Микобактерии - Mycobacterium

Микобактерии
Mycobacterium tuberculosis 01.jpg
ТЕМ микрофотография из М. туберкулез.
Научная классификация
Домен:
Бактерии
Тип:
Актинобактерии
Порядок:
Актиномицеты
Подотряд:
Коринебактерины
Семья:
Микобактерии
Род:
Микобактерии

Леманн и Нойман 1896 г.
Виды

Увидеть ниже.

Микобактерии это род из Актинобактерии, учитывая собственное семейство Mycobacteriaceae. В этом роде признано более 190 видов.[1] Этот род включает патогены известно, что вызывает серьезные заболевания у млекопитающих, в том числе туберкулез (Микобактерии туберкулеза ) и проказа (Mycobacterium leprae ) в людях.[2] В Греческий приставка мико- означает «гриб», имея в виду то, как микобактерии, по наблюдениям, росли в форма -подобная мода на поверхности культур.[3] это кислотный и не может быть окрашен Окраска по Граму процедура.

Микробиологические характеристики

Метаболизм и морфология

Микобактериальный клеточная стенка: 1-внешние липиды, 2-миколиновая кислота, 3-полисахариды (арабиногалактан ), 4-пептидогликан, 5-плазматическая мембрана, 6-липоарабиноманнан (ЛАМ), 7-фосфатидилинозитол маннозид, Каркас стенки из 8 клеток

Микобактерии аэробный. Они есть бациллярный по форме, по крайней мере, в большинстве фаз, которые на сегодняшний день привлекают внимание микробиологов; они представляют собой прямые или слегка изогнутые стержни шириной от 0,2 до 0,6 мкм и длиной от 1,0 до 10 мкм. Обычно это неподвижные бактерии, за исключением видов Mycobacterium marinum, который, как было показано, подвижен в макрофаги. Им свойственно кислотоустойчивый.[2] Микобактерии имеют внешнюю оболочку.[4] Они обладают капсулы, и большинство из них не образуют эндоспоры. М. маринум и, возможно М. bovis были показаны споровый;[5] однако это было опровергнуто дальнейшими исследованиями.[6] Отличительная черта всех Микобактерии разновидностей заключается в том, что клеточная стенка толще, чем у многих других бактерий, поскольку гидрофобный восковидный и богатый миколиновые кислоты / mycolates. Клеточная стенка состоит из гидрофобного слоя миколята и пептидогликан слой, удерживаемый полисахаридом, арабиногалактан. Клеточная стенка вносит существенный вклад в зимостойкость этого рода. Биосинтетические пути компонентов клеточной стенки являются потенциальными мишенями для новых лекарств от туберкулеза.[7]

Много Микобактерии виды легко адаптируются к росту на очень простых субстраты, с помощью аммиак или аминокислоты как источники азота и глицерин как источник углерода в присутствии минеральных солей. Оптимальные температуры роста сильно различаются в зависимости от вида и составляют от 25 ° C до более 50 ° C.

Наиболее Микобактерии виды, включая наиболее клинически значимые виды, можно культивировать в кровяной агар.[8] Однако некоторые виды растут очень медленно из-за чрезвычайно длинных репродуктивных циклов -M. leprae, на прохождение одного цикла деления может потребоваться более 20 дней (для сравнения, некоторые Кишечная палочка штаммы занимают всего 20 минут), что делает лабораторное культивирование медленным процессом.[2] Кроме того, доступность методов генетической манипуляции все еще сильно отстает от других видов бактерий.[9]

Естественное разделение происходит между медленно - и быстро растущий виды. Микобактерии, образующие колонии, четко видимые невооруженным глазом в течение 7 дней при пересеве, называются быстрорастущими, а те, которым требуется более длительный период, называются медленно выращивающими.

Пигментация

Некоторые микобактерии производят каротиноид пигменты без света. Другие требуют фотоактивации для производства пигмента.

