротеобактерій входить 13 порядків бактерій. Вони можуть приймати різні морфології, такі як стеблинка, зірка та спіраль. Вони також можуть утворювати стебла і бутони, що дозволяє їм збільшувати співвідношення поверхні до об'єму, дозволяючи їм виживати в середовищі з малою кількістю поживних речовин.

Альфапротеобактерії демонструють велику різноманітність таких метаболічних стратегій, як фотосинтез, фіксація азоту, окислення аміаку та метилотрофія. До цієї групи входять найбільш рясні морські клітинні організми.

Багато видів бактерій цього класу мають тенденцію до внутрішньоклітинного способу життя як взаємників рослин або збудників рослин або тварин, наприклад ризобім, який утворює разом із корінням деяких видів рослин або вольбахія, паразит звичайного комара.

Альфапротеобактерії також були пов'язані з предковою групою, яка породила мітохондрії, Rickettsiales. Інші пологи, такі як рикетсія, є збудниками хвороб.

Бетапротеобактерії

Бетапротеобактерії утворені 14 порядками бактерій, які представляють різноманітність форм і метаболізмів. Вони можуть бути суворими або факультативними аеробними.

Деякі види можуть бути хіміоавтотрофними, наприклад, рід Nitrosomonas, який є окислювачем аміаку. Інші фототрофи, такі як Родоцикл і Рубривівакс, які використовують світло як джерело енергії.

Бетапротеобактерії беруть участь у фіксації азоту, через окислення амонію, утворюючи нітрити, дуже важливу сполуку у фізіології рослин.

Інші види можуть бути патогенними в межах цієї групи, такі як Neisseriaceae (які викликають гонорею та менінгіт), Ralstonia, збудник рослини нічних (томат, картопля), а також Burkholderia glumae, що спричиняє пошкодження в міхурці вирощування рису.

Дельтапротеобактерії

Дельтапротеобактерії групи 7 порядків грамнегативних бактерій. Вони є анаеробними і зазвичай виділяються у відкладах озер, боліт та морських русел. Вони є сульфатними редукторами та беруть участь у природному циклі сірки.

До цього класу відносяться бактерії, що передують іншим бактеріям, наприклад, види родів Bdellovibrio та Myxococcus. Міксобактерії виділяють спори та групуються у багатоклітинні плодоносні тіла в умовах обмеженої їжею. Вони складають найбільш складну групу бактерій

Епсилонпротеобактерії

До епсилонпротеобактерій належить лише один порядок грамнегативних бактерій. Вони мають форму тонких гвинтових або вигнутих брусків. Одні види є симбіонами травного тракту тварин, інші - паразитами шлунка (Helicobacter spp.) Або дванадцятипалої кишки (Campylobacter spp.).

Бактерії цієї групи населяють мікроаерофільні або анаеробні середовища, такі як глибоководні гідротермальні отвори. Вони є хемолітротрофними, оскільки отримують свою енергію від окислення відновленої сірки або водню, пов'язаної з відновленням нітратів чи кисню. Інші автотрофні і використовують зворотний цикл Кребса для фіксації вуглекислого газу в біомасі.

Патогенез

Оскільки протеобактерії є типом бактерій з найбільшою кількістю видів і найскладнішими та найрізноманітнішими, він включає в себе найрізноманітніші патогени.

Кишкова паличка

Ці бактерії виводяться з калом заражених тварин і можуть виживати в навколишньому середовищі до трьох днів.

E. coli колонізує нового господаря фекально-пероральним шляхом, вживаючи в їжу сиру їжу або забруднену воду, прилипаючи до клітин кишечника і викликаючи діарею у постраждалих людей.

Калові бактерії можуть колонізувати уретру і поширюватися через сечовивідні шляхи до сечового міхура і нирок або простати у чоловіків, викликаючи інфекцію сечовивідних шляхів.

Коли специфічний штам кишкової палички, який містить капсульний антиген під назвою K1, колонізує кишечник новонародженого через забруднену піхву матері, виникає бактеріємія, що призводить до новонародженого менінгіту.

У більш рідкісних випадках вірулентні штами також відповідають за гемолітико-уремічний синдром, перитоніт, мастит, септицемію та пневмонію.

Сальмонела

Як тільки S. enterica потрапляє до нового господаря, він починає свій цикл зараження через лімфоїдну тканину. Бактерії прилипають до клітин епітелію кишечника клубової кишки та М-клітин, викликаючи в них перестановку цитоскелету, що запускає утворення великих поверхонь на поверхні, що дозволяє неселективний ендоцитоз, за ​​що бактеріям вдається потрапити в клітину .

