Shigella flexneri - Shigella flexneri

Shigella flexneri
Shigella flexneri.tif
Shigella flexneri
Vědecká klasifikace
Království:
Bakterie
Kmen:
Proteobakterie
Třída:
Gammaproteobakterie
Objednat:
Enterobacterales
Rodina:
Enterobacteriaceae
Rod:
Shigella
Druh:
S. flexneri
Binomické jméno
Shigella flexneri
Castellani & Chalmers 1919

Shigella flexneri je druh Gramnegativní bakterie v rodu Shigella který může způsobit průjem u lidí. Několik různých séroskupiny z Shigella jsou popsány; S. flexneri patří do skupiny B. S. flexneri infekce lze obvykle léčit antibiotiky, i když se některé kmeny staly odolný. Méně závažné případy se obvykle neléčí, protože se v budoucnu stanou odolnějšími.[1] Shigella jsou úzce spjaty s Escherichia coli, ale lze je odlišit od E-coli na základě patogenity, fyziologie (selhání fermentace laktózy nebo dekarboxylátu lysinu) a sérologie.[2]

Objev

Tento druh byl pojmenován po americkém lékaři Simon Flexner; rod Shigella je pojmenován po japonském lékaři Kiyoshi Shiga, který zkoumal příčinu úplavice. Shiga vstoupil na Tokijskou císařskou univerzitu v roce 1892, během níž se zúčastnil přednášky Dr. Shibasabura Kitasata. Shiga byl ohromen intelektem a sebevědomím doktora Kitasata, a tak po ukončení studia pro něj pracoval jako výzkumný asistent v Institutu pro infekční nemoci. V roce 1897 soustředil Shiga své úsilí na to, co Japonci označili jako vypuknutí „Sekiri“ (úplavice). Tyto epidemie byly pro Japonce škodlivé a vyskytovaly se často na konci 19. století. 1897 sekiri epidemie postihla> 91 000, s mírou úmrtnosti> 20%.[3] Shiga studoval 32 pacientů s úplavicí a užíval Kochovy postuláty úspěšně izolovat a identifikovat bakterii způsobující onemocnění. Pokračoval ve studiu a charakterizaci bakterie a identifikoval její metody produkce toxinu, tj Shiga toxin a neúnavně pracovali na vytvoření vakcíny proti této nemoci.

Taxonomie

Království:Bakterie
Kmen:Proteobakterie
Třída:Gammaproteobakterie
Objednat:Enterobacterales
Rodina:Enterobacteriaceae
Rod:Shigella
Druh:S. flexneri

Charakterizace

Morfologie

S. flexneri je tyčinkovitá neblagární bakterie, která se spoléhá na pohyblivost na bázi aktinu. Produkuje proteinový aktin rychlým a nepřetržitým způsobem, aby se poháněl vpřed uvnitř a mezi buňkami hostitele.[4] Tato bakterie je gramnegativní a nevytváří spor Shigella ze séroskupiny B. V této séroskupině je 6 sérotypů.[2]

