Микобактерии -Mycobacterium
Микобактерии | |
---|---|
ПАЯ микрофотография из микобактерий туберкулеза . | |
Научная классификация | |
Домен: | |
Тип: |
« Актинобактерии »
|
Класс: | |
Порядок: | |
Семья: | |
Род: |
Микобактерии
Леманн и Нойман 1896 г.
|
Разновидность | |
См. Ниже . |
|
Синонимы | |
|
Mycobacterium является родом из Actinobacteria , учитывая его собственная семью, Mycobacteriaceae. В этом роде признано более 190 видов. Этот род включает патогены, которые, как известно, вызывают серьезные заболевания у млекопитающих, включая туберкулез ( Mycobacterium tuberculosis ) и проказу ( Mycobacterium leprae ) у людей. Греческий префикс мико- означает «гриб»намекая на пути микобактерий наблюдались расти в плесени -like моды на поверхности культур. Он кислотоупорный и не окрашивается методом окрашивания по Граму .
Микробиологические характеристики
Метаболизм и морфология
Микобактерии аэробны . Они имеют бациллярную форму, по крайней мере, в большинстве фаз, которые на сегодняшний день привлекают внимание микробиологов человека; 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 вида Mycobacterium marinum , который, как было показано, подвижен внутри макрофагов . Они обычно кислотоупорные . Микобактерии имеют внешнюю оболочку. У них есть капсулы , и большинство из них не образуют эндоспоры . Было показано, что M. marinum и, возможно, M. bovis спорулируют ; однако это было опровергнуто дальнейшими исследованиями. Отличительной особенностью всех видов Mycobacterium является то, что клеточная стенка толще, чем у многих других бактерий, является гидрофобной , воскообразной и богата миколиновыми кислотами / миколатами. Клеточная стенка состоит из гидрофобного слоя миколята и слоя пептидогликана, удерживаемых вместе полисахаридом арабиногалактаном . Клеточная стенка вносит существенный вклад в зимостойкость этого рода. Биосинтетические пути компонентов клеточной стенки являются потенциальными мишенями для новых лекарств от туберкулеза.
Многие виды Mycobacterium легко адаптируются к росту на очень простых субстратах , используя аммиак или аминокислоты в качестве источников азота и глицерин в качестве источника углерода в присутствии минеральных солей. Оптимальные температуры роста сильно различаются в зависимости от вида и составляют от 25 ° C до более 50 ° C.
Большинство видов Mycobacterium , включая большинство клинически значимых видов, можно культивировать в кровяном агаре . Однако некоторые виды растут очень медленно из-за чрезвычайно длинных репродуктивных циклов - M. leprae , для прохождения одного цикла деления может потребоваться более 20 дней (для сравнения, некоторые штаммы E. coli занимают всего 20 минут), что делает лабораторное культивирование медленным. процесс. Кроме того, доступность методов генетической манипуляции все еще сильно отстает от других видов бактерий.
Естественное разделение происходит между медленно- и быстрорастущими видами. Микобактерии, которые образуют колонии, четко видимые невооруженным глазом в течение 7 дней при субкультуре, называются быстрорастущими, а те, которым требуется более длительный период, называются медленно выращивающими.
Пигментация
Некоторые микобактерии производят каротиноидные 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: M. kansasii , M. marinum , M. simiae .
- Скотохромогены (группа II)
- При выращивании на свету или в темноте образуются колонии от темно-желтого до оранжевого цвета.
- Пример: M. scrofulaceum , M. gordonae , M. szulgai .
- Нехромогены (группы III и IV)
- Непигментированный на свету и в темноте или имеет только бледно-желтый, желтовато-коричневый или коричневый пигмент, который не усиливается после воздействия света.
- Пример: M. tuberculosis , M. avium-intra-cellulare , M. bovis , M. ulcerans , M. xenopi.
- Пример: M. fortuitum , M. chelonae
Характеристики окрашивания
Микобактерии - классические кислотоустойчивые организмы. Пятна , используемые при оценке образцов тканей или микробиологических образцов включают в себя пятно Fite в , Цилю-Нильсену и Kinyoun пятно .
Микобактерии фенотипически наиболее близки к членам Nocardia , Rhodococcus и Corynebacterium .
Экология
Микобактерии широко распространены организмы, как правило , живут в воде ( в том числе водопроводной воды , обработанной с хлором ) и источниками питания. Однако некоторые из них, включая туберкулез и проказу, по-видимому, являются облигатными паразитами и не встречаются в качестве свободноживущих представителей этого рода.
Патогенность
Микобактерии могут колонизировать своих хозяев без каких-либо неблагоприятных признаков. Например, миллиарды людей во всем мире страдают бессимптомными инфекциями M. tuberculosis (латентный туберкулез) .
