Obligate intracellulaire bacteriën zijn volmaakte parasieten, die vaak heimelijk gastheerbronnen coöpteren om ontwikkeling en uiteindelijk overdracht op een nieuwe gastheer mogelijk te maken. Het algehele succes van deze overlevingsstrategie is ongetwijfeld te danken aan de co-evolutie met de respectieve eukaryotische gastheren gedurende honderden miljoenen jaren. Vele soorten obligate intracellulaire bacteriën zijn immers pathogenen die een aanzienlijke negatieve impact kunnen hebben op de menselijke gezondheid over de hele wereld. Dit verband met ziekten bij de mens en de fascinerende infectiebiologie die deze parasieten vertonen, maken hen tot uitgelezen onderwerpen voor onderzoek. Ondanks de overkoepelende absolute vereiste voor groei binnen eukaryote cellen, heeft deze klasse van bacteriën verschillende strategieën ontwikkeld die kolonisatie van diverse weefsels, celtypes, en zelfs subcellulaire niches mogelijk maken. We hebben een verzameling samengesteld van opinie-, overzichts- en primaire onderzoeksartikelen die dieper ingaan op de vaak unieke biologie van obligate intracellulaire bacteriën. De lezer van deze Special Topics Edition zal voorbeelden vinden van virulentiestrategieën die worden toegepast door Chlamydia, Anaplasma, Ehrlichia en Rickettsia. We hebben ook Coxiella opgenomen in onze beschouwing van obligate intracellulaire bacteriën. Ondanks de recente ontwikkeling van een gastheercelonafhankelijke kweekmethode (zie de review van Beare et al., 2011), blijft Coxiella burnetii beperkt tot intracellulaire groei onder natuurlijke omstandigheden. Aspecten van de biologie van de bedekte infectie omvatten mechanismen van gastheercelinvasie, productie en secretie van anti-gastheerproteïnen, nutriëntenverwerving en gastheerimmuunrespons. Helaas heeft de biologie die deze klasse van microben zo interessant maakt, ook vaak barrières opgeworpen die het onderzoek bemoeilijken. Deze kwesties worden ook aangesneden in artikelen die hopelijk de weg vooruit zullen wijzen.
Het vermogen om binnen te dringen en toegang te krijgen tot het inwendige van de gastheercel is van evident belang voor obligate intracellulaire bacteriën. De precieze mechanismen voor aanhechting en invasie blijven echter voor de meeste soorten onopgelost. Chan et al. (2010) geven een overzicht van de huidige kennis over adhesie en invasie door Rickettsia spp. en benadrukken hoe interferentie met deze gebeurtenissen kan leiden tot nieuwe preventie- en behandelingsmethoden. Dit is vooral belangrijk omdat de doeltreffendheid van het immuunsysteem van de gastheer beperkt kan zijn in reactie op deze klasse van parasieten. Hoewel de obligate intracellulaire levensstijl pathogenen zeker enigszins afschermt van afweermechanismen van de gastheer, zijn sommige parasiet eiwitten zeer immunogeen. Gall et al. (2011) karakteriseren in vitro en in vivo immuunreacties op chlamydiale antigenen, en hun rapport roept vragen op over hoe de immuunrespons bijdraagt aan de pathologie geassocieerd met chlamydiale ziekte.
In tegenstelling tot Rickettsia spp. vindt de intracellulaire ontwikkeling van C. burnetii en Chlamydia spp. plaats binnen een membraan-gebonden parasitophorous vacuole. Een dergelijke sekwestratie vormt een unieke uitdaging voor deze organismen en vereist mechanismen om dit unieke compartiment tot stand te brengen en in stand te houden. Hussain et al. (2011) onderzochten de bijdragen van eukaryotische factoren in de vorming van de C. burnetii-bevattende vacuole en presenteerden bewijs dat meerdere gastheer kinasen essentieel zijn voor vacuole biogenese. Dit thema wordt verder uitgediept door Ouellette en Carabeo (2010) die een voorbeeld beschrijven van hoe obligate intracellulaire bacteriën nauw samenwerken met en afhankelijk zijn van de hulpbronnen van de gastheer. Zij tonen aan dat de recyclagesnelheid van overdrachtsbevattende vesikels belangrijk is voor een optimale groei van chlamydia. Of deze route nodig is om ijzer te leveren was onduidelijk, maar een Methoden rapport van Thompson en Carabeo (2011) illustreert het belang van ijzer in chlamydiale ontwikkeling en stelt een nieuwe methode vast om ijzersterfte te induceren tijdens infecties met obligate intracellulaire bacteriën.
Zoals het geval is met hun facultatieve neven, is secretie van gastheer-interactieve effectoreiwitten een belangrijk mechanisme dat wordt gebruikt door obligate intracellulaire bacteriën om virulentie te bevorderen door modulatie van gastheercelprocessen. Daarom zou geen enkele beschouwing over obligate intracellulaire microbiologie volledig zijn zonder de huidige opvattingen over proteïnesecretie en de functie van effectoreiwitten. Betts-Hampikian en Fields (2010) geven een grondig overzicht van het secretiemechanisme van chlamydia type III en benadrukken bevindingen die wijzen op unieke aanpassingen aan de obligate intracellulaire levensstijl. Stone et al. (2011) breiden deze discussie uit in een origineel onderzoeksartikel waarin moleculaire mechanismen worden onderzocht die worden gebruikt om de activiteit van het secretieapparaat te reguleren. Ten slotte zijn er twee artikelen die de functie van specifieke effectoreiwitten onderzoeken. Zhong (2011) onderzoekt in grote lijnen de rol van gesecreteerde proteasen in het vormgeven van de intracellulaire gastheeromgeving, terwijl ze tegelijkertijd een pool van aminozuren genereren voor gebruik door de parasiet, terwijl Broederdorf en Voth (2011) een interessant commentaar geven over de anti-apoptotische mechanismen van een type IV gesecreteerd C. burnetii effectoreiwit.
Het onderzoeken van de infectiebiologie van obligate intracellulaire bacteriën is vaak een gecompliceerd proces. Ten eerste kunnen er psychologische barrières bestaan die onderzoekers doen aarzelen om zelfs maar onderzoek te doen. Wolf (2011) beschrijft bijvoorbeeld het dilemma dat momenteel de belangstelling beperkt voor de pathogenese van Chlamydia pneumoniae. Maar het gebrek aan een behandelbaar genetisch systeem is misschien wel de grootste belemmering voor belangrijke vooruitgang in de obligate intracellulaire biologie. In het verleden hebben nauwgezette proteomische studies geholpen om vooruitgang te boeken in afwezigheid van het genereren van mutanten. De proteomische analyses van Anaplasma en Ehrlichia, uitgevoerd door Lin et al. (2011), illustreren bijvoorbeeld hoe deze studies nuttige inzichten kunnen verschaffen. Gelukkig lijkt de toekomst nu rooskleurig voor een zekere mate van genetische manipulatie. Beare et al. (2011) geven een doordacht overzicht van factoren die de inspanningen in het verleden in de war hebben gestuurd en vatten de opwindende vorderingen samen op het gebied van de genetische analyse van obligate intracellulaire bacteriën. Veelbetekenend is dat er ook vooruitgang is geboekt in het historisch moeilijke Chlamydia-systeem, waar het nu mogelijk is om gerichte mutaties in chlamydiale genen te genereren. Zoals de steekproef van artikelen in dit Special Topics nummer illustreert, is de biologie en pathogenese van obligate intracellulaire bacteriën een vruchtbaar gebied van onderzoek dat waarschijnlijk snel zal groeien in de toekomst.