Бактериальная капсула
Бактериальная капсула представляет собой крупную структуру, общую для многих бактерий . [ 1 ] Это слой полисахарида , который лежит вне клеточной оболочки и, таким образом, считается частью внешней оболочки бактериальной клетки. Это хорошо организованный слой, который нелегко смыть и он может быть причиной различных заболеваний. [ 2 ] [ 3 ]
Капсула, которая имеется как у грамотрицательных, так и у грамположительных бактерий , отличается от второй липидной мембраны – наружной мембраны бактерий , которая содержит липополисахариды и липопротеины и встречается только у грамотрицательных бактерий. Когда аморфный вязкий секрет (составляющий капсулу) диффундирует в окружающую среду и остается в виде рыхлого немаркированного секрета, он известен как слой слизи . Капсулу и слой слизи иногда объединяют под термином гликокаликс .
Состав
[ редактировать ]Большинство бактериальных капсул состоят из полисахаридов . [ 4 ] но некоторые виды используют другие материалы, такие как поли- D-глутаминовая кислота Bacillus anthracis . Поскольку большинство капсул упакованы очень плотно, их трудно испачкать, поскольку большинство стандартных пятен не могут проникнуть в капсулу. Чтобы визуализировать инкапсулированные бактерии с помощью микроскопа, образец обрабатывают темным пятном, например тушью . Структура капсулы предотвращает проникновение красителя в клетку. При осмотре бактериальные капсулы выглядят как яркий ореол вокруг клетки на темном фоне. [ 5 ]
Функция
[ редактировать ]Бактериальная капсула служит щитом, защищающим от токсинов и высыхания . Капсулы обеспечивают адгезию к поверхностям и помогают бактериям уклоняться от иммунной системы хозяина. [ 6 ] Содержание воды в капсуле обеспечивает защиту от высыхания. Капсула считается фактором вирулентности , поскольку она усиливает способность бактерий вызывать заболевание (например, предотвращает фагоцитоз ). Капсула может защищать клетки от поглощения эукариотическими клетками, такими как макрофаги. [ 7 ] может потребоваться капсульно-специфическое антитело фагоцитоза Для осуществления . Они также исключают бактериальные вирусы и большинство гидрофобных токсичных материалов, таких как моющие средства . [ нужна ссылка ] Иммунитет к одному типу капсул не приводит к иммунитету к другим типам. Капсулы также помогают клеткам прикрепляться к поверхностям. Группа, в которой присутствует капсула, известна как бактерии, инкапсулированные в полисахарид, или инкапсулированные бактерии. [ 8 ]
Разнообразие
[ редактировать ]Капсула чаще всего встречается среди грамотрицательных бактерий:
- Escherichia coli (в некоторых штаммах)
- Нейссерийный менингит [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]
- Клебсиелла пневмония [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]
- Гемофильная инфекция [ 15 ]
- синегнойная палочка [ 16 ]
- Сальмонелла [ 17 ]
- Ацинетобактер Бауманни [ 18 ] [ 19 ]
Однако некоторые грамположительные бактерии также могут иметь капсулу:
- Bacillus megaterium синтезирует капсулу, состоящую из полипептида и полисахаридов. Например,
- Бацилла сибирской язвы
- Streptococcus pyogenes синтезирует капсулу гиалуроновой кислоты .
- Стрептококк пневмонии [ 20 ] имеет по меньшей мере 91 различный капсульный серотип. [ 21 ] Эти серотипы являются основой пневмококковых вакцин .
- Streptococcus agalactiae образует полисахаридную капсулу девяти антигенных типов, все из которых содержат сиаловую кислоту (Ia, Ib, II, III, IV, V, VI, VII, VIII).
- Стафилококк эпидермидис
- Золотистый стафилококк
- Lactococcus garvieae синтезирует капсульные кластеры генов и некоторое время синтезирует капсулу гиалуроновой кислоты . [ 22 ]
Дрожжи , neoformans Cryptococcus [ 23 ] хоть и не бактерия, но имеет похожую капсулу. [ 24 ] [ 25 ]
Капсулы, слишком маленькие, чтобы их можно было увидеть в обычный микроскоп, такие как белок М Streptococcus pyogenes , называются микрокапсулами.
