Микробная киста - Microbial cyst - Wikipedia

Киста стадии Entamoeba histolytica
Киста Артемия салина

А микробная киста отдыхает или бездействующий стадия микроорганизма, обычно бактерия или протист или редко беспозвоночный животное, что помогает организму выжить в неблагоприятных условиях окружающей среды. Это можно рассматривать как состояние приостановленная анимация в которой метаболический процессы клетки замедляются, и клетка прекращает все действия, такие как питание и передвижение. Энцистмент, образование кисты, также помогает микробу легко разойтись, от одного хозяин в другую или в более благоприятную среду. Когда инцистированный микроб достигает среды, благоприятной для его роста и выживания, стенка кисты разрушается в результате процесса, известного как эксцистанция. В крайнем случае, точный стимул для большинства протистов неизвестен.[1]

Неблагоприятные условия окружающей среды, такие как нехватка питательных веществ или кислорода, экстремальные температуры, недостаток влаги и присутствие токсичных химикатов, которые не способствуют росту микроба.[2] спровоцировать образование кисты.

Основные функции цист - защита от неблагоприятных изменений в окружающей среде, таких как дефицит питательных веществ, высыхание, неблагоприятный pH и низкий уровень O2, они являются участками ядерной реорганизации и деления клеток, а у паразитических видов они представляют собой инфекционную стадию между хозяевами.[3]

Формирование кист у разных видов

В бактериях

У бактерий (например, Азотобактер sp.) инцистирование происходит по изменению клеточная стенка; то цитоплазма сокращается, и клеточная стенка утолщается. Бактериальные кисты отличаются от эндоспоры способом их образования, а также степенью устойчивости к неблагоприятным условиям. Эндоспоры намного более устойчивы, чем кисты.

Бактерии не всегда образуют единую кисту. Известны разновидности событий образования кист. В качестве примера Родоспирилл сотый может изменять количество клеток на кисту, обычно в диапазоне от 4 до 10 клеток на кисту в зависимости от окружающей среды.

В протистах

Жизненный цикл Лямблии

Протисты, особенно простейшие паразиты, часто подвергаются очень суровым условиям на разных этапах своего жизненного цикла. Например, Entamoeba histolytica, распространенный кишечный паразит, вызывающий дизентерия, должен выдержать очень кислую среду желудка, прежде чем он достигнет кишечника, и различные непредсказуемые условия, такие как высыхание и недостаток питательных веществ, пока он находится вне хозяина.[4] Инцистированная форма хорошо подходит для выживания в таких экстремальных условиях, хотя цисты простейших менее устойчивы к неблагоприятным условиям по сравнению с бактериальными цистами.[2] Помимо выживаемости, химический состав стенок цист некоторых простейших может играть роль в их распространении. В сиалил группы, присутствующие в стенке кисты Entamoeba histolytica придают кисте чистый отрицательный заряд, который предотвращает ее прикрепление к стенке кишечника[5] таким образом вызывая его выведение с калом. Другие простейшие кишечные паразиты, такие как Лямблии лямблии и Криптоспоридиум также образуют цисты как часть своего жизненного цикла (см. ооциста ). Из-за твердой внешней оболочки кисты Криптоспоридиум и Лямблии устойчивы к обычным дезинфицирующим средствам, используемым в водоочистных сооружениях, таким как хлор.[6] У некоторых простейших одноклеточный организм размножается во время или после инцистирования и выделяет несколько трофозоиты при эксцистации.[4]

Криптоспоридиум жизненный цикл
Криптоспоридиум под микроскопом.

У нематод

Некоторые почвенные растения-паразиты нематоды, такой как нематода цисты сои, или картофельная нематода образуют кисты как нормальную часть их жизненного цикла.

В Heterodera rostochiensis (Золотая нематода) выживаемость цист была оценена в исследовании, проведенном Департаментом патологии растений Сельскохозяйственного колледжа штата Нью-Йорк. Это исследование показало, что жизнеспособность инцистированных личинок быстро снижалась при относительной скромности 88% и менее 2%. Свободные личинки не пережили длительного воздействия относительного смирения более 80 ° F, 20% и 3% при температуре 75 ° F или 40 ° F. Выживание инцистированных личинок в сухих, влажных и затопленных почвах быстро регрессировало с увеличением влажности почвы. Хотя некоторые цисты оставались жизнеспособными после затопления в течение восьми месяцев, количество выживших было наибольшим в воздушно-сухой почве.[7]

