if(typeof __ez_fad_position != 'undefined’){__ez_fad_position(’div-gpt-ad-microscopemaster_com-box-2-0′)};MykoplazmyPrzykłady, charakterystyka, zakażenia i leczenie

Definicja: Co to są mykoplazmy?

Zważywszy, że istnieją jako organizmy wolno żyjące lub pasożyty zwierząt i roślin, są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie i można je znaleźć w środowisku wodnym i lądowym.

Obecnie ponad 120 gatunków rodzaju Mycoplasma zostało zidentyfikowanych i opisanych, przy czym Mycoplasma pneumoniae, odpowiedzialna za infekcje górnych i dolnych dróg oddechowych, jest najczęstszym gatunkiem w tej grupie.

* Mykoplazmy były wcześniej określane jako organizmy podobne do pleuropneumonii (PPLO).

Przykłady innych Mycoplasmas obejmują:

• Mycoplasma hominis
• Mycoplasma genitalium
• Mycoplasma mycoides
• Mycoplasma salivarium
• Mycoplasma capricolum
• Mycoplasma arginini
• Mycoplasma canis

Klasyfikacja Mycoplasmas

Kingdom: Bakterie – Jako członkowie królestwa Bakterii, Mykoplazmy są prokariotycznymi organizmami jednokomórkowymi. Jednak różnią się od innych bakterii brakiem ściany komórkowej.

Atyp: Firmicutes – Mykoplazmy są sklasyfikowane w Phylum Firmicutes, który składa się z bakterii Gram-dodatnich. Jednakże niektórzy członkowie tego działu po zabarwieniu wyglądają jak bakterie Gram-ujemne ze względu na właściwości ich błony zewnętrznej.

Zobacz stronę o bakteriach Gram dodatnich i Gram ujemnych

Klasa: Mollicutes – Nazwa Mollicutes wywodzi się od łacińskiego słowa „Mollis”, które oznacza miękki. Członkowie tej grupy, takie jak Mycoplasmas brak ściany komórkowej i mają tendencję do być bardzo małe rozmiary.

Order: Mycoplasmatales – Rząd Mycoplasmatales składa się z gatunków Mycoplasma i Ureaplasma, które zawierają mały genom.

Family: Mycoplasmataceae – Rodzina Mycoplasmataceae składa się z rodzajów Mycoplasma i Ureaplasma. W tej rodzinie większość gatunków przenoszona jest drogą płciową. Ich kształt waha się od nitkowatego do kulistego w zależności od gatunku – wykazano jednak, że niektóre z gatunków zmieniają kształt w określonych warunkach.

Genus: Mycoplasma – Cechy charakterystyczne rodzaju Mycoplasma są omówione poniżej.

Ekologia i rozmieszczenie

Zakażenia Mycoplasma zostały zgłoszone w różnych regionach na całym świecie, co jest dowodem na to, że bakterie te są szeroko rozpowszechnione na całym świecie.

Jako pasożyty, zarażają różnych żywicieli, w tym gady, ssaki, ryby i stawonogi. Jako takie, można je znaleźć zarówno w środowiskach lądowych jak i wodnych, w których zarażają tych żywicieli.

Oprócz zwierząt, niektóre gatunki są pasożytami różnych gatunków roślin. Lista żywicieli, którzy są nosicielami tych organizmów, zwiększa się jednak wraz ze wzrostem liczby zidentyfikowanych gatunków.

Z drugiej strony, gatunki i szczepy saprofityczne zostały wyizolowane z wielu środowisk, w tym między innymi ze ścieków, obornika, gleby i humusu. Jednak, aby kontynuować replikację, gatunki te żyją w środowiskach wewnątrzkomórkowych i zewnątrzkomórkowych, gdzie są uzależnione od fragmentów martwych lub żywych komórek.

* Wśród zakażonych ludzi bakterie te mogą bytować w błonie śluzowej górnych dróg oddechowych, jamy ustnej lub dróg moczowo-płciowych.