Демонстрация капсулы
[ редактировать ]- Окрашивание тушью : капсула выглядит как прозрачный ореол вокруг бактерии, поскольку чернила не могут проникнуть в капсулу. [ 26 ] : 87
- Окраска капсулы по Маневалю: капсула выглядит как прозрачный ореол между окрашенной в розовый цвет бактерией и окрашенным в голубовато-серый цвет фоном. Фоновое пятно — кислое пятно Конго-красное (которое меняет цвет на голубовато-серый из-за pH), а розовое пятно — фуксин .
- Серологические методы. Капсульный материал является антигенным и может быть выявлен путем смешивания его со специфической антикапсулярной сывороткой. При рассмотрении под микроскопом капсула кажется «набухшей» из-за увеличения ее рефракции. Это явление лежит в основе реакции подавления .
Использование в вакцинации
[ редактировать ]Вакцинация с использованием капсульного материала эффективна против некоторых микроорганизмов (например, H. influenzae типа b, [ 27 ] [ 28 ] S. pneumoniae и N. meningitidis [ 29 ] ). Однако полисахариды не обладают высокой антигенностью, особенно у детей, поэтому многие капсульные вакцины содержат полисахариды, конъюгированные с белками-носителями, такими как столбнячный анатоксин или дифтерийный анатоксин . Это стимулирует гораздо более сильный иммунный ответ. [ 30 ]
См. также
[ редактировать ]- Структура бактериальной клетки
- Реакция квелунга — метод визуализации капсулы под микроскопом.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Петерсон Дж.В. (1996). Бактериальный патогенез . Медицинский филиал Техасского университета в Галвестоне. ISBN 9780963117212 . ПМИД 21413346 . Проверено 17 января 2018 г.
{{cite book}}
:|website=
игнорируется ( помогите ) - ^ Гао С., Льюис Г.Д., Ашоккумар М., Хемар Ю. (январь 2014 г.). «Инактивация микроорганизмов низкочастотным мощным ультразвуком: 1. Влияние фазы роста и капсульных свойств бактерий». Ультразвуковая сонохимия . 21 (1): 446–53. дои : 10.1016/j.ultsonch.2013.06.006 . ПМИД 23835398 . S2CID 24149924 .
- ^ Хэтэуэй Л.Дж., Гранджирар Д., Валенте Л.Г., Тойбер М.Г., Лейб С.Л. (март 2016 г.). «Капсула Streptococcus pneumoniae определяет тяжесть заболевания при экспериментальном пневмококковом менингите» . Открытая биология . 6 (3): 150269. doi : 10.1098/rsob.150269 . ПМЦ 4821241 . ПМИД 27009189 .
- ^ «бактериальная капсула» в Медицинском словаре Дорланда.
- ^ «Бастерия: капсулы и прослойки слизи» . Британская энциклопедия . Архивировано из оригинала 8 марта 2013 г.
- ^ Сантос-Лопес А, Родригес-Бельтран Х, Сан-Мильян А (июль 2021 г.). «Бактериальная капсула — хранитель мобильной ДНК» . ПЛОС Биол . 19 (7): e3001308. дои : 10.1371/journal.pbio.3001308 . ПМК 8260180 . ПМИД 34228713 .
- ^ Даффе М., Этьен Дж. (1999). «Капсула микобактерии туберкулеза и ее значение для патогенности». Туберкулез и болезни легких . 79 (3): 153–69. дои : 10.1054/tuld.1998.0200 . ПМИД 10656114 .
- ^ Линдберг А.А. (ноябрь 1999 г.). «Полиозиды (инкапсулированные бактерии)». Доклады Академии наук, серия III . 322 (11): 925–32. Бибкод : 1999CRASG.322..925L . дои : 10.1016/s0764-4469(00)87188-7 . ПМИД 10646085 .
- ^ «Менингококковый менингит» . Учебникбактериологии.net. Архивировано из оригинала 9 февраля 2014 г. Проверено 22 января 2014 г.