У ракообразных

Различные виды ветвистые моллюски может вызвать диапаузные кисты.[8] Это приспособление к жизни в эфемерных водоемах в пресной или морской среде обитания. Он также способствует распространению через ветер или в пищеварительном тракте птиц.[9] Цисты дафний даже возродились после 600 лет захоронения.[10] Примеры среди жаберопод включают: Артемия[11][12][13] и Стрептоцефалия в Анострака; Triops в Нотострака; Кизик в Диплострака; и Алона, Латонопсис, Макротрикс, Мойна, и Сида в Cladocera.[9]

Среди других ракообразных некоторые остракоды -- Такие как Ципридопсис, Cyprinotus, Physocypria, и Потамоциприс - развиваются диапаузные кисты.[9] Среди копеподы, Циклоп тоже.[14]

Другие животные

Коловратки также производят кисты диапаузы.[14][15]

Состав стенки кисты

Состав стенки кисты различен у разных организмов. Стенки кисты бактерий образуются утолщением нормальной клеточной стенки с добавлением пептидогликан слоев, тогда как стенки цист простейших состоят из хитин,[5] тип гликополимер. Стенки кисты нематод состоят из хитина, усиленного коллагеном. Стенка кисты состоит из четырех слоев: эктоцисты, мезоцисты, эндоцисты и гранулярного слоя. Эктоциста тонкий плотный слой. Мезоциста - самый толстый слой, состоящий из плотного материала. Эндоциста - тонкий слой, но не такой плотный, как эктоциста. Зернистый слой разной толщины состоит из гранулированного материала. Сахара в стенке кисты - это N-ацетилглюкозамин (90%) и глюкоза (10%).[16]

Смотрите также

Трофозоит

Патология

Хотя компонент кисты сам по себе не является патогенным, образование кисты дает Лямблии его основной инструмент выживания и его способность распространяться от хозяина к хозяину. Проглатывание загрязненной воды, продуктов питания или фекалий вызывает наиболее часто диагностируемое кишечное заболевание, Лямблиоз.

В то время как ранее считалось, что инцистирование служит цели только для самого организма, было обнаружено, что цисты простейших обладают скрывающим действием. Обычные патогенные бактерии также могут быть найдены в цистах свободноживущих простейших. Время выживания бактерий в этих кистах составляет от нескольких дней до нескольких месяцев в суровых условиях.[17] Не все бактерии гарантированно выживают в цистообразовании у простейших; многие виды бактерий перевариваются простейшими, когда они подвергаются кистозному росту.[18]

