Γενικά χαρακτηριστικά του σπιροχανέ, μορφολογία, συστηματική

Σπυροχαιές Πρόκειται για ένα φάσμα βακτηριδίων που χαρακτηρίζονται από το ότι είναι αρνητικά κατά gram και έχοντας μια μοναδική κυτταρική υπερδομή. Έχουν οργανίδια εσωτερικής κινητικότητας που ονομάζονται περιπλασματικά μαστίγια, τα οποία τους επιτρέπουν να κάμπτονται, να περιστρέφονται στον διαμήκη άξονά τους και να κινούνται σε υγρό και ημιστερεό μέσο.

Τα σπιροχαιεία είναι ένα από τα λίγα βακτηριακά φυτά των οποίων τα φαινοτυπικά χαρακτηριστικά αποκαλύπτουν τις φυλογενετικές τους σχέσεις με βάση την ανάλυση 16S rRNA.

Ευρετήριο

• 1 Γενικά χαρακτηριστικά 
• 2 Συστηματική 
  • 2.1 Spirochaetaceae
  • 2.2 Brachyspiraceae
  • 2.3 Brevinemataceae
  • 2.4 Leptospiraceae
• 3 Παθογένεια
  • 3.1 Treponema pallidum (Spirochaetaceae)
  • 3.2 Borrelia burgdorferi (Spirochaetaceae)
  • 3.3 Leptospira spp. (Leptospiraceae)
• 4 Αναφορές 

Γενικά χαρακτηριστικά

Μερικοί ελεύθεροι ζωντανοί σπιροχανίτες, όπως Spirochaeta coccoides, δεν έχουν τα υπερδομικά και ηθολογικά χαρακτηριστικά του φύλου, αλλά η ανάλυση αλληλουχίας του γονιδίου 16S rRNA τα εντοπίζει μέσα στην οικογένεια Spirochaetaceae.

Είναι χημειοργανοτροφικοί, μπορούν να χρησιμοποιήσουν υδατάνθρακες, αμινοξέα, λιπαρά οξέα μακράς αλυσίδας ή λιπαρές αλκοόλες μακράς αλυσίδας ως πηγές άνθρακα και ενέργειας.

Ανάλογα με το είδος, μπορούν να αναπτυχθούν σε αναερόβιες, μικροαεροφιλικές, προαιρετικά αναερόβιες ή αερόβιες συνθήκες. Μερικοί είναι ελεύθεροι που ζουν και άλλοι έχουν μια συγκεκριμένη σχέση με τον ξενιστή, που μπορεί να είναι αρθρόποδα, μαλάκια και θηλαστικά, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Ορισμένα είδη είναι γνωστό ότι είναι παθογόνα.

Αυτά τα βακτήρια συνθέτουν μια φυλογενετικά παλιά και καλά διαφοροποιημένη ομάδα, πιο σχετική με το φυτό Bacteoides και Acidobacteria, από ό, τι σε άλλες ομάδες.

Είναι μια ακμή κοπής που σχηματίζεται μόνο από την τάξη Spirochaetia και της τάξης Spirochaetales, η οποία περιλαμβάνει τέσσερις οικογένειες οι οποίοι είναι καλά οριοθετείται: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae και Leptospiraceae.

Είναι επίμηκες και ελικοειδώς τυλιγμένο (τιρμπουσόν), με μέγεθος που κυμαίνεται από 0,1 έως 3 μικρά σε διάμετρο και 4-250 μικρά σε μήκος. Έχουν μια εξωτερική μεμβράνη που σχηματίζεται από πολλαπλά στρώματα που ονομάζονται κυψελωτό περίβλημα ή εξωτερικό περίβλημα που περιβάλλει πλήρως τον πρωτοπλασματικό κύλινδρο.

Τα κύτταρα έχουν οργανίδια εσωτερικής κινητικότητας που ονομάζονται περιπλασματικά μαστίγια. Αυτά εισάγονται εσωτερικά σε κάθε άκρο του πρωτοπλασματικού κυλίνδρου και εκτείνονται κατά μήκος του μεγαλύτερου μέρους του κυττάρου, επικαλύπτονται στην κεντρική περιοχή

Στην περίπτωση της οικογένειας Leptospiraceae, τα περιπλασματικά μαστίγια δεν επικαλύπτονται στα κύτταρα. Ο πρωτοπλασμικός κύλινδρος και ο μαστίγας περικλείονται από ένα εξωτερικό περίβλημα το οποίο έχει κάποια χαρακτηριστικά ανάλογα με την εξωτερική μεμβράνη της χρωστικής αρνητικής κατά gram βακτηριδίων.

Από την άλλη πλευρά, Spirochaeta plicatilis, είναι ένα είδος μεγάλων βακτηριδίων που έχει 18 έως 20 περιπλασματικά μαστίγια τοποθετημένα κοντά σε κάθε άκρο του πρωτοπλασματικού κυλίνδρου. 

