PROTEOBAKTERIEN: EIGENSCHAFTEN, SUBPHILE, PATHOGENESE - BIOLOGIE - 2025

Die Proteobakterien sind bakterielle Phylum größer, komplex und vielfältig unter Prokaryoten. Es umfasst etwa 384 Gattungen und 1.300 Arten von gramnegativen Bakterien mit einer Zellwand, die hauptsächlich aus Lipopolysacchariden besteht.

Beim Menschen sind neben Darm und Kot auch Proteobakterien auf Haut, Mundhöhle, Zunge und Vaginaltrakt vorhanden. Proteobakterien sind eine der am häufigsten vorkommenden Phyla in der menschlichen Darmmikrobiota.

Gruppe von E. coli (Gammaproteobakterien). Von Foto von Eric Erbe, digitale Kolorierung von Christopher Pooley, beide von USDA, ARS, EMU. über Wikimedia Commons

Die Zunahme der normalen Anteile von Bakterien dieses Stammes im Vergleich zu anderen (Bacteroidetes und Firmicutes) ist mit Darm- und extraintestinalen Erkrankungen verbunden, hauptsächlich mit einem entzündlichen Phänotyp.

Proteobakterien umfassen eine Vielzahl von Krankheitserregern, wie die Gattungen Brucella und Rickettsia der Alphaproteobakterienklasse, Bordetella und Neisseria der Betaproteobakterienklasse, Escherichia, Shigella, Salmonella und Yersinia der Gammaproteobakterienklasse und schließlich Helicobacter der Klasse Epsilonproteobakterien.

Neben Krankheitserregern umfassen die Phylum-Proteobakterien wechselseitige Arten wie obligate Endosymbionten von Insekten, einschließlich der Gattungen Buchnera, Blochmannia, Hamiltonella, Riesia, Sodalis und Wigglesworthia.

Jüngste Studien haben ergeben, dass sich symbiotische Proteobakterien in den meisten Fällen aus parasitären Vorfahren entwickelt haben, was mit dem Paradigma übereinstimmt, dass sich bakterielle Mutualisten häufig aus Krankheitserregern entwickeln.

Eigenschaften

Die Bakterien dieses Stammes sind morphologisch, physiologisch und ökologisch vielfältig. Sein Name leitet sich vom antiken griechischen Meeresgott Proteus ab, der viele verschiedene Formen annehmen konnte, was auf die große Vielfalt der Formen der in diesen Taxa gesammelten Bakterien anspielt.

Zellen können in Form von Bazillen oder Kokken vorliegen, mit oder ohne Prosteca, gegeißelt oder nicht, und nur einige Arten können Fruchtkörper bilden. Sie können ernährungsphysiologisch, heterotrop und chemolithotroph sein.

Subphiles

Basierend auf der phylogenetischen Analyse des 16S-rRNA-Gens wird das Proteobakterien-Phylum in 6 Klassen unterteilt: Alphaproteobakterien, Betaproteobakterien, Gammaproteobakterien, Deltaproteobakterien, Epsilonproteobakterien und Zetaproteobakterien.

Alle Klassen sind monophyletisch, mit Ausnahme der Gammaproteobakterien, die mit den Betaproteobakterien paraphyletisch sind.

Alphaproteobakterien

Die Klasse der Alphaproteobakterien umfasst 13 Ordnungen von Bakterien. Sie können verschiedene Morphologien wie gestielt, sternenklar und spiralförmig annehmen. Sie können auch Stängel und Knospen bilden, wodurch sie ihr Verhältnis von Oberfläche zu Volumen erhöhen und in Umgebungen mit wenigen Nährstoffen überleben können.

Alphaproteobakterien weisen eine große Vielfalt von Stoffwechselstrategien auf, wie z. B. Photosynthese, Stickstofffixierung, Ammoniakoxidation und Methylotrophie. Die am häufigsten vorkommenden marinen Zellorganismen gehören zu dieser Gruppe.

Viele Arten dieser Bakterienklasse neigen dazu, einen intrazellulären Lebensstil als Mutualisten von Pflanzen oder Krankheitserregern von Pflanzen oder Tieren anzunehmen, wie Rhizobim, der sich mit den Wurzeln einiger Pflanzenarten bildet, oder Wolbachia, ein Parasit der gewöhnlichen Mücke.

Alphaproteobakterien wurden auch mit der Ahnengruppe in Verbindung gebracht, aus der Mitochondrien hervorgingen, den Rickettsiales. Andere Gattungen wie Rickettsia sind Krankheitserreger.

