Пользовательский поиск

Микоплазма - характеристики, патогенность и связь с раком

Микоплазма – это род бактерий, не имеющих клеточной стенки. Без клеточной стенки они не подвержены воздействию многих распространенных антибиотиков, таких как пенициллин или другие бета-лактамные антибиотики, которые нацелены на синтез клеточной стенки. Эти организмы могут быть паразитарными или сапротрофными. Определенные виды являются патогенными для человека, в том числе M. pneumoniae, важного возбудителя атипичной пневмонии и других респираторных заболеваний, M. genitalium, который, как полагают, участвует в воспалительных заболеваниях органов таза. Микоплазма – это самые маленькие бактериальные клетки, которые могут выжить без кислорода, а диаметр их составляет обычно около 0,1 мкм.

Продолжение ниже

Лечение микоплазмоза

Микоплазма – это бактерия без клеточной стенки. Mycoplasma pulmonis – синатропный вид бактерий, переносимых почти всеми крысами и домашними животными,...

Читать дальше...

всё на эту тему


Содержание

  1. Происхождение названия
  2. Видео о микоплазме
  3. История изучения микоплазмы
  4. Характеристики
    1. Морфология клеток
  5. Первое выделение
  6. Малый геном
  7. Систематика
  8. Лабораторные загрязняющие вещества
  9. Синтетический геном микоплазмы
  10. Патогенность
    1. Фактор вирулентности
    2. Связь с раком
      1. Инфекция микоплазмы и преобразование клетки-хозяина
      2. Возможные внутриклеточные механизмы микоплазменной злокачественной трансформации
      3. Связь с раком в естественных условиях и будущих исследованиях
      4. Типы рака, связанные с микоплазмой

Происхождение названия

Название микоплазма (от греческого μυκής «гриб» и πλάσμα «сформированный») впервые было использовано Альбертом Бернардом Франком в 1889 г., который посчитал его грибком из-за его характеристик.

Раньше микоплазму называли организмом, подобным плевропневмонии (PPLO), ссылаясь на организмы, похожие на возбудителя инфекционной плевропневмонии крупного рогатого скота (CBPP). Позже было установлено, что подобная грибковой модель роста M. mycoides является уникальной для этого вида и микобактерий.

Видео о микоплазме

История изучения микоплазмы

Открытие микоплазмы датируется 1898 г. Открытие и исследование микоплазмы оказалось трудным из-за небольшого размера, сложности в окрашивании из-за отсутствия клеточной стенки, и сложных лабораторных условий, необходимых для культуры. Их небольшой размер означает, что они не были первоначально определены как бактерии и считались вирусами в течение многих лет. Позже микоплазмы путали с L-формами, которые являются бактериями, которые потеряли свои клеточные стенки, либо полностью, либо частично. В 1950-х и 1960-х гг. исследователи начали выделение и культивирование микоплазм и уреаплазм, ведущие к их признанию в качестве уникального рода.

Считается, что микоплазмы эволюционировали от грамположительных эубактерий со стенками в дегенеративной эволюции, то есть, их эволюционная история, по-видимому, включают потерю клеточной стенки и сокращение геномных данных. Ограниченная клеточная мембрана, геном и метаболические пути микоплазм привели к выводу, что они являются самыми маленькими и простыми самовоспроизводящимися организмами.

Отсутствием клеточной стенки обусловлены некоторые уникальные свойства микоплазм, такие как чувствительность к осмотическому шоку и моющим средствам, устойчивость к пенициллину и другим бета-лактамным антибиотикам, и формирование колоний в форме яичницы. На разрезах микоплазм можно увидеть, что их клетка, по существу, образована тремя органеллами: клеточная мембрана, рибосома и плотно обернутая молекула с кольцевой двухцепочечной ДНК. Их способ репликации ничем не отличается от других прокариот, делящихся простым делением ядра. Чтобы произошло бинарное деление, цитоплазматическое разделение должно полностью синхронизироваться с репликацией генома, а в микоплазмах цитоплазматическая репликация отстает от репликации генома, что в конечном итоге приводит к образованию многоядерных волокон.