Invaze

S. flexneri je intracelulární bakterie, která infikuje epiteliální výstelku střevního traktu savce. Tato bakterie je tolerantní vůči kyselinám a může přežít za podmínek pH 2. Je tedy schopna vstoupit do úst svého hostitele a přežít průchod žaludkem do tlustého střeva.[5] Jakmile jste uvnitř tlustého střeva, S. flexneri může proniknout do epitelu třemi způsoby: 1) Bakterie může měnit těsné spoje mezi epiteliálními buňkami a umožnit jí kříž do sub-sliznice. 2) Může proniknout do vysoce endocytické M buňky které jsou rozptýleny v epiteliální vrstvě a přecházejí do sub-sliznice. 3) Po dosažení sub-sliznice mohou být bakterie fagocytovány makrofágy a vyvolat apoptózu, buněčnou smrt. Toto se uvolňuje cytokiny ten nábor polymorfonukleární buňky (PMN) do sub-sliznice. S. flexneri stále v lumen tlustého střeva procházejí epiteliální výstelkou, když PMN přecházejí do infikované oblasti.[6] S. flexneri používá tyto tři metody k dosažení sub-sliznice k proniknutí do epiteliálních buněk z bazolaterální strany. Bakterie má čtyři známé invazivní plasmidové antigeny: IpaA, IpaB, IpaC a IpaD. Když S. flexneri naváže kontakt s bazolaterální stranou epiteliální buňky, IpaC a IpaB jsou fúzovány dohromady, aby vytvořily póry v membráně epiteliální buňky. Poté použije a sekreční systém typu III (T3SS) pro vložení dalších Ipa proteinů do cytoplazmy epiteliální buňky.[6] S. flexneri může projít do sousedních epiteliálních buněk pomocí vlastního proteinu vnější membrány, IcsA, k aktivaci mechanismu sestavování aktinu hostitele. Protein IcsA je nejprve lokalizován na jednom pólu bakterie, kde se poté váže na protein hostitele, Protein neurálního Wiskott-Aldrichova syndromu (N-WASP). Tento komplex IcsA / N-WASP poté aktivuje Komplex 2/3 proteinu souvisejícího s aktinem (Arp). Arp 2/3 Complex je protein zodpovědný za rychlé zahájení polymerace aktinu a pohánění bakterií vpřed.[6][2][7] Když S. flexneri dosáhne sousední membrány, vytvoří výčnělek do cytoplazmy sousední buňky. Bakterie jsou obklopeny dvěma vrstvami buněčné membrány. Poté použije další komplex IpaBC k vytvoření póru a vstupu do další buňky. VacJ je protein, který také potřebuje S. flexneri opustit výstupek. Jeho přesná funkce se stále studuje, ale je známo, že bez ní je mezibuněčné šíření značně narušeno.[6][8] Bakteriální replikace v epiteliální buňce je pro buňku škodlivá, ale předpokládá se, že smrt epiteliálních buněk je do značné míry způsobena vlastní zánětlivou odpovědí hostitele.[6]

Genetika

Genom S. flexneri a Escherichia coli jsou téměř nerozeznatelné na úrovni druhů. S. flexneri má kruhový chromozom se 4 599 354 páry bází. Je menší než u E-coli ale geny jsou podobné. S. flexneri má v genomu asi 4 084 známých genů. Rozsáhlá podobnost mezi E-coli a S. flexneri má být způsobeno horizontální přenos. Všechny geny potřebné pro S. flexneri napadnout epiteliální výstelku tlustého střeva se nacházejí na virulenci plazmid zvané pINV. Genom pINV je mezi poddruhem vysoce konzervovaný S. flexneri. S. flexneri má také dva další malé multikopy plazmidy, ale některé kmeny S. flexneri mají více plazmidů, u nichž existuje podezření, že způsobují rezistenci na antibiotika.[9] Některé kmeny S. flexneri mají rezistenci na antibiotika streptomycin, ampicilin nebo trimethoprim.[10] Bylo zjištěno, že chloramfenikol, kyselina nalidixová a gentamicin jsou stále účinnými antibiotiky pro některé kmeny.[11]

Metabolismus

S. flexneri je heterotrofní. Využívá Embden-Meyerhof-Parnas (EMP), Entner-Doudoroff (ED) nebo pentóza fosfátová cesta (PPP) metabolizovat cukry. Produkty těchto cest se poté přivádějí do Cyklus kyseliny citronové (TCA). S. flexneri může metabolizovat glukózu a pyruvát. Doplněný pyruvát umožňuje největší růst a je považován za preferovaný zdroj uhlíku. Pyruvát může být dodáván vlastním metabolizmem buňky nebo získáván z hostitelské buňky. S. flexneri je fakultativní anaerobní který je schopen vykonávat smíšená kyselá fermentace pyruvátu.[12][2] S. flexneri není schopen fermentovat laktózu.[2] Tato bakterie roste optimálně při 37 ° C, ale může růst při teplotách až 30 ° C.[11]

Malá RNA

Bakteriální malé RNA hrají důležitou roli v mnoha buněčných procesech. RnaG a RyhB sRNA byly dobře studovány v S. flexneri.[13] Ukázalo se, že sRNA ssr1, která může hrát roli v odolnosti vůči kyselému stresu a regulaci virulence, existuje pouze Shigella.[14]

Ekologie

Infekční cyklus

S. flexneri obsahuje plazmid virulence, který kóduje tři faktory virulence: sekreční systém typu 3 (T3SS), proteiny antigenu invazního plazmidového antigenu (proteiny IPA) a IcsA (používá se k šíření mezi buňkami).[15]

Po infekci S. flexneri injektuje cytoplazmu hostitelských buněk proteiny ipa pomocí T3SS - zařízení podobného jehlu a stříkačku, které je společné mnoha gramnegativním patogenům. Tyto proteiny ipa indukují hostitelskou buňkou „rozrušení membrány“. Prohrábnutí membrány vytváří membránové kapsy, které zachycují a pohlcují bakterie. Jakmile jsem uvnitř, S. flexneri používá aktin hostitelské buňky k pohonu k přímému pohybu z buňky do buňky pomocí buněčného mechanismu známého jako paracytophagy,[16][17] podobně jako bakteriální patogen Listeria monocytogenes.

