Una pagina Microbial Biorealm sul genere Propionibacterium
Classificazione
Tassi di ordine superiore:
Batteri; Actinobacteria; Actinobacteria (classe); Actinobacteridae; Actinomycetales; Propionibacterineae; Propionibacteriaceae
Specie:
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: Taxonomy Genome: -Nocardioides sp. JS614 -Propionibacterium acnes KPA171202
Descrizione e significato
Specie di Propionibatteri possono essere trovate in tutto il corpo. I Propionibatteri sono generalmente non patogeni; tuttavia, quando alcune specie di Propionibatteri contaminano il sangue e altri fluidi corporei, possono causare una serie di infezioni tra cui la comune malattia della pelle acne vulgaris (causata da P. acnes). Alcune specie di Propionibatteri si trovano nel cibo come i formaggi e altri prodotti caseari. P. freudenreichii è usato nella produzione del formaggio svizzero per produrre il suo sapore e i suoi caratteristici buchi. Il sapore deriva dal propionato, un prodotto della fermentazione, e i buchi o “occhi” dalle bolle di anidride carbonica.
Struttura del genoma
Al momento c’è un progetto genoma che è completo su Propionibacterium acnes KPA1202, e ce n’è uno in corso su Nocardioides sp. JS614. L’intera sequenza del genoma di P. acnes comprende 2333 geni putativi e rivela numerosi prodotti genici coinvolti nella degradazione delle molecole dell’ospite, tra cui sialidasi, neuraminidasi, endogliceramidasi, lipasi e fattori di formazione dei pori. Per ulteriori informazioni vedere i link (sopra, a sinistra).
Struttura cellulare e metabolismo
I proprionibatteri sono batteri anaerobi a crescita lenta, non sporigeni, Gram-positivi. Possono essere a forma di bastoncino o ramificati e possono presentarsi singolarmente, in coppia o in gruppi. Generalmente producono acido lattico, acido propionico e acido acetico dal glucosio.
Una specie di Propionibacterium, P. freudenreichii (usato nella produzione di formaggio svizzero), sembra essere dipendente dagli aminoacidi liberi e dai peptidi prodotti nel formaggio dalla degradazione della caseina degli enzimi proteolitici del Lactobacillus (McCarthy e Courtney). P. freudenreichii produce anidride carbonica, che fa i buchi nel formaggio svizzero. L’acido propionico prodotto dalla scissione del glucosio è ciò che dà al formaggio svizzero il suo sapore caratteristico.
Ecologia
Anche se il Propionibacterium acnes può essere trovato sulla pelle di esseri umani prepuberi, la vera colonizzazione inizia da 1 a 3 anni prima della maturazione sessuale. Il numero dei batteri aumenta da meno di 10/cm2 a 106/cm2 (soprattutto sul viso e sulle aree circostanti). P. granulosum abita anche le stesse aree in generale di P. acnes ma a circa un centesimo del numero di cellule di P. acnes. Inoltre, P. acnes e P. granulosum sono noti per far parte della flora microbica del tratto gastrointestinale.
Propionibacterium jensenii e Lactobacillus paracasei subsp. paracasei in una cultura mista hanno dimostrato di inibire i lieviti e altri microbi che causano il deterioramento degli alimenti in prodotti lattiero-caseari come yogurt e formaggio. Infatti, inibiscono questi microbi fino a 5 ordini di grandezza a temperature di frigorifero (6oC) senza cambiare la qualità del cibo. La miscela batterica è efficace contro alcuni lieviti, muffe e batteri Gram-negativi, ma non altri batteri Gram-positivi. Durante i test sulle attività di inibizione del Propionibacterium sp., i surnatanti privi di cellule contenenti gli acidi organici che sono prodotti della fermentazione non erano così efficaci nell’inibire i lieviti e le muffe come le cellule. Pertanto, si è supposto che qualcosa nei processi in corso delle cellule e nell’interazione tra P. jensenii e L. paracasei subsp. paracasei inibisse la crescita di altri microbi oltre alle capacità di inibizione degli acidi che producono (Schwenninger 2004).
