SPIROCHETE: CARATTERISTICHE GENERALI, MORFOLOGIA, SISTEMATICA - BIOLOGIA - 2025

Gli spirochaeti sono un phylum di batteri caratterizzati dall'essere gram-negativi e da un'ultrastruttura cellulare unica. Hanno organelli della motilità interna chiamati flagelli periplasmatici, che consentono loro di flettersi, ruotare sul loro asse longitudinale e muoversi in mezzi liquidi e semisolidi.

Spirochaetes è uno dei pochi phyla batterici le cui caratteristiche fenotipiche spiegano le sue relazioni filogenetiche basate sull'analisi dell'rRNA 16S.

Leptospira sp. Di CDC / Rob Weyant, tramite Wikimedia Commons

Caratteristiche generali

Alcuni Spirochaetes pleomorfi a vita libera, come gli Spirochaeta coccoides, non hanno le caratteristiche ultrastrutturali ed etologiche del phylum, ma l'analisi della sequenza del gene 16S rRNA li colloca all'interno della famiglia delle Spirochaetaceae.

Sono chemioorganotrofici, possono utilizzare carboidrati, amminoacidi, acidi grassi a catena lunga o alcoli grassi a catena lunga come fonti di carbonio ed energia.

A seconda della specie, possono crescere in condizioni anaerobiche, microaerofile, anaerobiche facoltative o aerobiche. Alcuni vivono liberi e altri hanno un'associazione specifica con l'ospite, che può essere artropodi, molluschi e mammiferi, compresi gli esseri umani. Alcune specie sono note per essere patogene.

Questi batteri costituiscono un gruppo filogeneticamente antico e ben differenziato, più correlato al phylum Bacteoides e Acidobacteria, che con altri gruppi.

È un phylum formato unicamente dalla classe Spirochaetia e dall'ordine Spirochaetales, che comprende quattro famiglie ben delineate: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae e Leptospiraceae.

Sono allungati e avvolti elicoidalmente (a forma di cavatappi), con dimensioni che vanno da 0,1 a 3 micron di diametro e da 4 a 250 micron di lunghezza. Hanno una membrana esterna composta da più strati chiamati involucro cellulare o guaina esterna che circonda completamente il cilindro protoplasmatico.

Le cellule hanno organelli di motilità interna chiamati flagelli periplasmatici. Questi sono inseriti internamente a ciascuna estremità del cilindro protoplasmatico e si estendono per la maggior parte della cellula, sovrapponendosi nella regione centrale.

Sistema di locomozione con flagelli interni. Di Lamiot, da Wikimedia Commons.

Nel caso della famiglia delle Leptospiraceae, i flagelli periplasmatici non si sovrappongono nelle cellule. Il cilindro protoplasmatico e i flagelli sono racchiusi da una guaina esterna che ha alcune caratteristiche analoghe alla membrana esterna dei batteri gram-negativi.

D'altra parte, Spirochaeta plicatilis, è una specie di batteri di grandi dimensioni che ha da 18 a 20 flagelli periplasmatici inseriti vicino a ciascuna estremità del cilindro protoplasmatico.

Sistematico

La filogenesi del phylum Spirochaetes è il risultato di recenti analisi delle sequenze del gene 16S rRNA. Una singola classe, Spirochaetia, e un singolo ordine, Spirochaetales, sono riconosciuti su questo bordo.

L'ordine Spirochaetales comprende quattro famiglie ben delineate: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae e Leptospiraceae.

Spirochaetaceae

I batteri di questa famiglia sono cellule elicoidali, da 0,1 a 3,0 micron di diametro e da 3,5 a 250 micron di lunghezza. Le cellule non hanno estremità uncinate come i membri della famiglia delle Leptospiraceae.

I flagelli periplasmatici si inseriscono internamente a ciascuna estremità della cellula e si estendono per la maggior parte della lunghezza della cellula sovrapposta nella regione centrale.

Il diamminoacido presente nel peptidoglicano è la L-ornitina. Sono anaerobici, anaerobici facoltativi o microaerofili. Sono chemioorganotrofi.

Usano carboidrati e / o amminoacidi come fonti di carbonio ed energia, ma non usano acidi grassi o alcoli grassi a catena lunga.

