Pagină din Biorealul microbian despre genul Propionibacterium
Clasificare
Taxoni de ordin superior:
Bacteria; Actinobacteria; Actinobacteria (clasă); Actinobacteridae; Actinomycetales; Propionibacterineae; Propionibacteriaceae
Specii:
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
Descriere și semnificație
Speciile de Propionibacteria pot fi găsite pe tot corpul. Propionibacteriile sunt, în general, nepatogene; cu toate acestea, atunci când anumite specii de Propionibacterii contaminează sângele și alte lichide corporale, ele pot provoca o serie de infecții, inclusiv boala de piele comună acneea vulgară (cauzată de P. acnes). Unele specii de Propionibacteria se găsesc în alimente precum brânzeturile și alte produse lactate. P. freudenreichii este utilizată în fabricarea brânzei elvețiene pentru a produce aroma și găurile sale caracteristice. Aroma provine de la propionat, un produs al fermentației, iar găurile sau „ochii” de la bulele de dioxid de carbon.
Structura genomului
În prezent există un proiect genomic finalizat pentru Propionibacterium acnes KPA1202 și unul în curs de desfășurare pentru Nocardioides sp. JS614. Întreaga secvență genomică a P. acnes include 2333 de gene putative și relevă numeroși produși genici implicați în degradarea moleculelor gazdei, inclusiv sialidaze, neuraminidaze, endogliceramidaze, lipaze și factori de formare a porilor. Pentru mai multe informații, consultați linkurile (sus, stânga).
Structura celulară și metabolismul
Propionibacteriile sunt bacterii anaerobe Gram-pozitive, cu creștere lentă, nesporulate, care nu formează spori. Ele pot fi în formă de tijă sau ramificate și pot apărea singure, în perechi sau în grupuri. Ele produc, în general, acid lactic, acid propionic și acid acetic din glucoză.
O specie de Propionibacterium, P. freudenreichii (utilizată în fabricarea brânzei elvețiene), pare să fie dependentă de aminoacizii liberi și de peptidele produse în brânză prin degradarea cazeinei de către enzimele proteolitice ale Lactobacillus (McCarthy și Courtney). P. freudenreichii produce dioxid de carbon, care face găurile din brânza elvețiană. Acidul propionic produs în urma descompunerii glucozei este cel care dă brânzei elvețiene aroma sa caracteristică.
Ecologie
Deși Propionibacterium acnes poate fi găsit pe pielea oamenilor prepuberi, adevărata colonizare începe de fapt cu 1 până la 3 ani înainte de maturizarea sexuală. Numărul de bacterii crește de la mai puțin de 10/cm2 la 106/cm2 (mai ales pe față și zonele înconjurătoare). P. granulosum locuiește, de asemenea, în general în aceleași zone ca și P. acnes, dar la aproximativ o sutime din numărul celulelor P. acnes. În plus, se știe că P. acnes și P. granulosum fac parte din flora microbiană a tractului gastro-intestinal.
S-a demonstrat că Propionibacterium jensenii și Lactobacillus paracasei subsp. paracasei într-o cultură mixtă inhibă drojdiile și alți microbi care provoacă alterarea alimentelor în produsele lactate, cum ar fi iaurtul și brânza. De fapt, acestea inhibă acești microbi cu până la 5 ordine de mărime la temperaturi de frigider (6oC), fără a modifica calitatea alimentelor. Amestecul bacterian este eficient împotriva unor drojdii, mucegaiuri și bacterii Gram-negative, dar nu și împotriva altor bacterii Gram-pozitive. În timpul testelor privind activitățile de inhibare a Propionibacterium sp., supernatantele fără celule care conțin acizi organici care sunt produse de fermentație nu au fost la fel de eficiente în inhibarea drojdiilor și a mucegaiurilor ca și celulele. Prin urmare, s-a presupus că ceva legat de procesele în curs de desfășurare ale celulelor și de interacțiunea dintre P. jensenii și L. paracasei subsp. paracasei a inhibat creșterea altor microbi în plus față de capacitățile de inhibare a acizilor pe care îi produc (Schwenninger 2004).
