Stránka mikrobiálního bioreálu o rodu Streptococcus mitis
Klasifikace
Taxony vyšších řádů
Bakterie; Firmicutes; Bacilli; Lactobacillales; Streptococcaceae;
Druhy
NCBI: Taxonomie
Streptococcus mitis
Popis a význam
Streptococcus mitis jsou komenzální bakterie, které kolonizují tvrdé povrchy v ústní dutině, jako jsou tvrdé zubní tkáně i sliznice, a jsou součástí ústní flóry. Obvykle jsou uspořádány do krátkých řetízků ve tvaru koků (10). Tyto grampozitivní bakterie nejsou obvykle patogenní, ale běžně způsobují bakteriální endokarditidu, což je zánět vnitřní vrstvy srdce. S. mitis jsou alfa hemolytické, což znamená, že mohou rozkládat červené krvinky. S. mitis nejsou pohyblivé, netvoří spory a nemají skupinově specifické antigeny (2). S. mitis žijí optimálně při teplotách mezi 30 a 35 °C, jsou tedy mezofily. Jsou fakultativními anaeroby, což je bakterie, která vytváří ATP aerobním dýcháním, pokud je přítomen kyslík, ale je také schopna přejít na fermentaci v nepřítomnosti kyslíku (7).
Struktura genomu
Genom S. mitis byl sekvenován a skládá se z kruhového chromozomu s přibližně dvěma miliony bp, který se u různých kmenů liší. Jeho obsah GC a AT je 40,4 %, resp. 59,1 %. Existuje celkem 2222 genů, z nichž 2149 jsou geny kódující proteiny (3).
Geny kódující lipoproteiny Pb1A a Pb1B u S. mitis jsou seskupeny v blízkosti genů, které jsou velmi podobné streptokokovým fágům r1t, 01205 a Dp-1.
Geny kódující lipoproteiny Pb1A a Pb1B u S. mitis jsou seskupeny v blízkosti genů, které jsou velmi podobné streptokokovým fágům. To naznačuje, že Pb1A a Pb1B by se mohly nacházet uvnitř profága (4). K ověření této možnosti byl použit mitomycin C a UV záření, protože obojí může indukovat lytický cyklus mnoha fágů. Kultury S. mitis byly vystaveny tomuto působení a analýzou Western blot bylo zjištěno významné zvýšení exprese Pb1A a Pb1B. V kulturách S. mitis byly viditelné částice fága, který byl pojmenován SM1. Tento fág měl genom DNA o velikosti přibližně 35 kb. Všechny tyto experimenty vedly k závěru, že Pb1A a Pb1B jsou kódovány lyzogenním bakteriofágem (4).
Struktura a metabolismus buňky
4.1 Struktura buňky
Jak prokázala elektronová mikroskopie, kmeny S. mitis obvykle nesou řídce rozmístěné, dlouhé fibrily a jejich buněčný povrch je často považován za měkký. Elektroforetická měkkost a pevná hustota záporného náboje -1,2 až -4,3×106 Cm-3 v polyelektrolytové vrstvě kmenů S. mitis, byly stanoveny analýzou měkkých částic pomocí naměřených elektroforetických mobilit (5).
Na kmenech S. mitis se velmi často vyskytují extracelulární povrchové struktury a byly nalezeny různé přívěsky o různých délkách až několika mikrometrů (5). Mezi různými kmeny se může hustota přívěsků na povrchu buněk značně lišit (5).
S. mitis se vyznačuje buněčnou stěnou z C-polysacharidu a polysacharidu podobného kyselině teichoové. Polysacharid podobný teichoové kyselině obsahuje heptasacharidovou fosfátovou opakující se jednotku, která se neskládá ani z ribitolu, ani z glycerolfosfátu, jak se obvykle vyskytuje u teichoových kyselin (6). C-polysacharid S. mitis obsahuje v každé opakující se jednotce dva fosfocholinové zbytky a oba galaktosaminové zbytky (6).
4.2 Metabolismus
S. mitis je facilitovaný anaerob, což činí jeho metabolismus velmi univerzálním. U S. mitis bylo zjištěno využití a syntéza intracelulárního glykogenu a jeho katabolismus na laktát. Glykogenu podobný polysacharid funguje u S. mitis jako jediný zdroj využitelné energie (7).
Pokud chybí exogenní zdroj energie, rozklad polysacharidu poskytuje S. mitis energii ve využitelné formě, neboť buňky, které mají polysacharid, zvýšily aktivitu β-galaktosidázy při indukci thiomethylgalaktosidem (8). Při indukci podobným způsobem se u buněk, které polysacharid nemají, a u polysacharid-negativní varianty S. mitis aktivita β-galaktosidázy nezvýšila. Jediným substrátem pro endogenní metabolismus S. mitis je intracelulární polysacharid (8).
