Микробная киста


Микробная киста представляет собой покоящуюся или спящую стадию микроорганизма . , которую можно рассматривать как состояние взвешенной анимации , в которой метаболические процессы клетки замедляются, и клетка прекращает все действия, такие как кормление и локомоция Многие группы одноклеточных, микроскопических организмов или микробов, [ 1 ] обладать способностью войти в это бездействие.
Encystment, процесс образования кисты, может функционировать как метод для рассеивания и как способ для организма выжить в неблагоприятных условиях окружающей среды. Эти две функции могут быть объединены, когда микроб должен иметь возможность пережить суровые условия между обитаемыми средами (например, между хозяевами), чтобы рассеять. Кисты также могут быть местами для ядерной реорганизации и деления клеток, а у паразитических видов они часто являются инфекционной стадией между хозяевами. Когда микроб Encysted достигает среды, благоприятной для его роста и выживания, стенка кисты разрушается процессом, известным как экссистатация . [ 2 ]
Условия окружающей среды, которые могут вызвать энцизирование, включают, но не ограничиваются: отсутствие питательных веществ или кислорода, экстремальные температуры, высыхание , неблагоприятный рН и наличие токсичных химических веществ, которые не способствуют росту микроба. [ 3 ] [ 4 ]
История и терминология
[ редактировать ]Идея о том, что микробы могут временно принять альтернативное состояние существования, чтобы противостоять изменениям в условиях окружающей среды, началась с Антони Ван Леувенхук 1702 года исследования о животных , в настоящее время известном как шлюхи : [ 5 ]
«Я часто помещал животные, которые я ранее описал из воды, не оставляя количество песка, прилегающего к ним, чтобы увидеть, была ли, когда вся вода вокруг них испарилась, и они подвергались воздействию воздуха Их тела ломались, как я часто видел в других животных. Но теперь я обнаружил, что когда почти вся вода была испарена, так что существо больше не могло быть покрыто водой и не перемещается как обычно, оно сжималось в овальную фигуру, и в этом состоянии оно оставалось, и я не мог Признание, что влага испарилась из своего тела, поскольку она сохранила свою овальную и круглую форму, не пострадала ». [ 5 ]
Леувенхук позже продолжил свою работу с оздоровиками, чтобы обнаружить, что, когда он вернул высушенные тела в свои предпочтительные водные условия, они возобновили свою первоначальную форму и снова начали плавать. [ 5 ] Эти наблюдения не получили тягу с общим микробиологическим сообществом того времени, и явления, как отметил Леувенхук, его никогда не давали имя. [ 5 ]
В 1743 году Джон Тербервиль Нидхэм наблюдал возрождение личинки -личинки Энсистеда, Ангиллулины Тритики , а затем опубликовал эти результаты в новых миркоскопальных открытиях (1745). [ 5 ] Несколько других повторили и расширили эту работу, неофициально ссылаясь на свои исследования «явления переиздания». [ 5 ]
В конце 1850 -х годов Reviviscence стало вовлеченным в дебаты, связанные с теорией спонтанного поколения жизни, что привело к тому, что двух очень вовлеченных ученых по обе стороны вопроса призвать биологическое общество Франции за независимый обзор их противоположных выводов по этому вопросу Полем Дойер, который верил, что взереки могут быть высушены и оживлены, и пакет, который полагал, что они не могли, позволил независимым наблюдателям различных научных фонов наблюдать и пытаться повторить свои выводы. Получившийся отчет склонился к аргументам, вынесенным Pouchet, с заметной разногласий от главного автора, который обвинил его формирование вопроса в отчете о страхе перед религиозным возмездием. Несмотря на попытку Doyere и Pouchet в заключение дебатов по теме воскресения, расследования продолжались. [ 5 ]
В 1872 году Вильгельм Прест ввел термин « анабиоз » (возвращение к жизни), чтобы описать оживление жизнеспособных, безжизненных организмов в активное состояние. За этим быстро последовало предложение Шмидта 1948 года о термине «абиоз», что приводит к некоторой путанице между терминами, описывающими начало жизни от неживых элементов, жизнеспособной безжизненности и неживых компонентов, которые необходимы для жизни. [ 5 ]