Συστηματική

Η φυλογενία του σπιροχειοειδούς φύλου είναι το αποτέλεσμα πρόσφατης ανάλυσης των αλληλουχιών του γονιδίου 16S rRNA. Σε αυτό το άκρο αναγνωρίζεται μια κατηγορία, η Σπιροχεία, και μια ενιαία τάξη, οι Σπιροχαητέλες.

Η σειρά Spirochaetales περιλαμβάνει τέσσερις οικογένειες που είναι καλά οριοθετημένες: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae και Leptospiraceae.

Spirochaetaceae

Τα βακτηρίδια αυτής της οικογένειας είναι ελικοειδή κύτταρα, διαμέτρου από 0,1 έως 3,0 μικρά και μήκους από 3,5 έως 250 μικρά. Τα κύτταρα δεν έχουν αγκιστρωμένα άκρα όπως μέλη της οικογένειας Leptospiraceae.

Τα περιπλασματικά μαστίγια εισάγονται εσωτερικά σε κάθε άκρο του κυττάρου και εκτείνονται κατά το μεγαλύτερο μέρος του μήκους του υπερκείμενου κυττάρου στην κεντρική περιοχή.

Το διαμινοξύ που υπάρχει στην πεπτιδογλυκάνη είναι η L-ορνιθίνη. Είναι αναερόβιες, ενδεχομένως αναερόβιες ή μικροαερόφιλες. Είναι χημειο-οργανοτροφικά.

Χρησιμοποιούν υδατάνθρακες και / ή αμινοξέα ως πηγές άνθρακα και ενέργειας, αλλά δεν χρησιμοποιούν λιπαρά οξέα ή λιπαρές αλκοόλες μακράς αλυσίδας.

Είναι ελεύθεροι να ζουν ή σε συνδυασμό με ζώα, έντομα και ανθρώπους. Ορισμένα είδη είναι παθογόνα. Είδη που εξετάστηκαν με ανάλυση αλληλουχίας 16S rRNA είναι διακριτές από τα μέλη της οικογένειας Brachyspiraceae, Brevinemataceae και Leptospiraceae.

Brachyspiraceae

Αυτή η οικογένεια περιέχει μόνο ένα φύλο, Brachyspira. Πρόκειται για ελικοειδές σχήμα βακτηρίων με τακτικές μορφές μπούκλα. Τα κύτταρα μετρούν μεταξύ 2 και 11 μικρών κατά 0,2 έως 0,4 μικρά.

Είναι μονοκύτταρα, αλλά περιστασιακά ζεύγη και αλυσίδες τριών ή περισσοτέρων κυττάρων μπορούν να παρατηρηθούν σε αναπτυσσόμενες καλλιέργειες. Υπό δυσμενείς συνθήκες ανάπτυξης σχηματίζονται σφαιρικά ή στρογγυλά σώματα.

Έχουν gram-αρνητική χρώση. Είναι υποχρεωτικά αναερόβιες ή αερόλυτες. Τα άκρα των κυττάρων μπορεί να είναι αμβλύ ή μυτερά.

Τα κύτταρα έχουν μια τυπική δομή των κυττάρων σπειροχαίτες, που αποτελείται από ένα εξωτερικό περίβλημα, ένα ελικοειδές protoplasmic κύλινδρο και μαστιγίων εσωτερικό χώρο μεταξύ του κυλίνδρου και πρωτοπλασματική από τον εξωτερικό μανδύα.

Τα κύτταρα του γένους Brachyspira Έχουν από 8 έως 30 flagella, ανάλογα με το είδος. Ο αριθμός των μαστιγίων συσχετίζεται συνήθως με το μέγεθος του κυττάρου, έτσι ώστε τα μικρότερα είδη κυττάρων να έχουν λιγότερες μαστίγες.

Οι μαστίγες ενώνονται εσωτερικά, σε ίσο αριθμό σε κάθε άκρο του κυττάρου, περιτυλίγονται γύρω από τον πρωτοπλασμικό κύλινδρο και τα ελεύθερα άκρα τους επικαλύπτονται στο κέντρο των κυττάρων.

Αυξάνεται μεταξύ 36 και 42 ° C, με τη βέλτιστη θερμοκρασία από 37 έως 39 ° C. Είναι χημειοργανοτροφικοί, χρησιμοποιώντας διάφορους υδατάνθρακες για ανάπτυξη. Έχει οξειδάση για τη μείωση του μοριακού οξυγόνου.

