SPIROCHÄTEN: ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN, MORPHOLOGIE, SYSTEMATIK - BIOLOGIE - 2025

Spirochaetes ist ein Phylum von Bakterien, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es gramnegativ ist und eine einzigartige zelluläre Ultrastruktur aufweist. Sie haben interne Motilitätsorganellen, sogenannte periplasmatische Flagellen, die es ihnen ermöglichen, sich zu biegen, sich um ihre Längsachse zu drehen und sich in flüssigen und halbfesten Medien zu bewegen.

Spirochaetes ist eine der wenigen bakteriellen Phyla, deren phänotypische Eigenschaften für ihre phylogenetischen Beziehungen auf der Grundlage der 16S-rRNA-Analyse verantwortlich sind.

Leptospira sp. Von CDC / Rob Weyant über Wikimedia Commons

Allgemeine Charakteristiken

Einige frei lebende pleomorphe Spirochaeten wie Spirochaeta coccoides weisen nicht die ultrastrukturellen und ethologischen Eigenschaften des Stammes auf, aber die Sequenzanalyse des 16S-rRNA-Gens ordnet sie der Familie der Spirochaetaceae zu.

Sie sind chemoorganotrop und können Kohlenhydrate, Aminosäuren, langkettige Fettsäuren oder langkettige Fettalkohole als Kohlenstoff- und Energiequellen verwenden.

Je nach Art können sie unter anaeroben, mikroaerophilen, fakultativ anaeroben oder aeroben Bedingungen wachsen. Einige sind frei lebend und andere haben eine spezifische Assoziation mit dem Wirt, bei der es sich um Arthropoden, Mollusken und Säugetiere, einschließlich Menschen, handeln kann. Einige Arten sind als pathogen bekannt.

Diese Bakterien bilden eine phylogenetisch alte und gut differenzierte Gruppe, die mehr mit den Phylum Bacteoides und Acidobacteria verwandt ist als mit anderen Gruppen.

Es ist ein Stamm, der ausschließlich von der Klasse Spirochaetia und der Ordnung Spirochaetales gebildet wird, zu denen vier gut abgegrenzte Familien gehören: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae und Leptospiraceae.

Sie sind länglich und spiralförmig gewickelt (korkenzieherförmig) mit einer Größe im Bereich von 0,1 bis 3 Mikrometer Durchmesser und 4 bis 250 Mikrometer Länge. Sie haben eine äußere Membran, die aus mehreren Schichten besteht, die als Zellhülle oder äußere Hülle bezeichnet werden und den protoplasmatischen Zylinder vollständig umgeben.

Zellen haben interne Motilitätsorganellen, die als periplasmatische Flagellen bezeichnet werden. Diese werden intern an jedem Ende des protoplasmatischen Zylinders eingeführt und erstrecken sich über den größten Teil der Zelle und überlappen sich im zentralen Bereich.

Fortbewegungssystem mit inneren Flagellen. Von Lamiot aus Wikimedia Commons.

Im Fall der Familie der Leptospiraceae überlappen sich periplasmatische Flagellen in Zellen nicht. Der protoplasmatische Zylinder und die Flagellen sind von einer Außenhülle umgeben, die einige Eigenschaften aufweist, die der Außenmembran von gramnegativ färbenden Bakterien entsprechen.

Andererseits ist Spirochaeta plicatilis eine Art großer Bakterien, bei der 18 bis 20 periplasmatische Flagellen nahe jedem Ende des protoplasmatischen Zylinders eingesetzt sind.

Systematisch

Die Phylogenie des Stammes Spirochaetes ist das Ergebnis einer kürzlich durchgeführten Analyse der Sequenzen des 16S-rRNA-Gens. Eine einzelne Klasse, Spirochaetia, und eine einzelne Ordnung, Spirochaetales, werden an dieser Kante erkannt.

Die Spirochaetales-Ordnung umfasst vier Familien, die gut abgegrenzt sind: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae und Leptospiraceae.

Spirochaetaceae

Bakterien in dieser Familie sind helikale Zellen mit einem Durchmesser von 0,1 bis 3,0 Mikrometern und einer Länge von 3,5 bis 250 Mikrometern. Die Zellen haben keine Hakenenden wie Mitglieder der Familie der Leptospiraceae.

Die periplasmatischen Flagellen setzen sich intern an jedem Ende der Zelle ein und erstrecken sich über den größten Teil der Länge der überlappenden Zelle im zentralen Bereich.