При выращивании микоплазм в пробирке было обнаружено, что они «привередливы», то есть их трудно культивировать. Причины этих трудностей для таких видов, как Mycoplasma genitalium и Mycoplasma pneumoniae, заключается в отсутствии всех генов, участвующих в синтезе аминокислот, что делает их зависимыми от экзогенного поступления аминокислот и других питательных веществ. Эта зависимость от внешних поставок жирных кислот и холестерина служит преимуществом для проведения дальнейших исследований с этими организмами. Чтобы компенсировать эти недостатки, микоплазмы выращивают в сложных средах, как правило, из экстракта бычьего сердца, пептона, дрожжевого экстракта и сывороток с различными добавками.

Благодаря отсутствию клеточной стенки микоплазмы служат хорошими моделями для мембранных исследований. По этой причине наличие этих мембран в чистом виде позволило провести их химическую, ферментативную и антигенную характеризацию. Мембрана состоит на 60-70% из белка, остальные 20-30% - это липиды.

Характеристики

Признано более 100 видов рода Mycoplasma, один из нескольких родов внутри бактериальных класса Mollicutes. Микоплазмы являются паразитами или комменсалами людей, других животных (в том числе насекомых) и растений. Род Mycoplasma, по определению, ограничивается позвоночными хозяевами. Холестерин необходим для роста видов рода Mycoplasma, а также некоторых других родов молликутов. Оптимальной температурой для роста зачастую является температура их хозяина, если у него теплое тело (например, 37° C в организме человека), или температура окружающей среды, если хозяин не в состоянии регулировать свою внутреннюю температуру. Анализ последовательностей 16S рРНК, а также содержания гена убедительно свидетельствуют о том, что молликуты, в том числе микоплазма, тесно связаны с ветвью Lactobacillus или Clostridium филогенетического дерева (фирмикуты в буквальном смысле).

Морфология клеток

микоплазмаДля бактерий рода Mycoplasma (тривиальное название: микоплазмы), как и их близких родственников, характерно отсутствие клеточной стенки. Несмотря на это, клетки часто обладают определенной формой, с характерным небольшим размером, как правило, примерно 10% от объема клетки Escherichia coli. Такая форма клетки, предположительно, содействовала способности микоплазм процветать в их соответствующих средах. Большинство из них псевдококки, но есть и заметные исключения. Виды кластера M. fastidiosum палочковидные. Виды кластера M. pneumoniae, в том числе M. pneumoniae, обладают полярным расширением, выступающим из тела псевдококковой клетки. Эта структура наконечника, органелла прикрепления или терминальная органелла, имеет большое значение для присоединения к клеткам-хозяевам и для движения по твердым поверхностям (моторика скольжения) и участвует в нормальном клеточном делении. Клетки M. pneumoniae плеоморфные, с органеллой прикрепления обычных размеров на одном полюсе и задней нитью переменной длины и неопределенной функции на другом конце, в то время как другие виды в кластере, как правило, не имеют концевую нить. Другие виды, такие как M. mobile и M. pulmonis, имеют схожие структуры с аналогичными функциями.

Микоплазмы – это бактерии, необычные в том, что большинству из них требуются стерины для стабильности их цитоплазматической мембраны. Они получают стерины из окружающей среды, как правило, из холестерина из животного-хозяина. Микоплазмы, как правило, обладают относительно небольшым геномом 0,58-1,38 мегабаз, что приводит к резко сниженным биосинтетическим возможностям и объясняет их зависимость от хозяина. Кроме того, они используют альтернативный генетический код, в котором кодон UGA кодирует аминокислоту триптофан вместо обычного стоп-кодона. Они имеют низкое GC-содержание (23-40 моль).

