A Mikrobiális Biorealm lapja a Propionibacterium nemzetségről
Klasszifikáció
Felsőbb rendű taxonok:
Baktériumok; Actinobaktériumok; Actinobacteria (osztály); Actinobacteridae; Actinomycetales; Propionibacterineae; Propionibacteriaceae
Fajok:
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: Taxonómia Genom: -Nocardioides sp. JS614 -Propionibacterium acnes KPA171202
Megnevezés és jelentőség
A Propionibaktériumok fajai a test egész területén megtalálhatók. A propionibaktériumok általában nem patogének; amikor azonban a Propionibaktériumok egyes fajai a vérrel és más testnedvekkel szennyeződnek, számos fertőzést okozhatnak, beleértve a gyakori bőrbetegséget, az acne vulgaris-t (amelyet a P. acnes okoz). A Propionibaktériumok egyes fajai megtalálhatók az élelmiszerekben, például a sajtokban és más tejtermékekben. A P. freudenreichii-t a svájci sajtgyártásban használják az íz és a jellegzetes lyukak előállításához. Az íz a propionátból, az erjedés termékéből, a lyukak vagy “szemek” pedig a szén-dioxid buborékokból származnak.
Genomszerkezet
A Propionibacterium acnes KPA1202 genomprojektje már befejeződött, a Nocardioides sp. JS614 genomprojektje pedig folyamatban van. A P. acnes teljes genomszekvenciája 2333 feltételezett gént tartalmaz, és számos, a gazdaszervezet molekuláinak lebontásában részt vevő génterméket tár fel, köztük szialidázokat, neuraminidázokat, endoglikoceramidázokat, lipázokat és pórusképző faktorokat. További információért lásd a linkeket (fent, balra).
Cellaszerkezet és anyagcsere
A propionibaktériumok lassú növekedésű, nem spóraképző, Gram-pozitív, anaerob baktériumok. Rúd alakúak vagy elágazóak lehetnek, és előfordulhatnak egyesével, párban vagy csoportosan. Általában glükózból tejsavat, propionsavat és ecetsavat termelnek.
A Propionibacterium egyik faja, a P. freudenreichii (amelyet a svájci sajtgyártásban használnak), úgy tűnik, hogy a Lactobacillus proteolitikus enzimek kazeinlebontása révén a sajtban keletkező szabad aminosavaktól és peptidektől függ (McCarthy és Courtney). A P. freudenreichii szén-dioxidot termel, ami a svájci sajtban a lyukakat képezi. A glükóz lebontásából keletkező propionsav adja a svájci sajt jellegzetes ízét.
Ökológia
Bár a Propionibacterium acnes megtalálható a prepubzenciális emberek bőrén, a valódi kolonizáció valójában 1-3 évvel az ivarérés előtt kezdődik. A baktériumok száma kevesebb mint 10/cm2 -ről 106/cm2 -re emelkedik (főként az arcon és a környező területeken). A P. granulosum általában ugyanazokat a területeket is benépesíti, mint a P. acnes, de a P. acnes sejtek számának körülbelül százszorosával. Ezenkívül a P. acnes és a P. granulosum ismert, hogy a gyomor-bél traktus mikrobiális flórájának részei.
A Propionibacterium jensenii és a Lactobacillus paracasei subsp. paracasei vegyes kultúrában kimutatták, hogy gátolják az élesztőgombákat és más mikrobákat, amelyek élelmiszerromlást okoznak tejtermékekben, például joghurtban és sajtban. Valójában akár 5 nagyságrenddel is gátolják ezeket a mikrobákat hűtőszekrényhőmérsékleten (6oC) anélkül, hogy az élelmiszer minősége megváltozna. A baktériumkeverék hatásos néhány élesztőgomba, penészgomba és Gram-negatív baktérium ellen, de más Gram-pozitív baktériumok ellen nem. A Propionibacterium sp. gátló aktivitásának vizsgálatai során a sejtmentes felülúszók, amelyek az erjedés termékeinek számító szerves savakat tartalmazzák, nem voltak olyan hatékonyak az élesztők és penészgombák gátlásában, mint a sejtek. Ezért feltételezték, hogy a sejtek és a P. jensenii és a L. paracasei subsp. paracasei kölcsönhatásából eredő, folyamatban lévő folyamatok valamilyen módon az általuk termelt savak gátló képessége mellett más mikrobák növekedését is gátolták (Schwenninger 2004).