Фотохромогены (группа I)
Образуют непигментированные колонии при выращивании в темноте и пигментированные колонии только после воздействия света и повторной инкубации.
  • Пример: М. канзасии, М. маринум, М. simiae.
Скотохромогены (группа II)
При выращивании на свету или в темноте образуются колонии от темно-желтого до оранжевого цвета.
  • Пример: М. scrofulaceum, M. gordonae, М. Сзульгай.
Нехромогены (группы III и IV)
Непигментированные на свету и в темноте или имеют только бледно-желтый, желтовато-коричневый или коричневый пигмент, который не усиливается после воздействия света.
  • Пример: М. туберкулез, М. avium-intra-cellulare, М. bovis, M. ulcerans, М. xenopi
  • Пример: М. fortuitum, M. chelonae

Характеристики окрашивания

Микобактерии - классические кислотоустойчивые организмы.[10] Пятна, используемые при оценке образцов тканей или микробиологических образцов, включают: Пятно Фитта, Пятно Циля-Нильсена, и Kinyoun пятно.

Микобактерии фенотипически наиболее близки к представителям Нокардия, Родококк, и Коринебактерии.

Экология

Микобактерии - широко распространенные организмы, обычно живущие в воде (включая водопроводная вода обрабатывали с хлор ) и источники пищи. Однако некоторые из них, включая туберкулез и проказу, по-видимому, облигатные паразиты и не встречаются как свободноживущие представители этого рода.

Патогенность

Микобактерии могут колонизировать своих хозяев без каких-либо неблагоприятных признаков. Например, миллиарды людей во всем мире страдают бессимптомными инфекциями М. туберкулез (Скрытый туберкулез).

Известно, что микобактериальные инфекции трудно поддаются лечению. Организмы выносливы из-за их клеточной стенки, что не является Грамотрицательный ни положительный. Кроме того, они от природы устойчивы к ряду антибиотики которые нарушают биосинтез клеточной стенки, такие как пенициллин. Благодаря своей уникальной клеточной стенке они могут выдерживать длительное воздействие кислот, щелочей, детергентов, окислительные взрывы, лизис дополнять, и много антибиотики. Большинство микобактерий восприимчивы к антибиотикам. кларитромицин и рифамицин, но появились устойчивые к антибиотикам штаммы.

Как и в случае с другими бактериальными возбудителями, М. туберкулез производит ряд поверхностных и секретируемых белков, которые способствуют его вирулентность. Однако механизм, с помощью которого эти белки способствуют вирулентности, остается неизвестным.[11]

Медицинская классификация

Микобактерии можно разделить на несколько основных групп с целью диагностики и лечения: М. туберкулез комплекс, который может вызвать туберкулез: М. туберкулез, М. bovis, М. africanum, и М. микроти; M. leprae, что приводит к Болезнь Хансена или проказа; нетуберкулезные микобактерии (NTM) все остальные микобактерии, которые могут вызывать заболевание легких, напоминающее туберкулез, лимфаденит, кожное заболевание или диссеминированное заболевание.

Микозиды

Микозиды являются гликолипид соединения, выделенные из Микобактерии которые содержат различные липидные, углеводные и аминокислотные фрагменты.[12] Микозиды A и B имеют 18 и 20 атомов углерода соответственно.[13]

Геномика

Сравнительный анализ геномов микобактерий выявил несколько консервативных инделы и сигнатурные белки, которые однозначно обнаруживаются у всех секвенированных видов этого рода Микобактерии.[14][15] Кроме того, 14 белков обнаружены только у видов из родов Микобактерии и Нокардия, предполагая, что эти два рода тесно связаны.[15]

Геномы некоторых микобактерий довольно большие по сравнению с другими бактериями. Например, геном М. vulneris кодирует 6 653 белка, что больше, чем у небольших эукариоты такие как дрожжи (который кодирует всего ~ 6000 белков).[16]

Эволюция

M. ulcerans развился из M. marinum.[17]

Виды

Филогенетическое положение туберкулезных микобактерий в пределах рода Микобактерии:
Синий треугольник соответствует последовательностям туберкулезных бацилл, которые идентичны или отличаются одним нуклеотидом. Последовательности рода Микобактерии что наиболее близко соответствовало таковым из М. туберкулез были получены из базы данных BIBI (http://pbil.univ-lyon.fr/bibi/[постоянная мертвая ссылка ]) и совпадают с данными, полученными для 17 гладких штаммов и штаммов MTBC. Дерево соединения соседей без корней основано на 1325 выровненных положениях нуклеотидов гена 16S рРНК. На шкале указаны попарные расстояния после поправки Джукса-Кантора. На узлах указаны значения поддержки Bootstrap выше 90%.