Morfologia i struktura komórkowa mykoplazm

W przeważającej części mykoplazmy mają kształt kulisty, a ich wielkość waha się między 0,3 a 0,8um średnicy. To czyni je nie tylko najmniejszymi bakteriami, ale najmniejszymi komórkami w ogóle. Podczas gdy większość gatunków wykazuje kulisty kształt, niektóre mogą wydawać się gruszkowate lub kolbowate z rozgałęzionymi włóknami o różnej długości.

W przeciwieństwie do wielu innych bakterii, które mają ścianę komórkową, Mykoplazmy nie. Z tego powodu ogólny kształt organizmu jest utrzymywany przez cytoszkielet w jego strukturze.

Używając obróbki detergentowej, badacze byli w stanie zwizualizować sieć nitek filamentów i pręcików, które tworzą ten cytoszkielet. Na podstawie badań mikroskopowych wykazano, że komórki Mycoplasma składają się z trzech głównych organelli.

Należą do nich:

• Błona komórkowa
• Żebosom
• Krągła i gęsto upakowana cząsteczka DNA (dwuniciowa)

* Genom Mycoplasmas ma rozmiar około 800kb (składa się z około 816 394 par zasad) z zawartością G+C, która wynosi średnio 40.0mol procent.

Błona komórkowa

Dzięki wczesnym badaniom mikroskopii elektronowej stwierdzono u Mycoplasmas brak zarówno ściany komórkowej, jak i błon wewnątrzcytoplazmatycznych. Jednakże, badania te wykazały również, że komórka jest otoczona błoną plazmatyczną. Błona ta została wyizolowana przy użyciu lizy osmotycznej, co pozwoliło naukowcom na zbadanie związanych z nią cech (właściwości chemicznych, antygenowych i enzymatycznych).

W przypadku większości gatunków, błona komórkowa składa się z 60-70% białek i 20-30% lipidów. W zainfekowanych gospodarzach wykazano, że Mykoplazmy pozyskują również duże ilości steroli od gospodarza i włączają je do swojej błony plazmatycznej. Sterole są następnie wykorzystywane do wielu funkcji, w tym regulowania płynności błony przy zmianach temperatury itp.

Cytoszkielet

Wobec braku ściany komórkowej w Mycoplasmas, cytoszkielet/ struktury podobne do cytoszkieletu zostały zasugerowane do modulowania kształtu komórki.

W Mycoplasma pneumoniae, cytoszkielet, określany również jako powłoka trytonowa, składa się z grubego pręta, jak również sieci włókien, które tworzą strukturę przypominającą kosz. W tym przypadku stosunkowo gruby pręt, który składa się z prążkowanych wiązek włókien, zapewnia wsparcie organelli przyłączeniowej, a struktura przypominająca koszyk zapewnia wsparcie strukturalne dla komórki jako całości.

Cytoszkielet składa się również z szeregu białek, do których należą:

– Adhezyny P1 – Umożliwiają organizmowi wiązanie się z komórką gospodarza i innymi powierzchniami

– Białka, które zapewniają wsparcie dla adhezyn P1

– HMW1 i HMW2 -. Zaangażowane w tworzenie organelli przyłączeniowych

– Białka, które lokalizują się na proksymalnym końcu EDC

– HMW3, P65, and P30 – Also localized at the attachment organelles

Motility

Motility in Mycoplasmas is made possible by tiny (less than 50nm in length) leg-like proteins located on the cell membrane. W szczególności, białka te wywodzą się z przedniej projekcji przypominającej nos. Za pomocą tych białek, podejrzewa się, że jest to białko Gli349, organizm jest również w stanie przylgnąć, oderwać i ponownie przylgnąć do różnych powierzchni, gdzie wykazano, że poruszają się one z prędkością od 2 do 4,5 mikrometrów na sekundę.

Energia potrzebna do poruszania się pozyskiwana jest z hydrolizy ATP. W tym miejscu warto jednak zauważyć, że szybując, Mykoplazmy są w stanie poruszać się tylko do przodu, a nigdy do tyłu.

Oprócz białek przypominających nogi, wypukłość przypominająca nos składa się również z różnych struktur cytoszkieletowych. Struktury te tworzą siatkę heksagonalną, która znajduje się na końcu występu, gdzie tworzy półkulistą czapeczkę, która mierzy około 235nm szerokości i 155nm długości.