Betaproteobakterien

Betaproteobakterien werden von 14 Ordnungen von Bakterien gebildet, die eine Vielfalt von Formen und Metabolismen aufweisen. Sie können streng oder fakultativ aerob sein.

Einige Arten können chemoautotrop sein, wie beispielsweise die Gattung Nitrosomonas, die ein Oxidationsmittel für Ammoniak ist. Andere sind Phototrophen wie Rhodocyclus und Rubrivivax, die Licht als Energiequelle nutzen.

Betaproteobakterien greifen durch Oxidation von Ammonium in die Fixierung von Stickstoff ein und produzieren Nitrit, eine sehr wichtige Verbindung in der Pflanzenphysiologie.

Andere Arten können innerhalb dieser Gruppe pathogen sein, wie Neisseriaceae (die Gonorrhoe und Meningitis verursachen), Ralstonia, ein Pflanzenpathogen von Nachtschatten (Tomate, Kartoffel) und Burkholderia glumae, das die Rispe in der Gruppe schädigt Reisanbau.

Deltaproteobakterien

Deltaproteobakterien Gruppe 7 Ordnungen von gramnegativen Bakterien. Sie sind anaerob und werden üblicherweise in Sedimenten von Seen, Sümpfen und Meeresböden isoliert. Sie sind Sulfatreduzierer und nehmen am natürlichen Schwefelkreislauf teil.

Diese Klasse umfasst Bakterien, die älter sind als andere Bakterien, wie die Arten der Gattungen Bdellovibrio und Myxococcus. Myxobakterien emittieren Sporen und Gruppen in mehrzelligen Fruchtkörpern in Umgebungen mit begrenzten Lebensmitteln. Diese bilden die komplexeste Gruppe von Bakterien

Epsilonproteobakterien

Die Epsilonproteobakterien umfassen nur eine Ordnung von gramnegativen Bakterien. Sie sind wie dünne spiralförmige oder gebogene Stangen geformt. Einige Arten sind Symbionten des Verdauungstrakts von Tieren, andere sind Parasiten des Magens (Helicobacter spp.) Oder des Zwölffingerdarms (Campylobacter spp.).

Bakterien in dieser Gruppe leben in mikroaerophilen oder anaeroben Umgebungen, wie z. B. hydrothermalen Tiefseequellen. Sie sind chemolithotroph, weil sie ihre Energie aus der Oxidation von reduziertem Schwefel oder Wasserstoff in Verbindung mit der Reduktion von Nitrat oder Sauerstoff beziehen. Andere sind autotrop und verwenden den umgekehrten Krebszyklus, um Kohlendioxid in Biomasse zu fixieren.

Pathogenese

Da Proteobakterien das Phylum von Bakterien mit der größten Anzahl von Arten und den komplexesten und vielfältigsten sind, umfasst es eine Vielzahl von Krankheitserregern.

Escherichia coli

Diese Bakterien werden im Kot infizierter Tiere ausgeschieden und können bis zu drei Tage in der Umwelt überleben.

E. coli besiedelt einen neuen Wirt auf fäkal-oralem Weg, indem es Rohkost oder kontaminiertes Wasser einnimmt, an Darmzellen haftet und bei Betroffenen Durchfall verursacht.

Fäkale Bakterien können die Harnröhre besiedeln und sich bei Männern über die Harnwege auf die Blase und die Nieren oder die Prostata ausbreiten, was zu einer Harnwegsinfektion führt.

Wenn ein spezifischer Stamm von E. coli, der ein Kapselantigen namens K1 enthält, den Darm des Neugeborenen durch die Vagina der kontaminierten Mutter besiedelt, tritt eine Bakteriämie auf, die zu einer Meningitis bei Neugeborenen führt.

In selteneren Fällen sind virulente Stämme auch für das hämolytisch-urämische Syndrom, Peritonitis, Mastitis, Septikämie und Lungenentzündung verantwortlich.

Salmonellen

Sobald S. enterica in einen neuen Wirt eintritt, beginnt sein Infektionszyklus durch lymphoides Gewebe. Die Bakterien haften an den Darmepithelzellen des Ileums und der M-Zellen und induzieren in ihnen eine Umlagerung ihres Zytoskeletts, die die Bildung großer Wellen auf der Oberfläche auslöst und eine nicht-selektive Endozytose ermöglicht, für die die Bakterien in die Zelle gelangen können .