Patologia
I tre tipi di lesioni non infiammatorie causate dall’accumulo di P. acnes nei follicoli tappati. Da NIAMS
L’acne vulgaris è la malattia più comune causata da P. acnes. Le quattro caratteristiche fisiopatologiche dell’acne, che si verifica più spesso nelle zone del viso, del collo e della schiena, sono ipercheratinizzazione, produzione di sebo, proliferazione batterica e infiammazione. Tre categorie di lesioni che si formano durante l’acne sono lesioni non infiammatorie, lesioni infiammatorie e cicatrici. Le tre lesioni non infiammatorie includono i microcomedoni, i comedoni aperti, che hanno un’impronta centrale di cheratina e lipidi e potrebbero o meno essere leggermente sollevati, e i comedoni chiusi, che sono papule leggermente sollevate che potrebbero formarsi in una lesione infiammatoria più grande. Le lesioni infiammatorie includono lesioni più aggravate come pustole e grandi noduli fluttuanti.
Propionibatteri sono stati conosciuti per causare, anche se raramente, ascessi cerebrali, empiema subdurale, infezioni dentali, endocardite, dialisi peritoneale ambulatoriale continua, congiuntivite associata a lenti a contatto e peritoniti (elenco da eMedicine). P. acnes è anche associato a diversi tipi di infezioni e problemi di salute come l’artrite anaerobica associata a protesi articolari e casi di osteomielite (raramente). P. acnes è anche associato a certe spondiloartropatie associate ad acne vulgaris florida (isolato da focolai ossei e articolazioni), ed è stato isolato come causa di endocardite (raramente) e riportato come causa di cheratite infettiva quando la cornea è compromessa che può portare alla perdita della vista.
La specie Propionibacterium può generalmente essere trattata con gli antibiotici usati per il trattamento delle infezioni anaerobiche; tali antibiotici includono penicilline, carbapenemi e clindamicina. Tuttavia, recentemente ci sono stati rapporti di resistenza agli antibiotici in P. acnes.
Fagi
Fino a poco tempo fa solo i fagi legati alla Ff erano noti per essere attivi nei batteri Gram-positivi; tuttavia, almeno cinque fagi con morfologia filamentosa hanno dimostrato di essere attivi in P. freudenreichii. I fagi filamentosi, che sono a forma di asta e contengono DNA circolare a singolo filamento (circa 10 geni), generalmente infettano i batteri Gram-negativi utilizzando la morfogenesi del virione in cui le particelle che non causano lisi o morte cellulare sono secrete attraverso le membrane batteriche continuamente. Le cinque proteine strutturali di un fago filamentoso sono le seguenti: la principale proteina del mantello (pVIII) che forma il tubo sullo strato esterno del fago, due proteine (pVII e pIX) usate per un efficiente assemblaggio delle particelle, e due proteine (pVI e pIII) usate per la stabilità delle particelle e la capacità del fago di infettare i batteri. Le ultime quattro proteine (pVII, pIX, pVI, e pIII) sono situate alle estremità del fago a forma di asta. Altre due proteine generalmente presenti in questo tipo di fago (pI e pIV) sono necessarie per l’assemblaggio e l’esportazione del fago. Uno dei fagi filamentosi che è stato trovato per infettare P. freudenreichii contiene un ssDNA di 5.806 basi e ha un contenuto G-C del 64%, che è simile al contenuto G-C di P. freudenreichii. Questo fago non contiene una proteina simile a pIV, che assiste specificamente il canale fagoconduttore della membrana esterna. Ciò è probabilmente dovuto al fatto che poiché questo fago infetta batteri Gram-positivi, che non hanno membrane esterne, la proteina non è necessaria. (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. Scienza. 2004 Jul 30;305(5684):671-3.
Chopin, Marie-Christine, Annette Rouault, S. Dusko Ehrlich, and Michel Gautier. 2002. “Fago filamentoso attivo sul batterio Gram-positivo Propionibacterium freudenreichii”. Journal of Bacteriology, vol. 184, no. 7. Società americana di microbiologia. (2030-2033)
Handa, Sajeev. “Infezioni da Propionibacterium”. 2002. eMedicine
McCarthy, R. J., and P. Courtney. 2004. “Requisiti di aminoacidi dei ceppi di Propionibacterium da latte”. Ohio State University.
NIAMS: Health Topics: Acne.
Schwenninger, Susanne Miescher, e Leo Meile. 2004. “Una coltura mista di Propionibacterium jensenii e Lactobacillus paracasei subsp. paracasei inibisce i lieviti alimentari. Microbiologia sistematica e applicata, vol. 27, n. 2. Urbano e Fischer. (229-237)