- ^ Ганеш К., Аллам М., Уолтер Н., Братчер Х.Б., Харрисон О.Б., Люцидарм Дж. и др. (февраль 2017 г.). «Молекулярная характеристика инвазивной капсульной нулевой Neisseria meningitidis в Южной Африке» . БМК Микробиология . 17 (1): 40. дои : 10.1186/s12866-017-0942-5 . ПМК 5320719 . ПМИД 28222677 .
- ^ Харрисон О.Б., Клаус Х., Цзян Ю., Беннетт Дж.С., Братчер Х.Б., Джолли К.А. и др. (апрель 2013 г.). «Описание и номенклатура капсульного локуса Neisseria meningitidis» . Новые инфекционные заболевания . 19 (4): 566–73. дои : 10.3201/eid1904.111799 . ПМК 3647402 . ПМИД 23628376 .
- ^ Ёсида К., Мацумото Т., Татеда К., Учида К., Цудзимото С., Ямагути К. (ноябрь 2000 г.). «Роль бактериальной капсулы в местных и системных воспалительных реакциях мышей при легочной инфекции Klebsiella pneumoniae» . Журнал медицинской микробиологии . 49 (11): 1003–10. дои : 10.1099/0022-1317-49-11-1003 . ПМИД 11073154 .
- ^ Дорман М.Дж., Фелтвелл Т., Гулдинг Д.А., Паркхилл Дж., Шорт, Флорида (ноябрь 2018 г.). «Klebsiella pneumoniae, определяемая по плотности-TraDISort» . мБио . 9 (6). дои : 10.1128/mBio.01863-18 . ПМК 6247091 . ПМИД 30459193 .
- ^ Шембри М.А., Блом Дж., Крогфельт К.А., Клемм П. (август 2005 г.). «Взаимодействие капсулы и фимбрии у Klebsiella pneumoniae» . Инфекция и иммунитет . 73 (8): 4626–33. дои : 10.1128/IAI.73.8.4626-4633.2005 . ПМК 1201234 . ПМИД 16040975 .
- ^ Шоулс Л., ван дер Хайде Х., Виттевен С., Зомер Б., ван дер Энде А., Бургер М., Шот С. (февраль 2008 г.). «Два варианта штаммов Haemophilus influenzae серотипа b с разными генами bcs4, hcsA и hcsB демонстрируют различия в экспрессии полисахаридной капсулы» . БМК Микробиология . 8 (1): 35. дои : 10.1186/1471-2180-8-35 . ПМК 2267795 . ПМИД 18298818 .
- ^ Деретич В., Дикшит Р., Коньечни В.М., Чакрабарти А.М., Мисра Т.К. (март 1989 г.). «Ген algR, который регулирует мукоидность у Pseudomonas aeruginosa, принадлежит к классу экологически чувствительных генов» . Журнал бактериологии . 171 (3): 1278–83. дои : 10.1128/jb.171.3.1278-1283.1989 . ПМК 209741 . ПМИД 2493441 .
- ^ Гибсон Д.Л., Уайт А.П., Снайдер С.Д., Мартин С., Хейсс С., Азади П. и др. (ноябрь 2006 г.). «Сальмонелла производит капсулу О-антигена, регулируемую AgfD и важную для устойчивости в окружающей среде» . Журнал бактериологии . 188 (22): 7722–30. дои : 10.1128/JB.00809-06 . ПМК 1636306 . ПМИД 17079680 .
- ^ Кеньон, Джоанна Дж.; Холл, Рут М. (16 апреля 2013 г.). де Креси-Лагард, Валери (ред.). «Изменение локусов биосинтеза сложных углеводов геномов Acinetobacter baumannii» . ПЛОС ОДИН . 8 (4): е62160. Бибкод : 2013PLoSO...862160K . дои : 10.1371/journal.pone.0062160 . ISSN 1932-6203 . ПМЦ 3628348 . ПМИД 23614028 .
- ^ Сингх, Дженнифер К.; Адамс, Фелизе Г.; Браун, Мелисса Х. (9 января 2019 г.). «Разнообразие и функции капсульного полисахарида Acinetobacter baumannii» . Границы микробиологии . 9 : 3301. дои : 10.3389/fmicb.2018.03301 . ISSN 1664-302X . ПМК 6333632 . ПМИД 30687280 .