Vivono liberi o in associazione con animali, insetti e umani. Alcune specie sono patogene. Le specie esaminate mediante analisi della sequenza di rRNA 16S sono distinte dai membri delle famiglie Brachyspiraceae, Brevinemataceae e Leptospiraceae.

Brachyspiraceae

Questa famiglia contiene un solo genere, Brachyspira. Sono batteri a forma elicoidale con motivi a ricciolo regolari. Le cellule misurano 2-11 micron per 0,2-0,4 micron.

Sono unicellulari, ma nelle colture in crescita si possono vedere coppie e catene occasionali di tre o più cellule. In condizioni di crescita sfavorevoli, si formano corpi sferici o rotondi.

Sono coloranti gram-negativi. Sono obbligatori anaerobici o aerotolleranti. Le estremità delle celle possono essere smussate o appuntite.

Le cellule hanno una tipica struttura cellulare spirocheta, costituita da una guaina esterna, un cilindro protoplasmatico elicoidale e flagelli interni nello spazio tra il cilindro protoplasmatico e la guaina esterna.

Le cellule del genere Brachyspira hanno da 8 a 30 flagelli, a seconda della specie. Il numero di flagelli generalmente è correlato alla dimensione delle cellule, in modo tale che le specie cellulari più piccole hanno meno flagelli.

I flagelli si uniscono internamente, in numero uguale a ciascuna estremità della cellula, avvolgono il cilindro protoplasmatico e le loro estremità libere si sovrappongono al centro delle cellule.

Cresce tra i 36 ei 42 ° C, con una temperatura ottimale tra i 37 ei 39 ° C. Sono chemioorganotrofici, utilizzano vari carboidrati per la crescita. Ha ossidasi per ridurre l'ossigeno molecolare.

Brevinemataceae

Questa famiglia contiene un solo genere, Brevinema. Le celle sono di forma elicoidale e hanno un diametro da 0,2 a 0,3 micron per una lunghezza da 4 a 5 micron, mostrando una o due spire elicoidali con lunghezze d'onda irregolari comprese tra 2 e 3 micron.

Hanno flagelli periplasmici inguainati che conferiscono mobilità alle cellule per flessione, rotazione e traslazione. Non hanno tubuli citoplasmatici. Sono microaerofili, associati all'ospite.

Leptospiraceae

Sono celle elicoidali destrorse, che possono misurare da 0,1 a 0,3 micron di diametro e da 3,5 a 20 micron di lunghezza. Le cellule non mobili hanno punte uncinate, mentre le cellule attivamente mobili hanno un'estremità anteriore a spirale e un gancio all'estremità posteriore della cella.

Hanno un flagello periplasmatico che si inserisce internamente a ciascuna estremità della cellula, ma raramente si sovrappone al centro della cellula. I flagelli periplasmici si trovano lungo l'asse elicoidale.

Il diamminoacido presente nel peptidoglicano è un acido e-diamminopimelico. Sono organismi aerobi obbligati o microaerofili. Sono chemioorganotrofici.

Usano acidi grassi a catena lunga e alcoli grassi come fonti di carbonio ed energia. Vivono liberi o in associazione con ospiti animali e umani. Alcune specie sono patogene.

pathogeny

La maggior parte delle specie di phylum Spirochaetes non sono patogene, tuttavia alcune specie ben note si distinguono per la loro patogenesi.

Treponema pallidum

È l'organismo che causa la sifilide. È un batterio mobile che viene generalmente acquisito attraverso uno stretto contatto sessuale e che penetra nel tessuto dell'ospite attraverso l'epitelio squamoso o colonnare.

La malattia è caratterizzata da un'area di ulcerazione e infiammazione primaria nelle aree genitali, manifestata in un'infezione primaria. Le fasi successive di questa infezione sono caratterizzate da eruzioni maculopapulari e da una possibile risposta granulomatosa che coinvolge il sistema nervoso centrale.

Altri batteri del genere possono produrre malattie non veneree, come la pinta (nota anche come malattia blu, carate, collo del piede, lota, malattia di pinto e tina) prodotta da Treponema carateum o framboesia (o buba, framboesia, framboesia, framboesia tropica, polipapilloma tropicum o timosi) prodotta da Treponema pallidum ssp. appartenere.