Известно, что микобактериальные инфекции трудно поддаются лечению. Эти организмы выносливы из-за их клеточной стенки, которая не является ни грамотрицательной, ни положительной . Кроме того, они от природы устойчивы к ряду антибиотиков , нарушающих биосинтез клеточной стенки, например к пенициллину . Благодаря своей уникальной клеточной стенке они могут выдерживать длительное воздействие кислот, щелочей, детергентов, окислительных взрывов, лизиса комплементом и многих антибиотиков . Большинство микобактерий восприимчивы к антибиотикам кларитромицину и рифамицину , но появились устойчивые к антибиотикам штаммы.
Как и другие бактериальные патогены, M. tuberculosis продуцирует ряд поверхностных и секретируемых белков, которые способствуют его вирулентности . Однако механизм, с помощью которого эти белки способствуют вирулентности, остается неизвестным.
Медицинская классификация
Микобактерии можно разделить на несколько основных групп с целью диагностики и лечения: M. tuberculosis complex, который может вызывать туберкулез : M. tuberculosis , M. bovis , M. africanum и M. microti ; M. leprae , вызывающая болезнь Хансена или проказу; Нетуберкулезные микобактерии (НТМ) - это все другие микобактерии, которые могут вызывать заболевание легких, напоминающее туберкулез, лимфаденит , кожное заболевание или диссеминированное заболевание.
Микозиды
Микозиды - это гликолипидные соединения, выделенные из Mycobacterium, которые содержат различные липидные, углеводные и аминокислотные фрагменты. Микозиды A и B имеют 18 и 20 атомов углерода соответственно.
Геномика
Сравнительный анализ геномов микобактерий выявил несколько консервативных инделей и сигнатурных белков, которые однозначно обнаруживаются у всех секвенированных видов из рода Mycobacterium . Кроме того, 14 белков обнаружены только у видов из родов Mycobacterium и Nocardia , что позволяет предположить, что эти два рода тесно связаны.
Геномы некоторых микобактерий довольно большие по сравнению с другими бактериями. Например, геном M. vulneris кодирует 6 653 белка, что больше, чем у небольших эукариот, таких как дрожжи (которые кодируют только ~ 6000 белков).
Эволюция
M. ulcerans произошла от M. marinum.
Разновидность
Фенотипические тесты могут использоваться для идентификации и различения различных видов и штаммов микобактерий. В более старых системах микобактерии сгруппированы по внешнему виду и скорости роста. Однако это симплезиоморфии , и более поздняя классификация основана на кладистике . В настоящее время известно более 100 видов.
О'Нил и его коллеги недавно представили всесторонний филогенетический анализ, основанный на сопоставлении основных геномов 57 штаммов бактерий, включая все доступные микобактерии.
Медленно растет
Группа Руньона I, II и III
Комплекс микобактерий туберкулеза
Также смотрите основную статью о комплексе Mycobacterium tuberculosis.
-
Члены комплекса Mycobacterium tuberculosis (MTBC) являются возбудителями туберкулеза человека и животных. К видам в этот комплекс относятся:
- М. africanum
- М. bovis
- М. bovis BCG
- М. канетти
- М. caprae
- М. микроти
- М. mungi
- М. orygis
- М. ластоногие
- М. suricattae
- M. tuberculosis , основная причина
Комплекс Mycobacterium avium
-
Комплекс Mycobacterium avium (MAC) - это группа видов, которые при диссеминированной инфекции, но не при инфекции легких, раньше были значительной причиной смертипациентов со СПИДом. К видам в этот комплекс относятся:
- М. avium
- M. avium paratuberculosis , который был замешан в болезни Крона у людей и является возбудителем болезни Джона у крупного рогатого скота и овец.
- М. avium silvaticum
- М. avium "hominissuis"
- М. colombiense
- M. indicus pranii
- М. intracellulare
Mycobacterium gordonae clade
Mycobacterium kansasii clade
Mycobacterium nonchromogenicum / terrae clade
Микобактерии, продуцирующие миколактон
- M. ulcerans , вызывающая язву Бурули или Бэрнсдейла.
- М. псевдошотции
- М. шотции
Mycobacterium simiae clade
- М. florentinum
- М. genavense
- М. Гейдельбергенсе
- M. interjectum
- M. kubicae
- М. лентифлавум
- М. Монтефьоренс
- М. palustre
- M. parascrofulaceum
- М. simiae
- М. триплекс
Разгруппирован
- M. arabiense
- М. aromaticivorans
- M. aquaticum
- M. bacteremicum
- M. bohemicum
- М. botniense
- М. Брандери
- M. celatum
- М. химера
- М. conspicuum
- М. Cookii
- M. doricum
- М. farcinogenes
- М. haemophilum
- М. heckeshornense
- М. intracellulare
- М. kyorinense
- M. lacus
- M. leprae , вызывающая проказу
- M. lepraemurium
- M. lepromatosis , другая (менее значимая) причина лепры, описанная в 2008 г.
