Spirochaetes: características gerais, morfologia, sistemática

Spirochaetes é uma borda de bactéria caracterizada por ser gram-negativa e possuir uma ultraestrutura celular única. Eles têm organelas de motilidade interna chamadas flagelos periplásmicos, que permitem flexionar, girar em seu eixo longitudinal e mover-se em meios líquidos e semi-sólidos.

Spirochaetes é uma das poucas arestas bacterianas cujas características fenotípicas são responsáveis ​​por suas relações filogenéticas com base na análise de 16S rRNA.

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Leptospira sp. Por CDC / Rob Weyant [Domínio público], via Wikimedia Commons

Características gerais

Alguns Spirochaetes pleomórficos de vida livre, como Spirochaeta coccoides , não possuem as características ultraestruturais e etológicas da borda, mas a análise de sequência do gene 16S rRNA os coloca na família Spirochaetaceae.

Eles são quimioorganotróficos, podem usar carboidratos , aminoácidos, ácidos graxos de cadeia longa ou álcoois graxos de cadeia longa como fontes de carbono e energia.

Dependendo da espécie, elas podem crescer em condições anaeróbicas, microaerofílicas, facultativamente anaeróbicas ou aeróbicas. Alguns são de vida livre e outros têm uma associação específica com o hospedeiro, que pode ser artrópodes, moluscos e mamíferos, incluindo seres humanos. Algumas espécies são conhecidas por serem patogênicas.

Essas bactérias compõem um grupo filogeneticamente velho e bem diferenciado, mais relacionado aos Phylo Bacteoides e Acidobacteria, do que com outros grupos.

É uma aresta formada exclusivamente pela classe Spirochaetia e pela ordem Spirochaetales, que abrange quatro famílias bem delineadas: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae e Leptospiraceae.

São alongados e enrolados helicoidalmente (na forma de um saca-rolhas), com um tamanho variando de 0,1 a 3 mícrons de diâmetro e de 4 a 250 mícrones de comprimento. Eles têm uma membrana externa formada por várias camadas chamadas envelope celular ou bainha externa que envolve completamente o cilindro protoplasmático.

As células possuem organelas de motilidade interna chamadas flagelos periplásmicos. Estes são inseridos internamente em cada extremidade do cilindro protoplasmático e se estendem ao longo da maior parte da célula, sobrepondo-se na região central

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Sistema de locomoção com flagelos internos. Por Lamiot [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) ou CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], do Wikimedia Commons.

No caso da família Leptospiraceae, os flagelos periplásmicos não se sobrepõem nas células. O cilindro protoplasmático e os flagelos são encerrados por uma bainha externa que possui algumas características análogas à membrana externa de bactérias corantes gram-negativas.

Por outro lado, Spirochaeta plicatilis , é uma espécie de grande bactéria que possui 18 a 20 flagelos periplásmicos inseridos próximos a cada extremidade do cilindro protoplasmático.

Sistemática

A filogenia do filo Phirochaetes é o resultado de análises recentes das seqüências do gene 16S rRNA. Nesta margem, uma única classe, Spirochaetia, e uma única ordem, Spirochaetales são reconhecidas.

A ordem Spirochaetales compreende quatro famílias bem delineadas: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae e Leptospiraceae.

Spirochaetaceae

As bactérias desta família são células helicoidais, com 0,1 a 3,0 mícrons de diâmetro e 3,5 a 250 mícrones de comprimento. As células não possuem extremidades enganchadas como membros da família Leptospiraceae.

Os flagelos periplásmicos são inseridos internamente em cada extremidade da célula e se estendem ao longo da maior parte do comprimento da célula sobreposta na região central.

O diaminoácido presente no peptidoglicano é a L-ornitina. Eles são anaeróbicos, opcionalmente anaeróbicos ou microaerófilos. Eles são quimio-organotróficos.

Eles usam carboidratos e / ou aminoácidos como fontes de carbono e energia, mas não usam ácidos graxos ou álcoois graxos de cadeia longa.