Borrelia burgdorferi

Causa la malattia di Lyme. Questa specie ha un nucleo unico che contiene un cromosoma lineare e plasmidi lineari. Le diverse specie di Borrelia vengono trasmesse da particolari specie di zecche del genere Ornithodoros (Argasidae) in diverse parti del mondo.

Queste zecche si trovano nella savana secca e nelle aree di macchia, in particolare vicino a tane di roditori, grotte, cataste di legna e alberi morti, o nelle crepe nei muri o nei soffitti e sotto i pavimenti in legno, ovunque abitate da piccoli roditori. .

Le specie serbatoio sono vertebrati come ratti, topi, scoiattoli, cani e uccelli. Le zecche ingeriscono Borrelia sp. succhiando il sangue di animali o esseri umani infetti.

Si nutrono di notte, per almeno 30 minuti prima di tornare ai loro rifugi. L'infezione avviene attraverso il morso, attraverso la saliva infetta o attraverso la contaminazione delle mucose con liquido dell'anca infetto.

Questi batteri non vengono escreti nelle feci delle zecche. Le zecche rimangono infette per tutta la vita, anche se mancano di sangue per 7 anni. Possono essere trasmessi orizzontalmente tra maschi e femmine; o verticalmente, dalle femmine alla loro progenie.

Lesione cutanea della malattia di Lyme causata dal morso di una zecca infetta di Borrelia burgdorferi (Spirochaetaceae). Di Photo Credit: James Gathany Provider di contenuti: CDC / James Gathany, tramite Wikimedia Commons

Nelle fasi iniziali, la malattia di Lyme si presenta come una lesione cutanea distintiva chiamata eritema migrante, chiamata anche cronaca dell'eritema migrante. La lesione precoce è caratterizzata da un'ampia area di eruzione cutanea rossa, spesso con un centro pallido (occhio di bue) nel sito della puntura di zecca.

Se non trattata, possono verificarsi artrite erosiva simile all'artrite reumatoide ed eventualmente encefalite ed encefalomielite progressiva cronica. Altri batteri del genere, come B. duttonii, B. hermsii e B. dugesi, possono causare febbre recidivante endemica.

Leptospira

L'agente eziologico della leptospirosi, una malattia febbrile che può complicarsi nella meningite asettica se non trattata. I sintomi dell'infezione includono febbre, brividi e mal di testa, con occasionale ittero.

Gli organismi possono essere diffusi attraverso animali, acqua o suolo contaminati dall'urina di cani, ratti o bovini. Gli animali possono rimanere vettori asintomatici per anni e gli organismi possono rimanere vitali dopo la muta per settimane o mesi.

L'acquisizione di malattie è più comune dopo forti piogge o inondazioni. Il periodo di incubazione può durare fino a 1 mese.

Riferimenti

1. Attore, JK (2012). Batteriologia clinica. In: Immunology and Microbiology di revisione integrata di lsevier (seconda edizione). Pp 105-120.
2. Krieg, NR, J, T.Staley, DR Brown, BP Hedlund, BJ Paster, NL Ward, W. Ludwig e WB Whitman. (2010) Bergey's Manual of Systematic Bacteriology: Volume 4: The Bacteroidetes, Spirochaetes, Tenericutes (Mollicutes), Acidobacteria, Fibrobacteres, Fusobacteria, Dictyoglomi, Gemmatimonadetes, Lentisphaerae, Verrucomicrobia, Chlamydiae e Planctomycetes. USI.
3. Gupta, RS, Mahmood, S e Adeolu, M. (2013). Un approccio filogenomico e basato sulla firma molecolare per la caratterizzazione del phylum Spirochaetes e dei suoi principali cladi: proposta di revisione tassonomica del phylum. Fronters in Microbiology, 4: 217.
4. Spirochaetes. (2018). Wikipedia, l'enciclopedia libera. Data della consultazione: 14:21, 10 ottobre 2018 da: es.wikipedia.org.
5. Tilly, K, Rosa, PA e Stewart, PE 2008. Biology of Infection with Borrelia burgdorferi. Cliniche per le malattie infettive del Nord America, 22 (2): 217–234.