ПРОТЕОБАКТЕРИИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПОДФИЛИ, ПАТОГЕНЕЗА - БИОЛОГИЯ - 2025

На протеобактерии са бактериален тип големи, сложни и разнообразни между прокариоти. Състои се от около 384 рода и 1300 вида грам-отрицателни бактерии с клетъчна стена, състояща се главно от липополизахариди.

При хората протеобактериите присъстват върху кожата, устната кухина, езика и вагиналния тракт, в допълнение към червата и изпражненията. Протеобактериите са една от най-разпространените фила в човешката чревна микробиота.

Група от E. coli (Gammaproteobacteria). От снимка на Ерик Ербе, цифрова колоризация от Кристофър Пули, двамата от USDA, ARS, EMU., чрез Wikimedia Commons

Увеличаването на нормалните пропорции на бактериите от този тип в сравнение с други (Bacteroidetes и Firmicutes) е свързано с чревни и извънтестинални заболявания, главно с възпалителен фенотип.

Протеобактериите включват голямо разнообразие от патогени, като родовете Brucella и Rickettsia, принадлежащи към класа Alphaproteobacteria, Bordetella и Neisseria от клас Betaproteobacteria, Escherichia, Shigella, Salmonella и Yersinia от класа Gammaproteobacteria и, накрая, Helicobacter клас Epsilonproteobacteria.

В допълнение към патогените, протеобактериите на тила включват взаимнистични видове като облигационни ендосимбиони на насекоми, включително родовете Buchnera, Blochmannia, Hamiltonella, Riesia, Sodalis и Wigglesworthia.

Последните проучвания стигат до заключението, че симбиотичните протеобактерии са се развили в повечето случаи от паразитни предци, което е в съответствие с парадигмата, че бактериалните взаимници често се развиват от патогени.

характеристики

Бактериите от този тип са разнообразни морфологично, физиологично и екологично. Името му произлиза от древногръцкия бог на морето Протей, който е имал способността да приема много и различни форми, като се говори за голямото разнообразие от форми на бактериите, събрани в тази такса.

Клетките могат да бъдат под формата на бацили или коки, със или без протека, жлебовидни или не, и само някои видове могат да образуват плододаващи тела. Те могат да бъдат хранително фототрофни, хетеротрофни и хемолитотрофни.

Subphiles

Въз основа на филогенетичния анализ на 16S гРНК гена, протеобактериите се разделят на 6 класа: Алфапротеобактерии, Бетапротеобактерии, Гамапротеобактерии, Делтапротеобактерии, Епсилонпротеобактерии и Зетапротеобактерии.

Всички класове са монофилетни, с изключение на гамапротеобактериите, които са парафилетични с Бетапротеобактериите.

Alphaproteobacteria

Класът Алфапротеобактерии включва 13 поръчки на бактерии. Те могат да възприемат различни морфологии като стъблови, звездни и спираловидни. Те също могат да образуват стъбла и пъпки, което им позволява да увеличат съотношението повърхност към обем, което им позволява да оцелеят в среда с малко хранителни вещества.

Алфапротеобактериите проявяват голямо разнообразие от метаболитни стратегии като фотосинтеза, фиксиране на азот, окисляване на амоняк и метилотрофия. В тази група са включени най-обилните морски клетъчни организми.

Много видове от този клас бактерии са склонни да възприемат вътреклетъчен начин на живот като взаимници на растения или патогени на растения или животни, като Rhizobim, който се образува с корените на някои видове растения или Wolbachia, паразит на обикновения комар.

Алфапротеобактериите също са били свързани с групата на предците, която е породила митохондриите, Rickettsiales. Други родове, като рикетсия, са патогени.

Betaproteobacteria

Бетапротеобактериите се образуват от 14 порядъка на бактерии, които представят разнообразие от форми и метаболизми. Те могат да бъдат строги или факултативни аеробни.