Первое выделение

В 1898 г. Нокар и Ру сообщили о культивировании возбудителя CBPP, которое в то время было серьезным и широко распространенным заболеванием в поголовьях скота. Болезнь вызывает M. Mycoides, подвид микоидов SC (тип малой колонии), а работа Нокара и Ру представляла собой первое выделение видов микоплазмы. Культивирование было и остается сложным из-за требований комплексного роста.

Этим исследователям удалось сделать это путем инокуляции полупроницаемого мешочка из стерильной среды с легочной жидкостью от инфицированного животного и осаждения этого мешочка внутрибрюшинно в живого кролика. Спустя 15-20 дней жидкость внутри извлеченного мешочка была непрозрачной, что указывало на рост микроорганизма. Непрозрачность жидкости не была видна в контроле. Затем этот мутный бульон мог быть использован для второго и третьего раундов инокуляции, после чего введен здоровому животному, вызывая заболевание. Тем не менее, это не сработает, если материал нагревали, что указывает на биологический агент в работе. Неинокулированная среда в сумке, после удаления из кролика, могла быть использована для выращивания организма в пробирке, демонстрируя возможность культивирования без клеток и исключая вирусные причины, хотя это не было полностью оценено в свое время.

Малый геном

Благодаря последним достижениям в области молекулярной биологии и геномики более широкой аудитории удалось узнать о генетически простых микоплазмах, в частности, M. pneumoniae и ее близком родственнике M. genitalium. Вторая опубликованная полная бактериальная последовательность генома была M. genitalium, который имеет один из мельчайших геномов из свободно живущих организмов. Вскоре после этого была опубликована последовательность генома M. pneumoniae и стала последовательностью генома, впервые определенной при помощи блуждающей затравки космидной библиотеки вместо метода дробовика целого генома. Продолжаются работы по геномике и протеомике микоплазмы в попытках понять так называемую минимальную клетку, чтобы составить каталог всего белкового содержимого в клетке. В целом специалисты продолжают пользоваться преимуществом небольшого генома этих организмов, чтобы понять широкие биологические концепции.

Систематика

Работа с членами рода Mycoplasma и связанными родами медицинского и сельскохозяйственного значения привела к обширной каталогизации многих из этих организмов при помощи культивирования, серологии и секвенирования небольшой субъединицы рРНК гена и всего генома. Недавнее сосредоточение в суб-дисциплине молекулярной филогенетики предлагает некоторые уточненные и спутанные аспекты организации класса микоплазмы.

Первоначально тривиальное название «микоплазма» обычно обозначало всех членов этого класса. Название «микоплазма» происходит от латинского mollis (мягкий) и cutis (кожа), и у всех этих бактерий нет клеточной стенки и генетической способности синтезировать пептидогликан.

Несмотря на отсутствие клеточной стенки, многие систематики отнесли микоплазму и родственников к типу фирмикутов, состоящего из грам-положительных бактерий с низким G + C, таких как Clostridium, Lactobacillus и Streptococcus на основе анализа генов 16S рРНК.

Отряд Mycoplasmatales содержит одно семейство, Mycoplasmataceae, состоящее из двух родов: микоплазма и уреаплазма. Теперь микоплазмп – это род молликутов.

Исторически сложилось так, что описание бактерии, лишенной клеточной стенки, было недостаточным, чтобы причислить его к роду Mycoplasma, и как таковой, это старейший и крупнейший род класса с почти половиной видов класса (описано 107), каждый из которых обычно ограничивается определенным хозяином. При этом большое количество хозяев несет несколько видов, некоторые патогенные и некоторые синантропные. В более поздних работах было обнаружено, что многие из этих видов распределены филогенетически среди, как минимум, трех отдельных отрядов.

