SPIROCHAETEN: ALGEMENE KENMERKEN, MORFOLOGIE, SYSTEMATIEK - BIOLOGIE - 2026

Spirochaeten is een stam van bacteriën die wordt gekenmerkt doordat ze gramnegatief zijn en een unieke cellulaire ultrastructuur hebben. Ze hebben interne beweeglijkheidsorganellen die periplasmatische flagella worden genoemd, waardoor ze kunnen buigen, roteren om hun lengteas en bewegen in vloeibare en halfvaste media.

Spirochaeten is een van de weinige bacteriële phyla waarvan de fenotypische kenmerken de fylogenetische relaties verklaren op basis van 16S rRNA-analyse.

Leptospira sp. Door CDC / Rob Weyant, via Wikimedia Commons

Algemene karakteristieken

Sommige vrijlevende pleomorfe Spirochaeten, zoals Spirochaeta coccoides, hebben niet de ultrastructurele en ethologische kenmerken van het phylum, maar sequentieanalyse van het 16S rRNA-gen plaatst ze binnen de Spirochaetaceae-familie.

Ze zijn chemo-organotroof, ze kunnen koolhydraten, aminozuren, vetzuren met lange ketens of vetalcoholen met lange ketens gebruiken als bronnen van koolstof en energie.

Afhankelijk van de soort kunnen ze groeien in anaërobe, microaërofiele, facultatief anaërobe of aërobe omstandigheden. Sommige zijn vrijlevende en andere hebben een specifieke associatie met de gastheer, zoals geleedpotigen, weekdieren en zoogdieren, inclusief mensen. Van sommige soorten is bekend dat ze pathogeen zijn.

Deze bacteriën vormen een fylogenetisch oude en goed gedifferentieerde groep, meer verwant aan de phylum Bacteoides en Acidobacteria dan met andere groepen.

Het is een phylum dat uitsluitend wordt gevormd door de klasse Spirochaetia en de orde Spirochaetales, die vier families omvat die goed zijn afgebakend: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae en Leptospiraceae.

Ze zijn langwerpig en spiraalvormig gewonden (kurkentrekkervormig), met een afmeting variërend van 0,1 tot 3 micron in diameter en 4 tot 250 micron lang. Ze hebben een buitenmembraan dat bestaat uit meerdere lagen, de celenvelop of buitenmantel genaamd, die de protoplasmatische cilinder volledig omgeeft.

Cellen hebben interne motiliteitsorganellen die periplasmatische flagella worden genoemd. Deze worden intern aan elk uiteinde van de protoplasmatische cilinder ingebracht en strekken zich uit over het grootste deel van de cel, overlappend in het centrale gebied.

Voortbewegingssysteem met interne flagella. Door Lamiot, van Wikimedia Commons.

In het geval van de Leptospiraceae-familie overlappen periplasmatische flagella elkaar niet in cellen. De protoplasmatische cilinder en flagella zijn omsloten door een buitenste omhulsel dat enkele kenmerken heeft die analoog zijn aan het buitenmembraan van gramnegatieve kleurende bacteriën.

Aan de andere kant is Spirochaeta plicatilis een soort van grote bacteriën met 18 tot 20 periplasmatische flagella die is ingebracht nabij elk uiteinde van de protoplasmatische cilinder.

Systematisch

De fylogenie van de phylum Spirochaetes is het resultaat van recente analyse van de sequenties van het 16S-rRNA-gen. Een enkele klasse, Spirochaetia, en een enkele orde, Spirochaetales, worden aan deze rand herkend.

De Spirochaetales-orde omvat vier families die goed zijn afgebakend: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae en Leptospiraceae.

Spirochaetaceae

Bacteriën in deze familie zijn spiraalvormige cellen, 0,1 tot 3,0 micron in diameter en 3,5 tot 250 micron lang. De cellen hebben geen haakse uiteinden zoals leden van de Leptospiraceae-familie.

De periplasmatische flagella wordt intern aan elk uiteinde van de cel ingebracht en strekt zich uit over het grootste deel van de lengte van de overlappende cel in het centrale gebied.

Het diaminozuur dat aanwezig is in peptidoglycaan is L-ornithine. Ze zijn anaëroob, facultatief anaëroob of microaërofiel. Ze zijn chemo-organotroof.

Ze gebruiken koolhydraten en / of aminozuren als bronnen van koolstof en energie, maar ze gebruiken geen vetzuren of vetalcoholen met een lange keten.

