Definizione: Cosa sono i micoplasmi?
I micoplasmi sono piccoli batteri sferici o a forma di pera che possono esistere come saprofiti o parassiti.
Oltre ad essere alcuni dei più piccoli batteri sulla terra, le specie di micoplasma mancano anche di una parete cellulare intorno alla membrana cellulare che li distingue dagli altri batteri (la maggior parte dei quali ha una parete cellulare).
Dato che esistono come organismi a vita libera o parassiti di animali e piante, sono diffusi in natura e possono essere trovati in ambienti acquatici e terrestri.
Oggi, oltre 120 specie del genere Mycoplasma sono state identificate e descritte con Mycoplasma pneumoniae, responsabile delle infezioni respiratorie superiori e inferiori, essendo la specie più comune del gruppo.
* I micoplasmi erano precedentemente indicati come organismi simili alla pleuropolmonite (PPLO).
Esempi di altri micoplasmi includono:
- Mycoplasma hominis
- Mycoplasma genitalium
- Mycoplasma mycoides
- Mycoplasma salivarium
- Mycoplasma capricolum
- Mycoplasma arginini
- Mycoplasma canis
Classificazione dei micoplasmi
Kingdom: Batteri – Come membri del regno dei batteri, i micoplasmi sono organismi unicellulari procarioti. Tuttavia, sono diversi dagli altri batteri in quanto mancano di una parete cellulare.
Phylum: Firmicutes – I micoplasmi sono classificati sotto il Phylum Firmicutes che consiste di batteri Gram-positivi. Tuttavia, alcuni membri di questa divisione appaiono come batteri Gram-negativi dopo la colorazione a causa delle caratteristiche della loro membrana esterna.
Vedi la pagina sui batteri Gram positivi e Gram negativi
Classe: Mollicutes – Il nome Mollicutes deriva dalla parola latina “Mollis” che significa morbido. I membri di questo gruppo, come i micoplasmi, mancano di una parete cellulare e tendono ad avere dimensioni molto piccole.
Ordine: Mycoplasmatales – L’ordine Mycoplasmatales consiste di specie di Mycoplasma e Ureaplasma che contengono un piccolo genoma.
Famiglia: Mycoplasmataceae – La famiglia Mycoplasmataceae è composta dai generi Mycoplasma e Ureaplasma. In questa famiglia, la maggior parte delle specie sono a trasmissione sessuale. La loro forma varia da filamentosa a sferica a seconda della specie – Tuttavia, alcune delle specie hanno dimostrato di cambiare forma in determinate condizioni.
Genere: Mycoplasma – Le caratteristiche del genere Mycoplasma sono discusse di seguito.
Ecologia e distribuzione
Le infezioni da micoplasma sono state riportate in diverse regioni del mondo, il che dimostra che questi batteri sono ampiamente distribuiti in tutto il mondo.
Come parassiti, infettano una varietà di ospiti tra cui rettili, mammiferi, pesci e artropodi. Come tali, possono essere trovati sia in ambienti terrestri che acquatici in cui infettano questi ospiti.
Oltre agli animali, alcune specie sono parassiti di diverse specie di piante. L’elenco degli ospiti che ospitano questi organismi, tuttavia, è segnalato in aumento man mano che il numero di specie identificate aumenta.
Le specie e i ceppi saprofiti, d’altra parte, sono stati isolati da un certo numero di habitat, tra cui liquami, letame, suolo e humus. Per continuare a replicarsi, tuttavia, queste specie vivono in ambienti intracellulari ed extracellulari dove dipendono dai frammenti di cellule morte o vive.
* Tra gli esseri umani infetti, i batteri possono risiedere nella mucosa del tratto respiratorio superiore, nella cavità orale o nel tratto urogenitale.
Morfologia e struttura cellulare dei micoplasmi
Per la maggior parte, i micoplasmi sono di forma sferica con dimensioni variabili tra 0,3 e 0,8um di diametro. Questo non solo li rende i batteri più piccoli, ma le cellule più piccole in generale. Mentre la maggior parte delle specie ha una forma sferica, alcune possono apparire a forma di pera o di fiasco con filamenti ramificati di varia lunghezza.
A differenza di molti altri batteri che hanno una parete cellulare, i micoplasmi non la hanno. Per questo motivo, la forma generale dell’organismo è mantenuta dal citoscheletro nella sua struttura.
Utilizzando il trattamento detergente, i ricercatori sono stati in grado di visualizzare la rete di fili di filamenti e aste che compongono questo citoscheletro. Sulla base di studi al microscopio, è stato dimostrato che le cellule del micoplasma sono costituite da tre organelli principali.
Questi includono:
- Membrana cellulare
- Ribosoma
- Una molecola di DNA circolare e densamente imballata (a doppio filamento)
* Il genoma dei micoplasmi è di circa 800kb (composto da circa 816.394 paia di basi) con un contenuto di G+C che in media è del 40.0mol per cento.