- М. liflandii
- М. llatzerense
- М. malmoense
- M. marinum вызывает редкое заболевание, называемое аквариумной гранулемой .
- М. neoaurum
- М. monacense
- М. Мурале
- М. Небраскенс
- М. саскачеваненсе
- М. sediminis
- М. scrofulaceum
- М. шимоидеи
- М. Сзульгай
- Mycobacterium talmoniae
- М. tusciae
- М. xenopi
- М. yongonense
Средняя скорость роста
Быстро растущий
Mycobacterium abscessus clade
Вместе они известны как комплекс абсцесса М.
Mycobacterium chelonae clade
Mycobacterium fortuitum clade
- М. boenickei
- М. брисбаненс
- M. cosmeticum
- М. fortuitum
- M. fortuitum subsp. ацетамидолитик
- М. Хьюстоненс
- М. магеритенсе
- М. neworleansense
- M. peregrinum
- M. porcinum
- M. senegalense
- М. септик
Mycobacterium mucogenicum clade
Mycobacterium parafortuitum clade
Mycobacterium vaccae clade
CF (муковисцидоз)
Разгруппирован
- М. агри
- М. aichiense
- М. alvei
- М. arupense
- М. barrassiae
- М. brumae
- M. canariasense
- М. чубуенсе
- М. концепция
- М. confluentis
- М. duvalii
- М. слоновья
- М. flavescens
- М. гадий
- М. gilvum
- М. hassiacum
- M. holsaticum
- М. iranicum
- М. komossense
- М. madagascariense
- М. massilipolynesiensis
- М. moriokaense
- М. Обуенсе
- М. phlei
- М. психротолеранс
- М. пульверис
- М. pyrenivorans
- М. смегматис
- М. сфагни
- M. thermoresistibile
- М. vanbaalenii
Разгруппирован
- М. arosiense
- М. aubagnense
- M. chlorophenolicum
- M. fluoroanthenivorans
- М. kumamotonense
- М. novocastrense
- М. Парменсе
- М. poriferae
- M. rhodesiae
- М. seoulense
- М. токайенсе
Предлагаемое разделение рода
Гупта и др. на основе анализа 150 видов этого рода предложили разделить Mycobacterium на пять родов. Предлагаемые новые роды:
- Микобактерии на основе клады Tuberculosis-Simiae
- Mycolicibacterium на основе клады Fortuitum-Vaccae
- Mycolicibacter на основе клады Terrae
- Mycolicibacillus на основе клады Triviale
- Mycobacteroides на основе клады Abscessus-Chelonae
Против этого номенклатурного деления рода Mycobacterium выступили на том основании, что оно излишне усложняет медицинскую диагностику и лечение.
Микобактериофаг
Микобактерии могут быть инфицированы микобактериофагами , бактериальными вирусами, которые могут быть использованы в будущем для лечения туберкулеза и связанных с ним заболеваний с помощью фаговой терапии . В случае Mtb процедура может некоторое время не применяться на практике, поскольку частицы бактериофага не могут проникнуть в туберкулезные палочки или скопления.
Диагностика
Микобактерии можно выращивать в бактериальной культуре , но они медленно растут, и обычно требуется 6-8 недель, прежде чем сделать вывод об отсутствии роста микобактерий.
В образцах анатомической патологии иммуногистохимия и модификации окрашивания по Цилю – Нильсену (такие как метод Фите-Фарако ) имеют сопоставимую диагностическую ценность. Оба они превосходят традиционное окрашивание Циля – Нильсена.
использованная литература
дальнейшее чтение
- Диагностика и лечение заболеваний, вызываемых нетуберкулезными микобактериями . Американское торакальное общество. Am J Респираторная медицина и реанимация . Август 1997 г. 156 (2) Часть 2 Дополнение
- РИДОМ : Рибосомная дифференциация медицинских микроорганизмов
- JP Euzéby: Список названий прокариот, стоящих в номенклатуре - род Mycobacterium
внешние ссылки
- Туберкулист : База данных аннотаций генома
- MTB Sysborg : база данных аннотаций генома от Института геномики и интегративной биологии
- Консорциум структурной геномики туберкулеза : структуры белков Mycobacterium tuberculosis
- MycDB : база данных Mycobacterium
- TBDB : база данных по туберкулезу
- Геномы Mycobacterium и соответствующая информация в PATRIC , Ресурсном центре биоинформатики, финансируемом NIAID
- Часто задаваемые вопросы о болезни легких NTM
- ПРАЗИТ: Идентификация микобактерий