stringtranslate.com

Бактероид ломкий

Bacteroides fragilis — анаэробная грамотрицательная бактерия от плеоморфной до палочковидной формы. Он является частью нормальной микробиоты толстой кишки человекаи, как правило, является комменсальным , [1] [2] , но может вызвать инфекцию при попадании в кровоток или окружающие ткани после операции, заболевания или травмы. [3]

Естественная среда

Bacteroides fragilis обитает в желудочно-кишечном тракте человека и необходим для здорового функционирования желудочно-кишечного тракта, например, для иммунитета слизистой оболочки и питания хозяина. [4] Для мезофилов оптимальный рост происходит при температуре 37 ° C и pH около 7. [5] [4]

Морфология

Клетки B. fragilis имеют палочковидную или плеоморфную форму с размером клеток 0,5–1,5 x 1,0–6,0 мкм. [4] B. fragilis является грамотрицательной бактерией и не имеет жгутиков или ресничек, что делает ее неподвижной. Однако он использует перитрихиальные фимбрии для адгезии к другим молекулярным структурам. B. fragilis также использует сложный ряд поверхностных белков, липополисахаридных цепей и везикул внешней мембраны, чтобы помочь выжить в изменчивой микросреде кишечника. [6]

Метаболизм и мутуализм в микробиоме кишечника

B. fragilis представляет собой аэротолерантный анаэробный хемоорганотроф, способный ферментировать широкий спектр гликанов, доступных в микроокружении кишечника человека, включая глюкозу, сахарозу и фруктозу. B. fragilis также может катаболизировать различные биополимеры, полисахариды и гликопротеины в более мелкие молекулы, которые затем могут быть использованы и далее расщеплены другими микробами. Жирные кислоты, образующиеся в результате ферментации углеводов, могут служить источником энергии для хозяина. [6] [4] Цитохром bd оксидаза необходима для потребления кислорода у B. fragilis и может позволить другим облигатным анаэробам выживать в микросреде с пониженным содержанием кислорода. [7] [6] Животным, у которых отсутствуют кишечные бактерии, требуется на 30% больше калорий для поддержания массы тела. [6]

Системы измерения окружающей среды

Сложная сенсорно-экологическая система позволяет B. fragilis выживать/адаптироваться в постоянно меняющемся микробиоме кишечника человека. Эта система состоит из/предназначена для эффективной обработки:

Бактериоцины : кишечные изоляты B. fragilis секретируют высокие уровни белков бактериоцинов и устойчивы к другим бактериоцинам, секретируемым другими близкородственными изолятами. Считается, что этот механизм снижает уровень внутривидовой конкуренции. [4]

Устойчивость к солям желчных кислот : используются ферменты, такие как гидролаза солей желчных кислот, чтобы противостоять разрушающему воздействию солей желчных кислот. Моющая активность солей желчных кислот может повышать проницаемость бактериальных мембран, что в конечном итоге может привести к коллапсу мембраны и/или повреждению клеток. [4]

Реакция на окислительный стресс : такие белки, как каталаза, супероксиддисмутаза и алкилгидропероксидредуктаза, защищают организм от вредных кислородных радикалов . Это позволяет рост в присутствии наномолярных концентраций O2. [4]

Устойчивость к антибиотикам

Представители рода Bacteroides характеризуются наибольшим количеством механизмов устойчивости к антибиотикам , сопровождаемым самым высоким уровнем устойчивости среди анаэробных бактерий. Высокая устойчивость B.fragilis к антибиотикам объясняется главным образом генетической пластичностью . [8] Виды Bacteroidaceae демонстрируют растущую устойчивость к противомикробным агентам, таким как цефокситин , клиндамицин , метронидазол , карбапенемы и фторхинолоны . [6] [4]

Резервуары резистентности: виды Bacteroides накапливают множество генов устойчивости к антибиотикам/противомикробным препаратам, находясь в желудочно-кишечном тракте. Это позволяет генетически передать эти гены другим видам Bacteroides и, возможно, другим более вирулентным бактериям, что приводит к общему увеличению устойчивости к множественным лекарствам. Ситуация усугубляется тенденцией генов устойчивости быть относительно стабильными даже без присутствия антибиотика. [6]

Эпидемиология и патогенез

Группа B. fragilis является наиболее часто выделяемой Bacteroidaceae при анаэробных инфекциях , особенно тех, которые происходят из желудочно-кишечной микробиоты . B. fragilis является наиболее распространенным организмом в группе B. fragilis , на его долю приходится от 41% до 78% изолятов этой группы. Эти организмы устойчивы к пенициллину благодаря выработке бета-лактамаз и другим неизвестным факторам. [9]

Эта группа ранее классифицировалась как подвиды B. fragilis (т.е. B. f. ssp. fragilis , B. f. ssp. distasonis , B. f. ssp. ovatus , B. f. ssp. thetaiotaomicron и B. f. ssp. thetaiotaomicron и B. f. ssp. ссп. вульгатус ). Они были реклассифицированы в отдельные виды на основе исследований гомологии ДНК. [10] B. fragilis (ранее известный как B. f. ssp. fragilis ) часто выделяется из крови , плевральной жидкости , перитонеальной жидкости , ран и абсцессов головного мозга . [ нужна цитата ]