Membrana cellulare
Attraverso i primi studi al microscopio elettronico, si è scoperto che i micoplasmi mancano sia della parete cellulare che delle membrane intracitoplasmatiche. Tuttavia, questi studi hanno anche mostrato che la cellula è circondata dalla membrana plasmatica. Questa membrana è stata isolata utilizzando la lisi osmotica che ha permesso ai ricercatori di studiare le caratteristiche associate (proprietà chimiche, antigeniche ed enzimatiche).
Per la maggior parte delle specie, la membrana cellulare è composta dal 60-70% di proteine e dal 20-30% di lipidi. Negli ospiti infetti, i micoplasmi hanno anche dimostrato di acquisire grandi quantità di steroli dall’ospite e di incorporarli nella loro membrana plasmatica. Gli steroli sono poi utilizzati per una serie di funzioni tra cui la regolazione della fluidità della membrana con i cambiamenti di temperatura, ecc.
Citoscheletro
Con l’assenza della parete cellulare nei micoplasmi, il citoscheletro/strutture simili al citoscheletro sono state suggerite per modulare la forma della cellula.
Nel Mycoplasma pneumoniae, il citoscheletro, chiamato anche guscio di Tritone, è costituito da un’asta spessa e da una rete di filamenti che produce una struttura a cestino. Qui, l’asta relativamente spessa, che è costituita da fasci striati di filamenti, fornisce supporto all’organello di attaccamento con la struttura a cesto che fornisce supporto strutturale alla cellula nel suo complesso.
Il citoscheletro consiste anche di una serie di proteine che includono:
– Adesina P1 – Permette all’organismo di legarsi alla cellula dell’ospite e ad altre superfici
– Proteine che forniscono supporto all’adesina P1
– HMW1 e HMW2 – Coinvolte nella formazione degli organelli di attacco
– Proteine che si localizzano all’estremità prossimale dell’EDC
– HMW3, P65, e P30 – Localizzate anche presso gli organelli di attacco
Motilità
La motilità nei micoplasmi è resa possibile da minuscole (meno di 50nm di lunghezza) proteine simili a gambe situate sulla membrana cellulare. In particolare, queste proteine provengono da una proiezione anteriore simile al naso. Utilizzando queste proteine, che si sospetta essere la proteina Gli349, l’organismo è anche in grado di aderire, staccare e riattaccare l’organismo su varie superfici dove hanno dimostrato di muoversi a velocità comprese tra 2 e 4,5 micrometri al secondo.
L’energia necessaria al movimento è ottenuta dall’idrolisi dell’ATP. Qui, tuttavia, vale la pena notare che scivolando, i micoplasmi sono solo in grado di muoversi in avanti e mai all’indietro.
Oltre alle proteine simili alle gambe, la sporgenza del naso consiste anche di varie strutture citoscheletriche. Queste strutture costituiscono il reticolo esagonale che si trova sulla punta della sporgenza dove forma un cappuccio emisferico che misura circa 235 nm di larghezza e 155 nm di lunghezza.
Questo cappuccio emisferico è a sua volta attaccato a una serie di proteine flessibili che si trovano nel citoplasma. Queste proteine, che sono flessibili con un aspetto simile ai tentacoli, sono attaccate a particelle (20nm di dimensione) che sono state suggerite per attaccare le proteine simili alle gambe ai tentacoli.
Alimentazione
La maggior parte dei micoplasmi esiste come parassita o come commensale. Come tali, richiedono un ospite per sopravvivere. A differenza di un certo numero di altri batteri, tuttavia, i micoplasmi sono in grado di fermentare i materiali disponibili per produrre ATP. Questo, quindi, li rende indipendenti, dato che sono in grado di generare la propria fonte di energia.
Mentre sono dipendenti dai loro ospiti per varie funzioni metaboliche (perché hanno perso l’uso della catena di trasporto degli elettroni), la respirazione si ottiene attraverso la fermentazione (anaerobica) senza l’uso dell’ETC.
Attualmente, sette specie di Mycoplasma sono note per essere patogeni umani.
Queste includono:
- M. penetrans
- M. pneumoniae
- M. urealytium
- M. hominis
- M. genitalium
- M. pirum
- M. fermentation
Come parassiti, specie come M. pneumoniae devono prima attaccarsi alla cellula dell’ospite. Questo processo implica l’uso di proteine ausiliarie di adesione e di una rete di sistemi di adesione. Dopo il contatto con la cellula bersaglio (che include una varietà di cellule come i globuli rossi, le cellule HeLa, i fibroblasti e anche i macrofagi) è stato dimostrato che le proteine precursori o P1 si spostano rapidamente verso la regione apicale dove sono coinvolte nella produzione delle proteine P1 coinvolte nell’attacco.
Oltre a queste proteine, i micoplasmi usano anche una serie di altre proteine tra cui la proteina P30 legata al fattore di adesione e i polipeptidi HMW 1-5.
Dopo l’adesione, i microtubuli del parassita si estendono e penetrano nella cellula dell’ospite. Questo permette all’organismo di ottenere vari materiali, tra cui colesterolo, glucosio e aminoacidi. Nel processo, questo provoca danni alle cellule
In alcuni casi, il micoplasma invade la cellula dove può risiedere nel citoplasma o nel nucleo che provoca anche danni alle cellule. Come parassiti intracellulari o extracellulari, M. pneumoniae ha anche dimostrato di causare danni rilasciando tossine come le esotossine e altre sostanze simili alle esotossine.
