Mikrobiologi av borrelia

Borrelia burgdorferi en av de orsakande arterna av borrelia (borrelios). Förstorad 400 gånger.

Borrelia , eller borrelios , orsakas av spiroketala bakterier från släktet Borrelia , som har 52 kända arter. Tre huvudarter ( Borrelia garinii , Borrelia afzelii och Borrelia burgdorferi s.s. ) är de främsta orsakerna till sjukdomen hos människor, medan ett antal andra har inblandats som möjligen patogena. Borrelia- arter i artkomplexet som är känt för att orsaka borrelia kallas kollektivt Borrelia burgdorferi sensu lato ( sl ) att inte förväxla med den enskilda arten i det komplexa Borrelia burgdorferi sensu stricto som är ansvarigt för nästan alla fall av borrelia i Nordamerika.

Borrelia är mikroaerofila och långsamt växande - den främsta orsaken till de långa förseningarna vid diagnos av borrelia har visat sig ha större stamdiversitet än tidigare uppskattat. Stammarna skiljer sig åt i kliniska symtom och/eller presentation samt geografisk spridning.

Förutom Borrelia recurrentis (som orsakar lusburen återfallsfeber och överförs av den mänskliga kroppslusen), tros alla kända arter överföras av fästingar .

Arter och stammar

Tills nyligen ansågs endast tre genoarter orsaka borrelia (borrelios): B. burgdorferi s.s. (den dominerande arten i Nordamerika , men även närvarande i Europa ); B. afzelii ; och B. garinii (båda dominerande i Eurasien ).

Tretton distinkta genomiska klassificeringar av borreliabakterier har identifierats över hela världen. Dessa inkluderar men är inte begränsade till B. burgdorferi ss , B. afzelii , B. garinii , B. valaisana , B. lusitaniae , B. andersoni , 25015, DN127, CA55, 25015, HK501, B. miyamotoiica och B. japonica . Många av dessa genomiska grupper är lands- eller kontinentspecifika. Till exempel, utan migration, är B. japonica bara utbredd på det östra halvklotet.

De genomiska variationerna har direkta implikationer på de kliniska symptomen på fästingburen borrelia. Till exempel B. burgdorferi s.s. s fästingburna borrelia kan visa sig med artritliknande symtom. Däremot B. gariniis fästingburna borrelia orsaka en infektion i det centrala nervsystemet .

Framväxande genoarter

Nyupptäckta genoarter har också visat sig orsaka sjukdomar hos människor:

  • B. lusitaniae i Europa (särskilt Portugal), Nordafrika och Asien.
  • B. bissettii i USA och Europa.
  • B. spielmanii i Europa .

Ytterligare B. burgdorferi sensu lato genoarter som misstänks orsaka sjukdom, men som inte har bekräftats av odling, inkluderar B. japonica , B. tanukii och B. turdae (Japan); B. sinica (Kina); och B. andersonii (USA). Vissa av dessa arter bärs av fästingar som för närvarande inte är erkända som bärare av borrelia. [ citat behövs ]

B. miyamotoi -spiroketen, besläktad med gruppen med återfallande feber av spiroketer, misstänks också ha orsakat sjukdom i Japan. Spirochetes liknande B. miyamotoi har nyligen hittats i både Ixodes ricinus fästingar i Sverige och I. scapularis fästingar i USA

Taxonomi

Se även: Borrelia § Fylogeni

Från och med 2021 är artkomplexet B. burgdorferi sl känt för att innefatta följande arter :

Eftersom dessa arter huvudsakligen är differentierade av genetik, kallas de vanligtvis för genospecies .

Epidemiologi

Borrelia är mest endemisk i tempererade regioner på norra halvklotet , men sporadiska fall har beskrivits i andra delar av världen.

Antalet rapporterade fall av borrelios har ökat, liksom endemiska regioner i Nordamerika. Av fall som rapporterats till United States Centers for Disease Control and Prevention ( CDC) är frekvensen av borreliainfektion 7,9 fall för varje 100 000 personer. I de 10 delstater där borrelia är vanligast, var genomsnittet 31,6 fall per 100 000 personer för 2005. Även om borrelia nu har rapporterats i 49 av 50 delstater i USA (alla utom Hawaii) är det cirka 99 % av alla rapporterade fall. är begränsade till bara fem geografiska områden ( New England , Mid-Atlantic, East-North Central, South Atlantic och West North-Central).

