Bakteriální kapsle - Bacterial capsule

Vnější červená vrstva v tomto diagramu je kapsle, která je odlišná od buněčné obálky. Tato bakterie je grampozitivní, protože jeho buněčná obálka obsahuje jeden buněčná membrána (oranžová) a silná peptidoglykan obsahující buněčnou stěnu (fialová).

The bakteriální kapsle je velká struktura mnoha bakterie.[1] Je to polysacharid vrstva, která leží mimo obálka buňky, a je tedy považována za součást vnějšího obalu bakteriální buňky. Je to dobře organizovaná vrstva, která se snadno nesmyje a může být příčinou různých nemocí.[2][3]

Tobolka - kterou najdete v obou gram negativní a grampozitivní bakterie —Je odlišný od druhé lipidové membrány - bakteriální vnější membrána, který obsahuje lipopolysacharidy a lipoproteiny a nachází se pouze v gramnegativních bakteriích. Když amorfní sekrece viskózní (tvořící tobolku) difunduje do okolního média a zůstane jako volná nedemarkovaná sekrece, je známá jako slizová vrstva. Pod tímto pojmem jsou někdy shrnuty tobolky a slizy glykokalyx.

Bakteriální kapsle má částečně vyvýšený okraj, který sleduje obrys buňky. Kapsle po barvení vylučuje inkoust India Ink. Slizová vrstva je nehřebenovaná matice, která se snadno deformuje a není schopná vyloučit inkoust India Ink. Biofilmy se skládají z mnoha buněk a jejich vnějších bariér. Primární funkce kapslí i slizových vrstev jsou pro ochranu a přilnavost.

Složení

Další informace: Polysacharid § Bakteriální kapsulární polysacharidy

Většina bakteriálních tobolek se skládá z polysacharid,[4] ale některé druhy používají jiné materiály, napříkladKyselina D-glutamová v Bacillus anthracis. Protože většina kapslí je tak těsně zabalena, je obtížné je obarvit, protože většina standardních skvrn nemůže do kapsle proniknout. Pro vizualizaci zapouzdřených bakterií pomocí mikroskopu je vzorek ošetřen tmavou skvrnou, například Indický inkoust. Struktura kapsle zabraňuje proniknutí skvrny do buňky. Při pohledu se bakteriální kapsle objevují jako jasná halo kolem buňky na tmavém pozadí.[5]

Funkce

Kapsle je považována za faktor virulence protože zvyšuje schopnost bakterií způsobovat nemoci (např. zabraňuje fagocytóza ). Tobolka může chránit buňky před pohlcením eukaryotickými buňkami, jako jsou makrofágy.[6] Může být vyžadována protilátka specifická pro tobolky fagocytóza nastat. Tobolky také obsahují voda který chrání bakterie před vysušení. Vylučují také bakteriální viry a většina hydrofobní toxické materiály jako např čistící prostředky.[Citace je zapotřebí ] Imunita vůči jednomu typu kapsle nevede k imunitě vůči ostatním typům. Kapsle také pomáhají buňkám přilnout k povrchu. Jako skupina, ve které je kapsle přítomna, je známá jako bakterie zapouzdřené v polysacharidu nebo zapouzdřené bakterie.[7]

Rozmanitost

Kapsle se nejčastěji vyskytuje mezi gramnegativními bakteriemi:

Některé grampozitivní bakterie však mohou mít také tobolku:

The droždí Cryptococcus neoformans,[19] ačkoli to není bakterie, má podobnou kapsli.[20][21]

Příliš malé kapsle, které nelze vidět běžným mikroskopem, jako je M protein z Streptococcus pyogenes, se nazývají mikrokapsle.

Demonstrace kapsle

  1. Barvení inkoustu v Indii: kapsle se jeví jako čiré halo kolem bakterie, protože inkoust nemůže do kapsle proniknout.[22]:87
  2. Manevalova skvrna na tobolce: tobolka se jeví jako čiré halo mezi růžově zbarvenou bakterií a modrošedým pozadím. Skvrna pozadí je kyselá skvrna Kongská červená (která díky pH mění barvu na modrošedou) a růžovou skvrnou je kyselý fuschin.
  3. Sérologické metody: Kapsulární materiál je antigenní a lze jej prokázat smícháním se specifickým antikapsulárním sérem. Při zkoumání pod mikroskopem se tobolka jeví jako „oteklá“ v důsledku zvýšení její lomu. Tento jev je základem quellungova reakce.