Някои видове могат да бъдат хемоавтотрофни, като род Nitrosomonas, който е окислител на амоняк. Други са фототрофи като Rhodocyclus и Rubrivivax, които използват светлината като източник на енергия.

Бетапротеобактериите се намесват във фиксирането на азот, чрез окисляване на амоняк, като се получава нитрит, много важно съединение във физиологията на растенията.

Други видове могат да бъдат патогенни в тази група, като Neisseriaceae (които причиняват гонорея и менингит), Ralstonia, растителен патоген на нощниците (домат, картоф), и Burkholderia glumae, което причинява увреждане на паниката в отглеждане на ориз.

Deltaproteobacteria

Делтапротеобактерии група 7 поръчки на грам-отрицателни бактерии. Те са анаеробни и обикновено се изолират в утайки на езера, блата и морски дъна. Те са сулфатни редуктори и участват в цикъла на естествената сяра.

Този клас включва бактерии, предшестващи други бактерии, като видовете от родовете Bdellovibrio и Myxococcus. Миксобактериите отделят спори и се групират в многоклетъчни плодови тела в среда с ограничена храна. Те представляват най-сложната група бактерии

Epsilonproteobacteria

Епсилонпротеобактериите включват само един ред грам-отрицателни бактерии. Те са оформени като тънки спирални или извити пръти. Някои видове са симбиони на храносмилателния тракт на животните, други са паразити на стомаха (Helicobacter spp.) Или на дванадесетопръстника (Campylobacter spp.).

Бактериите от тази група обитават микроаерофилна или анаеробна среда, като дълбоководни хидротермални отвори. Те са хемолитротрофни, тъй като получават енергията си от окисляването на редуцирана сяра или водород, съчетано с редукцията на нитрати или кислород. Други са автотрофни и използват обратния цикъл на Кребс, за да фиксират въглеродния диоксид в биомаса.

Pathogeny

Тъй като протеобактериите са видът на бактериите с най-голям брой видове и най-сложният и разнообразен, той включва голямо разнообразие от патогени.

Ешерихия коли

Тези бактерии се екскретират в изпражненията на заразени животни и могат да оцелеят в околната среда до три дни.

E. coli колонизира нов гостоприемник по фекално-оралния път, поглъщайки сурова храна или замърсена вода, прилепвайки към чревните клетки и причинявайки диария при засегнатите хора.

Фекалните бактерии могат да колонизират уретрата и да се разпространят през пикочните пътища до пикочния мехур и бъбреците или простатата при мъжете, причинявайки инфекция на пикочните пътища.

Когато специфичен щам на E. coli, който съдържа капсулен антиген, наречен К1, колонизира червата на новороденото чрез замърсената влагалище на майката, възниква бактериемия, което води до неонатален менингит.

В по-редки случаи вирулентните щамове са отговорни и за хемолитично-уремичен синдром, перитонит, мастит, септицемия и пневмония.

салмонела

След като S. enterica влезе в нов гостоприемник, той започва своя цикъл на инфекция през лимфоидната тъкан. Бактериите се прилепват към чревните епителни клетки на илеума и М клетките, предизвиквайки в тях пренареждане на цитоскелета си, което задейства образуването на големи вълни на повърхността, което позволява неселективна ендоцитоза, за която бактериите успяват да влязат в клетката, По същия начин, салмонелата произвежда цитотоксични ефекти, които унищожават М клетките и индуцират апоптоза в активирани макрофаги и фагоцитоза в неактивирани макрофаги, за които те се транспортират до черния дроб и далака, където те се размножават.

При хората S. enterica може да причини две заболявания: коремен тиф, причинен от S. enterica sub. enterica Paratiyphi серотипове или салмонелоза, причинени от други серотипове.

вибрион

Повечето инфекции с Vibrio са свързани с гастроентерит, но те също могат да заразят отворени рани и да причинят септицемия. Тези бактерии могат да се пренасят от морски животни и тяхното поглъщане причинява фатални инфекции при хората.