Так само сальмонела виробляє цитотоксичні ефекти, що руйнують М-клітини та індукують апоптоз в активованих макрофагах та фагоцитоз у неактивованих макрофагах, за яких вони транспортуються до печінки та селезінки, де вони розмножуються.

У людини S. enterica може спричинити два захворювання: черевний тиф, спричинений S. enterica sub. enterica Paratyphi серотипи або сальмонельоз, спричинений іншими серотипами.

Вібріо

Більшість вірусних інфекцій пов’язані з гастроентеритом, але вони також можуть заразити відкриті рани та викликати септицемію. Ці бактерії можуть переноситися морськими тваринами і їх прийом всередину спричиняє смертельну інфекцію у людини.

Y. холера (збудник холери) зазвичай поширюється забрудненою водою. Інші патогенні види, такі як V. parahaemolyticus та V. vulnificus, передаються забрудненою їжею, як правило, пов’язаною із споживанням недоготованих молюсків.

Спалахи V. vulnificus є смертельними і часто трапляються в жаркому кліматі. Після урагану Катріна в Новому Орлеані сталася спалах цього виду.

Хелікобактер

Деякі види Helicobacter мешкають у верхніх відділах шлунково-кишкового тракту та печінці ссавців та деяких птахів. Деякі штами цих бактерій є патогенними для людини і сильно пов’язані з виразковою хворобою, хронічним гастритом, дуоденітом та раком шлунка.

Види роду Helicobacter можуть процвітати в шлунку ссавця, виробляючи велику кількість уреази, яка місцево підвищує pH від 2 до 6 або 7, що робить його більш сумісним середовищем.

Y. pylori заражає до 50% людського населення. Він міститься у слизі, на внутрішній поверхні епітелію, а іноді і в епітеліальних клітинах шлунка.

Колонізація шлунка H. pylori може призвести до хронічного гастриту, запалення оболонки шлунка в місці зараження.

Єрсінія

Рід Yersinia включає 11 видів, з яких лише Y. pestis, Y. псевдотуберкульоз та деякі штами Y. enterocolitica мають патогенне значення для людини та деяких теплокровних тварин.

Y. pestis є збудником пневмонічної, септицемічної та бубонної чуми. Тип чуми залежить від форми зараження або через укус заражених бліх (бубонна чума та септицемічна чума), або від людини до людини кашлем, блювотою та чханням, коли хвороба перейшла у пневмонічну форму. (легенева або пневмонічна чума).

Пневмонічна чума виникає, коли бактерії інфікують легені, в той час як бубонна чума виникає, коли бактерії потрапляють в організм через шкіру від укусу блохи і проходять через лімфатичні судини до лімфатичного вузла, викликаючи запалення. Нарешті, септична чума виникає через зараження крові, після укусу заражених бліх

Ю. псевдотуберкульоз набувається при контакті з зараженими тваринами або вживанням зараженої їжі та води. Саме причиною захворювання, схожого на туберкульоз, називають скарлатину, яка вражає лімфатичні вузли. Це може викликати локалізований некроз тканин, гранульоми в селезінці, печінці та лімфатичних вузлах.

Інфекції Y. enterocolitica, як правило, трапляються від споживання свинини, що не підготується, або забрудненої води, м'яса чи молока. Гострі інфекції, як правило, призводять до самообмеженого ентероколіту або термінального ілеїту та аденіту у людини. Симптоми можуть включати водянисту або кров’янисту діарею та лихоманку, схожі на апендицит або сальмонельоз або шигельоз.

Список літератури

1. Гарріті, Гм, Белл, Дж. Дж. Та Лілберн, TG (2004). Таксономічний контур прокаріоти. Посібник Бергей з систематичної бактеріології, друге видання. Спрингер-Верлаг, Нью-Йорк.
2. Rizzatti, G., Lopetuso, LR, Gibiino, G., Binda, C. & Gasbarrini, A. (2017) Протеобактерії: загальний фактор захворювань людини. Biomed Research International, 2017: 9351507.
3. Sachs, JL, Skophammer, RG, Nidhanjali Bansal & Stajich, JE (2013). Еволюційне походження та диверсифікація протеобактеріальної взаємоліні. Праці Королівського товариства, 281: 20132146.
4. Euzéby, JP (1997). Список імен бактерій, що стоять у номенклатурі: папка, доступна в Інтернеті. Міжнародний журнал системної бактеріології 47, 590-592; doi: 10.1099 / 00207713-47-2-590. Отримано 7 жовтня 2018 року.
5. Келлі П. Вільямс, KP, Sobral, BW та Dickerman AW (2007). Міцне дерево виду для альфапротеобактерій. Journal of Bacterology, 189 (13): 4578-4586.