S. flexneri je schopen potlačit akutní zánětlivou reakci v počátečním stadiu infekce[18] použitím efektorového proteinu OspI, který je kódován pomocí ORF169b na Shigella velký plazmid a vylučovaný sekrečním systémem typu III. Tlumí zánětlivou reakci během bakteriální invaze potlačením TNF-α - faktor spojený s receptorem 6 (TRAF6 ) zprostředkovaná signální cesta.[18] OspI má aktivitu glutamin deamidázy a je schopen selektivně deaminovat glutamin na pozici 100 palců UBC13 na glutamát, a to má za následek selhání aktivity konjugující s E2 ubikvitinem, která je vyžadována pro aktivaci TRAF6.[18]

Reference

  1. ^ Ryan KJ; Ray CG; Sherris JC, vyd. (2004). Sherris Medical Microbiology (4. vydání). New York: McGraw-Hill. ISBN  978-0-8385-8529-0. LCCN  2003054180. OCLC  52358530.
  2. ^ A b C d E Hale, Thomas L .; Keusch, Gerald T. (1996), Baron, Samuel (ed.), "Shigella", Lékařská mikrobiologie (4. vyd.), Lékařská pobočka University of Texas v Galvestonu, ISBN  978-0-9631172-1-2, PMID  21413292, vyvoláno 2020-04-23
  3. ^ Trofa, Andrew F .; Ueno-Olsen, Hannah; Oiwa, Ruiko; Yoshikawa, Masanosuke (01.11.1999). „Dr. Kiyoshi Shiga: objevitel dyzentérie Bacillus“. Klinické infekční nemoci. 29 (5): 1303–1306. doi:10.1086/313437. ISSN  1058-4838. PMID  10524979.
  4. ^ Goldberg, Marcia B. (prosinec 2001). „Pohyblivost intracelulárních mikrobiálních patogenů na základě aktinů“. Recenze mikrobiologie a molekulární biologie. 65 (4): 595–626. doi:10.1128 / MMBR.65.4.595-626.2001. ISSN  1092-2172. PMC  99042. PMID  11729265.
  5. ^ Bagamboula, C. F .; Uyttendaele, M .; Debevere, J. (2002). "Kyselinová tolerance Shigella sonnei a Shigella flexneri". Journal of Applied Microbiology. 93 (3): 479–486. doi:10.1046 / j.1365-2672.2002.01714.x. ISSN  1365-2672. PMID  12174047.
  6. ^ A b C d E Jennison, Amy V .; Verma, Naresh K. (01.02.2004). „Infekce Shigella flexneri: patogeneze a vývoj vakcín“. Recenze mikrobiologie FEMS. 28 (1): 43–58. doi:10.1016 / j.femsre.2003.07.002. ISSN  0168-6445. PMID  14975529.
  7. ^ Egile, Coumaran; Loisel, Thomas P .; Laurent, Valérie; Li, Rong; Pantaloni, Dominique; Sansonetti, Philippe J .; Carlier, Marie-France (1999-09-20). „Aktivace efektoru Cdc42 N-vosa proteinem Shigella flexneri Icsa podporuje nukleaci aktinu komplexem Arp2 / 3 a motilitou na bázi bakteriálních aktinů“. Journal of Cell Biology. 146 (6): 1319–1332. doi:10.1083 / jcb.146.6.1319. ISSN  0021-9525. PMID  10491394.
  8. ^ Carpenter, Chandra D .; Cooley, Benjamin J .; Needham, Brittany D .; Fisher, Carolyn R .; Trent, M. Stephen; Gordon, Vernita; Payne, Shelley M. (2014-02-01). „Transportér Vps / VacJ ABC je vyžadován pro mezibuněčné šíření Shigella flexneri“. Infekce a imunita. 82 (2): 660–669. doi:10.1128 / IAI.01057-13. ISSN  0019-9567. PMC  3911398. PMID  24478081.