Ebenso erzeugt Salmonellen zytotoxische Wirkungen, die M-Zellen zerstören und Apoptose in aktivierten Makrophagen und Phagozytose in nicht aktivierten Makrophagen induzieren, für die sie zur Leber und Milz transportiert werden, wo sie sich vermehren.

Beim Menschen kann S. enterica zwei Krankheiten verursachen: Typhus, verursacht durch S. enterica sub. enterica Paratyphi-Serotypen oder Salmonellose, verursacht durch andere Serotypen.

Vibrio

Die meisten Vibrio-Infektionen sind mit Gastroenteritis verbunden, können aber auch offene Wunden infizieren und eine Septikämie verursachen. Diese Bakterien können von Meerestieren getragen werden und ihre Aufnahme verursacht beim Menschen tödliche Infektionen.

Y. Cholerae (der Erreger der Cholera) wird normalerweise durch kontaminiertes Wasser verbreitet. Andere pathogene Arten wie V. parahaemolyticus und V. vulnificus werden durch kontaminierte Lebensmittel übertragen, die im Allgemeinen mit dem Verzehr von nicht gekochten Schalentieren verbunden sind.

Ausbrüche von V. vulnificus sind tödlich und treten häufig in heißen Klimazonen auf. Nach dem Hurrikan Katrina in New Orleans kam es zu einem Ausbruch dieser Art.

Helicobacter

Einige Helicobacter-Arten leben im oberen Gastrointestinaltrakt und in der Leber von Säugetieren und einigen Vögeln. Einige Stämme dieser Bakterien sind für den Menschen pathogen und stark mit Magengeschwüren, chronischer Gastritis, Duodenitis und Magenkrebs assoziiert.

Arten der Gattung Helicobacter können im Magen eines Säugetiers gedeihen und große Mengen an Urease produzieren, wodurch der pH-Wert lokal von 2 auf 6 oder 7 erhöht wird, was es zu einem kompatibleren Medium macht.

Y. pylori infiziert bis zu 50% der menschlichen Bevölkerung. Es befindet sich im Schleim, auf der inneren Oberfläche des Epithels und gelegentlich in den Epithelzellen des Magens.

Die Besiedlung des Magens durch H. pylori kann zu einer chronischen Gastritis führen, einer Entzündung der Magenschleimhaut an der Infektionsstelle.

Yersinia

Die Gattung Yersinia umfasst 11 Arten, von denen nur Y. pestis, Y. pseudotuberculosis und bestimmte Stämme von Y. enterocolitica für Menschen und einige warmblütige Tiere von pathogener Bedeutung sind.

Y. pestis ist der Erreger der Lungen-, Septikämie- und Beulenpest. Die Art der Pest hängt von der Form der Infektion ab, entweder durch den Stich infizierter Flöhe (Beulenpest und septikämische Pest) oder von Person zu Person durch Husten, Erbrechen und Niesen, wenn die Krankheit zur Lungenform fortgeschritten ist. (Lungen- oder Lungenpest).

Eine Lungenpest tritt auf, wenn Bakterien die Lunge infizieren, während eine Beulenpest auftritt, wenn Bakterien durch einen Flohbiss durch die Haut in den Körper eindringen und durch die Lymphgefäße zu einem Lymphknoten wandern und Entzündungen verursachen. Schließlich tritt eine septikämische Pest aufgrund einer Blutinfektion nach dem Biss infizierter Flöhe auf

Y. Pseudotuberkulose wird durch Kontakt mit infizierten Tieren oder durch den Verzehr von kontaminiertem Futter und Wasser erworben. Es ist die Ursache einer tuberkuloseähnlichen Krankheit namens Scharlach, die die Lymphknoten betrifft. Es kann lokalisierte Gewebenekrose, Granulome in Milz, Leber und Lymphknoten verursachen.

Y. enterocolitica-Infektionen treten im Allgemeinen beim Verzehr von nicht gekochtem Schweinefleisch oder bei kontaminiertem Wasser, Fleisch oder Milch auf. Akute Infektionen führen beim Menschen im Allgemeinen zu einer selbstlimitierenden Enterokolitis oder terminalen Ileitis und Adenitis. Zu den Symptomen können wässriger oder blutiger Durchfall und Fieber gehören, ähnlich wie bei Blinddarmentzündung oder Salmonellose oder Shigellose.

Verweise

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