Die in Peptidoglycan vorhandene Diaminosäure ist L-Ornithin. Sie sind anaerob, fakultativ anaerob oder mikroaerophil. Sie sind chemoorganotrop.

Sie verwenden Kohlenhydrate und / oder Aminosäuren als Kohlenstoff- und Energiequellen, aber keine Fettsäuren oder langkettigen Fettalkohole.

Sie sind frei lebend oder in Verbindung mit Tieren, Insekten und Menschen. Einige Arten sind pathogen. Die durch 16S-rRNA-Sequenzanalyse untersuchten Spezies unterscheiden sich von Mitgliedern der Familien Brachyspiraceae, Brevinemataceae und Leptospiraceae.

Brachyspiraceae

Diese Familie enthält nur eine Gattung, Brachyspira. Sie sind helixförmige Bakterien mit regelmäßigen Lockenmustern. Die Zellen sind 2 bis 11 Mikrometer mal 0,2 bis 0,4 Mikrometer groß.

Sie sind einzellig, aber gelegentlich können Paare und Ketten von drei oder mehr Zellen in wachsenden Kulturen beobachtet werden. Unter ungünstigen Wachstumsbedingungen bilden sich kugelförmige oder runde Körper.

Sie sind gramnegative Flecken. Sie sind obligatorisch anaerob oder aerotolerant. Die Enden der Zellen können stumpf oder spitz sein.

Die Zellen haben eine typische Spirochäten-Zellstruktur, die aus einer äußeren Hülle, einem helikalen protoplasmatischen Zylinder und inneren Flagellen im Raum zwischen dem protoplasmatischen Zylinder und der äußeren Hülle besteht.

Zellen der Gattung Brachyspira haben je nach Art 8 bis 30 Flagellen. Die Anzahl der Flagellen korreliert im Allgemeinen mit der Zellgröße, so dass kleinere Zellarten weniger Flagellen aufweisen.

Die Flagellen vereinigen sich intern in gleicher Anzahl an jedem Ende der Zelle, wickeln sich um den protoplasmatischen Zylinder und ihre freien Enden überlappen sich in der Mitte der Zellen.

Es wächst zwischen 36 und 42 ° C mit einer optimalen Temperatur von 37 bis 39 ° C. Sie sind chemoorganotrop und verwenden verschiedene Kohlenhydrate für das Wachstum. Es hat Oxidase, um molekularen Sauerstoff zu reduzieren.

Brevinemataceae

Diese Familie enthält nur eine Gattung, Brevinema. Die Zellen haben eine helikale Form und einen Durchmesser von 0,2 bis 0,3 Mikrometer bei einer Länge von 4 bis 5 Mikrometer, wobei sie eine oder zwei helikale Windungen mit unregelmäßigen Wellenlängen im Bereich von 2 bis 3 Mikrometer zeigen.

Sie haben periplasmatische Flagellen ummantelt, die den Zellen Mobilität durch Flexion, Rotation und Translation verleihen. Sie haben keine zytoplasmatischen Tubuli. Sie sind mikroaerophil und mit dem Wirt assoziiert.

Leptospiraceae

Es handelt sich um rechtshändige Helixzellen mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,3 Mikrometern und einer Länge von 3,5 bis 20 Mikrometern. Nicht bewegliche Zellen haben Hakenspitzen, während aktiv bewegliche Zellen ein spiralförmiges Vorderende und einen Haken am hinteren Ende der Zelle haben.

Sie haben ein periplasmatisches Flagellum, das sich intern an jedem Ende der Zelle einfügt, sich jedoch selten in der Mitte der Zelle überlappt. Die periplasmatischen Flagellen befinden sich entlang der Helixachse.

Die in Peptidoglycan vorhandene Diaminosäure ist eine e-Diaminopimelinsäure. Sie sind obligate oder mikroaerophile aerobe Organismen. Sie sind chemoorganotrophe.

Sie verwenden langkettige Fettsäuren und Fettalkohole als Kohlenstoff- und Energiequellen. Sie sind frei lebend oder in Verbindung mit tierischen und menschlichen Wirten. Einige Arten sind pathogen.

Pathogenese

Die meisten Arten des Stammes Spirochaetes sind nicht pathogen, einige bekannte Arten zeichnen sich jedoch durch ihre Pathogenese aus.