Použití při očkování

Očkování použití kapsulárního materiálu je účinné proti některým organismům (např. H. influenzae typ b,[23][24] S. pneumoniae, a N. meningitidis[25]). Polysacharidy však nejsou vysoce antigenní, zejména u dětí, takže mnoho kapsulárních vakcín obsahuje polysacharidy konjugované s nosiči bílkovin, jako je toxoid tetanu nebo difterický toxoid. To stimuluje mnohem silnější imunitní odpověď.[26]

Viz také

Reference

  1. ^ Peterson JW (1996). Bakteriální patogeneze. Lékařská mikrobiologie. Lékařská pobočka University of Texas v Galvestonu. ISBN  9780963117212. Citováno 17. ledna 2018.
  2. ^ Gao S, Lewis GD, Ashokkumar M, Hemar Y (leden 2014). „Inaktivace mikroorganismů nízkofrekvenčním vysoce výkonným ultrazvukem: 1. Účinek růstové fáze a vlastnosti tobolek bakterií“. Ultrazvuková sonochemie. 21 (1): 446–53. doi:10.1016 / j.ultsonch.2013.06.006. PMID  23835398.
  3. ^ Hathaway LJ, Grandgirard D, Valente LG, Täuber MG, Leib SL (březen 2016). „Kapsle Streptococcus pneumoniae určuje závažnost onemocnění u experimentální pneumokokové meningitidy“. Otevřená biologie. 6 (3): 150269. doi:10.1098 / rsob.150269. PMC  4821241. PMID  27009189.
  4. ^ "bakteriální kapsle " na Dorlandův lékařský slovník
  5. ^ „Basteria: kapsle a slizové vrstvy“. Encyklopedie Britannica. Archivovány od originál dne 8. 3. 2013.
  6. ^ Daffé M, Etienne G (1999). "Kapsle Mycobacterium tuberculosis a její důsledky pro patogenitu". Tuberkulóza a plicní nemoc. 79 (3): 153–69. doi:10.1054 / tuld.1998.0200. PMID  10656114.
  7. ^ Lindberg AA (listopad 1999). "Polyosidy (zapouzdřené bakterie)". Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, Série III. 322 (11): 925–32. Bibcode:1999CRASG.322..925L. doi:10.1016 / s0764-4469 (00) 87188-7. PMID  10646085.
  8. ^ "Meningokoková meningitida". Textbookofbacteriology.net. Archivovány od originál dne 02.02.2014. Citováno 2014-01-22.
  9. ^ Ganesh K, Allam M, Wolter N, Bratcher HB, Harrison OB, Lucidarme J a kol. (Únor 2017). „Molekulární charakterizace invazivní tobolky bez obsahu Neisseria meningitidis v Jižní Africe“. Mikrobiologie BMC. 17 (1): 40. doi:10.1186 / s12866-017-0942-5. PMC  5320719. PMID  28222677.
  10. ^ Harrison OB, Claus H, Jiang Y, Bennett JS, Bratcher HB, Jolley KA a kol. (Duben 2013). „Popis a nomenklatura lokusu kapsle Neisseria meningitidis“. Vznikající infekční nemoci. 19 (4): 566–73. doi:10.3201 / eid1904.111799. PMC  3647402. PMID  23628376.
  11. ^ Yoshida K, Matsumoto T, Tateda K, Uchida K, Tsujimoto S, Yamaguchi K (listopad 2000). "Role bakteriálního pouzdra v lokálních a systémových zánětlivých reakcích myší během plicní infekce Klebsiella pneumoniae". Journal of Medical Microbiology. 49 (11): 1003–10. doi:10.1099/0022-1317-49-11-1003. PMID  11073154.
  12. ^ Dorman MJ, Feltwell T, Goulding DA, Parkhill J, Short FL (listopad 2018). „Klebsiella pneumoniae Defined by density-TraDISort“. mBio. 9 (6). doi:10,1 128 / mBio.01863-18. PMC  6247091. PMID  30459193.
  13. ^ Schembri MA, Blom J, Krogfelt KA, Klemm P (srpen 2005). „Interakce tobolek a fimbrií u Klebsiella pneumoniae“. Infekce a imunita. 73 (8): 4626–33. doi:10.1128 / IAI.73.8.4626-4633.2005. PMC  1201234. PMID  16040975.