Ограничивающим критерием для включения в род Mycoplasma является то, какой организм у позвоночного хозяина. В самом деле, типичный вид, M. mycoides, наряду с другими значительными видами микоплазмы, такими как М. capricolum, эволюционно более тесно связаны с родом Spiroplasma в отряде Entomoplasmatales, чем с другими членами рода Mycoplasma. Это и другие расхождения, скорей всего, остаются нерешенными из-за крайней путаницы, которую изменения могут породить среди медицинских и сельскохозяйственных общин.

Остальные виды этого рода Mycoplasma делятся на три не-таксономические группы – hominis, pneumoniae и fermentans – на основании генных последовательностей 16S рРНК.

В группе Hominis содержатся филогенетические кластеры M. pulmonis, M. bovis и M. hominis среди прочих. М. hyopneumoniae представляет собой основной бактериальный агент комплекса респираторных заболеваний у свиней.

Группа пневмонии содержит кластеры M. fastidiosum, M. muris, U. urealyticum, в настоящее время не подлежащие культивированию гемотропные микоплазмы, неофициально именуемые гемоплазмами (недавно перенесенные из родов Haemobartonella и Eperythrozoon), и кластер M. pneumoniae. Этот кластер содержит виды (и обычного или вероятного хозяина) M. alvi (бычий), M. amphoriforme (человеческий), M. gallisepticum (птичий), M. genitalium (человеческий), M. imitans (птичий), M. pirum (неопределенный/ человеческий), M. testudinis (черепаший) и M. pneumoniae (человеческий). Большинство, если не все из этих видов, имеют в остальных случаях уникальные характеристики, включая органеллы прилегания, гомологов вспомогательных белков клеточной адгеренции M. pneumoniae и специализированные модификации аппарата деления клеток.

Исследование 143 генов у 15 видов микоплазмы предполагает, что род можно сгруппировать в четыре клада: группа M. hyopneumoniae, группа M. mycoides, группа M. pneumoniae и группа Bacillus-Phytoplasma. Группа М. hyopneumoniae более тесно связана с группой M. pneumoniae, чем с группой M. mycoides.

Лабораторные загрязняющие вещества

микоплазмаВиды микоплазмы часто встречаются в научно-исследовательских лабораториях в качестве загрязнителей клеточной культуры. Загрязнение клеточной культуры микоплазмой происходит из-за загрязнения от физических лиц или загрязненных ингредиентов среда для культивирования клеток. Микоплазменные клетки физически малы (менее 1 мкм), таким образом, их трудно обнаружить с помощью обычного микроскопа.

Микоплазмы могут вызвать изменения в клетках, в том числе хромосомные аберрации, изменения обмена веществ и роста клеток. Из-за тяжелых инфекций микоплазмы может разрушиться клеточная линия. Методы обнаружения включают пробу ДНК, иммуноферментный анализ, ПЦР, посев в чувствительном агаре и окрашивание красителем ДНК, включая DAPI или Hoechst.

Было подсчитано, что, по крайней мере, 11-15% американских лабораторных клеточных культур загрязнены микоплазмой. Исследование организации Corning показало, что половина американских ученых не тестирует клеточные культуры на загрязнение микоплазмой. В исследовании также было заявлено, что в бывшей Чехословакии загрязнены были 100% клеточных культур, которые не проверялись в обычном порядке, в то время как из регулярно проверяемых только 2% оказались загрязненными. Так как степень загрязнения в США была основана на изучении компаний, которые регулярно проверяются на микоплазму, фактический процент загрязнения может быть выше. Процент загрязнения в Европе выше, а других странах еще выше (в Японии до 80% клеточных культур). Возможно, около 1% опубликованных данных Gene Expression Omnibus были дискредитированы. С годами были разработаны несколько антибиотиков на основе формулы реагентов анти-микоплазмы.

Синтетический геном микоплазмы

Химически синтезированный геном микоплазменной клетки, полностью основанный на синтетической ДНК, которая может самостоятельно воспроизводиться, называют Mycoplasma Laboratorium.