Brevinemataceae

Αυτή η οικογένεια περιέχει μόνο ένα φύλο, Brevinema. Τα κύτταρα είναι ελικοειδώς και έχουν μια διάμετρο από 0,2 έως 0,3 microns σε μήκος από 4 έως 5 microns, δείχνοντας ένα ή δύο ελικοειδείς στροφές με ακανόνιστα μήκη κύματος που κυμαίνονται από 2 έως 3 μικρά.

Έχουν περιτυλιγμένα περιπλασματικά μαστίγια που προσδίδουν κινητικότητα στα κύτταρα με κάμψη, περιστροφή και μετάφραση. Δεν έχουν κυτταροπλασματικούς σωλήνες. Είναι μικροαερόφιλα, που σχετίζονται με τον ξενιστή.

Leptospiraceae

Είναι κύτταρα με σωστή ελικοειδή διαμόρφωση, τα οποία μπορούν να μετρήσουν από 0,1 έως 0,3 μικρά σε διάμετρο και από 3,5 έως 20 μικρά σε μήκος. Τα μη κινητά κύτταρα έχουν αγκιστρωμένες άκρες, ενώ τα ενεργά κινητά κύτταρα έχουν ένα σπειροειδές εμπρόσθιο άκρο και ένα άγκιστρο στο οπίσθιο άκρο του κυττάρου.

Έχουν περιπλασμικό φλοιό που εισάγεται εσωτερικά σε κάθε άκρο του κυττάρου, αλλά σπάνια επικαλύπτεται στο κέντρο του κυττάρου. Οι περιπλασματικές μαστιγίες βρίσκονται στον ελικοειδή άξονα.

Το διαμινοξύ που υπάρχει στην πεπτιδογλυκάνη είναι ένα ε-διαμινοπιμελικό οξύ. Είναι υποχρεωμένοι αερόβιοι ή μικροαερόφιλοι οργανισμοί. Είναι χημειοργανοτροφικοί.

Χρησιμοποιούν λιπαρά οξέα μακράς αλυσίδας και λιπαρές αλκοόλες, όπως άνθρακα και πηγές ενέργειας. Είναι ελεύθεροι να ζουν ή σε συνδυασμό με τους επισκέπτες των ζώων και των ανθρώπων. Ορισμένα είδη είναι παθογόνα.

Παθογένεια

Τα περισσότερα είδη σπιροχαιτιών δεν είναι παθογόνα, ωστόσο ορισμένα καλά γνωστά είδη ξεχωρίζουν για την παθογένεσή τους.

Treponema pallidum (Spirochaetaceae)

Ο οργανισμός προκαλεί σύφιλη. Πρόκειται για ένα κινητό βακτήριο που συνήθως αποκτάται από στενή σεξουαλική επαφή και διεισδύει στον ιστό του ξενιστή μέσω του πλακώδους ή κολπικού επιθηλίου.. 

Η ασθένεια χαρακτηρίζεται από μια περιοχή πρωτοπαθούς εξέλκωσης και φλεγμονής στις γεννητικές περιοχές, η οποία εκδηλώνεται σε μια πρωτογενή λοίμωξη. Τα μεταγενέστερα στάδια αυτής της μόλυνσης χαρακτηρίζονται από μακροσκοπικές εκρήξεις και πιθανή κοκκιωματώδη απόκριση με εμπλοκή του κεντρικού νευρικού συστήματος. 

Άλλα βακτήρια του γένους μπορούν να παράγουν μη νευρικές ασθένειες, όπως η πίντα (επίσης γνωστή ως μπλε ασθένεια, καράτε, εμπερίδες, lota, πίντα και μπανιέρα) που παράγονται από Treponema carateum ή περιστροφή (ή μπουμπούρα, στροφή, φραμχοεσία, τροπική στροφή, πολυπυλωτό τροπικό ή θυμός) που παράγεται από Treponema pallidum ssp. pertenue.

Borrelia burgdorferi (Spirochaetaceae)

Προκαλεί νόσο του Lyme. Αυτό το είδος έχει έναν μοναδικό πυρήνα που περιέχει ένα γραμμικό χρωμόσωμα και γραμμικά πλασμίδια. Τα διάφορα είδη Borrelia μεταδίδονται από συγκεκριμένα είδη κρότωνων του γένους Ορνιθόδωρος (Argasidae) σε διάφορα μέρη του κόσμου.

Αυτά τα τσιμπούρια βρίσκονται σε περιοχές με ξηρό σαβάνα και θάμνοι, ιδιαίτερα κοντά σε λαγούμια τρωκτικών, τα σπήλαια, σωρούς ξύλων και νεκρά δέντρα, ή ρωγμές σε τοίχους ή στις οροφές και κάτω από ξύλινα πατώματα, οπουδήποτε κατοικείται από μικρά τρωκτικά.

Τα είδη δεξαμενών είναι σπονδυλωτά όπως αρουραίοι, ποντίκια, σκίουροι, σκύλοι και πτηνά. Τα τσιμπούρια καταπιούν το Borrelia sp. με το αίμα των μολυσμένων ζώων ή ανθρώπων.

