Stránka mikrobiálního bioreálu o rodu Propionibacterium
Klasifikace
Taxony vyššího řádu:
Bakterie; Actinobacteria; Actinobacteria (třída); Actinobacteridae; Actinomycetales; Propionibacterineae; Propionibacteriaceae
Druhy:
Propionibacterium acidipropionici; P. acnes; P. australiense; P. avidum; P. cyclohexanicum; P. freudenreichii; P. granulosum; P. jensenii; P. microaerophilum; P. propionicum; P. thoenii; P. sp.
NCBI: Taxonomie Genom: -Nocardioides sp. JS614 -Propionibacterium acnes KPA171202
Popis a význam
Druhy propionibakterií se vyskytují po celém těle. Propionibakterie jsou obecně nepatogenní; pokud však některé druhy propionibakterií kontaminují krev a jiné tělní tekutiny, mohou způsobit řadu infekcí včetně běžného kožního onemocnění acne vulgaris (způsobeného P. acnes). Některé druhy propionibakterií se vyskytují v potravinách, jako jsou sýry a jiné mléčné výrobky. P. freudenreichii se používá při výrobě švýcarského sýra, kde vytváří jeho chuť a charakteristické dírky. Chuť pochází z propionátu, produktu fermentace, a díry nebo „oči“ z bublinek oxidu uhličitého.
Struktura genomu
V současné době je dokončen jeden projekt genomu Propionibacterium acnes KPA1202 a probíhá projekt genomu Nocardioides sp. JS614. Celá sekvence genomu P. acnes zahrnuje 2333 domnělých genů a odhaluje četné genové produkty podílející se na rozkladu molekul hostitele, včetně sialidáz, neuraminidáz, endoglykoceramidáz, lipáz a pórotvorných faktorů. Další informace naleznete v odkazech (vlevo nahoře).
Struktura a metabolismus buňky
Propionibakterie jsou pomalu rostoucí, nesporulující, grampozitivní, anaerobní bakterie. Mohou mít tyčinkovitý nebo rozvětvený tvar a mohou se vyskytovat jednotlivě, v párech nebo ve skupinách. Obvykle produkují z glukózy kyselinu mléčnou, propionovou a octovou.
Jeden druh Propionibacterium, P. freudenreichii (používaný při výrobě švýcarského sýra), je zřejmě závislý na volných aminokyselinách a peptidech, které vznikají v sýru rozkladem kaseinu proteolytickými enzymy Lactobacillus (McCarthy a Courtney). P. freudenreichii produkuje oxid uhličitý, který vytváří díry ve švýcarském sýru. Kyselina propionová, která vzniká rozkladem glukózy, dodává švýcarskému sýru charakteristickou chuť.
Ekologie
Ačkoli se Propionibacterium acnes vyskytuje na kůži prepubertálních lidí, skutečná kolonizace ve skutečnosti začíná 1 až 3 roky před pohlavním dozráním. Počet bakterií stoupá z méně než 10/cm2 na 106/cm2 (většinou na obličeji a okolních oblastech). P. granulosum také osídluje obecně stejné oblasti jako P. acnes, ale asi v setinových počtech oproti buňkám P. acnes. Kromě toho je známo, že P. acnes a P. granulosum jsou součástí mikrobiální flóry gastrointestinálního traktu.
Bylo prokázáno, že Propionibacterium jensenii a Lactobacillus paracasei subsp. paracasei ve smíšené kultuře inhibují kvasinky a další mikroby, které způsobují kažení potravin v mléčných výrobcích, jako je jogurt a sýr. Ve skutečnosti inhibují tyto mikroby až o 5 řádů při teplotách v chladničce (6oC), aniž by se změnila kvalita potravin. Bakteriální směs je účinná proti některým kvasinkám, plísním a gramnegativním bakteriím, ale ne proti jiným grampozitivním bakteriím. Při testech inhibiční aktivity Propionibacterium sp. nebyly supernatanty bez buněk obsahující organické kyseliny, které jsou produkty fermentace, tak účinné při inhibici kvasinek a plísní jako buňky. Proto se předpokládalo, že kromě inhibičních schopností kyselin, které produkují, inhibuje růst dalších mikrobů i něco z probíhajících procesů buněk a interakce P. jensenii a L. paracasei subsp. paracasei (Schwenninger 2004).