Ze leven vrij of zijn samen met dieren, insecten en mensen. Sommige soorten zijn pathogeen. De soorten die door middel van 16S-rRNA-sequentieanalyse worden onderzocht, onderscheiden zich van leden van de families Brachyspiraceae, Brevinemataceae en Leptospiraceae.

Brachyspiraceae

Deze familie bevat slechts één geslacht, Brachyspira. Het zijn spiraalvormige bacteriën met regelmatige krulpatronen. Cellen zijn 2-11 micron bij 0,2-0,4 micron.

Ze zijn eencellig, maar af en toe zijn paren en ketens van drie of meer cellen te zien in groeiende culturen. Onder ongunstige groeiomstandigheden worden bolvormige of ronde lichamen gevormd.

Ze zijn gramnegatieve vlek. Ze zijn verplicht anaëroob of aëroob. De uiteinden van de cellen kunnen stomp of puntig zijn.

De cellen hebben een typische spirocheetcelstructuur, bestaande uit een buitenste omhulsel, een helixvormige protoplasmatische cilinder en binnenste flagella in de ruimte tussen de protoplasmatische cilinder en de buitenste omhulling.

Cellen van het geslacht Brachyspira hebben 8 tot 30 flagellen, afhankelijk van de soort. Het aantal flagellen correleert over het algemeen met de celgrootte, zodat kleinere celsoorten minder flagellen hebben.

De flagellen verenigen zich intern, in gelijke aantallen aan elk uiteinde van de cel, wikkelen zich rond de protoplasmatische cilinder en hun vrije uiteinden overlappen elkaar in het midden van de cellen.

Het groeit tussen 36 en 42 ° C, met een optimale temperatuur van 37 tot 39 ° C. Ze zijn chemo-organotroof en gebruiken verschillende koolhydraten voor de groei. Het heeft oxidase om moleculaire zuurstof te verminderen.

Brevinemataceae

Deze familie bevat slechts één geslacht, Brevinema. De cellen zijn spiraalvormig van vorm en hebben een diameter van 0,2 tot 0,3 micron bij een lengte van 4 tot 5 micron, waarbij ze een of twee spiraalvormige windingen vertonen met onregelmatige golflengten variërend van 2 tot 3 micron.

Ze hebben periplasmatische flagella omhuld die de cellen mobiliteit geven door flexie, rotatie en translatie. Ze hebben geen cytoplasmatische tubuli. Ze zijn micro-aerofiel, geassocieerd met de gastheer.

Leptospiraceae

Het zijn rechtshandige spiraalvormige cellen, die een diameter van 0,1 tot 0,3 micron en een lengte van 3,5 tot 20 micron kunnen meten. Niet-mobiele cellen hebben haakuiteinden, terwijl actief mobiele cellen een spiraalvormig voorste uiteinde en een haak aan de achterkant van de cel hebben.

Ze hebben een periplasmatisch flagellum dat intern aan elk uiteinde van de cel wordt ingebracht, maar zelden overlapt in het midden van de cel. De periplasmatische flagella wordt gevonden langs de spiraalvormige as.

Het diaminozuur dat aanwezig is in peptidoglycaan is een e-diaminopimelinezuur. Het zijn obligate of microaërofiele aërobe organismen. Ze zijn chemo-organotroof.

Ze gebruiken vetzuren met lange ketens en vetalcoholen als koolstof- en energiebronnen. Ze leven vrij of werken samen met dierlijke en menselijke gastheren. Sommige soorten zijn pathogeen.

Pathogenie

De meeste soorten van de phylum Spirochaeten zijn niet pathogeen, maar sommige bekende soorten vallen op door hun pathogenese.

Treponema pallidum

Het is het organisme dat syfilis veroorzaakt. Het is een mobiele bacterie die over het algemeen wordt verkregen door nauw seksueel contact en die het weefsel van de gastheer binnendringt via het plaveiselepitheel of kolomepitheel.

De ziekte wordt gekenmerkt door een gebied van ulceratie en primaire ontsteking in de genitale gebieden, die tot uiting komen in een primaire infectie. Latere stadia van deze infectie worden gekenmerkt door maculopapulaire uitbarstingen en een mogelijke granulomateuze reactie waarbij het centrale zenuwstelsel betrokken is.

Andere bacteriën van het geslacht kunnen niet-geslachtsziekten produceren, zoals pinta (ook bekend als blauwe ziekte, carate, wreef, lota, pinto en tina) geproduceerd door Treponema carateum of gieren (of buba, gieren, gieren, gieren tropica, polipapilloma tropicum of thymosis) geproduceerd door Treponema pallidum ssp. behoren.