В рамках его обзора первоначальных результатов Лиувенхука в 1959 году и эволюции науки, окружающей микробные кисты и другие формы метаболической суспензии, Д. Кейлин предложил термин « криптобиоз » (скрытая жизнь), чтобы описать:
«... состояние организма, когда оно не показывает видимых признаков жизни и когда его метаболическая активность вряд ли становится измеримой или обратимо к остановке». [ 5 ]
По мере того, как микробные исследования начали получать популярность в геометрической прогрессии, подробности о ресничной физиологии и формировании кисты приводили к увеличению любопытства к роли энсистрации в жизненном цилиатах и других микробах. [ 6 ] Осознание того, что ни одна категория микроскопического организма «не владеет» способностью образовывать метаболически бездействующие кисты, требует термина «микробная киста» для описания физического объекта, поскольку он существует во всех его формах. Также важна в генерации термина, является разграничение эндоспоров и микробных кист как различные формы криптобиоза или покоя. Эндоспоры демонстрируют более экстремальную изоляцию от их окружающей среды с точки зрения толщины клеточной стенки, недостаточно подложки и присутствия дипиколиновой кислоты , соединения, которое, как известно, обеспечивает устойчивость к крайней тепло. [ 7 ] Микробные кисты были сравнены с модифицированными вегетативными клетками с добавлением специализированной капсулы. [ 7 ] Важно отметить, что Encystment - это процесс, который наблюдается предшествующий делению клеток, [ 8 ] в то время как образование эндоспоры включает в себя нерепродуктивное клеточное деление. Изучение процесса Encystment было в основном ограничено 1970 -х и 80 -х годами, что привело к отсутствию понимания генетических механизмов и дополнительных определяющих характеристик, хотя, как правило, они, как правило, следуют за другой последовательности формирования, чем эндоспоры. [ 9 ]
Формирование и состав стенки кисты
[ редактировать ]Индикаторы образования кисты в ресничных протистах включают различные степени резорбции килиата, причем некоторые реснички теряют как реснички, так и мембранные структуры, поддерживающие их, в то время как другие поддерживают кинетосомы и/или микротрубочные структуры. Синтез DE novo предшественников стенки кисты в эндоплазматической ретикулуме также часто указывает на то, что ресничная система подвергается воздействию. [ 10 ]
Композиция стенки кисты является переменной в разных организмах. Стены кисты бактерий образуются путем утолщения нормальной клеточной стенки с добавленными слоями пептидогликана, тогда как стенки протозойских кист изготовлены из хитина , [ 11 ] тип гликополимера . Стенка кисты некоторых ресничных протистов состоит из четырех слоев, эктоцисты, мезоцисты, эндоцисты и гранулированного слоя. Эктоцист является наружным слоем и содержит подключенную структуру, через которую во время экзамены снова возрождается вегетативная клетка. Интерьер к эктоцисты, толстая мезоцист является компактной, но стратифицированной по плотности. Обработки хитиназы указывают на наличие хитина в мезоцистах некоторых ресничных видов, но эта характеристика композиции, по -видимому, очень гетерогенная. Тонкая эндоциста, интерьер к мезоцисты, менее плотная, чем эктоциста, и, как полагают, состоит из белков. Самый внутренний гранулированный слой лежит непосредственно за пределами пленки и состоит из синтезированных предшественников гранулированного материала. [ 10 ]
Формирование кисты по видам
[ редактировать ]В бактериях
[ редактировать ]У бактерий (например, Azotobacter sp. ) Encystment происходит при изменениях клеточной стенки ; Цитоплазма сокращается , а клеточная стенка сгущается. Было показано, что различные члены семейства Azotobacteraceae выживают в форме Encysted до 24 лет. Было обнаружено, что экстремафильный Rhodospirillum Centenum , аноксигенная, фотосинтетическая бактерия, фиксирующая азот, которая растет в горячих источниках, также образуют кисты в ответ на высыхание. [ 12 ] Бактерии не всегда образуют одну кисту. Известны сорта событий формирования кист. Rhodospirillum Centenum может изменить количество кист на клетку, обычно от четырех до десяти клеток на кисту в зависимости от окружающей среды. [ 12 ]