Ekologie
S. mitis je součástí normální savčí flóry. Obvykle osídlují ústa, hrdlo a nosohltan. Některé kmeny S. mitis mají schopnost produkovat proteázu IgIA1 a vázat slinnou alfa-amylázu, což jsou dvě vlastnosti, které jsou určující pro streptococcus viridans, což je velká skupina obecně nepatogenních, komenzálních, streptokokových bakterií. Některé S. mitis, které produkují neuraminidázu, mají tendenci kolonizovat slizniční povrchy, ačkoli produkce tohoto enzymu není pro úspěšnou kolonizaci nutná (9). Avšak ani proteázová aktivita imunoglobulinu A1, ani schopnost vázat α-amylázu ze slin nebyly preferenční charakteristikou perzistentních genotypů. Hlavní původ nových klonů obsazených S. mitis lze nalézt v dýchacích cestách (9).
Patologie
S. mitis je obvykle etiologickým agens při odontogenní infekci a endokarditidě a pouze v některých případech byl uznán jako respirační patogen. Nejčastějším hostitelem je člověk. Hlavní interakcí v patogenezi infekční endokarditidy je přímá vazba bakterií na krevní destičky (10). S. mitis je komenzální organismus, který je úzce příbuzný patogenu Streptococcus pneumoniae, původci otitidy, pneumonie, sepse a meningitidy. Mezi těmito druhy byla pozorována homologní rekombinace a přenos genetických determinant ze S. mitis na S. pneumoniae přispívá k rezistenci patogenu vůči penicilinu (10).
Je známo, že řada fágů nese determinanty, které zvyšují virulenci bakteriálního hostitele. jedná se převážně o vylučované toxiny, jako je streptokokový erytrogenní toxin, stafylokokový enterotoxin A, difterický toxin a toxin cholery (10). Mezi další fágy kódované determinanty virulence patří extracelulární enzymy, jako je stafylokináza a streptokoková hyaluronidáza, enzymy, které mění antigenní vlastnosti hostitelského kmene, a proteiny vnější membrány, které zvyšují odolnost séra (10). Je pravděpodobné, že Pb1A a Pb1B vážou krevní destičky přímo, ačkoli mechanismus, kterým PblA a PblB zprostředkovávají vazbu S. mitis na krevní destičky, nebyl prokázán. Kódování PblA a PblB lyzogenním SM1 tedy může představovat třídu fágových determinant virulence (10).
Použití v biotechnologiích
V malém počtu izolátů S. mitis byl zjištěn cytolysin závislý na cholesterolu, nazvaný mitilysin. Gen pro mitilysin byl sekvenován u sedmi izolátů S. mitis. Srovnání s pneumokokovým genem pro pneumolysin ukázalo 15 aminokyselinových záměn (11). Zdá se, že S. mitis uvolňuje mitilysin extracelulárně. Na základě výsledků enzymového imunosorbčního testu a neutralizačního testu může jeden izolát S. mitis produkovat kromě mitilysinu také hemolytický toxin (11). Jelikož je známo, že mezi S. mitis a Streptococcus pneumoniae dochází ke genetické výměně, může mít toto zjištění význam pro vývoj vakcín nebo terapie pneumokokových onemocnění, které jsou založeny na pneumolysinu a jeho vlastnostech (11).
Current Research
Ready (et al) analyzoval geny kódující rezistenci k antibiotikům, které se mohou nacházet na stejných genetických elementech jako geny rezistence ke rtuti (Hg). Použili zubní techniky, které používaly výplňové materiály, jež mohou podporovat rezistenci vůči Hg i antibiotikům (12). Pomocí modelu biofilmu in vitro, kdy pěstovali zubní plaky na amalgámovém substrátu a sklovině, sledovali počet a podíl bakterií rezistentních vůči Hg v průběhu času. Ze 42 izolovaných Hg-rezistentních bakterií tvořily 98 % streptokoky s převahou S. mitis. Sedmdesát jedna procent Hg-rezistentních izolátů bylo rovněž rezistentních k různým antibiotikům; nejčastěji se vyskytoval tetracyklin (12). Výsledky této studie „naznačují, že umístění amalgámových výplní může hrát roli při podpoře množství Hg- a antibioticky rezistentních bakterií přítomných v ústní dutině“ a způsoby, jak zabránit bakteriím, aby se staly rezistentními vůči antibiotikům, pomocí analýzy genů (12).
Oliveira (et al.) zkoumal schopnost lektinu z Talisia esculenta (TEL), což je strom vyskytující se v Brazílii, a proteinu ze semen Labramia bojeri (Labramin) inhibovat adherenci mikrobů a uplatňovat antimikrobiální účinky. „Minimální inhibiční a baktericidní koncentrace těchto proteinů byly stanoveny pomocí 5 druhů bakterií: Streptococcus mutans UA159, Streptococcus sobrinus 6715, Streptococcus sanguinis ATCC10556, S. mitis ATCC903 a Streptococcus oralis PB182“ (13). Test adherence byl proveden s použitím těchto 5 bakteriálních druhů. Labramin vykazoval inhibiční účinky na adherenci S. mutans a S. sobrinus. Tyto výsledky naznačují, že „Labramin je potenciálně užitečný jako léčivo inhibující biofilm“ (13).