Eles têm vida livre ou estão associados a animais, insetos e humanos. Algumas espécies são patogênicas. As espécies examinadas pela análise da sequência 16S rRNA são distintas dos membros das famílias Brachyspiraceae, Brevinemataceae e Leptospiraceae.

Brachyspiraceae

Esta família contém apenas um gênero, Brachyspira . São bactérias de formato helicoidal com padrões regulares de enrolamento. As células medem entre 2 e 11 microns por 0,2 a 0,4 microns.

Eles são unicelulares, mas pares e cadeias ocasionais de três ou mais células podem ser observados em culturas em crescimento. Sob condições desfavoráveis ​​de crescimento, formam-se corpos esféricos ou redondos.

Eles têm coloração gram-negativa. Eles são anaeróbicos ou aerotolerantes obrigatórios. As extremidades das células podem ser embotadas ou pontudas.

As células têm uma estrutura típica de células espiroquetas, consistindo de uma bainha externa, um cilindro protoplasmático helicoidal e flagelos internos no espaço entre o cilindro protoplasmático e a bainha externa.

As células do gênero Brachyspira têm 8 a 30 flagelos, dependendo da espécie. O número de flagelos geralmente se correlaciona com o tamanho da célula, de modo que espécies de células menores têm menos flagelos.

Os flagelos são unidos internamente, em número igual em cada extremidade da célula, enrolados em torno do cilindro protoplasmático e suas extremidades livres se sobrepõem no centro das células.

Cresce entre 36 e 42 ° C, com temperatura ideal de 37 a 39 ° C. Eles são quimioorganotróficos, usando vários carboidratos para o crescimento. Possui oxidase para reduzir o oxigênio molecular.

Brevinemataceae

Esta família contém apenas um gênero, Brevinema . As células são de formato helicoidal e têm um diâmetro de 0,2 a 0,3 mícrons por um comprimento de 4 a 5 mícrons, mostrando uma ou duas voltas helicoidais com comprimentos de onda irregulares que variam de 2 a 3 mícrons.

Eles embainharam flagelos periplásmicos que dão mobilidade às células por flexão, rotação e translação. Eles não têm túbulos citoplasmáticos. Eles são microaerofílicos, associados ao hospedeiro.

Leptospiraceae

São células de conformação helicoidal destras, que podem medir 0,1 a 0,3 mícrons de diâmetro e 3,5 a 20 mícrones de comprimento. As células não móveis têm pontas enganchadas, enquanto as células ativamente móveis têm uma extremidade frontal em espiral e um gancho na extremidade traseira da célula.

Eles têm um flagelo periplásmico que é inserido internamente em cada extremidade da célula, mas raramente se sobrepõe no centro da célula. Flagelos periplásmicos são encontrados ao longo do eixo helicoidal.

O diaminoácido presente no peptidoglicano é um ácido e-diaminopimélico. São organismos aeróbios ou microaerófilos obrigatórios. Eles são quimioorganotróficos.

Eles usam ácidos graxos de cadeia longa e álcoois graxos, como fontes de carbono e energia. Eles têm vida livre ou estão associados a animais e humanos. Algumas espécies são patogênicas.

Patogênese

A maioria das espécies de Phirochaetes não é patogênica, porém destacam algumas espécies conhecidas por sua patogênese.

Treponema pallidum (Spirochaetaceae)

É o organismo que causa a sífilis. É uma bactéria móvel que geralmente é adquirida através de contato sexual próximo e que penetra no tecido hospedeiro através do epitélio escamoso ou colunar.

A doença é caracterizada por uma área de ulceração primária e inflamação nas áreas genitais, que se manifesta em uma infecção primária. Os estágios posteriores dessa infecção são caracterizados por erupções maculopapulares e uma possível resposta granulomatosa com envolvimento do sistema nervoso central .

Outras bactérias do gênero podem produzir doenças não-venéreas, como pint (também conhecida como doença azul, caratê, peito do pé, lota, mal de pinto e banheira) produzida por Treponema carateum ou pian (ou buba, guinada, framboesa, erupção cutânea tropical, polypapilloma tropicum ou thymosis) produzido por Treponema pallidum ssp.pertenue .