Патогенность

Несколько видов микоплазм способны вызывать заболевания, в том числе M. pneumoniae, которая является важной причиной атипичной пневмонии (ранее известная как «ходячая пневмония»), и M. genitalium, которая была связана с воспалением тазовых органов. Инфекции Mycoplasma в организме человека связаны с кожными высыпаниями в 17% случаев.

Фактор вирулентности

Антиген Р1 является основным фактором вирулентности микобактерий. Р1 представляет собой ассоциированный с мембраной белок, который позволяет адгезию к эпителиальным клеткам. Рецептор P1 также экспрессируется на эритроцитах, что может привести к агглютинации аутоантител от инфекции микобактерий.

Связь с раком

Несколько видов микоплазмы часто обнаруживаются в различных типах раковых клеток, это:

  • M. fermentans
  • M. genitalium
  • M. hyorhinis
  • M. penetrans

Большинство этих микоплазм показало сильную корреляцию со злокачественной трансформацией в клетках млекопитающих в пробирке.

Инфекция микоплазмы и преобразование клетки-хозяина

О наличии микоплазмы в образцах опухолевой ткани впервые сообщалось в 1960-х. С тех пор было проведено несколько исследований в попытке найти и доказать связь между микоплазмой и раком, а также то, как бактерия может участвовать в формировании рака. Некоторые исследования показали, что клетки, которые хронически инфицированы бактериями, проходят через многоступенчатую трансформацию. Изменения, вызванные хроническими микоплазменными инфекциями, происходят постепенно и бывают как морфологическими, так и генетическими. Первый визуальный признак инфекции – когда нормальная форма клеток постепенно меняется на серповидную. Они также становятся гиперхромными в связи с увеличением ДНК в ядрах клеток. На более поздних стадиях клетки теряют потребность в твердом носителе, чтобы расти и размножаться.

Возможные внутриклеточные механизмы микоплазменной злокачественной трансформации

В клетках, инфицированных микоплазмой в течение длительного периода времени, происходят значительные хромосомные аномалии. Они включают добавление хромосом, потерю целых хромосом, частичную потерю хромосом и хромосомные транслокации. Все эти генетические аномалии могут внести свой вклад в процесс злокачественной трансформации. Хромосомная транслокация и дополнительные хромосомы помогают в создании аномально высокой активности некоторых протоонкогенов. Протоонкогены с повышенной активностью, вызванной этими генетическими аномалиями, включают тех, которые кодируют c-myc, HRAS и vav. Активность протоонкогенов – это не единственная пораженная клеточная функция. Гены-супрессоры опухолей также страдают от хромосомных изменений, вызванных микоплазмой. Частичная или полная потеря хромосом приводит к утрате важных генов, участвующих в регуляции клеточной пролиферации. Два гена, деятельность которых заметно снижается во время хронических инфекций микоплазмы, это Rb и гены опухолевых супрессоров p53. Другой возможный механизм канцерогенеза – это активация RAC1 небольшим ГТФ-подобным белком фрагмента Mycoplasma. Основной особенностью, которая отличает микоплазму от других канцерогенных патогенных микроорганизмов, является то, что она не вызывает клеточные изменения, вводя собственный генетический материал в клетку-хозяина. Точный механизм, с помощью которого бактерия вызывает изменения, еще не известен.

Частичная обратимость злокачественных преобразований

Злокачественная трансформация, индуцированная микоплазмой, также отличается от вызванной другими патогенными микроорганизмами в том, что процесс является обратимым. Состояние обратимости, однако, возможно только до определенного момента во время инфекции. Промежуток времени, в течение которого возможна обратимость, значительно варьируется, и зависит это в первую очередь от участвующей микоплазмы. В случае M. fermentans преобразование не является обратимым вплоть до примерно 11-й недели инфекции и становится необратимым между 11-й и 18-й неделями. Если бактерии погибают с помощью антибиотиков (например, ципрофлоксацина или кларитромицина) до необратимой стадии, инфицированные клетки должны вернуться к нормальной жизни.