Patologie
Tři typy nezánětlivých lézí způsobených nahromaděním P. acnes v ucpaných folikulech. Z NIAMS
Acne vulgaris je nejčastější onemocnění způsobené P. acnes. Čtyřmi patofyziologickými znaky akné, které se nejčastěji vyskytuje v oblasti obličeje, krku a zad, jsou hyperkeratinizace, produkce kožního mazu, množení bakterií a zánět. Tři kategorie lézí vznikajících při akné jsou nezánětlivé léze, zánětlivé léze a jizvy. Mezi tři nezánětlivé léze patří mikrokomedózy, otevřené komedózy, které mají centrální útvary keratinu a lipidů a mohou, ale nemusí být mírně vyvýšené, a uzavřené komedózy, což jsou mírně vyvýšené papuly, které se případně mohou zformovat do větší zánětlivé léze. Zánětlivé léze zahrnují více zhoršené léze, jako jsou pustuly a velké, fluktuující noduly.
Je známo, že propiónové bakterie způsobují, i když vzácně, mozkové abscesy, subdurální empyém, zubní infekce, endokarditidu, kontinuální ambulantní peritoneální dialýzu, konjunktivitidu spojenou s kontaktními čočkami a peritonitidy (seznam z eMedicine). P. acnes je také spojován s několika typy infekcí a zdravotních problémů, jako je anaerobní artritida spojená s protetickými klouby a případy osteomyelitid (vzácně). P. acnes je také spojován s některými spondyloartropatiemi spojenými s floridním akné vulgaris (izolován z kostních ložisek a kloubů) a byl izolován jako příčina endokarditidy (vzácně) a uváděn jako příčina infekční keratitidy při poškození rohovky, která může vést ke ztrátě zraku.
Propionibacterium species lze obecně léčit antibiotiky používanými k léčbě anaerobních infekcí; mezi tato antibiotika patří peniciliny, karbapenemy a klindamycin. V poslední době se však objevily zprávy o rezistenci P. acnes vůči antibiotikům.
Fágy
Dosud byly známy pouze fágy příbuzné Ff, které jsou aktivní v grampozitivních bakteriích, avšak nejméně pět fágů s vláknitou morfologií bylo prokázáno jako aktivní v P. freudenreichii. Vláknité fágy, které mají tyčinkovitý tvar a obsahují kruhovou jednořetězcovou DNA (asi 10 genů), obvykle infikují gramnegativní bakterie pomocí morfogeneze virionů, při níž jsou částice, které nezpůsobují lýzu nebo buněčnou smrt, neustále vylučovány přes bakteriální membrány. Pět strukturních proteinů vláknitého fága je následujících: hlavní plášťový protein (pVIII), který tvoří trubičku na vnější vrstvě fága, dva proteiny (pVII a pIX) sloužící k účinnému sestavování částic a dva proteiny (pVI a pIII) sloužící ke stabilitě částic a schopnosti fága infikovat bakterie. Poslední čtyři proteiny (pVII, pIX, pVI a pIII) se nacházejí na koncích tyčinkovitého fága. Další dva proteiny, které se obecně vyskytují u tohoto typu fága (pI a pIV), jsou nutné pro sestavení a export fága. Jeden z vláknitých fágů, který infikoval P. freudenreichii, obsahuje ssDNA o 5 806 bázích a má obsah G-C 64 %, což je podobné obsahu G-C u P. freudenreichii. Tento fág neobsahuje protein podobný pIV, který specificky pomáhá ve vnější membráně fágového vodivého kanálu. To je pravděpodobně způsobeno tím, že jelikož tento fág infikuje grampozitivní bakterie, které nemají vnější membrány, není tento protein potřeba. (Chopin, et al. 2002)
Bruggemann H, Henne A, Hoster F, Liesegang H, Wiezer A, Strittmatter A, Hujer S, Durre P, Gottschalk G. The complete genome sequence of Propionibacterium acnes, a commensal of human skin. Science. 2004 Jul 30;305(5684):671-3.
Chopin, Marie-Christine, Annette Rouault, S. Dusko Ehrlich a Michel Gautier. 2002. „Vláknitý fág aktivní na grampozitivní bakterii Propionibacterium freudenreichii“. Journal of Bacteriology, roč. 184, č. 7. Americká společnost pro mikrobiologii. (2030-2033)
Handa, Sajeev. „Propionibacterium Infections.“ (Infekce způsobené bakterií Propionibacterium). 2002. eMedicine
McCarthy, R. J. a P. Courtney. 2004. „Aminokyselinové požadavky mléčných kmenů Propionibacterium“. Ohio State University.
NIAMS: Health Topics:
Schwenninger, Susanne Miescher a Leo Meile. 2004. „Směsná kultura Propionibacterium jensenii a Lactobacillus paracasei subsp. paracasei inhibuje kvasinky způsobující kažení potravin.“. Systematická a aplikovaná mikrobiologie, roč. 27, č. 2. Urban a Fischer. (229-237)