Borrelia burgdorferi (Spirochaetaceae)

Causa a doença de Lyme. Esta espécie possui um núcleo único que contém um cromossomo linear e plasmídeos lineares. As diferentes espécies de Borrelia são transmitidas por espécies particulares de carrapatos do gênero Ornithodoros (Argasidae) em diferentes partes do mundo.

Esses carrapatos são encontrados em áreas de savanas e matas secas, principalmente perto de tocas de roedores, cavernas, pilhas de madeira e árvores mortas, ou em rachaduras nas paredes ou tetos e sob pisos de madeira, em qualquer lugar habitado por pequenos roedores .

As espécies de reservatório são vertebrados como ratos, camundongos, esquilos, cães e pássaros. Carrapatos ingerem Borrelia sp. sugando o sangue de animais ou humanos infectados.

Eles se alimentam à noite, pelo menos por 30 minutos antes de retornar aos seus abrigos. A infecção ocorre pela picada, pela saliva infectada ou pela contaminação das membranas mucosas com o fluido coxal infectado.

Essas bactérias não são excretadas nas fezes dos carrapatos. Os carrapatos permanecem infectados por toda a vida, desde que não tenham sangue por 7 anos. Eles podem ser transmitidos horizontalmente entre machos e fêmeas; ou verticalmente, pelas fêmeas à sua descendência.

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Lesão cutânea da doença de Lyme causada pela picada de um carrapato infectado com Borrelia burgdorferi (Spirochaetaceae). Por crédito da foto: James Gathany Provedores de conteúdo: CDC / James Gathany [Domínio público], via Wikimedia Commons

Nos estágios iniciais, a doença de Lyme se apresenta como uma lesão cutânea distinta chamada eritema migratório, também chamado eritema migratório crônico. A lesão inicial é caracterizada por uma área extensa de erupção cutânea vermelha, geralmente com um centro pálido (vigia) no local da picada do carrapato.

Se não tratada, pode ocorrer artrite erosiva semelhante à artrite reumatóide e, eventualmente, encefalite progressiva crônica e encefalomielite. Outras bactérias do gênero, como B. duttonii , B. hermsii e B. dugesi , podem causar febre endêmica recorrente.

Leptospira spp. (Leptospiraceae)

O agente causador da leptospirose, uma doença febril que pode ser complicada na meningite asséptica se não tratada. Os sintomas da infecção incluem febre, calafrios e dor de cabeça, com apresentação ocasional de icterícia.

Os organismos podem se espalhar através de animais, água ou terra contaminados pela urina de cães, ratos ou gado. Os animais podem permanecer como vetores assintomáticos por anos, e os organismos podem permanecer viáveis ​​após o derramamento por semanas ou meses.

A aquisição de doenças é mais comum após fortes chuvas ou inundações. O período de incubação pode ser de até 1 mês.

Referências

  1. Ator, JK (2012). Bacteriologia Clínica In: Integrated Review Immunology and Microbiology (segunda edição). PP 105-120.
  2. Krieg, NR, J, T. Staley, DR Brown, BP Hedlund, BJ Paster, NL Ward, W. Ludwig e WB Whitman. (2010) Bergey Manual of Sistemmatic Bacteriology: Volume 4: The Bacteroidetes, Spirochaetes, Tenericutes (Molicutes), Acidobacteria, Fibrobacteres, Fusobacteria, Dictyoglomi, Gemmatimonadetes, Lentisphaerae, Verrucomicrobia, Chlamydiaetes and Planctomyc. EUA
  3. Gupta, RS, Mahmood, S e Adeolu, M. (2013). Uma abordagem filogenômica e com base em assinatura molecular para caracterização do filo Spirochaetes e seus principais clados: proposta de revisão taxonômica do filo. Fronters in Microbiology, 4: 217.
  4. Spirochaetes (2018). Wikipedia, A Enciclopédia Livre. Data da consulta: 14:21, 10 de outubro de 2018, de: es.wikipedia.org.
  5. Tilly, K, Rosa, PA e Stewart, PE 2008. Biologia da infecção com Borrelia burgdorferi . Clínicas de Doenças Infecciosas da América do Norte, 22 (2): 217-234.

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