Бактериальная капсула - Bacterial capsule

Внешний красный слой на этой диаграмме - это капсула, которая отличается от оболочки клетки. Эта бактерия грамположительный, так как его клеточная оболочка состоит из одного клеточная мембрана (оранжевый) и толстый пептидогликан содержащая клеточную стенку (фиолетовый).

В бактериальная капсула это большая структура из многих бактерии.[1] Это полисахарид слой, лежащий вне клеточная оболочка, и поэтому считается частью внешней оболочки бактериальной клетки. Это хорошо организованный слой, который нелегко смывается и может быть причиной различных заболеваний.[2][3]

Капсула, которую можно найти в обоих грамм отрицательный и грамположительные бактерии - отличается от второй липидной мембраны - бактериальная внешняя мембрана, который содержит липополисахариды и липопротеины и обнаруживается только у грамотрицательных бактерий. Когда аморфный вязкий секрет (который составляет капсулу) диффундирует в окружающую среду и остается в виде рыхлого неразделенного секрета, он известен как слизистый слой. Капсула и слой слизи иногда обозначают термином гликокаликс.

Бактериальная капсула имеет полуребристую границу, повторяющую контур клетки. При окрашивании капсула не содержит чернил India Ink. Слой слизи представляет собой матрицу без выступов, которая легко деформируется и не может исключить чернила India Ink. Биопленки состоят из множества клеток и их внешних барьеров. Основные функции капсул и слоев слизи - защита и адгезия.

Сочинение

Дальнейшая информация: Полисахариды § Бактериальные капсульные полисахариды

Большинство бактериальных капсул состоят из полисахарид,[4] но некоторые виды используют другие материалы, такие как поли-D-глутаминовая кислота в бацилла сибирской язвы. Поскольку большинство капсул очень плотно упакованы, их трудно окрашивать, потому что большинство стандартных пятен не проникают внутрь капсулы. Чтобы визуализировать инкапсулированные бактерии с помощью микроскопа, образец обрабатывают темным пятном, например Тушь. Структура капсулы не позволяет пятну проникнуть в клетку. При осмотре бактериальные капсулы выглядят как яркий ореол вокруг клетки на темном фоне.[5]

Функция

Капсула считается фактор вирулентности потому что он увеличивает способность бактерий вызывать заболевания (например, предотвращает фагоцитоз ). Капсула может защищать клетки от поглощения эукариотическими клетками, такими как макрофаги.[6] Специфические для капсул антитела могут потребоваться для фагоцитоз происходить. Капсулы также содержат воды который защищает бактерии от высыхание. Они также исключают бактериальные вирусы и большинство гидрофобный токсичные материалы, такие как моющие средства.[нужна цитата ] Иммунитет к одному типу капсул не приводит к иммунитету к другим типам. Капсулы также помогают клеткам прилипать к поверхностям. Как группа, в которой присутствует капсула, они известны как инкапсулированные полисахариды бактерии или инкапсулированные бактерии.[7]

Разнообразие

Капсула чаще всего встречается среди грамотрицательных бактерий:

Однако у некоторых грамположительных бактерий также могут быть капсулы:

В дрожжи Криптококк neoformans,[19] хотя и не бактерия, но имеет похожую капсулу.[20][21]

Капсулы слишком маленькие, чтобы их можно было увидеть в обычный микроскоп, например М белок из Streptococcus pyogenes, называются микрокапсулами.

Демонстрация капсулы

  1. Окрашивание тушью Индии: капсула выглядит как прозрачный ореол вокруг бактерии, поскольку чернила не могут проникнуть внутрь капсулы.[22]:87
  2. Окраска капсулы Маневаля: капсула выглядит как четкий ореол между окрашенной в розовый цвет бактерией и синевато-серым фоном. Фоновое пятно - кислотное пятно Конго красный (который меняет цвет на голубовато-серый из-за pH), а розовое пятно - это кислый фушин.
  3. Серологические методы: капсульный материал является антигенным и может быть продемонстрирован путем смешивания его со специфической антикапсулярной сывороткой. При исследовании под микроскопом капсула кажется «раздутой» из-за увеличения ее преломляющей способности. Это явление лежит в основе подавляющая реакция.