Treponema pallidum

Es ist der Organismus, der Syphilis verursacht. Es ist ein mobiles Bakterium, das im Allgemeinen durch engen sexuellen Kontakt erworben wird und das durch das Plattenepithel oder Säulenepithel in das Gewebe des Wirts eindringt.

Die Krankheit ist durch einen Bereich mit Ulzerationen und primären Entzündungen im Genitalbereich gekennzeichnet, der sich in einer primären Infektion manifestiert. Spätere Stadien dieser Infektion sind durch makulopapuläre Eruptionen und eine mögliche granulomatöse Reaktion des Zentralnervensystems gekennzeichnet.

Andere Bakterien der Gattung können nicht-geschlechtsspezifische Krankheiten wie Pinta (auch bekannt als Blue Disease, Carate, Rist, Lota, Pinto Disease und Tina) produzieren, die von Treponema carateum oder Yaws (oder Buba, Yaw, Yaws, Yaws Tropica) produziert werden. Polipapilloma tropicum oder Thymose), hergestellt von Treponema pallidum ssp. gehören.

Borrelia burgdorferi

Verursacht Lyme-Borreliose. Diese Art hat einen einzigartigen Kern, der ein lineares Chromosom und lineare Plasmide enthält. Die verschiedenen Arten von Borrelien werden von bestimmten Arten von Zecken der Gattung Ornithodoros (Argasidae) in verschiedenen Teilen der Welt übertragen.

Diese Zecken kommen in trockenen Savannen- und Buschgebieten vor, insbesondere in der Nähe von Nagerhöhlen, Höhlen, Holzstapeln und toten Bäumen oder in Rissen in Wänden oder Decken und unter Holzböden, wo immer kleine Nagetiere leben. .

Die Reservoirarten sind Wirbeltiere wie Ratten, Mäuse, Eichhörnchen, Hunde und Vögel. Zecken nehmen Borrelia sp. durch das Saugen des Blutes infizierter Tiere oder Menschen.

Sie füttern nachts mindestens 30 Minuten lang, bevor sie in ihre Tierheime zurückkehren. Die Infektion erfolgt durch den Biss, durch infizierten Speichel oder durch Kontamination der Schleimhäute mit infizierter Hüftflüssigkeit.

Diese Bakterien werden nicht in Zeckenfäkalien ausgeschieden. Zecken bleiben lebenslang infiziert, auch wenn ihnen 7 Jahre lang Blut fehlt. Sie können horizontal zwischen Männern und Frauen übertragen werden; oder vertikal von Frauen zu ihren Nachkommen.

Hautläsion der Lyme-Borreliose durch Biss einer infizierten Zecke von Borrelia burgdorferi (Spirochaetaceae). Nach Fotokredit: James Gathany Inhaltsanbieter: CDC / James Gathany, über Wikimedia Commons

In frühen Stadien stellt sich die Lyme-Borreliose als charakteristische Hautläsion dar, die als Erythema migrans, auch Erythema migrans chronicle genannt, bezeichnet wird. Die frühe Läsion ist durch einen ausgedehnten Bereich mit rotem Ausschlag gekennzeichnet, häufig mit einem blassen Zentrum (Bullauge) an der Stelle des Zeckenstichs.

Unbehandelt kann es zu erosiver Arthritis ähnlich wie bei rheumatoider Arthritis und schließlich zu chronisch fortschreitender Enzephalitis und Enzephalomyelitis kommen. Andere Bakterien der Gattung wie B. duttonii, B. hermsii und B. dugesi können endemisches Rückfallfieber verursachen.

Leptospira

Der Erreger der Leptospirose, einer fieberhaften Krankheit, die durch aseptische Meningitis kompliziert werden kann, wenn sie nicht behandelt wird. Zu den Infektionssymptomen gehören Fieber, Schüttelfrost und Kopfschmerzen mit gelegentlichem Ikterus.

Die Organismen können sich durch Tiere, Wasser oder Boden ausbreiten, die durch den Urin von Hunden, Ratten oder Rindern kontaminiert sind. Tiere können jahrelang asymptomatische Vektoren bleiben, und Organismen können nach wochen- oder monatelanger Abgabe lebensfähig bleiben.

Der Erwerb von Krankheiten ist nach starken Regenfällen oder Überschwemmungen häufiger. Die Inkubationszeit kann bis zu 1 Monat betragen.

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