Ta półkulista czapeczka jest z kolei przymocowana do wielu elastycznych białek, które znajdują się w cytoplazmie. Białka te, które są elastyczne i mają wygląd przypominający macki, są przyczepione do cząsteczek (o wielkości 20nm), które, jak sugerowano, przyczepiają białka podobne do nóg do macek.

Żywienie

Większość Mycoplasmas występuje jako pasożyty lub komensale. Jako takie, wymagają gospodarza do przeżycia. W przeciwieństwie do wielu innych bakterii, Mykoplazmy są jednak zdolne do fermentacji dostępnych materiałów w celu wytworzenia ATP. To czyni je niezależnymi, biorąc pod uwagę, że są one zdolne do wytwarzania własnego źródła energii.

Podczas gdy są one zależne od swoich gospodarzy dla różnych funkcji metabolicznych (ponieważ utraciły wykorzystanie łańcucha transportu elektronów), oddychanie jest osiągane poprzez fermentację (beztlenowo) bez wykorzystania ETC.

Obecnie wiadomo, że siedem gatunków Mycoplasma jest patogenami człowieka.

Należą do nich:

• M. penetrans
• M. pneumoniae
• M. urealytium
• M. hominis
• M. genitalium
• M. pirum
• M. fermentum

Jako pasożyty, gatunki takie jak M. pneumoniae muszą najpierw przyczepić się do komórki gospodarza. Proces ten wymaga użycia pomocniczych białek adhezyjnych, jak również sieci systemów adhezyjnych. Po kontakcie z komórką docelową (dotyczy to różnych komórek, takich jak krwinki czerwone, komórki HeLa, fibroblasty, a nawet makrofagi) wykazano, że białka prekursorowe lub białka P1 szybko przemieszczają się do regionu apikalnego, gdzie biorą udział w wytwarzaniu białek P1 uczestniczących w przyłączaniu.

Oprócz tych białek, mykoplazmy wykorzystują również szereg innych białek, w tym między innymi białko związane z czynnikiem adhezyjnym P30 i polipeptydy HMW 1-5.

Po przyleganiu, mikrotubule pasożyta rozszerzają się i wnikają do komórki żywiciela. Pozwala to organizmowi na uzyskanie różnych materiałów, w tym między innymi cholesterolu, glukozy i aminokwasów. W procesie tym dochodzi do uszkodzenia komórek.

W niektórych przypadkach Mycoplasma wnika do komórki, gdzie może przebywać w cytoplazmie lub jądrze, co również prowadzi do uszkodzenia komórki. Jako pasożyty wewnątrzkomórkowe lub zewnątrzkomórkowe, M. pneumoniae również powoduje uszkodzenia poprzez uwalnianie takich toksyn jak egzotoksyny i inne substancje podobne do egzotoksyn.

Adaptacje

Dla Mycoplasma, brak ściany komórkowej ma wiele korzyści, które przyczyniają się do ich przetrwania. Na przykład, ponieważ mają one tylko błonę plazmatyczną, pozwala to takim gatunkom pasożytniczym jak M. bovis na zmianę ich kształtu, a tym samym optymalizację wydajności w obrębie żywiciela.

In vivo, mogą one zmieniać kształt z kulistego na nitkowaty i wygląd smażonego jaja. Pozwala im to również na dostosowanie się do różnych środowisk. Chociaż mykoplazmy są zazwyczaj organizmami pozakomórkowymi, mogą one wnikać do komórki i przebywać w cytoplazmie lub jądrze.

Jak również, brak komórek pozwala Mykoplazmy do uniknięcia działań wielu antybiotyków. W przeważającej części, wiele antybiotyków stosowanych przeciwko komórkom bakteryjnym niszczy je poprzez atak na ścianę komórkową. Biorąc pod uwagę, że Mycoplasma nie mają ściany komórkowej, antybiotyki te są wobec nich nieskuteczne.

Z tego powodu, takie pasożyty Mycoplasma jak M. genitalium wykazują oporność na antybiotyki takie jak makrolidy. W związku z odkryciem innych gatunków Mycoplasma, ważne jest, aby pracować nad antybiotykami, które są specjalnie ukierunkowane na te pasożyty. Zobacz także: Jak antybiotyki zabijają bakterie?