Использование в вакцинации

Вакцинация использование капсульного материала эффективно против некоторых организмов (например, H. influenzae тип b,[23][24] S. pneumoniae, и N. meningitidis[25]). Однако полисахариды не обладают высокой антигенностью, особенно у детей, поэтому многие капсульные вакцины содержат полисахариды. сопряженный с белковыми носителями, такими как столбнячный анатоксин или же дифтерийный анатоксин. Это стимулирует гораздо более устойчивый иммунный ответ.[26]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Петерсон Дж. В. (1996). Бактериальный патогенез. Медицинская микробиология. Медицинский филиал Техасского университета в Галвестоне. ISBN  9780963117212. Получено 17 января 2018.
  2. ^ Гао С., Льюис Г.Д., Ашоккумар М., Хемар Й. (январь 2014 г.). «Инактивация микроорганизмов низкочастотным ультразвуком высокой мощности: 1. Влияние фазы роста и капсульных свойств бактерий». Ультразвуковая сонохимия. 21 (1): 446–53. Дои:10.1016 / j.ultsonch.2013.06.006. PMID  23835398.
  3. ^ Hathaway LJ, Grandgirard D, Valente LG, Täuber MG, Leib SL (март 2016 г.). «Капсула Streptococcus pneumoniae определяет тяжесть заболевания при экспериментальном пневмококковом менингите». Открытая биология. 6 (3): 150269. Дои:10.1098 / rsob.150269. ЧВК  4821241. PMID  27009189.
  4. ^ "бактериальная капсула " в Медицинский словарь Дорланда
  5. ^ «Бастерия: капсулы и слои слизи». Британская энциклопедия. Архивировано из оригинал на 2013-03-08.
  6. ^ Даффе М., Этьен Г. (1999). «Капсула Mycobacterium tuberculosis и ее значение для патогенности». Бугорок и болезнь легких. 79 (3): 153–69. Дои:10.1054 / tuld.1998.0200. PMID  10656114.
  7. ^ Линдберг А.А. (ноябрь 1999 г.). «Полиозиды (инкапсулированные бактерии)». Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, Série III. 322 (11): 925–32. Bibcode:1999CRASG.322..925L. Дои:10.1016 / s0764-4469 (00) 87188-7. PMID  10646085.
  8. ^ "Менингококковый менингит". Textbookofbacteriology.net. Архивировано из оригинал на 2014-02-09. Получено 2014-01-22.
  9. ^ Ганеш К., Аллам М., Вольтер Н., Братчер Х. Б., Харрисон О. Б., Люсидарм Дж. И др. (Февраль 2017). «Молекулярная характеристика инвазивной капсулы с нулевым Neisseria meningitidis в Южной Африке». BMC Microbiology. 17 (1): 40. Дои:10.1186 / s12866-017-0942-5. ЧВК  5320719. PMID  28222677.
  10. ^ Харрисон О.Б., Клаус Х., Цзян Ю., Беннетт Дж. С., Братчер Х. Б., Джолли К. А. и др. (Апрель 2013). «Описание и номенклатура капсульного локуса Neisseria meningitidis». Возникающие инфекционные заболевания. 19 (4): 566–73. Дои:10.3201 / eid1904.111799. ЧВК  3647402. PMID  23628376.
  11. ^ 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 во время легочной инфекции Klebsiella pneumoniae». Журнал медицинской микробиологии. 49 (11): 1003–10. Дои:10.1099/0022-1317-49-11-1003. PMID  11073154.
  12. ^ Дорман MJ, Feltwell T, Goulding DA, Parkhill J, Short FL (ноябрь 2018 г.). «Klebsiella pneumoniae, определенная с помощью TraDISort плотности». мБио. 9 (6). Дои:10,1128 / мБио.01863-18. ЧВК  6247091. PMID  30459193.