Borrelia burgdorferi

Veroorzaakt de ziekte van Lyme. Deze soort heeft een unieke kern die een lineair chromosoom en lineaire plasmiden bevat. De verschillende soorten Borrelia worden overgedragen door bepaalde soorten teken van het geslacht Ornithodoros (Argasidae) in verschillende delen van de wereld.

Deze teken worden aangetroffen in droge savanne- en struikgewasgebieden, met name nabij knaagdierholen, grotten, houtstapels en dode bomen, of in scheuren in muren of plafonds en onder houten vloeren, overal waar kleine knaagdieren wonen. .

De reservoirsoorten zijn gewervelde dieren zoals ratten, muizen, eekhoorns, honden en vogels. Teken nemen Borrelia sp. door het bloed van besmette dieren of mensen te zuigen.

Ze voeden zich 's nachts, gedurende minstens 30 minuten voordat ze terugkeren naar hun onderkomens. Infectie vindt plaats door de beet, door geïnfecteerd speeksel of door besmetting van de slijmvliezen met geïnfecteerd heupvocht.

Deze bacteriën worden niet uitgescheiden in uitwerpselen van teken. Teken blijven levenslang besmet, ook al hebben ze 7 jaar geen bloed. Ze kunnen horizontaal worden overgedragen tussen mannetjes en vrouwtjes; of verticaal, door vrouwtjes aan hun nageslacht.

Huidletsel door de ziekte van Lyme veroorzaakt door de beet van een geïnfecteerde Borrelia burgdorferi (Spirochaetaceae) teek. Door Photo Credit: James Gathany Inhoudsproviders (s): CDC / James Gathany, via Wikimedia Commons

In de vroege stadia presenteert de ziekte van Lyme zich als een onderscheidende huidlaesie genaamd erythema migrans, ook wel erythema migrans-kroniek genoemd. De vroege laesie wordt gekenmerkt door een uitgestrekt gebied van rode uitslag, vaak met een bleek centrum (schot in de roos) op de plaats van de tekenbeet.

Indien onbehandeld, kunnen erosieve artritis optreden die lijkt op reumatoïde artritis en uiteindelijk chronische progressieve encefalitis en encefalomyelitis. Andere bacteriën in het geslacht, zoals B. duttonii, B. hermsii en B. dugesi, kunnen endemische recidiverende koorts veroorzaken.

Leptospira

De veroorzaker van leptospirose, een koortsziekte die kan compliceren tot aseptische meningitis als deze niet wordt behandeld. Symptomen van infectie zijn koorts, koude rillingen en hoofdpijn, met af en toe geelzucht.

De organismen kunnen worden verspreid via dieren, water of grond die zijn verontreinigd met de urine van honden, ratten of vee. Dieren kunnen jarenlang asymptomatische vectoren blijven en organismen kunnen na weken of maanden levensvatbaar blijven.

Het oplopen van ziekten komt vaker voor na zware regenval of overstromingen. De incubatietijd kan oplopen tot 1 maand.

Referenties

1. Acteur, JK (2012). Klinische bacteriologie. In: lsevier's Integrated Review Immunology and Microbiology (Second Edition). Pp 105-120.
2. Krieg, NR, J, T. Staley, DR Brown, BP Hedlund, BJ Paster, NL Ward, W. Ludwig en WB Whitman. (2010) Bergey's Manual of Systematic Bacteriology: Volume 4: The Bacteroidetes, Spirochaetes, Tenericutes (Mollicutes), Acidobacteria, Fibrobacteres, Fusobacteria, Dictyoglomi, Gemmatimonadetes, Lentisphaerae, Verrucomicroetes, Chlamctomiae, and. TOEPASSINGEN.
3. Gupta, RS, Mahmood, S en Adeolu, M. (2013). Een op fylogenomische en moleculaire handtekening gebaseerde benadering voor de karakterisering van de phylum Spirochaeten en zijn belangrijkste clades: voorstel voor een taxonomische herziening van de phylum. Fronters in Microbiology, 4: 217.
4. Spirochaeten. (2018). Wikipedia, de gratis encyclopedie. Consultatiedatum: 14:21, 10 oktober 2018 vanaf: es.wikipedia.org.
5. Tilly, K, Rosa, PA en Stewart, PE 2008. Biologie van infectie met Borrelia burgdorferi. Infectious Disease Clinics of North America, 22 (2): 217-234.