Τρέφονται τη νύχτα, τουλάχιστον για 30 λεπτά πριν επιστρέψουν στα καταφύγιά τους. Η μόλυνση εμφανίζεται με τσίμπημα, μέσω μολυσμένου σάλιου ή με μόλυνση των βλεννογόνων με μολυσμένο κοξώδες υγρό.

Αυτά τα βακτήρια δεν εκκρίνονται στα κόπρανα των κροτώνων. Τα κρότωνες παραμένουν μολυσμένα για τη ζωή, ακόμη και αν δεν έχουν αίμα για 7 χρόνια. Μπορούν να μεταδίδονται οριζόντια μεταξύ ανδρών και γυναικών. ή κάθετα, από τα θηλυκά στους απογόνους τους.

Στα αρχικά στάδια, η νόσος του Lyme παρουσιάζει ως ξεχωριστή μεταναστευτικό ερύθημα κλήση δερματική βλάβη, που ονομάζεται επίσης ερύθημα μεταναστευτικό χρόνιο. Η πρώιμη βλάβη χαρακτηρίζεται από μια επεκτατική περιοχή του κόκκινο εξάνθημα, συχνά με ένα ωχρό κέντρο (φινιστρίνι) στο σημείο του τσιμπήματος από κρότωνα.

Εάν αφεθεί χωρίς θεραπεία, μπορεί να εμφανιστεί διαβρωτική αρθρίτιδα παρόμοια με τη ρευματοειδή αρθρίτιδα και, τελικά, χρόνια προοδευτική εγκεφαλίτιδα και εγκεφαλομυελίτιδα. Άλλα βακτήρια του γένους, όπως Β. Duttonii, B. hermsii και Β. Dugesi, μπορεί να προκαλέσει υποτροπιάζοντα ενδημικό πυρετό.

Leptospira spp. (Leptospiraceae)

Ο αιτιατός παράγων της λεπτοσπείρωση, μια εμπύρετη νόσο που μπορεί να περιπλέξει την άσηπτη μηνιγγίτιδα αν δεν αντιμετωπιστεί. Τα συμπτώματα της λοίμωξης περιλαμβάνουν πυρετό, ρίγη και πονοκέφαλο, με περιστασιακή παρουσίαση του ίκτερου.

Οι οργανισμοί μπορεί να εξαπλωθεί από τα ζώα, το νερό ή χώμα μολυσμένο από τα ούρα των σκύλων, αρουραίων ή του ζωικού κεφαλαίου. Τα ζώα μπορεί να παραμείνει ασυμπτωματική για πολλά χρόνια φορείς και οργανισμοί μπορούν να παραμείνουν βιώσιμα μετά από την αποφλοίωση για εβδομάδες ή μήνες.

Η απόκτηση ασθενειών είναι πιο συχνή μετά από έντονες βροχοπτώσεις ή πλημμύρες. Η περίοδος επώασης μπορεί να είναι έως 1 μήνα.

Αναφορές

1. Ηθοποιός, J.K. (2012). Κλινική Βακτηριολογία. Στην: Integrated Review Immunology and Microbiology (δεύτερη έκδοση) του lsevier. Pp 105-120.
2. Krieg, N.R., J. Τ Staley, D. R. Brown, Β.Ρ. Hedlund, B. J. Παστέρ, Ν L. Ward, W. Ludwig και W. Β Whitman. (2010) Εγχειρίδιο Bergey της Συστηματικής Βακτηριολογίας: Τόμος 4: Η Bacteroidetes, σπειροχαίτες, Tenericutes (Mollicutes), Acidobacteria, fibrobacteres, Fusobacterium, Dictyoglomi, gemmatimonadetes, lentisphaerae, Verrucomicrobia, χλαμύδια, και planctomycetes. ΗΠΑ.
3. Gupta, R.S., Mahmood, S και Adeolu, M. (2013). Μια phylogenomic και μοριακή προσέγγιση υπογραφή για το χαρακτηρισμό του φύλο σπειροχαίτες και των μεγάλων κλάδων της: πρόταση ταξινομική αναθεώρηση της συνομοταξία. Fronters ίη Microbiology, 4: 217.
4. Σπυροχαιές. (2018). Wikipedia, Η ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια. Ημερομηνία διαβούλευσης: 14:21, 10 Οκτωβρίου 2018 από: en.wikipedia.org.
5. Tilly, Κ. Rosa, Ρ.Α. και Stewart, Ρ.Ε. 2008. Βιολογία της Λοίμωξης με Borrelia burgdorferi. Μολυσματικές Νοσοκομειακές Κλινικές της Βόρειας Αμερικής, 22 (2): 217-234.