Adattamenti
Per i micoplasmi, la mancanza di una parete cellulare ha una serie di vantaggi che contribuiscono alla loro sopravvivenza. Per esempio, poiché hanno solo una membrana plasmatica, questo permette a specie parassitarie come M. bovis di alterare la loro forma e quindi di ottimizzare l’efficienza all’interno dell’ospite.
In vivo, possono cambiare forma da sferica a un aspetto filamentoso e da uovo fritto. Questo permette loro anche di adattarsi a diversi ambienti. Mentre i micoplasmi sono generalmente organismi extracellulari, possono invadere la cellula e risiedere nel citoplasma o nel nucleo.
Anche la mancanza di cellule permette ai micoplasmi di eludere l’azione di molti antibiotici. Per la maggior parte, molti degli antibiotici utilizzati contro le cellule batteriche le distruggono prendendo di mira la parete cellulare. Dato che i micoplasmi non hanno una parete cellulare, questi antibiotici sono inefficaci contro di loro.
Per questa ragione, tali parassiti di micoplasma come M. genitalium hanno mostrato resistenza agli antibiotici come i macrolidi. Con la scoperta di altre specie di Mycoplasma, è diventato importante lavorare su antibiotici che mirano specificamente a questi parassiti. Vedi anche: Come gli antibiotici uccidono i batteri?
Oltre alla capacità di questi organismi di cambiare la loro forma, gli agenti patogeni come il M. bovis sono anche in grado di cambiare le proteine situate sulla loro superficie. Questo rende difficile per il sistema immunitario dell’ospite montare un attacco efficace contro questi parassiti e distruggerli.
Riproduzione
La riproduzione nei micoplasmi avviene tramite fissione binaria e gemmazione. La fissione binaria inizia con la replicazione del DNA che inizia nel sito vicino al gene dnaA. Dopo la replicazione, i cromosomi migrano ai poli opposti della cellula prima che la cellula si divida, assicurando così che ciascuna delle cellule figlie contenga il materiale DNA.
Dopo la divisione cellulare, ciascuna delle cellule figlie contiene il materiale genetico del genitore così come il citoplasma e il ribosoma. Nei casi in cui la replicazione è inibita, è stato dimostrato che le cellule iniziano a ramificarsi.
In alcuni casi, i batteri producono corpi elementari che si formano come gemme sulla superficie delle cellule madri. Questi corpi elementari, che sono meno di 180 nm (alcuni possono essere grandi come 400 nm di diametro) di diametro assomigliano a particelle di virus che sono infettive e permettono al ciclo di vita del patogeno di continuare.
Microscopia
Comprendendo da 0,3 a 0,8um di diametro, i micoplasmi sono troppo piccoli per essere rilevati da un microscopio luminoso. Per questo motivo, le tecniche di coltura dei micoplasmi sono spesso utilizzate per far crescere colonie che possono poi essere osservate con un microscopio invertito.
Tecnica di coltura
Per coltivare i micoplasmi, si inoculano da 0,1 a 0,2 ml di sospensione cellulare (sospensione cellulare senza antibiotici) sulla superficie di una piastra di agar Mycoplasma. La piastra viene poi incubata per 28 giorni a 37 gradi C in un ambiente arricchito con il 5% di anidride carbonica.
Osservazione
Quando la piastra viene vista al microscopio invertito a basso ingrandimento (x4 e x10), le colonie di Mycoplasma possono essere viste presentare una morfologia da uovo fritto – sembrano un uovo fritto con un punto più scuro al centro.
Le infezioni e le complicazioni associate alla patogenicità delle specie di Mycoplasma includono:
Infezioni trasmesse sessualmente – Mycoplasma genitalium non fa parte della normale flora verginale. In caso di infezione, causa infezioni del tratto urinario e genitale e può essere trasmesso sessualmente. Di conseguenza, colpisce sia gli uomini che le donne.
Infertilità – Negli uomini, la patogenicità del Mycoplasma hominis è stata associata a infiammazione genitale e sterilità maschile.
Mortalità infantile – Dato che i micoplasmi possono infettare il sistema riproduttivo (come patogeni perinatali), l’infezione può essere trasmessa al bambino e ciò può influire sulla sua salute.
Alcune delle altre complicazioni includono:
- Encefalite
- Neurite ottica
- Plasie dei nervi cranici
- Meningite asettica
Ritorno da Mycoplasmas a MicroscopeMaster home
Jun He et al. (2016). Approfondimenti sulla patogenesi di Mycoplasma pneumoniae.
Lesley Young, Julia Sung, Glyn Stacey & John R Masters. (2010). Rilevamento di Mycoplasma in colture cellulari.
Shmuel Razin. (1996). Micoplasmi. Microbiologia medica. 4a edizione.
Shmuel Razin e Leonard Hayflick. (2010). Punti salienti della ricerca sui micoplasmi – Una prospettiva storica.
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