Хотя группа B. fragilis является наиболее распространенным видом, обнаруживаемым в клинических образцах, это наименее распространенный вид Bacteroides, присутствующий в фекальной микробиоте, составляя лишь 0,5% бактерий, присутствующих в кале. Их патогенность частично обусловлена ​​способностью продуцировать капсульный полисахарид , который защищает от фагоцитоза [6] и стимулирует образование абсцессов. [3]

Bacteroides fragilis участвует в 90% анаэробных инфекций брюшины . [11] Он также вызывает бактериемию [12], связанную с внутрибрюшными инфекциями, перитонитом и абсцессами после разрыва внутренних органов, а также подкожными абсцессами или ожогами возле заднего прохода. [13] Хотя он и грамотрицательный, он имеет измененный ЛПС и не вызывает эндотоксического шока. Уровень смертности от инфекций, вызванных B. fragilis, при отсутствии лечения составляет 60%. [6]

Противовоспалительное действие

Было показано, что полисахарид А B. fragilis (PSA) защищает животных от экспериментальных заболеваний, таких как колит , астма или воспаление легких . [14] Мутанты B. fragilis , лишенные поверхностных полисахаридов, не могут легко колонизировать кишечник. [8] Колонизация PSA B. fragilis в слизистой оболочке кишечника индуцирует регуляторные Т-клетки и подавляет провоспалительные Т-хелперы 17 . [14]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Кувахара Т., Ямасита А., Хиракава Х., Накаяма Х., Тох Х., Окада Н. и др. (октябрь 2004 г.). «Геномный анализ Bacteroides fragilis выявляет обширные инверсии ДНК, регулирующие адаптацию клеточной поверхности». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (41): 14919–14924. Бибкод : 2004PNAS..10114919K. дои : 10.1073/pnas.0404172101 . ПМК  522005 . ПМИД  15466707.
  2. ^ «Bacteroides fragilis». Руководство Джонса Хопкинса ABX .
  3. ^ Аб Левинсон В. (2010). Обзор медицинской микробиологии и иммунологии (11-е изд.).
  4. ^ abcdefgh Wexler HM (2014). «Род Bacteroides». Розенберг Э., Делонг Э.Ф., Лори С., Стакебрандт Э. (ред.). Прокариоты . Берлин, Гейдельберг: Springer. стр. 459–484. дои : 10.1007/978-3-642-38954-2_129. ISBN 978-3-642-38954-2. {{cite book}}: |work=игнорируется ( помощь )
  5. ^ "БакМап". bacmap.wishartlab.com . Проверено 13 ноября 2021 г.
  6. ^ abcdefgh Wexler HM (октябрь 2007 г.). «Бактероиды: хорошие, плохие и мельчайшие». Обзоры клинической микробиологии . 20 (4): 593–621. дои : 10.1128/CMR.00008-07. ПМК 2176045 . ПМИД  17934076. 
  7. ^ Баун А.Д., Малами М.Х. (январь 2004 г.). «Строгий анаэроб Bacteroides fragilis растет и получает пользу от наномолярных концентраций кислорода». Природа . 427 (6973): 441–444. Бибкод : 2004Natur.427..441B. дои : 10.1038/nature02285. PMID  14749831. S2CID  4420207.
  8. ^ ab Сунь Ф, Чжан Ц, Чен В (2019). «Потенциальный вид пробиотиков следующего поколения? Темная и светлая стороны Bacteroides fragilis в здоровье». Международное исследование пищевых продуктов . 126 : 108590. doi : 10.1016/j.foodres.2019.108590. PMID  31732047. S2CID  201203450.
  9. ^ Снидман Д.Р., Якобус Н.В., Макдермотт Л.А., Голан Ю., Хехт Д.В., Гольдштейн Э.Дж. и др. (январь 2010 г.). «Уроки, извлеченные из исследования анаэробов: историческая перспектива и обзор самых последних данных (2005–2007 гг.)». Клинические инфекционные болезни . 50 (Приложение 1): С26–С33. дои : 10.1086/647940 . ПМИД  20067390.
  10. ^ Барон Э.Дж., Аллен С.Д. (июнь 1993 г.). «Должны ли клинические лаборатории принять новые таксономические изменения? Если да, то когда?». Клинические инфекционные болезни . 16 (Приложение 4): S449–S450. doi : 10.1093/clinids/16.Supplement_4.S449 . ПМИД  8324167.
  11. ^ Бактероидные инфекции в eMedicine.
  12. ^ Брук I (июнь 2010 г.). «Роль анаэробных бактерий в бактериемии». Анаэроб . 16 (3): 183–189. doi :10.1016/j.anaerobe.2009.12.001. ПМИД  20025984.
  13. ^ Брук I (октябрь 2008 г.). «Микробиология и лечение абдоминальных инфекций». Пищеварительные заболевания и науки . 53 (10): 2585–2591. дои : 10.1007/s10620-007-0194-6. PMID  18288616. S2CID  35945399.
  14. ^ аб Эртюрк-Хасдемир Д., Очоа-Репарас Дж., Каспер Д.Л., Каспер Л.Х. (2021). «Исследование оси кишечник-мозг для контроля воспалительной демиелинизации ЦНС: иммуномодуляция полисахаридом А Bacteroides fragilis». Границы в иммунологии . 12 : 662807. дои : 10.3389/fimmu.2021.662807 . ПМЦ 8131524 . ПМИД  34025663. 

Внешние ссылки