Ip (et al) zkoumal jedinečné kmeny pneumokoků a atypické sekvenční variace v rámci „oblastí určujících rezistenci k chinolonům (QRDR) genů gyrázy a topoizomerázy ve srovnání s kmenem Streptococcus pneumoniae R6“ (14). Pomocí analýzy multilokusové sekvenční typizace (MLST) na sekvencích šesti lokusů se „odlišily ‚atypické‘ kmeny od pneumokoků a tyto kmeny se těsně shlukovaly se S. mitis“ (14). Všechny tyto kmeny mají jeden až tři geny gyrA, gyrB, parC a parE, jejichž „sekvence QRDR se shlukovaly se sekvencemi S. pneumoniae, což poskytuje důkaz horizontálního přenosu QRDR genů gyrázy a topoizomerázy z pneumokoků do streptokoků viridans“ (14). Tyto geny mají také rezistenci k fluorochinolonům u viridans streptokoků. Byla analyzována rezistence k fluorochinolonům u 32 charakterizovaných kmenů S. mitis a Streptococcus oralis od pacientů. Rekombinační události a de novo mutace hrají významnou roli při vzniku rezistence bakterií vůči fluorochinolonům a způsobech její prevence (14).
1. Bischoff, J., Domrachev, M., Federhen, S., Hotton, C., Leipe, D., Soussov, V., Sternberg, R., Turner, S. Taxonomická databáze NCBI Přístup 26. srpna 2007
2. Entrez Genome ProjectPřistoupeno: TIGR CMR Genome Database, DNA Fact Table Zpřístupněno: 23. srpna 2007
3: Whalan RH, Funnell SG, Bowler LD, Hudson MJ, Robinson A, Dowson CG. Distribuce a genetická diverzita ABC transportních lipoproteinů PiuA a PiaA v rámci Streptococcus pneumoniae a příbuzných streptokoků. J Bacteriol. Feb 2006. Volume 188, No.3. p. 1031-1038.
5. Rodríguez, V., Busscher, H., Van der Mei, W. a H. Softness of the bacterial cell wall of Streptococcus mitis as probed by micro-electrophoresis. Electrophoresis. 2002. Volume 23. p. 2007-2011.
6. Bergstrom, N., Jansson, P.E., Kilian, M., Skov Sorensen, U.B. Structures of two cell wall-associated polysaccharides of a Streptococcus mitis biovar 1 strain. Jedinečný polysacharid podobný kyselině teichoové a antigen skupiny O, který je C-polysacharid společný s pneumokoky. Eur-J-Biochem. Dec. 2000. Volume 267, No. 24. p. 7147-57.
7. Houte, J.V., Jansen, H.M. Role of Glycogen in Survival of Streptococcus mitis. Journal of Bacteriology. Mar. 1970. Volume 101, No. 3. p. 1083-1085.
8. Gibbons, R. J. (Forsyth Dental Center, Boston Mass.). J. Bacteriol. 1964. Volume 87. p. 1512-1520.
9. Kirchherr, J.L., Bowden, G.H., Richmond, D.A., Sheridan, M.J., Wirth, K.A., Cole, M.F. Distribution of Streptococcus mitis biovar 1 phenotypes on shedding and non-shedding oral surfaces of human infants during the first year of life. Microbial Ecology in Health and Disease (Mikrobiální ekologie ve zdraví a nemoci). Sept. 2005. Volume 17, Issue 3. p. 138 – 145.
10. Bensing, B.A., Rubens, C.E., Sullam, P.M. Genetic Loci of Streptococcus mitis That Mediate Binding to Human Platelets. Infect Immun. Mar. 2001. Volume 69, No. 3. p. 1373-1380.
11. Jefferies, J., Nieminen, L., Kirkham, L., Johnston, C., Smith, A., and Mitchell, T.J. Identification of a Secreted Cholesterol-Dependent Cytolysin (Mitilysin) from Streptococcus mitis. J Bacteriol. Jan. 2007. Volume 189, No. 2. p. 627-632.
12. Ready, D., Pratten, J., Mordan, N., Watts, E., Wilson, M. The effect of amalgam exposure on mercury- and antibiotic-resistant bacteria. Int J Antimicrob Agents. Jul. 2007.; Volume 30, No. 1. p. 34-39.
13. Oliveira, M.R., Napimoga, M.H., Cogo, K., Gonçalves, R.B., Macedo, M.L., Freire, M.G., Groppo, F.C. Inhibition of bacterial adherence to saliva-coated through plant lectins. J Oral Sci. Jun. 2007. Volume 49, No. 2. p. 141-145.
14. Ip, M., Chau, S.S., Chi, F., Tang, J., Chan, P.K. Fluoroquinolone resistance in atypical pneumococci and oral streptococci: evidence of horizontal gene transfer of fluoroquinolone resistance determinants from Streptococcus pneumoniae. Antimicrob Agents Chemother. Aug. 2007. Volume 51, No. 8. p. 2690-700.
Zpracovala Nancy Le studentka Rachel Larsenová
Zpracoval KLB
.