  9. ^ Wei, J .; Goldberg, M. B .; Burland, V .; Venkatesan, M. M .; Deng, W .; Fournier, G .; Mayhew, G. F .; Plunkett, G .; Rose, D. J .; Darling, A .; Mau, B. (01.05.2003). "Kompletní genomová sekvence a srovnávací genomika kmene Shigella flexneri kmene Serotype 2a 2457T". Infekce a imunita. 71 (5): 2775–2786. doi:10.1128 / IAI.71.5.2775-2786.2003. ISSN  0019-9567. PMC  153260. PMID  12704152.
  10. ^ Pan, Jing-Cao; Ye, Rong; Meng, Dong-Mei; Zhang, Wei; Wang, Hao-Qiu; Liu, Ke-Zhou (2006-08-01). „Molekulární charakteristiky integronů 1. a 2. třídy a jejich vztah k rezistenci na antibiotika u klinických izolátů Shigella sonnei a Shigella flexneri“. Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 58 (2): 288–296. doi:10.1093 / jac / dkl228. ISSN  0305-7453. PMID  16766536.
  11. ^ A b Oaks, E. V .; Wingfield, M. E.; Formal, S. B. (1985-04-01). "Tvorba plaku virulentním Shigella flexneri". Infekce a imunita. 48 (1): 124–129. doi:10.1128 / IAI.48.1.124-129.1985. ISSN  0019-9567. PMC  261924. PMID  3884506.
  12. ^ Waligora, E. A .; Fisher, C. R .; Hanovice, N.J .; Rodou, A .; Wyckoff, E. E.; Payne, S. M. (01.07.2014). „Role intracelulárních cest metabolismu uhlíku ve virulenci Shigella flexneri“. Infekce a imunita. 82 (7): 2746–2755. doi:10.1128 / IAI.01575-13. ISSN  0019-9567. PMC  4097621. PMID  24733092.
  13. ^ Peng, Junping; Yang, Jian; Jin, Qi (2011-04-05). „Integrovaný přístup k hledání přehlédnutých genů u Shigella“. PLOS One. 6 (4): e18509. Bibcode:2011PLoSO ... 618509P. doi:10.1371 / journal.pone.0018509. ISSN  1932-6203. PMC  3071730. PMID  21483688.
  14. ^ Wang, Ligui; Yang, Guang; Qi, Lihua; Li, Xiang; Jia, Leili; Xie, Jing; Qiu, Shaofu; Li, Peng; Hao, RongZhang (01.01.2016). „Nová malá RNA reguluje toleranci a virulenci u Shigella flexneri reakcí na kyselé změny prostředí“. Hranice v buněčné a infekční mikrobiologii. 6: 24. doi:10.3389 / fcimb.2016.00024. ISSN  2235-2988. PMC  4782007. PMID  27014636.
  15. ^ Stevens J; Galyov EE; Stevens MP (2006). "Pohyb bakteriálních patogenů závislý na aktinu". Příroda Recenze Mikrobiologie. 4 (2): 91–101. doi:10.1038 / nrmicro1320. PMID  16415925.
  16. ^ Ogawa M; Handa Y; Ashida H; Suzuki M; Sasakawa C (2008). "Všestrannost Shigella efektorů". Příroda Recenze Mikrobiologie. 6 (1): 11–16. doi:10.1038 / nrmicro1814. PMID  18059288.
  17. ^ Robbins JR; Barth AI; Markýz H; de Hostos EL; Nelson WJ; Theriot JA (1999). "Listeria monocytogenes využívá normální procesy hostitelské buňky k šíření z buňky do buňky ". Journal of Cell Biology. 146 (6): 1333–1350. doi:10.1083 / jcb.146.6.1333. PMC  1785326. PMID  10491395.
  18. ^ A b C Sanada T; Kim M; Mimuro H; Suzuki M; Ogawa M; Oyama A; Ashida H; Kobayashi T; Koyama T; Nagai S; Shibata Y; Gohda J; Inoue J; Mizushima T; Sasakawa C (2012). „The Shigella flexneri efektor OspI deamiduje UBC13, aby tlumil zánětlivou reakci ". Příroda. 483 (7391): 623–6. Bibcode:2012Natur.483..623S. doi:10.1038 / příroda 10894. PMID  22407319.

externí odkazy