  14. ^ Schouls L, van der Heide H, Witteveen S, Zomer B, van der Ende A, Burger M, Schot C (únor 2008). „Dvě varianty mezi kmeny sérotypu b Haemophilus influenzae s odlišnými geny bcs4, hcsA a hcsB vykazují rozdíly v expresi polysacharidové kapsle“. Mikrobiologie BMC. 8 (1): 35. doi:10.1186/1471-2180-8-35. PMC  2267795. PMID  18298818.
  15. ^ Deretic V, Dikshit R, Konyecsni WM, Chakrabarty AM, Misra TK (březen 1989). „Gen algR, který reguluje mukoidii u Pseudomonas aeruginosa, patří do třídy genů citlivých na životní prostředí.“. Journal of Bacteriology. 171 (3): 1278–83. doi:10.1128 / jb.171.3.1278-1283.1989. PMC  209741. PMID  2493441.
  16. ^ Gibson DL, White AP, Snyder SD, Martin S, Heiss C, Azadi P a kol. (Listopad 2006). „Salmonella produkuje kapsli O-antigenu regulovanou AgfD a důležitou pro perzistenci v životním prostředí“. Journal of Bacteriology. 188 (22): 7722–30. doi:10.1128 / JB.00809-06. PMC  1636306. PMID  17079680.
  17. ^ Hamaguchi S, Zafar MA, Cammer M, Weiser JN (březen 2018). "Kapsle prodlužuje přežití Streptococcus pneumoniae během hladovění". Infekce a imunita. 86 (3). doi:10.1128 / IAI.00802-17. PMC  5820961. PMID  29311231.
  18. ^ Hyams C, Camberlein E, Cohen JM, Bax K, Brown JS (únor 2010). „Kapsle Streptococcus pneumoniae inhibuje aktivitu komplementu a neutrofilní fagocytózu mnoha mechanismy“. Infekce a imunita. 78 (2): 704–15. doi:10.1128 / IAI.00881-09. PMC  2812187. PMID  19948837.
  19. ^ O'Meara TR, Alspaugh JA (červenec 2012). „Kapsle Cryptococcus neoformans: meč a štít“. Recenze klinické mikrobiologie. 25 (3): 387–408. doi:10.1128 / CMR.00001-12. PMC  3416491. PMID  22763631.
  20. ^ Gates MA, Thorkildson P, Kozel TR (duben 2004). "Molekulární architektura kapsle Cryptococcus neoformans". Molekulární mikrobiologie. 52 (1): 13–24. doi:10.1111 / j.1365-2958.2003.03957.x. PMID  15049807.
  21. ^ Casadevall A, Coelho C, Cordero RJ, Dragotakes Q, Jung E, Vij R, Wear MP (prosinec 2019). "Cryptococcus neoformans". Virulence. 10 (1): 822–831. doi:10.1080/21505594.2018.1431087. PMC  6779390. PMID  29436899.
  22. ^ Rudolph K (1996). „Kapitola 3: Pseudomonas synringae pathovars“. V Singh RP, Kohmoto K, Singh US (eds.). Patogeneze a specificita hostitele u chorob rostlin. Svazek 1: Prokaryotes (1. vyd.). Amsterdam: Elsevier Science. ISBN  978-0-08-098473-5.
  23. ^ Satola SW, Collins JT, Napier R, Farley MM (říjen 2007). „Kapslová genová analýza invazivního Haemophilus influenzae: přesnost sérotypizace a prevalence IS1016 u netypovatelných izolátů“. Journal of Clinical Microbiology. 45 (10): 3230–8. doi:10.1128 / JCM.00794-07. PMC  2045354. PMID  17699642.
  24. ^ Watts SC, Holt KE (červen 2019). „In Silico Serotyping of the Haemophilus influenzae Capsule Locus“. Journal of Clinical Microbiology. 57 (6). doi:10.1128 / JCM.00190-19. PMC  6535587. PMID  30944197.
  25. ^ Tzeng YL, Thomas J, Stephens DS (září 2016). „Regulace kapsle v Neisseria meningitidis“. Kritické recenze v mikrobiologii. 42 (5): 759–72. doi:10.3109 / 1040841X.2015.1022507. PMC  4893341. PMID  26089023.
  26. ^ Goldblatt D (leden 2000). „Konjugované vakcíny“. Klinická a experimentální imunologie. 119 (1): 1–3. doi:10.1046 / j.1365-2249.2000.01109.x. PMC  1905528. PMID  10671089.