Связь с раком в естественных условиях и будущих исследованиях

Хотя подтвердилось, что микоплазмы являются канцерогенными в лабораторных условиях, еще не подтверждено, могут ли они быть фактической причиной рака в естественных условиях. Однако в последнее время в эпидемиологических, молекулярных и генетических исследованиях было выявлено, что инфекция и воспаление инициируют некоторые виды рака, в том числе простаты. В исследовании 2009 г. были обнаружено, что Mycoplasma genitalium и Mycoplasma hyorhinis вызывают злокачественный фенотип в доброкачественных клетках простаты человека (ДГПЖ-1), которые были «неонкогенными» спустя 19 недель после воздействия. Это исследование описано, как один из первых докладов, описывающих способность M. genitalium или инфекции M. hyorhinis приводить к злокачественной трансформации в доброкачественных эпителиальных клетках человека.

микоплазмаНекоторые неопределенности в отношении потенциала бактерий вызывать злокачественные опухоли потенциально связаны с тем, что клетки, используемые в исследованиях, часто получены от линии иммортализованных клеток, таких как клетки BEAS-2b. Они, по существу, являются клетками на грани превращения в злокачественные. Одна из проблем с использованием таких клеток для того, чтобы вызвать канцерогенез, это то, что они превращаются спонтанно после 32 проходов (когда небольшое число клеток переносят в новый сосуд, чтобы продлить продолжительность культуры). Это, а также тот факт, что злокачественная трансформация напрямую не была обнаружена в неиммортализованных «нормальных» клетках, которые были инфицированы, может означать, что микоплазма ускоряет прогрессирование клетки в злокачественную опухоль, но не является причиной этого. В культурах в естественных условиях пока не было задокументировано наличие генерируемого микоплазмой рака. Однако может оказаться, что очень длинные, хронические инфекции микоплазмы способны вызывать рак у неиммортализованных клеток. Пока это не известно, так как неиммортализованные клетки могут делиться только в течение ограниченного количества времени, и поэтому не было возможности удерживать их культивирование достаточно долго, чтобы начать рак. Необходимы дополнительные исследования, чтобы подтвердить, что инфекции микоплазмы вызывают рак или инициируют злокачественные опухоли в клетках человека. Это может быть важным шагом для лечения и профилактики онкозаболеваний.

Типы рака, связанные с микоплазмой

  • Рак толстой кишки: В исследовании, в котором делались попытки понять эффекты загрязнения микоплазмой качества культивированных клеток рака толстой кишки человека, была обнаружена положительная корреляция между количеством M. hyorhinis в образце и процентом положительных клеток CD133 (гликопротеин с неизвестной функцией). Дальнейшие испытания и анализ должны определить точную причину этого явления.
  • Рак желудка: Есть признаки того, что инфекция М. hyorhinis способствует развитию рака в желудке и увеличивает вероятность развития злокачественной раковой клетки.
  • Рак легких: В исследованиях рака легких поддержано убеждение о неслучайной положительной корреляции между появлением штаммов Mycoplasma у пациентов и инфекцией туморогенеза. Так как это новая область исследований, нужны дополнительные исследования, чтобы глубже понять их взаимосвязь и определить возможные превентивные меры для рака легких с участием микоплазмы.
  • Рак предстательной железы: p37, белок, кодируемый для М. hyorhinis, как было установлено, способствует инвазивности клеток рака простаты. Белок также вызывает рост, морфологию и экспрессию генов в клетках, подлежащих изменению, в результате чего они становятся более агрессивным фенотипом.
  • Рак почки: Пациенты с почечной клеточной карциномой (ПКК) отличаются значительно более высоким количеством Mycoplasma sp. по сравнению со здоровой контрольной группой. Это говорит о том, что микоплазмы могут играть определенную роль в развитии ПКК.



© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.


 
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
Загрузить изображение
 

nazdor.ru
На здоровье!
Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проектеКарта сайта β На здоровье! © 2008—2015
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".