I Europa har fall av B. burgdorferi s.l. -infekterade fästingar finns främst i Norge, Nederländerna, Tyskland, Frankrike, Italien, Slovenien och Polen, men har isolerats i nästan alla länder på kontinenten. Statistik över borrelia för Europa finns på Eurosurveillances webbplats .

Borrelia burgdorferi s.l. -Angripna fästingar förekommer oftare i Japan, såväl som i nordvästra Kina och avlägsna östra Ryssland. Borrelia har också isolerats i Mongoliet.

I Sydamerika ökar erkännandet och förekomsten av fästingburna sjukdomar. Fästingar som bär B. burgdorferi s.l. , liksom hund- och fästingburna sjukdomar, har rapporterats allmänt i Brasilien, men underarten av Borrelia har ännu inte definierats. Det första rapporterade fallet av borrelia i Brasilien gjordes 1993 i Sao Paulo . B. burgdorferi sensu stricto antigener hos patienter har identifierats i Colombia och i Bolivia . B. burgorferi har rapporterats i Bay Islands i Honduras. [ citat behövs ]

I norra Afrika har B. burgdorferi s.s. har identifierats i Marocko , Algeriet , Egypten och Tunisien .

I västra Afrika och söder om Sahara har fästingburen återfallande feber erkänts i över ett sekel, sedan den först isolerades av de brittiska läkarna Joseph Everett Dutton och John Lancelot Todd 1905. Borrelia i manifestationen av borrelia i denna region är för närvarande okänd, men bevis tyder på att sjukdomen kan förekomma hos människor i Afrika söder om Sahara. Överflödet av värdar och fästingvektorer skulle gynna etableringen av infektionen i Afrika. I Östafrika har två fall av borrelia rapporterats i Kenya .

I Australien finns inga definitiva bevis för existensen av B. burgdorferi eller för någon annan fästingburen spiroket som kan vara ansvarig för att ett lokalt syndrom rapporteras som borrelia. Fall av neuroborrelios har dokumenterats i Australien, men tillskrivs ofta resor till andra kontinenter. Förekomsten av borrelia i Australien är kontroversiell.

Livscykel

Ytterligare information: Kryssa i § Livscykel

Livscykeln för B. burgdorferi är komplex och kräver fästingar och arter som är kompetenta reservoarer, ofta små gnagare . Möss är den primära reservoaren för bakterierna. [ citat behövs ]

Hårda fästingar har en mängd olika livshistorier med avseende på att optimera sin chans att komma i kontakt med en lämplig värd för att säkerställa överlevnad. Livsstadierna för mjuka fästingar är inte lätt urskiljbara. Det första stadiet som kläcks från ägget, en sexbent larv, tar en blodmåltid från en värd och molter till det första nymfastadiet. Till skillnad från hårda fästingar går många mjuka fästingar igenom flera nymfastadier och ökar gradvis i storlek tills den slutliga molten till vuxenstadiet. [ citat behövs ]

Livscykeln för den svartbenta fästingen, vanligen kallad hjortfästingen ( Ixodes scapularis ) omfattar tre tillväxtstadier: larven , nymfen och vuxen. [ citat behövs ]

Medan B. burgdorferi är mest associerad med hjortfästingar och vitfotad mus , detekteras B. afzelli oftast i gnagare-matande vektorfästingar, och B. garinii och B. valaisiana verkar vara associerade med fåglar. Både gnagare och fåglar är kompetenta reservoarvärdar för B. burgdorferi sensu stricto . Resistensen hos en genoart av borrelia-spiroketer mot de bakteriolytiska aktiviteterna hos det alternativa immunkomplementsystemet hos olika värdarter kan bestämma dess reservoarvärdassociation.