Oprócz zdolności tych organizmów do zmiany kształtu, patogeny takie jak M. bovis są również zdolne do zmiany białek znajdujących się na ich powierzchni. To sprawia, że system odpornościowy żywiciela nie jest w stanie skutecznie zaatakować tych pasożytów i ich zniszczyć.

Rozmnażanie

Reprodukcja u Mycoplasmas zachodzi poprzez rozszczepienie binarne i pączkowanie. Rozszczepienie binarne rozpoczyna się od replikacji DNA, która zaczyna się w miejscu w pobliżu genu dnaA. Po replikacji chromosomy wędrują do przeciwległych biegunów komórki przed jej podziałem, co zapewnia, że każda z komórek potomnych zawiera materiał DNA.

Po podziale komórki każda z komórek potomnych zawiera materiał genetyczny rodzica, a także cytoplazmę i rybosom. W przypadkach, gdy replikacja jest zahamowana, wykazano, że komórki zaczynają się rozgałęziać.

W niektórych przypadkach bakterie wytwarzają ciała elementarne, które tworzą się jako pączki na powierzchni komórek macierzystych. Te ciała elementarne, których średnica jest mniejsza niż 180nm (niektóre mogą mieć średnicę nawet 400nm) przypominają cząstki wirusa, które są zakaźne i umożliwiają kontynuację cyklu życiowego patogenu.

Mikroskopia

Od 0,3 do 0,8um średnicy, Mykoplazmy są zbyt małe, aby mogły być wykryte przez mikroskop świetlny. Z tego powodu, techniki hodowli Mycoplasma są często używane do hodowli kolonii, które mogą być następnie obserwowane przy użyciu mikroskopu odwróconego.

Technika hodowli

Aby wyhodować Mycoplasma, 0,1 do 0,2 ml zawiesiny komórkowej (zawiesina komórkowa bez antybiotyku) jest inokulowana na powierzchnię płytki agarowej z Mycoplasma. Następnie płytkę inkubuje się przez 28 dni w temperaturze 37 stopni C w środowisku wzbogaconym o 5-procentowy dwutlenek węgla.

Obserwacja

Gdy płytka jest oglądana pod odwróconym mikroskopem przy małym powiększeniu (x4 i x10), kolonie Mycoplasma mogą być widziane prezentując morfologię smażonego jajka – Wyglądają jak smażone jajko z ciemniejszą plamką w środku.

Zakażenia i powikłania związane z patogennością gatunków Mycoplasma obejmują:

Zakażenia przenoszone drogą płciową – Mycoplasma genitalium nie wchodzi w skład normalnej flory dziewiczej. W przypadku zakażenia wywołuje infekcje dróg moczowych i płciowych oraz może być przenoszona drogą płciową. W rezultacie dotyczy zarówno mężczyzn, jak i kobiet.

Niepłodność – U mężczyzn patogenność Mycoplasma hominis została powiązana z zapaleniem narządów płciowych i męską bezpłodnością.

Śmiertelność niemowląt – Biorąc pod uwagę, że mykoplazmy mogą zakażać układ rozrodczy (jako patogeny okołoporodowe), zakażenie może być przeniesione na dziecko, co może wpływać na jego zdrowie.

Niektóre z innych powikłań obejmują:

• Zapalenie mózgu
• Optyczne zapalenie nerwu wzrokowego
• Powikłania nerwów czaszkowych
• Aseptyczne zapalenie opon mózgowych

.

Powrót z Mycoplasmas do domu MicroscopeMaster

Jun He et al. (2016). Insights into the pathogenesis of Mycoplasma pneumoniae.

Lesley Young, Julia Sung, Glyn Stacey & John R Masters. (2010). Detection of Mycoplasma in cell cultures.

Shmuel Razin. (1996). Mycoplasmas. Mikrobiologia medyczna. 4th edition.

Shmuel Razin and Leonard Hayflick. (2010). Highlights of mycoplasma research-An historical perspective.

Shmuel Razin and Leonard Hayflick.