Фенотипические тесты может использоваться для идентификации и различения различных видов и штаммов микобактерий. В старых системах микобактерии сгруппированы по внешнему виду и скорости роста. Однако это симплезиоморфии, а более поздняя классификация основана на кладистика. В настоящее время известно более 100 видов.

О'Нил и его коллеги недавно представили комплексный филогенетический анализ, основанный на выравнивание ядерных геномов 57 штаммов бактерий, включая все доступные микобактерии.[18]

Медленно растет

Группа Руньона I, II и III

Микобактерии туберкулеза сложный

Также см основная статья о Микобактерии туберкулеза сложный

Mycobacterium avium сложный

Mycobacterium gordonae клады

Mycobacterium kansasii клады

Mycobacterium nonchromogenicum/Terrae клады

Микобактерии, продуцирующие миколактон

Mycobacterium simiae клады

Разгруппирован

Средняя скорость роста

Быстро растущий

Микобактерии абсцесс клады

Вместе они известны как комплекс абсцесса М.

Mycobacterium chelonae клады

Mycobacterium fortuitum клады

Mycobacterium mucogenicum клады

Mycobacterium parafortuitum клады

Mycobacterium vaccae клады

CF (кистозный фиброз)

Разгруппирован

Разгруппирован

Предлагаемое разделение рода

Гупта и другие. предложили на основе анализа 150 видов рода Микобактерии на пять родов.[19] Предлагаемые новые роды:

  • Микобактерии на основе клады Tuberculosis-Simiae
  • Миколицибактерии на основе клады Fortuitum-Vaccae
  • Миколицибактер на основе клады Terrae
  • Mycolicibacillus на основе клады Triviale
  • Mycobacteroides основан на кладе Abscessus-Chelonae

Ожидается более широкое принятие этого предложения.

Микобактериофаг

Микобактерии могут быть инфицированы микобактериофаги, бактериальные вирусы, которые могут быть использованы в будущем для лечения туберкулеза и связанных с ним заболеваний фаговая терапия В случае Mtb процедура может некоторое время не применяться на практике, поскольку частицы бактериофага не могут проникнуть в туберкулезные палочки или скопления.