- ^ Хамагучи С., Зафар М.А., Каммер М., Вайзер Дж.Н. (март 2018 г.). «Капсула продлевает выживание Streptococcus pneumoniae во время голодания» . Инфекция и иммунитет . 86 (3). дои : 10.1128/IAI.00802-17 . ПМК 5820961 . ПМИД 29311231 .
- ^ Хайамс К., Камберлейн Э., Коэн Дж. М., Бакс К., Браун Дж. С. (февраль 2010 г.). «Капсула Streptococcus pneumoniae ингибирует активность комплемента и фагоцитоз нейтрофилов с помощью нескольких механизмов» . Инфекция и иммунитет . 78 (2): 704–15. дои : 10.1128/IAI.00881-09 . ПМК 2812187 . ПМИД 19948837 .
- ^ Рао, Шриша; Чен, Мэй-Юнь; Судпрасеарт, Чиранан; Лин, Пейри; Ёсида, Терутойо; Ван, Пей-Чи; Чен, Ши-Чу (2022). «Генотипирование и фенотипирование изолятов Lactococcus garvieae из рыб с помощью импульсно-полевого гель-электрофореза (PFGE) и электронной микроскопии указывают на географические и капсульные вариации» . Журнал болезней рыб . 45 (6): 771–781. дои : 10.1111/jfd.13601 . ПМИД 35235703 . S2CID 247220475 .
- ^ О'Мира Т.Р., Олспо Дж.А. (июль 2012 г.). «Капсула Cryptococcus neoformans: меч и щит» . Обзоры клинической микробиологии . 25 (3): 387–408. дои : 10.1128/CMR.00001-12 . ПМЦ 3416491 . ПМИД 22763631 .
- ^ Гейтс М.А., Торкильдсон П., Козел Т.Р. (апрель 2004 г.). «Молекулярная архитектура капсулы Cryptococcus neoformans» . Молекулярная микробиология . 52 (1): 13–24. дои : 10.1111/j.1365-2958.2003.03957.x . ПМИД 15049807 .
- ^ Касадевалл А., Коэльо С., Кордеро Р.Дж., Драготакес К., Юнг Э., Видж Р., Уир MP (декабрь 2019 г.). «Криптококк неоформанс» . Вирулентность . 10 (1): 822–831. дои : 10.1080/21505594.2018.1431087 . ПМК 6779390 . ПМИД 29436899 .
- ^ Рудольф К. (1996). «Глава 3: Патовары Pseudomonas synringae». В Сингхе Р.П., Кохмото К., Сингхе США (ред.). Патогенез и специфичность хозяина при болезнях растений . Том. 1: Прокариоты (1-е изд.). Амстердам: Elsevier Science. ISBN 978-0-08-098473-5 .
- ^ Сатола С.В., Коллинз Дж.Т., Нэпьер Р., Фарли М.М. (октябрь 2007 г.). «Анализ капсульного гена инвазивной Haemophilus influenzae: точность серотипирования и распространенность IS1016 среди нетипируемых изолятов» . Журнал клинической микробиологии . 45 (10): 3230–8. дои : 10.1128/JCM.00794-07 . ПМК 2045354 . ПМИД 17699642 .
- ^ Уоттс СК, Холт К.Э. (июнь 2019 г.). «In Silico Серотипирование капсульного локуса Haemophilus influenzae» . Журнал клинической микробиологии . 57 (6). дои : 10.1128/JCM.00190-19 . ПМЦ 6535587 . ПМИД 30944197 .
- ^ Ценг Ю.Л., Томас Дж., Стивенс Д.С. (сентябрь 2016 г.). «Регуляция капсулы у Neisseria meningitidis» . Критические обзоры по микробиологии . 42 (5): 759–72. дои : 10.3109/1040841X.2015.1022507 . ПМЦ 4893341 . ПМИД 26089023 .
- ^ Голдблатт Д. (январь 2000 г.). «Конъюгированные вакцины» . Клиническая и экспериментальная иммунология . 119 (1): 1–3. дои : 10.1046/j.1365-2249.2000.01109.x . ПМК 1905528 . ПМИД 10671089 .