Patológia
A nem gyulladásos elváltozások három típusa, amelyeket a P. acnes felhalmozódása okoz a bedugult tüszőkben. A NIAMS
Akne vulgaris a P. acnes által okozott leggyakoribb betegség. A leggyakrabban az arc, a nyak és a hát területén előforduló akne négy patofiziológiai jellemzője a hiperkeratinizáció, a faggyútermelés, a baktériumok proliferációja és a gyulladás. Az akne során kialakuló elváltozások három kategóriája a nem gyulladásos elváltozások, a gyulladásos elváltozások és a hegek. A három nem gyulladásos elváltozás közé tartoznak a mikrokomedók, a nyitott komedók, amelyek középpontjában keratin és lipid található, és amelyek lehetnek vagy nem lehetnek enyhén emelkedettek, valamint a zárt komedók, amelyek enyhén emelkedett papulák, amelyek esetleg nagyobb gyulladásos elváltozássá alakulhatnak. A gyulladásos elváltozások közé tartoznak az olyan súlyosabb elváltozások, mint a pustulák és a nagy, fluktuáló csomók.
A propionibaktériumokról ismert, hogy – bár ritkán – agytályogot, szubdurális empímiát, fogászati fertőzéseket, endokarditiszt, folyamatos ambuláns peritoneális dialízist, kontaktlencsékkel kapcsolatos kötőhártya-gyulladást és peritonitiszt okoznak (lista az eMedicine-ból). A P. acnes többféle fertőzéssel és egészségügyi problémával is összefüggésbe hozható, mint például a protézisízületekkel kapcsolatos anaerob artritisz és az osteomyelitits esetei (ritkán). A P. acnes bizonyos spondyloarthropathiákhoz is társul, amelyek a florid acne vulgarishoz kapcsolódnak (csontfókuszokból és ízületekből izolálva), valamint endocarditis okaként izolálták (ritkán), és a szaruhártya károsodása esetén fertőző keratitis okaként jelentették, amely látásvesztéshez vezethet.
A Propionibacterium fajok általában kezelhetők az anaerob fertőzések kezelésére használt antibiotikumokkal; ilyen antibiotikumok a penicillinek, a karbapenemek és a klindamicin. Az utóbbi időben azonban beszámoltak a P. acnes antibiotikum-rezisztenciájáról.
Fágok
A közelmúltig csak az Ff-hez kapcsolódó fágokról volt ismert, hogy Gram-pozitív baktériumokban aktívak; azonban legalább öt filamentózus morfológiájú fágról kimutatták, hogy aktívak a P. freudenreichii-ben. A filamentózus fágok, amelyek rúd alakúak és cirkuláris egyszálú DNS-t tartalmaznak (kb. 10 gén), általában Gram-negatív baktériumokat fertőznek a virionmorfogenezis segítségével, amelynek során a lízist vagy sejthalált nem okozó részecskék folyamatosan kiválasztódnak a baktériummembránokon keresztül. A filamentózus fág öt szerkezeti fehérjéje a következő: a fő köpenyfehérje (pVIII), amely a fág külső rétegén a csövet alkotja, két fehérje (pVII és pIX), amelyek a hatékony részecske-összeszerelést szolgálják, valamint két fehérje (pVI és pIII), amelyek a részecskék stabilitását és a fág baktériumfertőzési képességét biztosítják. Az utolsó négy fehérje (pVII, pIX, pVI és pIII) a rúd alakú fág végein található. Két másik, az ilyen típusú fágokban általában megtalálható fehérje (pI és pIV) a fágok összeszereléséhez és exportálásához szükséges. Az egyik fonalas fág, amelyről megállapították, hogy a P. freudenreichii-t fertőzi, 5806 bázisból álló ssDNS-t tartalmaz, és 64%-os G-C-tartalommal rendelkezik, ami hasonló a P. freudenreichii G-C-tartalmához. Ez a fág nem tartalmaz a pIV-hez hasonló fehérjét, amely kifejezetten a külső membrán fágvezető csatornáját segíti. Ez valószínűleg annak köszönhető, hogy mivel ez a fág Gram-pozitív baktériumokat fertőz, amelyeknek nincs külső membránjuk, ezért nincs szükség erre a fehérjére. (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 és Michel Gautier. 2002. “A Propionibacterium freudenreichii Gram-pozitív baktériumon aktív fonalas fágok”. Journal of Bacteriology, 184. kötet, 7. szám. Amerikai Mikrobiológiai Társaság. (2030-2033)
Handa, Sajeev. “Propionibacterium fertőzések”. 2002. eMedicine
McCarthy, R. J., and P. Courtney. 2004. “Tejipari Propionibacterium törzsek aminosavigénye”. Ohio State University.
NIAMS: Health Topics:
Schwenninger, Susanne Miescher és Leo Meile. 2004. “A Propionibacterium jensenii és a Lactobacillus paracasei subsp. paracasei kevert kultúrája gátolja az élelmiszerromlást okozó élesztőgombákat”. Systematic and Applied Microbiology, vol. 27, no. 2. Urban és Fischer. (229-237)