Было известно, что некоторые виды нитчатых цианобактерий образуют гетероцисты, чтобы избежать уровней концентрации кислорода, наносящих ущерб их процессам фиксации азота . Этот процесс отличается от других типов микробных кист тем, что гетероцисты часто продуцируются в повторяющейся схеме в нити, состоящей из нескольких вегетативных клеток, и после образования гетероцисты не могут вернуться в вегетативное состояние. [ 13 ]
В протистах
[ редактировать ]
Протисты, особенно простейшие паразиты, часто подвергаются воздействию очень суровых условий на разных этапах их жизненного цикла. Например, Entamoeba histolytica , распространенный кишечный паразит, который вызывает дизентерию , должен выдержать высококистную среду желудка, прежде чем он достигнет кишечника и различных непредсказуемых условий, таких как высыхание и отсутствие питательных веществ, в то время как он находится за пределами хозяина. [ 14 ] Форма Encysted хорошо подходит для выживания таких экстремальных условий, хотя протозойские кисты менее устойчивы к побочным условиям по сравнению с бактериальными кистами. [ 3 ] Цитоплазматическая дегидратация, высокая аутофагическая активность, ядерная конденсация и уменьшение объема клеток являются показателями инициации энсистрации в ресничных протистах. [ 10 ] В дополнение к выживанию, химический состав некоторых простейших стен кисты может играть роль в их рассеивании. Сиалильские группы , присутствующие в кисты стенке Entamoeba histolytica, придают чистому отрицательному заряду кисте, которая предотвращает его прикрепление к стенке кишечника [ 11 ] таким образом, вызывая его устранение в кале. Другие простейшие кишечные паразиты, такие как Giardia Lamblia и Cryptosporidium, также производят кисты в рамках их жизненного цикла (см. Oocyst ). Из -за твердой внешней оболочки кисты криптоспоридий и гиардию устойчивы к общим дезинфицирующим средствам, используемым местами для очистки воды, такими как хлор. [ 15 ] У некоторых простейших одноклеточный организм умножается во время или после окружения и высвобождает множественные трофозоиты при экзсистатировании. [ 14 ]
Было показано, что многие дополнительные виды протистов демонстрируют, когда сталкиваются с неблагоприятными условиями окружающей среды. [ 10 ]


В шнурках
[ редактировать ]Враншивки также производят кисты диапаузы, которые отличаются от покоящихся (экологически запускаемых) кист тем, что процесс их образования начинается до того, как условия окружающей среды ухудшались до неблагоприятных уровней, а спящее состояние может продлить восстановление идеальных условий для микробного жизни. [ 16 ] [ 17 ] Женщины с ограниченными продуктами некоторых штаммов Synchaeta Pectinata производят неоплодотворенные диапаузные яйца с более толстой оболочкой. Яйца оплодотворенных диапауза могут быть произведены как в ограниченных условиях пищи, так и в условиях ограниченных продуктов. [ 18 ]
Патология
[ редактировать ]Хотя сам компонент кисты не является патогенным, образование кисты - это то, что дает Giardia свой основной инструмент выживания и способность распространяться от хозяина к хозяину. Приема загрязненной воды, пищевых продуктов или фекалий приводит к наиболее часто диагностированной болезням кишечника, гиардиаза . [ 8 ]
Принимая во внимание, что ранее считалось, что Encystment служило только цели для самого организма, было обнаружено, что простейшие кисты оказывают эффект укрытия. Общие патогенные бактерии также могут быть обнаружены укрыванием в кисте свободноживущих простейших. Время выживания бактерий в этих кистах варьируется от нескольких дней до нескольких месяцев в суровых условиях. [ 19 ] Не все бактерии гарантированно выживут в формировании кисты простейшего; Многие виды бактерий перевариваются простейшими, поскольку он подвергается кистозному росту. [ 20 ]
Смотрите также
[ редактировать ]- Криптобиоз
- Спора (в бактериях, грибах и водорослях)
- Эндоспору (в фирменных бактериях)
- Спора отдыха (в грибах)
- Трофозоит
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Hariharan J (11 апреля 2021 года). "Что считается микробом?" Полем Американское общество по микробиологии . Получено 2023-11-17 .