Рекомендации

  1. ^ Уилли, Джоанна; Sandman, Кэтлин М .; Вуд, Дороти Х. (2019). Энцистмент и эксцистмент. Одиннадцатое издание микробиологии Прескотта. Нью-Йорк: McGraw-Hill Education. п. 560.
  2. ^ а б Юджин В. Нестер, Дениз Г. Андерсон, К. Эванс Робертс-младший, Нэнси Н. Пирсолл, Марта Т. Нестер; Микробиология: взгляд человека, 2004 г., издание четвертое, ISBN  0-07-291924-8
  3. ^ Доббинс, Джоан Дж. (20 мая 2010 г.). "Микробиология Прескотта, восьмое издание". Журнал микробиологии и биологии образования. 11 (1). Дои:10.1128 / jmbe.v11.i1.154. ISSN  1935-7885.
  4. ^ а б Сэмюэл Барон, доктор медицины, Ронда С. Пик, Дебора А. Джеймс, Марделл Сусман, Кэрол Энн Кеннеди, Мэри Джо Дурсон Синглтон, Стив Шуэнке; Медицинская микробиология; Четвертый выпуск, ISBN  0-9631172-1-1 (твердый переплет) 1996
  5. ^ а б Анурадха Гуха-Нийоги, Дебора Р. Салливан и Сальваторе Дж. Турко; Гликоконъюгированные структуры паразитических простейших; Гликобиология, 2001, т. 11, №4 45Р-59Р
  6. ^ «Отдел гигиены окружающей среды». www.idph.state.il.us. Получено 2019-11-12.
  7. ^ Льюис, Ф.Дж. фон М. «Выживание инцистированных и свободных личинок золотой нематоды в зависимости от температуры и относительной влажности». Труды Геминтологического общества Вашингтона. 27: 80–85.
  8. ^ Dumont, H.J .; Негреа, Стефан В. (2002). Браншиоподы. Руководства по идентификации микробеспозвоночных континентальных вод мира. 19. ISBN  9789057821127. OCLC  807623114.
  9. ^ а б c Проктор, Вернон В. (июль 1964 г.). «Жизнеспособность яиц ракообразных, извлеченных из уток». Экология. 45 (3): 656–658. Дои:10.2307/1936124. JSTOR  1936124.
  10. ^ Фриш, Дагмар; Мортон, Филип; Чоудхури, Приянка Рой; Калвер, Билли; Колборн, Джон; Вейдер, Лоуренс; Jeyasingh, Пунидан (2014). «Хроника в масштабе тысячелетия эволюционных реакций на культурную эвтрофикацию дафний». Письма об экологии. 17 (3): 360–368. Дои:10.1111 / ele.12237. PMID  24400978.
  11. ^ Филипс, Джеймс. "БЕСПОЗВОНОЧНЫЕ". Получено 2020-05-25. Изучите несколько кист диапаузы сухой рассольной креветки (Artemia franciscana).
  12. ^ Лю, Юй-Лэй; Чжао, Ян; Дай, Чжун-Минь; Чен, Хан-Мин; Ян, Вэй-Цзюнь (19.06.2009). «Формирование оболочки кисты диапаузы у соленых креветок, Artemia Parthenogenetica, и ее роль устойчивости к стрессам окружающей среды». Журнал биологической химии. 284 (25): 16931–16938. Дои:10.1074 / jbc.M109.004051. ЧВК  2719330. PMID  19395704.
  13. ^ Беловский, Гэри Э .; Першон, глина; Ларсон, Чад; Меллисон, Чад; Слэйд, Дженнифер; Махон, Хайди; Аппиа-Мадсон, Ханна; Люфт, Джон; Мосли, Райан; Нил, Джон; Стоун, Кайл; Кийовски, Эшли; Ван Леувен, Джеймс (2009). «Выживание диапаузирующих цист ракообразных в зимнее время: рассольная креветка (Artemia franciscana) в Грейт-Солт-Лейк, штат Юта». Лимнология и океанография. 64 (6): 2538–2549. Дои:10.1002 / lno.11203.
  14. ^ а б Алексеев, В. Р .; Де Стазио, Барт Т .; Гилберт, Джон Дж. (2007). Диапауза у водных беспозвоночных: теория и использование для человека. ISBN  9781402056796. OCLC  76936157.
  15. ^ Розема, Эвелин; Кешневская, Сильвия; Алмог-Габай, Ошри; Уилсон, Эрика Дж .; Чой, Ён Хэ; Верпоорте, Роберт; Хамо, Рейни; Чалифа-Каспи, Веред; Assaraf, Yehuda G .; Любценс, Эстер (2009). «Метаболомика раскрывает новое понимание покоя инцистированных эмбрионов водных беспозвоночных». Научные отчеты. 9 (1): 8878. Дои:10.1038 / с41598-019-45061-х. ЧВК  6586685. PMID  31222034.
  16. ^ Кальво, Пурификасьон; Фернандес-Алиседа, М. Кармен; Гарридо, Хосе; Торрес, Антонио (январь 2003 г.). «Ультраструктура, энцистмент и состав стенок кисты покоящейся цисты перитриха инфузории Opisthonecta henneguyi». Журнал эукариотической микробиологии. 50 (1): 49–56. Дои:10.1111 / j.1550-7408.2003.tb00105.x. ISSN  1066-5234. PMID  12674479. S2CID  9866267.
  17. ^ Ламбрехт, Эллен; Баре, Жюли; Чаватте, Наташа; Берт, Вим; Саббе, Коэн; Хоуф, Курт (август 2015). «Кисты простейших действуют как ниша для выживания и защитное убежище для патогенных бактерий пищевого происхождения». Прикладная и экологическая микробиология. 81 (16): 5604–5612. Дои:10.1128 / AEM.01031-15. ISSN  0099-2240. ЧВК  4510183. PMID  26070667.
  18. ^ Barker, J .; Браун, М. Р. У. (1994). «Троянские кони микробного мира: простейшие и выживание бактериальных патогенов в окружающей среде». Микробиология. 140 (6): 1253–1259. Дои:10.1099/00221287-140-6-1253. ISSN  1350-0872. PMID  8081490.