  13. ^ 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. ЧВК  1201234. PMID  16040975.
  14. ^ Schouls L, van der Heide H, Witteveen S, Zomer B, van der Ende A, Burger M, Schot C (февраль 2008 г.). «Два варианта среди штаммов Haemophilus influenzae серотипа b с различными генами bcs4, hcsA и hcsB демонстрируют различия в экспрессии полисахаридной капсулы». BMC Microbiology. 8 (1): 35. Дои:10.1186/1471-2180-8-35. ЧВК  2267795. PMID  18298818.
  15. ^ 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. ЧВК  209741. PMID  2493441.
  16. ^ 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 окружающей среды». Журнал бактериологии. 188 (22): 7722–30. Дои:10.1128 / JB.00809-06. ЧВК  1636306. PMID  17079680.
  17. ^ 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. ЧВК  5820961. PMID  29311231.
  18. ^ Hyams C, Camberlein E, Cohen JM, Bax K, Brown JS (февраль 2010 г.). «Капсула Streptococcus pneumoniae подавляет активность комплемента и фагоцитоз нейтрофилов с помощью множества механизмов». Инфекция и иммунитет. 78 (2): 704–15. Дои:10.1128 / IAI.00881-09. ЧВК  2812187. PMID  19948837.
  19. ^ O'Meara TR, Alspaugh JA (июль 2012 г.). «Капсула Cryptococcus neoformans: меч и щит». Обзоры клинической микробиологии. 25 (3): 387–408. Дои:10.1128 / CMR.00001-12. ЧВК  3416491. PMID  22763631.
  20. ^ Гейтс М.А., Торкилдсон 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. PMID  15049807.
  21. ^ Casadevall A, Coelho C, Cordero RJ, Dragotakes Q, Jung E, Vij R, Wear MP (декабрь 2019 г.). «Cryptococcus neoformans». Вирулентность. 10 (1): 822–831. Дои:10.1080/21505594.2018.1431087. ЧВК  6779390. PMID  29436899.
  22. ^ Рудольф К. (1996). «Глава 3: Pseudomonas synringae pathovars». В Сингх Р.П., Кохмото К., Сингх США (ред.). Патогенез и специфичность хозяев при болезнях растений. Том 1: Прокариоты (1-е изд.). Амстердам: Elsevier Science. ISBN  978-0-08-098473-5.
  23. ^ Satola SW, Collins JT, Napier R, Farley MM (октябрь 2007 г.). «Капсульный генный анализ инвазивного Haemophilus influenzae: точность серотипирования и распространенность IS1016 среди нетипируемых изолятов». Журнал клинической микробиологии. 45 (10): 3230–8. Дои:10.1128 / JCM.00794-07. ЧВК  2045354. PMID  17699642.
  24. ^ Watts SC, Holt KE (июнь 2019 г.). "Серотипирование in Silico капсульного локуса Haemophilus influenzae". Журнал клинической микробиологии. 57 (6). Дои:10.1128 / JCM.00190-19. ЧВК  6535587. PMID  30944197.
  25. ^ Ценг Ю.Л., Томас Дж., Стивенс Д.С. (сентябрь 2016 г.). «Регулирование капсулы у Neisseria meningitidis». Критические обзоры в микробиологии. 42 (5): 759–72. Дои:10.3109 / 1040841X.2015.1022507. ЧВК  4893341. PMID  26089023.
  26. ^ Goldblatt D (январь 2000 г.). «Конъюгированные вакцины». Клиническая и экспериментальная иммунология. 119 (1): 1–3. Дои:10.1046 / j.1365-2249.2000.01109.x. ЧВК  1905528. PMID  10671089.