Patologie
Cele trei tipuri de leziuni neinflamatorii cauzate de acumularea de P. acnes în foliculii obturați. Din NIAMS
Acneul vulgar este cea mai frecventă boală cauzată de P. acnes. Cele patru caracteristici fiziopatologice ale acneei, care apare cel mai adesea în zonele feței, gâtului și spatelui, sunt hiperkeratinizarea, producția de sebum, proliferarea bacteriană și inflamația. Cele trei categorii de leziuni formate în timpul acneei sunt leziunile noninflamatorii, leziunile inflamatorii și cicatricile. Cele trei leziuni neinflamatorii includ microcomedoanele, comedoanele deschise, care au o impactare centrală de cheratină și lipide și pot fi sau nu ușor ridicate, și comedoanele închise, care sunt papule ușor ridicate care ar putea eventual să se formeze într-o leziune inflamatorie mai mare. Leziunile inflamatorii includ leziuni mai agravate, cum ar fi pustulele și noduli mari, fluctuanți.
Se știe că propionibacteriile au provocat, deși rar, abcese cerebrale, empiem subdural, infecții dentare, endocardită, dializă peritoneală ambulatorie continuă, conjunctivită asociată cu lentile de contact și peritonite (listă din eMedicine). P. acnes este, de asemenea, asociat cu mai multe tipuri de infecții și probleme de sănătate, cum ar fi artrita anaerobă asociată cu articulațiile protetice și cazuri de osteomielite (rar). P. acnes este, de asemenea, asociat cu anumite spondiloartropatii asociate cu acneea floridă vulgară (izolată din focare osoase și articulații) și a fost izolată ca o cauză de endocardită (rar) și raportată ca o cauză de cheratită infecțioasă atunci când corneea este compromisă, care poate duce la pierderea vederii.
Speciile de Propionibacterium pot fi tratate, în general, cu antibiotice utilizate pentru tratamentul infecțiilor anaerobe; astfel de antibiotice includ penicilinele, carbapenemele și clindamicina. Cu toate acestea, recent au fost raportate cazuri de rezistență la antibiotice la P. acnes.
Fagi
Până de curând, se știa că numai fagii înrudiți cu Ff sunt activi în bacteriile Gram-pozitive; cu toate acestea, cel puțin cinci fagi cu morfologie filamentoasă s-au dovedit a fi activi în P. freudenreichii. Fagii filamentoși, care au formă de tijă și conțin ADN circular monocatenar (aproximativ 10 gene), infectează, în general, bacteriile Gram-negative folosind morfogeneza virionilor, în care particulele care nu provoacă liză sau moarte celulară sunt secretate prin membranele bacteriene în mod continuu. Cele cinci proteine structurale ale unui fag filamentos sunt următoarele: principala proteină de acoperire (pVIII) care formează tubul de pe stratul exterior al fagului, două proteine (pVII și pIX) utilizate pentru asamblarea eficientă a particulelor și două proteine (pVI și pIII) utilizate pentru stabilitatea particulelor și capacitatea fagului de a infecta bacteriile. Ultimele patru proteine (pVII, pIX, pVI și pIII) sunt situate la capetele fagului în formă de tijă. Alte două proteine care se găsesc în general în acest tip de fag (pI și pIV) sunt necesare pentru asamblarea și exportul fagului. Unul dintre fagii filamentoși care a fost găsit pentru a infecta P. freudenreichii conține un ssDNA de 5 806 baze și are un conținut de G-C de 64%, care este similar cu conținutul de G-C al P. freudenreichii. Acest fag nu conține o proteină similară cu pIV, care ajută în mod specific la canalul de conducere al fagului din membrana externă. Acest lucru se datorează probabil faptului că, deoarece acest fag infectează bacteriile Gram-pozitive, care nu au membrane externe, proteina nu este necesară. (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. Știință. 2004 Jul 30;305(5684):671-3.
Chopin, Marie-Christine, Annette Rouault, S. Dusko Ehrlich, and Michel Gautier. 2002. „Fage filamentoase active pe bacteria Gram-pozitivă Propionibacterium freudenreichii”. Journal of Bacteriology, vol. 184, nr. 7. Societatea Americană de Microbiologie. (2030-2033)
Handa, Sajeev. „Infecții cu Propionibacterium”. 2002. eMedicine
McCarthy, R. J., și P. Courtney. 2004. „Amino acid requirements of dairy Propionibacterium strains”. Ohio State University.
NIAMS: Health Topics: Acneea.
Schwenninger, Susanne Miescher, și Leo Meile. 2004. „O cultură mixtă de Propionibacterium jensenii și Lactobacillus paracasei subsp. paracasei inhibă drojdiile de alterare a alimentelor”. Systematic and Applied Microbiology, vol. 27, nr. 2. Urban și Fischer. (229-237)