- ^ Уилли Дж., Сэндман К.М., Вуд Д.Х. (2019). "Encystment и Excystment". Микробиология Прескотта (Одиннадцатое изд.). Нью-Йорк: McGraw-Hill Education. п. 560. ISBN 978-1-260-57002-1 .
- ^ Jump up to: а беременный Nester EW, Anderson DG, Roberts JR CR, Pearsall NN, Nester MT (2004). Микробиология: человеческая перспектива (четвертое изд.). Бостон: МакГроу-Хилл. ISBN 978-0-07-291924-0 Полем OCLC 50003269 .
- ^ Dobbins JJ (2010-05-20). «Микробиология Прескотта» . Журнал микробиологии и биологического образования . 11 (1) (восьмое изд.): 64–65. doi : 10.1128/jmbe.v11.i1.154 (неактивный 2024-09-12). ISSN 1935-7885 . PMC 3577227 .
{{cite journal}}
: CS1 Maint: doi неактивен по состоянию на сентябрь 2024 года ( ссылка ) - ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Кейлин Д. (1959). «Лекция Leeuwenhoek: проблема анабиоза или скрытой жизни: история и текущая концепция». Труды Королевского общества Лондона. Серия B, биологические науки . 150 (939): 149–191. Bibcode : 1959rspsb.150..149K . doi : 10.1098/rspb.1959.0013 . ISSN 0080-4649 . JSTOR 83251 . PMID 13633975 . S2CID 38268360 .
- ^ Corliss Jo, Esser SC (1974). «Комментарии о роли кисты в жизненном цикле и выживании свободноживущих простейших» . Сделки американского микроскопического общества . 93 (4): 578–593. doi : 10.2307/3225158 . ISSN 0003-0023 . JSTOR 3225158 . PMID 4614529 .
- ^ Jump up to: а беременный Socolofski M, Wyss O (12 декабря 1960 г.). «Кисты азотобактера» . Журнал бактериологии . 81 (6): 946–954. doi : 10.1128/jb.81.6.946-954.1961 . PMC 314764 . PMID 16561906 .
- ^ Jump up to: а беременный Агилар-Диас Х., Карреро Дж.С., Аргуэлло-Гарсия Р., Лаклетт Дж.П., Моралес-Монтор Дж. (Октябрь 2011 г.). «Киста и энцистирование в простейших паразитах: оптимальные цели для новых стратегий прерывания жизненного цикла?». Тенденции в паразитологии . 27 (10): 450–458. doi : 10.1016/j.pt.2011.06.003 . PMID 21775209 .
- ^ Corona Ramírez A, Lee KS, Odriozola A, Kaminek M, Stocker R, Zuber B, Junier P (февраль 2023 г.). «Многочисленные дороги приводят к Риму: уникальная морфология и химия эндоспоров, экзоспоры, миксоспоры, кисты и акины в бактериях» . Микробиология . 169 (2): 001299. DOI : 10.1099/MIC.0.001299 . PMC 10197873 . PMID 36804869 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Calvo P, Fernandez-Aliseda MC, Garrido J, Torres A (январь 2003 г.). «Ультраструктура, композиция ультраструктуры, энцистирования и кисты покоящейся кисты перитрих -килиата opisthonecta henneguyi». Журнал эукариотической микробиологии . 50 (1): 49–56. doi : 10.1111/j.1550-7408.2003.tb00105.x . PMID 12674479 . S2CID 9866267 .