Genomiska egenskaper

Genomet av B. burgdorferi (B31-stam) var det tredje mikrobiella genomet som någonsin sekvenserats, efter sekvensering av både H. influenzae och M. genitalium 1995, och dess kromosom innehåller 910 725 baspar och 853 gener. En av de mest slående egenskaperna hos B. burgdorferi jämfört med andra bakterier är dess ovanliga genom , som är mycket mer komplext än hos dess spiroketala kusin Treponema pallidum , syfilisagenset . Förutom en linjär kromosom innehåller genomet av B. burgdorferi stam B31 21 plasmider (12 linjära och 9 cirkulära) – det överlägset största antalet plasmider som finns i någon känd bakterie. Genetiskt utbyte, inklusive plasmidöverföringar, bidrar till organismens patogenicitet . Långtidsodling av B. burgdorferi resulterar i en förlust av vissa plasmider och förändringar i uttryckta proteinprofiler. Förknippat med förlusten av plasmider är en förlust av organismens förmåga att infektera laboratoriedjur, vilket tyder på att plasmiderna kodar för nyckelgener involverade i virulens . [ citat behövs ]

Kemisk analys av det yttre membranet hos B. burgdorferi visade närvaron av 46 % proteiner, 51 % lipider och 3 % kolhydrater.

Struktur och tillväxt

B. burgdorferi är en högspecialiserad, rörlig, plattvågig tvåmembranspiroket, som sträcker sig från cirka 9 till 32 μm i längd. På grund av dess dubbelmembranhölje beskrivs det ofta felaktigt som gramnegativ , även om det färgas svagt i gramfärgning . Bakteriemembranen i åtminstone B31-, NL303- och N40-stammarna av B. burgdorferi innehåller inte lipopolysackarid , vilket är extremt atypiskt för gramnegativa bakterier; istället innehåller membranen glykolipider . Emellertid har membranen i B31-stammen visat sig innehålla en lipopolysackaridliknande komponent. B. burgdorferi är en mikroaerofil organism som kräver lite syre för att överleva. Till skillnad från de flesta bakterier B. burgdorferi inte järn, och undviker därmed svårigheten att få järn under infektion. Den lever främst som en extracellulär patogen.

Liksom andra spiroketer, såsom Treponema pallidum (medlet för syfilis ), har B. burgdorferi en axiell filament som består av flageller som löper på längden mellan dess cellvägg och yttre membran. Denna struktur gör att spiroketen kan röra sig effektivt på korkskruvssätt genom trögflytande media, såsom bindväv . [ citat behövs ]

B. burgdorferi växer mycket långsamt, med en fördubblingstid på 12–18 timmar (i motsats till patogener som Streptococcus och Staphylococcus , som har en fördubblingstid på 20–30 minuter).

Morfologiska varianter

B. burgdorferi -bakterier antar ibland ungefär sfäriska eller andra atypiska former. Dessa har ibland kallats "cystor" eller som " L-former ", men de verkar inte vara riktiga mikrobiella cystor och den försiktiga termen "runda kroppar" är nu att föredra. Förutom in vitro har de ibland observerats i vävnadsprover som tagits från erythema migrans utslag. I vissa in vitro- experiment verkade runda kroppar bildas som svar på ogynnsamma förhållanden, såsom ett odlingsmedium som inte innehöll något serum eller antimikrobiella läkemedel.

Förespråkare av teorin om " kronisk borrelia " föreslår ibland bildandet av runda kroppar som ett sätt som B. burgdorferi skulle kunna överleva standardiserade antibiotikabehandlingsprotokoll. En granskning från 2014 fann dock att det för närvarande inte fanns några tydliga bevis för detta, och noterade att prover från patienter som diagnostiserats ha kronisk borrelia efter antibiotikabehandling vanligtvis inte visade några runda kroppar (och faktiskt ofta inga spirochaetes), vilket tyder på att deras symtom kan vara på grund av något annat än överlevande B. burgdorferi- bakterier.

Ytterytans proteiner

Det yttre membranet hos B. burgdorferi är sammansatt av olika unika yttre ytproteiner (Osp) benämnda OspA till OspF. Osp-proteiner är lipoproteiner förankrade av N-terminalt fästa fettsyramolekyler till membranet. De antas spela en roll i virulens, överföring eller överlevnad i fästingen.