Y. холерите (причинителят на холерата) обикновено се разпространяват от замърсена вода. Други патогенни видове като V. parahaemolyticus и V. vulnificus се предават от замърсена храна, която обикновено се свързва с консумацията на недокушени миди.

Избухванията на V. vulnificus са смъртоносни и често се появяват в горещ климат. След урагана Катрина, в Ню Орлеанс, възникна огнище на този вид.

Helicobacter

Някои видове Helicobacter живеят в горния стомашно-чревен тракт и черния дроб на бозайници и някои птици. Някои щамове от тези бактерии са патогенни за хората и са силно свързани с пептични язви, хроничен гастрит, дуоденит и рак на стомаха.

Видовете от рода Helicobacter могат да процъфтяват в стомаха на бозайник, произвеждайки големи количества уреаза, което локално повишава pH от 2 на 6 или 7, което го прави по-съвместима среда.

Y. pylori заразява до 50% от човешката популация. Намира се в слуз, на вътрешната повърхност на епитела, а понякога и в епителните клетки на стомаха.

Колонизирането на стомаха от H. pylori може да доведе до хроничен гастрит, възпаление на стомашната лигавица на мястото на инфекция.

Yersinia

Родът Yersinia включва 11 вида, от които само Y. pestis, Y. псевдотуберкулоза и някои щамове от Y. enterocolitica имат патогенно значение за хората и някои топлокръвни животни.

Y. pestis е причинител на пневмонична, септицемична и бубонна чума. Видът на чумата зависи от формата на инфекция, или чрез ухапване от заразени бълхи (бубонна чума и септицемична чума), или от човек на човек чрез кашлица, повръщане и кихане, когато болестта е преминала в пневмонична форма. (белодробна или пневмонична чума).

Пневмоничната чума се появява, когато бактериите заразяват белите дробове, докато бубонната чума се появява, когато бактериите навлизат в тялото през кожата от ухапване от бълха и пътуват през лимфните съдове до лимфен възел, причинявайки възпаление. И накрая, септична чума възниква поради инфекция на кръвта, след ухапването от заразени бълхи

Y. псевдотуберкулозата се придобива при контакт със заразени животни или чрез консумация на заразена храна и вода. Причината е за заболяване, подобно на туберкулозата, наречено скарлатина, което засяга лимфните възли. Може да причини некроза на локализирана тъкан, грануломи в далака, черния дроб и лимфните възли.

Y. enterocolitica инфекции обикновено се появяват от консумация на сготвено свинско месо или от замърсена вода, месо или мляко. Острите инфекции обикновено водят до самостоятелно ограничен ентеро колит или терминален илеит и аденит при хората. Симптомите могат да включват водниста или кървава диария и треска, подобно на апендицит или салмонелоза или шигелоза.

Препратки

1. Garrity, Gm, Bell, JA, & Lilburn, TG (2004). Таксономичен контур на прокариоти. Ръководство на Бергей по системна бактериология, второ издание. Springer-Verlag, Ню Йорк.
2. Rizzatti, G., Lopetuso, LR, Gibiino, G., Binda, C. & Gasbarrini, A. (2017) Протеобактерии: общ фактор при заболявания на човека. Biomed Research International, 2017: 9351507.
3. Sachs, JL, Skophammer, RG, Nidhanjali Bansal & Stajich, JE (2013). Еволюционен произход и диверсификация на протеобактериалните взаимници. Proceedings of the Royal Society, 281: 20132146.
4. Euzéby, JP (1997). Списък на бактериалните имена, стоящи в номенклатурата: папка, налична в Интернет. Международно списание за системна бактериология 47, 590-592; doi: 10.1099 / 00207713-47-2-590. Произведено на 7 октомври 2018 г.
5. Кели П. Уилямс, KP, Sobral, BW и Dickerman AW (2007). Здраво дърво за видове за алфапротеобактериите. Journal of Bacterology, 189 (13): 4578-4586.