- ^ Jump up to: а беременный Guha-Niyogi A, Sullivan DR, Turco SJ (апрель 2001 г.). «Гликоконъюгатные структуры паразитических простейших» . Гликобиология . 11 (4): 45R - 59R. doi : 10.1093/glycob/11.4.45r . PMID 11358874 .
- ^ Jump up to: а беременный Favinger J, Stadtwald R, Gest H (март 1989 г.). «Rhodospirillum centenum, sp. Nov., Термотолеранная киста-образующаяся аноксигенная фотосинтетическая бактерия». Антони Ван Леувенхук . 55 (3): 291–296. doi : 10.1007/bf00393857 . PMID 2757370 . S2CID 19853061 .
- ^ Wolk CP (декабрь 1996 г.). «Гетероцист». Ежегодный обзор генетики . 30 (1): 59–78. doi : 10.1146/annurev.genet.30.1.59 . PMID 8982449 .
- ^ Jump up to: а беременный Sodeman Jr WA (1996). «Глава 79, Кишечная протозоа: Амебас: Энтомеба Histolytica» . В бароне С., Пик Р.К., Джеймс Д.А., Сусман М., Кеннеди К.А., Синглтон М.Дж., Шуенке С. (ред.). Медицинская микробиология (4 -е изд.). Галвестон, Техас: Медицинский отделение Техасского университета. ISBN 978-0-9631172-1-2 Полем PMID 21413264 .
- ^ «Джардиаз» . Отдел здоровья окружающей среды . Спрингфилд, Иллинойс: Департамент общественного здравоохранения штата Иллинойс . Получено 2019-11-12 .
- ^ Alekseev VR, De Stasio BT, Gilbert JJ (2007). Диапауза в водных беспозвоночных: теория и человеческое использование . Спрингер. ISBN 978-1-4020-5679-6 Полем OCLC 76936157 .
- ^ Rozema E, Kierszniowska S, Almog-Gabai O, Wilson EG, Choi YH, Verpoorte R, et al. (Июнь 2019). «Метаболомика раскрывает новое понимание покоя энхристедных энхристейных энхрионов водных беспозвоночных» . Научные отчеты . 9 (1): 8878. Bibcode : 2019natsr ... 9.8878r . doi : 10.1038/s41598-019-45061-x . PMC 6586685 . PMID 31222034 .
- ^ Гилберт Дж.Дж. (2007). «Сроки диапаузы в моногононтских вращаниях: механизмы и стратегии». В Alekseev VR, Destasio BT, Gilbert JJ (Eds.). Диапауза в теории водных беспозвоночных и использования человека . Monographiae Biologicae. Дордрехт: Спрингер. С. 11–27. doi : 10.1007/978-1-4020-5680-2_2 . ISBN 978-1-4020-5680-2 .
- ^ Lambrecht E, Baré J, Chavatte N, Bert W, Sabbe K, Houf K (август 2015 г.). «Протозойские кисты действуют как ниша выживания и защитное укрытие для пищевых патогенных бактерий» . Прикладная и экологическая микробиология . 81 (16): 5604–5612. Bibcode : 2015apenm..81.5604l . doi : 10.1128/aem.01031-15 . PMC 4510183 . PMID 26070667 .
- ^ Barker J, Brown MR (июнь 1994 г.). «Троянские лошади микробного мира: простейшие и выживание бактериальных патогенов в окружающей среде» . Микробиология . 140 (6): 1253–1259. doi : 10.1099/00221287-140-6-1253 . PMID 8081490 .