OspA, OspB och OspD uttrycks av B. burgdorferi som bor i tarmen hos outfodrade fästingar, vilket tyder på att de främjar spiroketens ihållande i fästingar mellan blodmåltider. Under överföring till däggdjursvärden, när nymffästingen börjar mata och spiroketerna i mellantarmen börjar föröka sig snabbt, slutar de flesta spiroketerna att uttrycka OspA på sina ytor. Samtidigt med att OspA försvinner börjar spiroketpopulationen i mellantarmen uttrycka en OspC och migrerar till spottkörteln. Uppreglering av OspC börjar under den första matningsdagen och toppar 48 timmar efter fastsättning.

OspA- och OspB-generna kodar för de huvudsakliga yttre membranproteinerna hos B. burgdorferi . De två Osp-proteinerna visar en hög grad av sekvenslikhet, vilket indikerar en nyligen inträffad dupliceringshändelse. Praktiskt taget alla spiroketer i mitttarmen på en ofodad nymffästing uttrycker OspA. OspA främjar bindningen av B. burgdorferi till fästingproteinet TROSPA, som finns på fästingtarmens epitelceller. OspB har också en väsentlig roll i vidhäftningen av B. burgdorferi till fästingtarmen. Även om OspD har visat sig binda till fästingtarmsextrakt in vitro , såväl som OspA och OspB, är det inte nödvändigt för fästing och kolonisering av fästingtarmen, och det krävs inte för mänskliga infektioner.

OspC är ett starkt antigen ; detektion av dess närvaro av värdorganismen stimulerar ett immunsvar. Medan varje enskild bakteriecell bara innehåller en kopia av ospC -genen, är gensekvensen för ospC bland olika stammar inom var och en av de tre huvudsakliga borrelia-arterna mycket varierande. OspC spelar en viktig roll under det tidiga skedet av däggdjursinfektion. Hos infekterade fästingar som livnär sig på en däggdjursvärd kan OspC också vara nödvändigt för att tillåta B. burgdorferi att invadera och fästa vid spottkörteln efter att ha lämnat tarmen, även om inte alla studier är överens om en sådan roll för proteinet. OspC fäster vid fästingsalivproteinet Salp15, som skyddar spiroketen från komplement och försämrar funktionen hos dendritiska celler .

OspE och OspF identifierades initialt i B. burgdorferi stam N40. OspE- och ospF -generna är strukturellt arrangerade i tandem som en transkriptionsenhet under kontroll av en gemensam promotor . Individuella stammar av B. burgdorferi bär flera relaterade kopior av ospEF- lokuset, som nu kollektivt kallas Erp (OspE/F-like relaterat protein) gener. I B. burgdoreri -stammarna B31 och 297 upptar de flesta Erp- loci samma position på de multipla kopiorna av cp32-plasmiden som finns i dessa stammar. Varje lokus består av en eller två Erp -gener. När två gener är närvarande, transkriberas de som ett operon , även om i vissa fall kan en intern promotor i den första genen också transkribera den andra genen. Närvaron av flera Erp-proteiner föreslogs vara viktig för att tillåta B. burgdorferi att undvika dödande genom den alternativa komplementvägen för ett brett spektrum av potentiella djurvärdar, eftersom individuella Erp-proteiner uppvisade olika bindningsmönster till komplementregulatorn faktor H från olika djur . Emellertid har närvaron av faktor H nyligen visat sig inte vara nödvändig för att göra det möjligt för B. burgdorferi att infektera möss, vilket tyder på att Erp-proteinerna har en ytterligare funktion.

Mekanismer för uthållighet

B. burgdorferi är mottaglig för ett antal antibiotika hos människor. Obehandlad B. burgdorferi kan dock kvarstå hos människor i månader eller år. I Nordamerika och Europa kan borrelia-artrit kvarstå, medan Europa också inkluderar en ihållande hudsjukdom som kallas acrodermatitis chronica atrophicans .

Liksom Borrelia som orsakar återfallande feber , har B. burgdorferi förmågan att variera sina ytproteiner som svar på immunattack . Denna förmåga är relaterad till den genomiska komplexiteten hos B. burgdorferi , och är ett annat sätt som B. burgdorferi undviker immunsystemet för att etablera en kronisk infektion.

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Lyme_disease_microbiology&oldid=1140346292 "