использованная литература

  1. ^ Король, HC; Хера-Батлер, Т; Джеймс, П; Окли, BB; Erenso, G; Aseffa, A; Рыцарь, R; Веллингтон, EM; Куртенэ, О. (2017). «Экологические резервуары патогенных микобактерий в биогеографическом ландшафте Эфиопии». PLOS ONE. 12 (3): e0173811. Bibcode:2017PLoSO..1273811K. Дои:10.1371 / journal.pone.0173811. ЧВК  5363844. PMID  28333945.
  2. ^ а б c Райан К.Дж., Рэй К.Г., ред. (2004). Шеррис Медицинская микробиология (4-е изд.). Макгроу Хилл. ISBN  0-8385-8529-9.
  3. ^ Керр, Джеймс Х .; Барретт, Терри Л. (1 декабря 1994 г.). «Атипичные микобактериальные заболевания». В Джеймс, Уильям Д. (ред.). Военная дерматология. Вашингтон, округ Колумбия: Офис главного хирурга. п. 401. Получено 10 ноября 2020.
  4. ^ Нидервейс М, Данильчанка О, Хафф Дж, Хоффманн С, Энгельхардт Х (2010). «Наружные мембраны микобактерий: в поисках белков». Тенденции в микробиологии. 18 (3): 109–16. Дои:10.1016 / j.tim.2009.12.005. ЧВК  2931330. PMID  20060722.
  5. ^ Гош, Джайдип; Ларссон, Понт; Сингх, Бхупендер; Петтерссон, Б. М. Фредрик; Ислам, Нурул М; Натх Саркар, Сайлендра; Дасгупта, Сантану; Кирсебом, Лейф А (2009). «Споруляция у микобактерий». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 106 (26): 10781–86. Bibcode:2009PNAS..10610781G. Дои:10.1073 / pnas.0904104106. ЧВК  2705590. PMID  19541637.
  6. ^ Traag, BA; Дрикс, А; Stragier, P; Горький, Вт; Broussard, G; Hatfull, G; Чу, Ф; Адамс, KN; Рамакришнан, L; Лосик, Р. (январь 2010 г.). «Производят ли микобактерии эндоспоры?». Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (2): 878–81. Bibcode:2010ПНАС..107..878Т. Дои:10.1073 / pnas.0911299107. ЧВК  2818926. PMID  20080769.
  7. ^ Бхамиди С. (2009). «Арабиногалактан клеточной стенки микобактерий». Бактериальные полисахариды: современные инновации и будущие тенденции. Caister Academic Press. ISBN  978-1-904455-45-5.
  8. ^ Лагье, Жан-Кристоф; Эдуард, Софи; Панье, Изабель; Медианников Олег; Дранкур, Мишель; Рауль, Дидье (2015). «Текущие и прошлые стратегии бактериальной культуры в клинической микробиологии». Обзоры клинической микробиологии. 28 (1): 208–36. Дои:10.1128 / CMR.00110-14. ЧВК  4284306. PMID  25567228.
  9. ^ Parish T, Brown A, ред. (2009). Микобактерии: Геномика и молекулярная биология. Caister Academic Press. ISBN  978-1-904455-40-0.
  10. ^ МакМюррей DN (1996). «Микобактерии и нокардии». В Baron S; и другие. (ред.). Медицинская микробиология Барона (4-е изд.). Univ Техасского медицинского отделения. ISBN  0-9631172-1-1.
  11. ^ McCann, Jessica R .; Курц, Шерри; Браунштейн, Мириам (2009). «Секретируемые и экспортированные белки, важные для Микобактерии туберкулеза Патогенез ». В Wooldridge, Karl (ed.). Бактериальные секретируемые белки: секреторные механизмы и роль в патогенезе. Норфолк, Великобритания: Caister Academic Press. С. 265–97. ISBN  978-1904455424.
  12. ^ Смит, Дональд В .; Randall, H.M .; Maclennan, A. P .; Ледерер, Э. (июнь 1960 г.). «Микозиды: новый класс типоспецифических гликолипидов микобактерий». Природа. 186 (4728): 887–888. Bibcode:1960Натура.186..887С. Дои:10.1038 / 186887a0. PMID  13831939. S2CID  4149360.
  13. ^ «жирные спирты и альдегиды». Архивировано из оригинал на 2012-06-25. Получено 2007-08-05.
  14. ^ Gao, B .; Paramanathan, R .; Гупта, Р. С. (2006). «Сигнатурные белки, которые являются отличительными характеристиками актинобактерий и их подгрупп». Антони ван Левенгук. 90 (1): 69–91. Дои:10.1007 / s10482-006-9061-2. PMID  16670965. S2CID  25817892.
  15. ^ а б Gao, B .; Гупта, Р. С. (2012). «Филогенетическая основа и молекулярные сигнатуры для основных кладов филума актинобактерий». Обзоры микробиологии и молекулярной биологии. 76 (1): 66–112. Дои:10.1128 / MMBR.05011-11. ЧВК  3294427. PMID  22390973.
  16. ^ Кроче, Оливье; Роберт, Кэтрин; Рауль, Дидье; Дранкур, Мишель (8 мая 2014 г.). «Проект последовательности генома Mycobacterium vulneris DSM 45247T». Анонсы генома. 2 (3). Дои:10.1128 / геномA.00370-14. ISSN  2169-8287. ЧВК  4014686. PMID  24812218.
  17. ^ Vandelannoote K, Meehan CJ, Eddyani M, Affolabi D, Phanzu DM, Eyangoh S, Jordaens K, Portaels F, Mangas K, Seemann T, Marsollier L, Marion E, Chauty A, Landier J, Fontanet A, Leirs H, Stinear TP , де Йонг BC1 (2017). «Множественные интродукции и недавнее распространение нового патогена человека Mycobacterium ulcerans в Африке». Геном Биол Эвол 9(3):414–26
  18. ^ О'Нил, МБ; Мортимер, Т.Д .; Пепперелл, CS (2015). «Разнообразие Mycobacterium tuberculosis по эволюционным масштабам». PLOS Pathog. 11 (11): e1005257. Дои:10.1371 / journal.ppat.1005257. ЧВК  4642946. PMID  26562841.
  19. ^ Гупта, RS; Lo, B; Сын, Дж (2018). «Филогеномика и сравнительные геномные исследования убедительно подтверждают разделение рода Mycobacterium на измененный род Mycobacterium и четыре новых рода». Передний микробиол. 9: 67. Дои:10.3389 / fmicb.2018.00067. PMID  29497402.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка