Lékařská mikrobiologie I: Patogeny a lidský mikrobiom

By Allen Kuslovic, Andreas Vanilssen and Rogers Nilstrem

Existuje několik cest, kterými mohou patogeny napadnout hostitele. Hlavní cesty mají různé epizodické časové rámce, ale půda má nejdelší nebo nejtrvalejší potenciál pro uložení patogenu. Nemoci u lidí, které jsou způsobeny infekčními agens, jsou známé jako patogenní choroby. Lidský mikrobiom je souhrnem všech microbiota které žijí na lidských tkáních a biofluidech nebo v nich spolu s odpovídajícími anatomickými místy, na nichž se nacházejí, včetně kůže, mléčných žláz, placenty, semenné tekutiny, dělohy, vaječníkových folikulů, plic, slin, ústní sliznice, spojivky, žlučových cest a gastrointestinální trakt. Obsah této knihy: Patogen, Prion, Virus, Patogenní bakterie, Houba, Patogenní houba, Lidský parazit, Protozoa, Parazitický červ, Seznam parazitů člověka, klinická mikrobiologie, Interakce hostitel-patogen, Infekční onemocnění, Seznam infekčních chorob, Infekce související s nemocemi, Lidský mikrobiom, Projekt lidského mikrobiomu, Hypotéza zdraví o biologické rozmanitosti, Počáteční získání microbiota, Lidský virom, Lidský gastrointestinální trakt microbiota, Osa střeva a mozku, Psychobiotikum, Kolonizační rezistence, Kůže Flóra, Vaginální flóra, Vaginální flóra v těhotenství, Seznam bakteriální vaginózy microbiota, Placentární mikrobiom, Mikrobiom lidského mléka, Orální ekologie, Mikrobiom slin, Plíce microbiota, Seznam člověk microbiota, probiotikum, probiotika u dětí, psychobiotikum, Bacillus clausii, postbiotikum, proteobiotika, synbiotika, Bacillus coagulans, bakteriální vaginóza, Bifidobacterium animalis, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum bifidum, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum bifidum, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum, Botryosphaeran, Clostridium butyricum, Escherichia coli Nissle 1917, Gal4 transkripční faktor, Ganeden, Lactinex, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus crispatus .
Authors: Allen Kuslovic, Andreas Vanilssen, Rogers Nilstrem

• Language: Čeština
• Publisher: Cambridge Stanford Books
• Release date: Sep 24, 2020
• ISBN: 9781005237967

Book preview

Lékařská mikrobiologie

Lékařská mikrobiologie, velká podmnožina mikrobiologie, která se používá v medicíně, je oborem lékařské vědy zabývajícím se prevencí, diagnostikou a léčbou infekčních chorob. Tato oblast vědy dále studuje různé klinické aplikace mikrobů pro zlepšení zdraví. Existují čtyři druhy mikroorganismů, které způsobují infekční onemocnění: bakterie, houby, paraziti a viry a jeden typ infekčního proteinu zvaný prion.

Lékařský mikrobiolog zkoumá vlastnosti patogenů, jejich způsoby přenosu, mechanismy infekce a růstu. Na základě těchto informací lze navrhnout léčbu. Lékařští mikrobiologové často slouží jako konzultanti pro lékaře, poskytují identifikaci patogenů a navrhují možnosti léčby. Jiné úkoly mohou zahrnovat identifikaci potenciálních zdravotních rizik pro komunitu nebo sledování vývoje potenciálně virulentních nebo rezistentních kmenů mikrobů, vzdělávání komunity a pomoc při návrh zdravotních postupů. Mohou také pomáhat při prevenci nebo kontrole epidemií a ohnisek ail.Ne všichni lékařské mikrobiologové studují mikrobiální patologii; některé studují běžné nepatogenní druhy k určení, zda jejich vlastnosti mohou být použity k vývoji antibiotik nebo jiným léčebným metodám.

Epidemiologie, studium vzorců, příčin a účinků zdravotních a chorobných stavů v populacích, je důležitou součástí lékařské mikrobiologie, navzdory klinickému rysu oboru se zásadně zaměřuje na přítomnost a růst mikrobiálních infekcí u jednotlivců, jejich účinky na lidské tělo a způsoby léčby těchto infekcí. V tomto kontextu lze celé pole jako aplikovanou vědu koncepčně rozdělit na akademické a klinické speciality, přestože ve skutečnosti existuje kontinuum mezi mikrobiologií veřejného zdraví a diagnostickou lékařskou mikrobiologií, stejně jako nejmodernější stav techniky. v klinických laboratořích závisí na neustálém zlepšování akademické medicíny a výzkumných laboratoří.

Běžně léčená infekční onemocnění

Bakteriální

Streptokoková faryngitida

Chlamydia

Břišní tyfus

Tuberkulóza

Virový

Rotavirus

Hepatitida C.

Člověk papillomavirus ( HPV)

Parazitární

Malárie

Giardia lamblia

Toxoplasma gondii

Houby

Candida

Histoplazmóza

Příčiny a přenos infekčních chorob

Infekce mohou být způsobeny bakteriemi, es, houbami a parazity. Patogen, který způsobuje onemocnění, může být exogenní (získaný z vnějšího zdroje; prostředí, zvíře nebo jiní lidé, např. Chřipka) nebo endogenní (z normální flóry, např. Kandidóza).

Místo, kde mikrob vstoupí do těla, se označuje jako vstupní portál. Patří mezi ně dýchací trakt, gastrointestinální trakt, genitourinární trakt, kůže a sliznice. Vstupní portál pro konkrétní mikroby závisí hlavně na tom, jak cestuje ze svého přirozeného prostředí k hostiteli.

Existují různé způsoby, jak lze mezi jedinci přenášet nemoc. Tyto zahrnují:

Přímý kontakt - Dotyk infikovaného hostitele, včetně sexuálního kontaktu

Nepřímý kontakt - dotýká se kontaminovaného povrchu

Droplet contact - Kašel nebo kýchání

Fekální - orální cesta - Požití kontaminovaných potravin nebo zdrojů vody

Letecký přenos - patogen nesoucí spory

Přenos vektoru - organismus, který sám o sobě nezpůsobuje nemoc, ale přenáší infekci přenosem patogenů z jednoho hostitele na druhého

Fomitový přenos - neživý předmět nebo látka schopná přenášet infekční bakterie nebo parazity

Environmentální - Nemocniční infekce (nosokomiální infekce)

Stejně jako jiné patogeny i tyto způsoby přenosu vstupují do těla, ale liší se v tom, že musí také vstoupit do skutečných buněk hostitele. Jakmile získá přístup do hostitelských buněk, musí být do buňky zaveden genetický materiál (RNA nebo DNA). Replikace mezi nimi je velmi rozmanitá a závisí na typu genů, které se na nich podílejí. Na druhou stranu se většina DNA shromažďuje v jádře. Většina RNA se vyvíjí výhradně v cytoplazmě.

Mechanismy infekce, proliferace a perzistence v buňkách hostitele jsou zásadní pro jeho přežití. Například některé nemoci, například spalničky, používají strategii, při které se musí šířit do řady hostitelů. V těchto formách virové infekce je nemoc často léčena vlastní imunitní odpovědí těla, a proto je nutné se dispergovat k novým hostitelům dříve, než je zničena imunologickou rezistencí nebo hostitelem death. Zatímco některá infekční agens, například kočkovitá leukemia šelma, jsou schopna odolávat imunitním reakcím a jsou schopna dosáhnout dlouhodobého pobytu v rámci individuálního hostitele, přičemž si rovněž zachovávají schopnost rozšířit se na další hostitele.

Diagnostické testy

Identifikace infekčního agens pro menší nemoc může být stejně jednoduchá jako klinická prezentace; například gastrointestinální onemocnění a kožní infekce. Aby bylo možné provést vzdělaný odhad toho, který mikrob by mohl způsobit onemocnění, je třeba zvážit epidemiologické faktory; například pravděpodobnost expozice pacienta podezřelému organismu a přítomnost a prevalence mikrobiálního kmene v komunitě.

Diagnóza infekční nemoci je téměř vždy zahájena konzultováním pacientovy anamnézy a provedením fyzického vyšetření. Podrobnější identifikační techniky zahrnují mikrobiální plodiny, mikroskopii, biochemické testy a genotypizaci. Jiné méně obvyklé techniky (jako jsou rentgenové paprsky, CAT skenování, PET skenování nebo NMR) se používají k vytváření obrazů vnitřních abnormalit způsobených růstem infekčního agens.

Mikrobiální plodina

Mikrobiologická plodina je primární operací používanou k izolaci infekční choroby pro studium v ​​laboratoři. Vzorky tkání nebo tekutin se testují na přítomnost specifického patogenu, který se stanoví růstem v selektivním nebo diferenciálním médiu.

3 hlavní typy médií používaných k testování jsou:

Pevné plodiny: Pevný povrch se vytvoří směsí živin, solí a agaru. Jeden mikrob na agarové destičce pak může růst do kolonií (klonů, kde jsou buňky navzájem identické) obsahující tisíce buněk. V zásadě se používají k pěstování bakterií a hub.

Kapalná plodina: Buňky jsou pěstovány uvnitř kapalného média. Mikrobiální růst je určen časem potřebným k tomu, aby kapalina vytvořila koloidní suspenzi. Tato technika se používá pro diagnostiku parazitů a detekci mycobacteria .

Buněčná plodina: Lidské nebo zvířecí buněčné plodiny jsou infikovány mikrobem, který je předmětem zájmu. Tyto plodiny se pak pozorují, aby se určil účinek mikrobů na buňky. Tato technika se používá pro identifikaci.

Mikroskopie

Techniky plodin často používají mikroskopickou kontrolu, aby pomohly při identifikaci mikrobů. K posouzení kritických aspektů organismu lze použít například přístroje složené světelné mikroskopy. To lze provést okamžitě po odebrání vzorku od pacienta a používá se ve spojení s biochemickými barvicími technikami, což umožňuje rozlišení buněčných funkcí. Elektronové mikroskopy a fluorescenční mikroskopy se rovněž používají pro podrobnější pozorování mikrobů pro výzkum.

Biochemické testy

K nalezení infekčních agens lze použít rychlé a relativně jednoduché biochemické testy. Pro identifikaci bakterií je použití metabolických nebo enzymatických charakteristik běžné z toho důvodu, že jejich schopnost fermentovat uhlohydráty ve vzorcích charakteristických pro jejich rod a druh. Kyseliny, alkoholy a plyny se v těchto testech běžně detekují, když se bakterie pěstují ve selektivním kapalném nebo pevném médiu, jak je uvedeno výše. K provádění těchto zkoušek hromadně se používají automatizované stroje. Tyto stroje provádějí více biochemických testů současně pomocí karet s několika jamkami obsahujícími odlišné dehydratované chemikálie. Mikrob, který nás zajímá, bude reagovat s každou chemikálií v konkrétním procesu, což napomůže její identifikaci.

Sérologické metody jsou vysoce citlivé, specifické a často velmi rychlé laboratorní testy používané k nalezení různých typů mikroorganismů. Testy jsou založeny na schopnosti protilátky vázat se zejména na antigen. Antigen (obvykle protein nebo uhlohydrát vyrobený infekčním agens) je vázán protilátkou, což umožňuje použití tohoto typu testu pro jiné organismy než bakterie. Tato vazba pak spustí řetěz událostí, které lze snadno a definitivně pozorovat, v závislosti na testu. Více complex sérologických technik je známo jako imunotesty. Za použití podobného základu, jak je popsáno výše, mohou imunotesty odhalit nebo měřit antigeny buď infekčních agens nebo proteinů generovaných infikovaným hostitelem v reakci na infekci.

Polymerázová řetězová reakce

Polymerázová řetězová reakce( PCR) jsou nejčastěji používanou molekulární technikou k odhalení a studiu mikrobů. Ve srovnání s jinými metodami je řazení a kontrola definitivní, spolehlivé, přesné a rychlé. Dnes se jako primární technika používá kvantitativní PCR, protože tato operace poskytuje rychlejší údaje ve srovnání se standardním PCR testem. Jako například, tradiční PCR techniky vyžadují použití gel electrophoresis k vizualizaci amplifikovaných DNA molekul po ukončení reakce. Kvantitativní PCR to nevyžaduje, protože detekční zavedený řád používá fluorescenci a sondy k odhalení DNA molekuly, když jsou amplifikovány. Kromě toho kvantitativní PCR rovněž odstraňuje riziko kontaminace, ke kterému může dojít během standardních PCR postupů( PCR přenesení produktu do následných PCR). Další výhodou použití PCR k odhalení a studiu mikrobů je to, že DNA sekvence nově objevených infekčních mikrobů nebo kmenů lze srovnávat se sekvencemi již uvedenými v databázích, což zase pomáhá zvýšit pochopení toho, který organismus způsobuje infekční a následně jaké možné způsoby léčby by bylo možné použít. Tato technika je současným standardem pro detekci virových infekcí, například AIDS a hepatitidy.

Ošetření

Jakmile je infekce diagnostikována a identifikována, musí lékař zvážit vhodné možnosti léčby a konzultovat s lékařskými mikrobiology. Některé infekce mohou být léčeny vlastním imunitně založeným pořádkem těla, ale závažnější infekce jsou léčeny antimikrobiálními léky. Bakteriální infekce jsou léčeny antibakteriálními látkami (často nazývanými antibiotiky), na rozdíl od plísňových a virových infekcí jsou léčeny antimykotiky a antivirotiky. K léčbě parazitárních chorob se používá široká skupina léčiv známých jako antiparazitika.

Lékařští mikrobiologové často podávají doporučení pro lékaře lékaři pacienta na základě kmene mikrobů a jeho rezistence vůči antibiotikům, místa infekce, potenciální toxicity antimikrobiálních léků a alergií na léky, které má pacient.

Kromě léčiv specifických pro určitý druh organismu (bakterie, houby atd.) Jsou některá léčiva specifická pro určitý rod nebo druh organismu a nebudou fungovat na jiných organismech. Vzhledem k této specifičnosti musí lékařští mikrobiologové při vydávání doporučení zvážit účinnost určitých antimikrobiálních léků. Kromě toho kmeny organismu mohou být rezistentní na určité léčivo nebo skupinu léčiv, i když jsou běžně účinné proti druhům. Tyto kmeny, nazývané rezistentní kmeny, představují pro zdravotnický průmysl stále větší význam, protože se šíření rezistence na antibiotika zhoršuje. Antimikrobiální rezistence je stále problematičtější otázkou, která každoročně vede k milionům úmrtí.

Zatímco rezistence na léčivo obvykle zahrnuje mikroby chemicky inaktivující antimikrobiální léčivo nebo buňku mechanicky zastavující příjem léčiva, z formy biofilmů může vzniknout jiná forma rezistence na léčivo. Některé bakterie jsou schopny tvořit biofilmy adherováním k povrchům na implantovaných zařízeních, například katétrech a protézách, a vytvářením extracelulární matrice pro další buňky, na které se přilnou. To jim poskytuje stabilní prostředí, ze kterého se bakterie mohou rozptýlit a infikovat další části hostitele. Kromě toho může extracelulární matrice a hustá vnější vrstva bakteriálních buněk chránit vnitřní bakteriální buňky před antimikrobiálními léčivy.

Lékařská mikrobiologie se netýká pouze diagnostiky a léčby nemocí, ale také zahrnuje studium prospěšných mikrobů. Ukázalo se, že mikroby pomáhají v boji proti infekční nemoci a při podpoře zdraví. Léčby mohou být vyvinuty z mikrobů, což dokládá objev penicilinu Alexandra Fleminga navíc jako vývoj nových antibiotik z rodu bakterií Streptomyces mimo jiné. Mikroorganismy nejsou jen zdrojem antibiotik, ale některé mohou také působit jako probiotics, aby poskytovaly zdravotní výhody hostiteli, například poskytovaly lepší gastrointestinální zdraví nebo inhibovaly patogeny.

Patogen

V biologii je patogen v nejstarším a nejširším smyslu slova cokoli, co může způsobit onemocnění. Patogen může být také označován jako infekční agens nebo jednoduše bakterie.

Termín patogen se začal používat v 80. letech 20. století. Obecně se tento termín používá k popisu infekčního mikroorganismu nebo agens, například bakterie, protozoanu, viroidu nebo houby. Malá zvířata, například určité druhy červů a larvy hmyzu, mohou rovněž produkovat onemocnění. Tato zvířata jsou však běžně v běžném jazyce označována jako paraziti místo patogenů. Vědecké studium mikroskopických organismů, včetně mikroskopických patogenních organismů, se nazývá mikrobiologie, na druhé straně se studium onemocnění, které může zahrnovat tyto patogeny, nazývá patologie. Parazitologie je mezitím vědecké studium parazitů a organismů, které je hostují.

Existuje několik cest, kterými mohou patogeny napadnout hostitele. Hlavní cesty mají různorodé epizodické časové rámce, ale půda má nejdelší nebo nejtrvalejší potenciál pro uložení patogenu. Nemoci u lidí způsobené infekčními agens jsou známé jako patogenní onemocnění, i když ne všechna onemocnění jsou způsobena patogeny. Některé nemoci, například Huntingtonova nemoc, jsou způsobeny dědičností abnormálních genů.

Patogenita

Patogenita je potenciální kapacita patogenů způsobující onemocnění. Patogenita souvisí s virulencí ve smyslu, ale některé úřady ji objevily jako kvalitativní pojem, na druhé straně je kvantitativní. Podle tohoto standardu může být organismus považován za patogenní nebo nepatogenní v konkrétním kontextu, ale ne patogennější než jiný. Taková srovnání jsou popsána na základě relativní virulence. Patogenita je rovněž nerovná přenositelnosti, která kvantifikuje riziko infekce.

Patogen může být popsán z hlediska jeho schopnosti produkovat toxiny, vstoupit do tkáně, kolonizovat, unesit živiny a jeho schopnost imunosuprese hostitele.

Kontextově závislá patogenita

Je běžné hovořit o celém druhu bakterií jako o patogenních, pokud je identifikována jako příčina onemocnění (srov. Kochovy postuláty). Nicméně moderní názor je, že patogenita závisí na mikrobiálním ekosystému jako celku. Bakterie se může účastnit oportunních infekcí u imunokompromitovaných hostitelů, získávat virulentní faktory plazmidovou infekcí, může být přenesena na různorodé místo v hostiteli nebo reagovat na změny v převážně počtu dalších přítomných bakterií. Například infekce mezenterických lymfatických žláz myší Yersinia může vyčistit proces pokračující infekce těchto míst pomocí Lactobacillus, pravděpodobně mechanismem imunologického zjizvení.

Související pojmy

Virulence

Virulence (sklon patogenu snižovat tělesnou zdatnost hostitele) se vyvíjí, když se patogen může rozšířit z nemocného hostitele, a to i přes oslabení hostitele. K horizontálnímu přenosu dochází mezi hostiteli stejného druhu, zatímco k vertikálnímu přenosu, který má tendenci se vyvíjet směrem k symbióze (po období vysoké morbidity a mortality v populaci) spojením evolučního úspěchu patogenu s evolučním úspěchem hostitelského organismu. Evoluční biologie navrhuje, že mnoho patogenů vyvine optimální virulenci, při které je fitness získané zvýšenými rychlostmi replikace vyváženo kompromisy ve sníženém přenosu, ale přesné mechanismy, na nichž jsou založeny tyto vztahy, zůstávají kontroverzní.

Přenos

K přenosu patogenů dochází mnoha různými cestami, včetně vzdušného, ​​přímého nebo nepřímého kontaktu, pohlavního styku, krví, mateřským mlékem nebo jinými tělními tekutinami a fekální orální cestou.

Druhy patogenů

Priony

Priony jsou špatně složené proteiny, které mohou přenést jejich špatně složený stav na jiné převážně složené proteiny stejného typu. Neobsahují žádné DNA nebo RNA a nemohou replikovat nic jiného, ​​než převést již existující normální proteiny do chybně složeného stavu. Tyto abnormálně složené proteiny se určitě vyskytují u některých nemocí, například u klusavky, bovinní spongiformní encefalopatie (choroba šílených krav) a Creutzfeldt – Jakob ail.

Viry

Viry jsou malé částice, obvykle o délce 20 až 300 nanometrů, obsahující RNA nebo DNA .es, které vyžadují replikaci hostitelské buňky. Mezi některé choroby způsobené virovými patogeny patří neštovice, chřipka, příušnice, spalničky, plané neštovice, ebola, HIV a zarděnky.

Patogeneze jsou přísně z čeledí: Adenoviridae, Picornaviridae, Herpesviridae, Hepadnaviridae, Flaviviridae, Retroviridae, Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae, Papovaviridae, Polyomavirus, Rhabdoviridae a Togaviridae. HIV je pozoruhodný člen rodiny Retroviridae, který v roce 2018 postihl 37,9 milionů lidí na celém světě.

Bacteria

Drtivá většina bakterií, které se mohou pohybovat v rozmezí 0,15 až 700 μM, jsou pro člověka neškodné nebo prospěšné. Nicméně relativně malý seznam může způsobit infekční onemocnění. Mají několik způsobů, jak mohou způsobit onemocnění. Mohou buď přímo ovlivnit buňky svého hostitele, produkovat endotoxiny, které poškozují buňky hostitele, nebo způsobit dostatečně silnou imunitní odpověď, že jsou hostitelské buňky poškozeny.

Jedním z bakteriálních onemocnění s nejvyšší zátěží na břiše je tuberkulóza způsobená bakteriální Mycobacterium tuberkulózou, která v roce 2013 zabila 1,5 milionu lidí, obvykle v subsaharské Africe. Přispívat k dalším globálně významným chorobám, například k pneumonii, která může být způsobena bakteriemi, například Streptococcus a Pseudomonas, a nemocemi způsobenými potravinami, které mohou být způsobeny bakteriemi, například Shigella, Campylobacter a Salmonella. Podobně způsobují infekce, například tetanus, tyfus, záškrtu, syfilis a malomocenství.

Houby

Houby jsou eukaryotické organismy, které mohou sloužit jako patogeny. Existuje asi 300 známých hub, které jsou pro člověka patogenní, včetně Candida albicans, která je nejčastější příčinou drozdu, a Cryptococcus neoformanů, které mohou způsobit těžkou formu meningitidy. Typická velikost plísňových hub je <4,7 um na délku, ale některé spory mohou být větší.

Řasy

Řasy jsou jednobuněčné rostliny, které jsou jasně nepatogenní, přestože existují patogenní odrůdy. Protothecosis je nemoc nalezená u psů, koček, skotu a lidí způsobená typem zelené řasy známé jako prototheca, která postrádá chlorofyl.

Ostatní paraziti

Některé eukaryotické organismy, včetně řady prvoků a hlíst, jsou.

Hostitelé patogenu

Bacteria

Ačkoli bakterie mohou být patogeny samy o sobě, mohou být také infikovány patogeny, které jsou rovněž známé jako fágy, které infikují bakterie často vedoucí k death bakterií, které byly infikovány. Mezi běžné patří T7 a Lamda fág. Tam ares, které infikují všechny druhy bakterií, včetně gram-negativních i gram-pozitivních. I ten, který infikuje jiný druh, včetně člověka, může být infikován fágem.

Rostliny

Rostliny mohou hrát hostitele pro širokou škálu typů patogenů, včetně bakterií, hub, hlístic a dokonce i dalších rostlin. Pozoruhodné planety zahrnují Papaya ringspot, který způsobil miliony dolarů škody farmářům na Havaji a jihovýchodní Asii, a tabáková mozaika, která způsobila, že vědec Martinus Beijerinck v roce 1898 razil termín virus. Bakteriální patogeny rostlin jsou rovněž vážným problém způsobující skvrny listů, hniloby a hniloby u mnoha druhů rostlin. Mezi dva nejlepší bakteriální patogeny rostlin patří P. Syringae a R. Solanacearum, které způsobují zhnědnutí listů a další problémy v bramborách, rajčatech a banánech.

Houby jsou dalším hlavním typem patogenů rostlin. Mohou způsobovat celou řadu problémů, například kratší výšku rostliny, porosty nebo jámy na kmenech stromů, kořeny nebo hniloby semen a skvrny listů. Mezi běžné a závažné rostlinné houby patří houba z rýže, holandská jilma, plíseň kaštanů a černá hniloba a hniloba hniloby třešní, švestek a broskví. Odhaduje se, že sama o sobě způsobuje až 65% snížení výnosu plodiny.

Celkově mají rostliny širokou škálu patogenů a odhaduje se, že lze zvládnout pouze 3% choroby způsobené rostlinnými patogeny.

Zvířata

Zvířata se často nakazí mnoha stejnými nebo podobnými patogeny jako lidé, včetně lidí, es, bakterií a hub. Na druhou stranu divoká zvířata často onemocní, větší nebezpečí je pro hospodářská zvířata. Odhaduje se, že ve venkovských podmínkách lze patogenům přičíst 90% nebo více úmrtí hospodářských zvířat. Bovinní spongiformní encefalopatie, obvykle známá jako choroba šílených krav, je jedním z mála chorob, které postihují zvířata. Mezi další choroby zvířat patří řada poruch imunodeficience, které jsou způsobeny byly souvisejícími s lidskou imunodeficiencí( HIV), včetně BIV a FIV .

Lidé

Lidé mohou být infikováni mnoha druhy patogenů, jako jsou například es, bakterie a houby, a bakterie, které infikují člověka, mohou způsobit příznaky, jako je kýchání, kašel, horečka, zvracení a dokonce mohou vést k death. Některé z těchto příznaků jsou způsobeny samotným, na druhé straně jiné jsou způsobeny imunitně stanoveným řádem nakažené osoby.

Léčba

Prion

Přes mnoho pokusů nebyla dosud prokázána žádná terapie, která by zastavila progresi onemocnění.

Virus

Pro některé virové patogeny existuje celá řada možností prevence a léčby. Vakcíny jsou jedním z běžných a účinných preventivních opatření proti různým virovým patogenům. Vakcíny připravují imunitní zavedený pořádek hostitele, takže když potenciální hostitel narazí ve volné přírodě, imunitní zavedený řád se může rychle bránit proti infekci. Vakcíny existují například pro spalničky, příušnice, zarděnky a chřipku. Někteří například HIV, dengue a chikungunya nemají dostupné vakcíny.

Léčba virových infekcí často zahrnuje léčbu symptomů infekce namísto poskytnutí jakéhokoli léku, které ovlivňuje samotný virový patogen. Léčba symptomů virové infekce dává hostiteli imunitní zavedený řádový čas na vývoj protilátek proti virovému patogenu, který pak infekci vyčistí. V některých případech je nutná léčba proti. Jedním příkladem je HIV, kde je nezbytná antiretrovirová terapie, známá také jako ART nebo HAART, aby se zabránilo ztrátě imunitních buněk a postupu do AIDS .

Bacteria

Podobně jako virové patogeny lze infekci určitými bakteriálními patogeny zabránit vakcínami. Vakcíny proti bakteriálním patogenům zahrnují anthrax vakcínu a pneumokokovou vakcínu. Mnoho dalších bakteriálních patogenů postrádá vakcíny jako preventivní opatření, ale infekci těmito bakteriemi lze často léčit nebo jim zabránit antibiotiky. Mezi běžná antibiotika patří amoxicilin, ciprofloxacin a doxycyklin. Každé antibiotikum má nesourodé bakterie, proti kterým je účinné, a má nesourodé mechanismy zabíjení těchto bakterií. Tak například doxycyklin inhibuje syntézu nových proteinů v gram-negativních i gram-pozitivních bakteriích, což vede k death napadených bakterií.

Částečně kvůli předepisování antibiotik v případech, kdy nejsou zapotřebí, se u některých bakteriálních patogenů vyvinula rezistence na antibiotika a jejich léčba klasickými antibiotiky je obtížná. Geneticky nerovný kmen zvaný MRSA je jedním z příkladů bakteriálního patogenu, který je obtížné léčit běžnými antibiotiky. Zpráva zveřejněná v roce 2013 Střediskem kontroly CDC bolesti( CDC) odhaduje, že ve Spojených státech každý rok dostane bakteriální infekce rezistentní na antibiotika nejméně 2 miliony lidí a na tyto infekce zemře nejméně 23 000 lidí.

Houby

Infekce houbovými patogeny je léčena antimykotiky. Plísňové infekce, například atletická noha, svědění jícnu a kožní řasa, jsou infekce kůže a lze je léčit lokálními antimykotikami, jako je Clotrimazol. Další běžné plísňové infekce zahrnují infekce kvasinkovým kmenem Candida albicans. Candida může způsobit infekce úst nebo krku, obvykle označované jako drozd, nebo může způsobit vaginální infekce. Tyto vnitřní infekce mohou být léčeny antifungálními krémy nebo perorálními léky. Mezi běžná antimykotika pro vnitřní infekce patří léky Echinocandin a Fluconazole .

Řasy

Řasy se obvykle nepovažují za patogeny, ale je známo, že rod Prototheca způsobuje u lidí chorobu. Léčba tohoto typu infekce je v současnosti zkoumána a neexistuje klinická konzistence.

Sexuální interakce

Mnoho patogenů je schopno sexuální interakce. Mezi sexuální interakcí dochází mezi buňkami stejného druhu působením přirozené genetické transformace. Transformace zahrnuje přenos DNA z dárcovské buňky do recipientní buňky a integraci dárce DNA do genomu příjemce pomocí rekombinace. Příklady bakteriálních patogenů schopných přirozené transformace jsou Helicobacter pylori, Haemophilus influenzae, Legionella pneumophila, Neisseria gonorrhoeae a Streptococcus pneumoniae .

Eukaryotické patogeny jsou často schopné sexuální interakce působením meiózy a syngamie. Meióza zahrnuje intimní párování homologous chromozomů a jejich rekombinaci. Příklady eukaryotických patogenů schopných pohlaví zahrnují protozoální parazity Plasmodium falciparum, Toxoplasma gondii, Trypanosoma brucei, Giardia intestinalis a houby Aspergillus fumigatus, Candida albicans a Cryptococcus neoformany.

Viry mohou rovněž podstoupit sexuální interakci, když dva nebo více virových genomů vstoupí do stejné hostitelské buňky. Tato akce zahrnuje spárování homologous genomů a rekombinaci mezi nimi akcí označovanou jako multiplikační reaktivace. Mezi příklady těchto druhů patří herpes simplex, lidská imunodeficience a vakcinie.

Sexuální procesy v bakteriích, mikrobiálních eukaryotech a andách zahrnují rekombinaci mezi homologous genomy, které zjevně usnadňují opravu poškození genomu způsobeného genomem patogenů obranou jejich příslušných cílových hostitelů.

Prion

Priony jsou špatně složené proteiny se schopností přenášet jejich špatně složený tvar na normální varianty stejného proteinu. Charakterizují několik fatálních a přenosných neurodegenerativních onemocnění u lidí a mnoha dalších zvířat. Není známo, co způsobuje selhání normálního proteinu, ale abnormální trojrozměrná struktura má podezření, že propůjčuje infekční vlastnosti a zhroutí blízké proteinové molekuly do stejného tvaru. Slovo pochází z proteinové infekční částice. Hypotesizovaná role proteinu jako infekčního agens stojí, zatímco vůči všem jiným známým infekčním agens, jako jsou včely, bakterie, houby a paraziti, z nichž všechny obsahují nukleové kyseliny (DNA, RNA nebo obojí).

Prionové varianty proteinu( PrP), jehož specifická služba je nejistá, jsou hypotetizovány jako příčina přenosných spongiformních encefalopatií (TSE), včetně klusavky u ovcí, chronického chřadnutí ail( CWD) u jelenů, bovinní spongiformní encefalopatie( BSE) u skotu (běžně známého jako "nemoc šílených krav) a Creutzfeldt – Jakob ail( CJD) u lidí. Všechna známá onemocnění u savců ovlivňují strukturu mozku nebo jiné nervové tkáně; všechny jsou progresivní, nemají známou účinnou léčbu a jsou vždy fatální. Do roku 2015 byla všechna známá onemocnění savců způsobena proteinem( PrP); nicméně v roce 2015 vícenásobná zavedená atrofie objednávek( MSA)) bylo zjištěno, že je přenosný a bylo předpokládáno, že je způsobeno formou alfa-synukleinu.

Priony tvoří abnormální agregáty proteinů nazývaných amyloidy, které se hromadí v infikované tkáni a jsou spojeny s poškozením tkáně a buňkami death. Amyloidy jsou rovněž zodpovědné za několik dalších neurodegenerativních onemocnění, například Alzheimerovu nemoc a Parkinsonovu nemoc. Agregáty jsou stabilní a tato strukturální stabilita znamená, že jsou odolné vůči denaturaci chemickými a fyzikálními činiteli: nemohou být zničeny běžnou dezinfekcí nebo vaření. To znesnadňuje likvidaci a zadržování těchto částic.

Ail je druh proteopatie, neboli onemocnění strukturně abnormálních proteinů. U lidí se předpokládá, že jsou příčinou Creutzfeldta – Jakoba aila( CJD), jeho varianty( vCJD), Gerstmanna – Sträussler – Scheinkerova syndromu( GSS), fatální familiární nespavosti( FFI) a kuru. Existují rovněž důkazy, že návrhy mohou hrát roli při působení Alzheimerovy choroby, Parkinsonovy nemoci a amyotropní laterální sklerózy( ALS)), a tato onemocnění se nazývají nemoci podobné. Několik kvasinkových proteinů bylo rovněž identifikováno jako majícíogenní vlastnosti. Replikace podléhá epimutaci a přirozenému výběru stejně jako u jiných forem replikace a jejich struktura se u jednotlivých druhů mírně liší.

Prionový protein

Struktura

Protein, který je vyroben( PrP), se nachází v těle, dokonce iu zdravých lidí a zvířat. Nicméně PrP nalezený v infekčním materiálu má různorodou strukturu a je odolný vůči proteázám, enzymům v těle, které mohou hlavně štěpit proteiny. Normální forma proteinu se nazývá PrP C, na druhé straně se infekční forma nazývá PrP Sc- C označuje buněčný PrP, na druhé straně Sc označuje scrapie, prototypový pomocník, vyskytující se u ovcí. Na druhé straně je PrP Cstrukturálně dobře definován, PrP Scje v podstatě polydisperzní a je definován na relativně nízké úrovni. PrP mohou být indukovány k fold do jiných více nebo méně dobře definovaných izoforem in vitro a jejich vztah k formě (formám), které jsou patogenní in vivo, není dosud jasný.

PrP C

PrP C je normální protein, který se nachází na buněčných membránách. Má 209 aminokyselin (u lidí), jednu disulfidovou vazbu, molekulovou hmotnost 35–36 kDa a striktně alfa-helikální strukturu. Existuje několik topologických forem; jedna buněčná povrchová forma ukotvená prostřednictvím glykolipidu a dvě transmembránové formy. Normální protein není sedimentovatelný; což znamená, že ji nelze oddělit odstředivými technikami. Její služba je problém complex, který je nadále vyšetřován. PrP Cváže ionty mědi (II) s vysokou afinitou. Význam tohoto zjištění není jasný, ale předpokládá se, že se týká struktury nebo služby PrP. PrP Cje snadno štěpitelný proteinase K a může být uvolněn z buněčného povrchu in vitro enzymem fosfoinositid phospholipase C (PI-PLC), který štěpí glykofosfatidylinositol( GPI) glykolipidovou kotvu. PrP bylo hlášeno, že hraje důležitou roli v adhezi buňka-buňka a intracelulární signalizace in vivo, a proto může být zapojen do komunikace buňka-buňka v mozku.

PrP res

Rezistentní na proteázy PrP Sc-jako protein (PrP res) je označení vzhledem k jakékoliv izoformy PrP c, která je konstrukčně pozměněny a přeměněn na špatně složeného proteinase K-rezistentní formy in vitro. K modelování konverze PrP Cna PrP Scin vitro Saborio et al. rychle přeměnil PrP Cna PrP respostupem zahrnujícím cyklickou amplifikaci chybného poskládání proteinu. Termín PrP res se používá k odhalení mezi PrP Sc, který je izolován z infekční tkáně a je spojen s přenosným spongiformním encefalopatickým činidlem. Například na rozdíl od PrPSc, PrP resnemusí být nutně infekční.

PrP Sc

Infekční izoforma PrP, známá jako PrP Sc, nebo jednoduše, je schopna převést normální PrP Cproteiny na infekční izoformu změnou jejich konformace nebo tvaru; to zase mění proces propojení proteinů. PrP Scvždy způsobuje potíže. Přes přesnou 3D strukturu PrP Sc není známa, má vyšší podíl struktury β-listu, spíše než normální a-helixová struktura. Agregace těchto abnormálních izoforem tvoří vysoce strukturovaná amyloid vlákna, která se hromadí za vzniku plaků. Konec každého vlákna funguje jako templát, na který se mohou navazovat volné proteinové molekuly, což umožňuje růst vlákna. Ve většině případů pouze PrP molekuly s identickou aminokyselinovou sekvencí jako infekční PrP Scjsou začleněny do rostoucí vlákniny. Rovněž je však možný vzácný mezidruhový přenos.

Normální služba PrP

Fyziologická služba proteinu zůstává špatně pochopena. Na druhé straně data z experimentů in vitro naznačují mnoho odlišných rolí, studie na PrP knockout myších poskytly pouze omezené informace na základě toho, že tato zvířata vykazují pouze malé abnormality. Ve výzkumu provedeném na myších bylo zjištěno, že štěpení PrP proteinů v periferních nervech způsobuje aktivaci myelin opravy v Schwannových buňkách a že nedostatek PrP proteinů způsobil demyelinaci v těchto buňkách.

PrP a regulovaná smrt buněk

MAVS, RIP1 a RIP3 jsou podobné proteiny, které se nacházejí v jiných částech těla. Rovněž polymerizují na vláknitá amyloid vlákna, která iniciují regulovanou buňku death v případě virové infekce, aby se zabránilo šíření virionů do jiných okolních buněk.

PrP a dlouhodobá paměť

Přezkum důkazů v roce 2005 naznačil, že PrP může mít běžnou službu při údržbě dlouhodobé paměti. Studie z roku 2004 navíc zjistila, že myši postrádající geny pro normální buněčný PrP protein vykazují dlouhodobé potenciování hipokampu. Nedávná studie, která by mohla vysvětlit, proč se zjistilo, že neuronální protein CPEB má podobnou genetickou sekvenci jako kvasinkové proteiny. Podobná tvorba CPEB je nezbytná pro udržení dlouhodobých synaptických změn spojených s tvorbou dlouhodobé paměti.

PrP a obnova kmenových buněk

Článek z roku 2006 z Whitehead Institute pro biomedicínský výzkum naznačuje, že PrP způsob nebo způsob exprese na kmenových buňkách je nezbytný pro samoobnovení kostní dřeně organismu. Studie ukázala, že všechny dlouhodobé hematopoetické kmenové buňky exprimují na své buněčné membráně PrP a že hematopoetické tkáně s nulovými kmenovými buňkami PrP vykazují zvýšenou citlivost na depleci buněk.

PrP a vrozená imunita

Existuje nějaký důkaz, že PrP může hrát roli v přirozené imunitě, protože způsob nebo způsob exprese PRNP, genu PrP, je v mnoha virových infekcích upregulován a PrP má antivirové vlastnosti proti mnoha, včetně HIV .

Prionová replikace

První hypotézou, která se pokusila vysvětlit, jak se replikuje proteinovým způsobem, byl model heterodimeru. Tento model předpokládá, že jeden PrP Scmolekula váže na jediný PrP Cmolekuly a katalyzuje jeho konverzi na PrP Sc. Oba PrP Scmolekul pak přijde od sebe a může jít o převést více PrP C. Nicméně model replikace musí vysvětlit jak se šíří, tak proč je jejich spontánní vzhled tak vzácný. Manfred Eigen ukázal, že model heterodimeru vyžaduje, aby byl PrP Scmimořádně účinným katalyzátorem, což zvyšuje rychlost konverzní reakce faktorem přibližně ¹⁰¹⁵. Tento problém nenastane, pokud PrP Scexistuje pouze v agregovaných formách, například amyloid, kde kooperace může působit jako překážka spontánní přeměny. Navíc, navzdory značnému úsilí, infekční monomerní PrP Scnebyl nikdy izolován.

Alternativní model předpokládá, že PrP Scexistuje pouze jako fibrily a že konce fibril vážou PrP Ca převádějí jej na PrP Sc. Pokud by to bylo všechno, pak by se množství lineárně zvyšovalo a vytvářelo by stále delší fibrily. Během exilu je však pozorován exponenciální růst PrP Sc a množství infekčních částic. To lze vysvětlit s ohledem na porušení fibril. Bylo nalezeno matematické řešení pro rychlost exponenciálního růstu vyplývající z kombinace růstu fibril a poškození vláken. Rychlost exponenciálního růstu závisí obecně na druhé odmocnině PrP Ckoncentrace. Inkubační období je určeno rychlostí exponenciálního růstu a tato predikce se shoduje s údaji in vivo o nemocech u transgenních myší. Stejná závislost na druhé odmocnině je také pozorována in vitro v experimentech s různými nesourodými amyloid proteiny.

Mechanismus replikace má důsledky pro navrhování léků. Protože inkubační doba nemocí je tak dlouhá, účinné léčivo nemusí eliminovat všechny, ale prostě musí zpomalit rychlost exponenciálního růstu. Modely předpovídají, že nejúčinnějším způsobem, jak toho dosáhnout, za použití léku s nejnižší možnou dávkou, je odhalit lék, který se váže na konce fibril a blokuje je dále v růstu.

Nemoci

Nemoci způsobené

Postižené zvíře (zvířata)

ail

Ovce, kozy (postižená zvířata)

ail

Scrapie

Skot (postižená zvířata)

ail

Nemoc šílených krav

Velbloud (zasažené zvíře (zvířata))

ail

Velbloudí spongiformní encefalopatie( CSE)

Mink (postižená zvířata)

ail

Přenosná norková encefalopatie( TME)

Jelen bílý, losos, jelen, moose (zasažené zvíře (zvířata))

ail

Chronická chřadnoucí nemoc( CWD)

Kočka (postižená zvířata)

ail

Kočičí spongiformní encefalopatie( FSE)

Nyala, Oryx, Greater Kudu (postižená zvířata)

ail

Exotická kopytná encefalopatie (EUE)

Pštros (postižené zvíře)

ail

Spongiformní encefalopatie (nebylo prokázáno, že je přenosná).

Člověk (postižené zvíře)

ail

Creutzfeldt – Jakob ail( CJD)

Iatrogenní Creutzfeldt – Jakob ail (iCJD)

Varianta Creutzfeldt – Jakob ail( vCJD)

Familial Creutzfeldt – Jakob ail (fCJD)

Sporadický Creutzfeldt – Jakob ail (sCJD)

Gerstmann – Sträussler – Scheinkerův syndrom( GSS)

Fatální familiární nespavost( FFI)

Kuru

Familiární spongiformní encefalopatie

Variabilně proteázově senzitivní (VPSPr)

Priony způsobují neurodegenerativní onemocnění tím, že se extracelulárně agregují v ustaveném centrálním nervovém systému za vzniku plaků známých jako amyloid, které narušují normální tkáňovou strukturu. Toto narušení je charakterizováno děrami v tkáni s výslednou houbovitou architekturou z toho důvodu, že se formuje vakuola v neuronech. Mezi další histologické změny patří astroglióza a absence zánětlivé reakce. Na druhé straně inkubační doba pro nemoci je relativně dlouhá (5 až 20 let), jakmile se objeví příznaky, choroba postupuje rychle, což vede k poškození mozku a death. Neurodegenerativní symptomy mohou zahrnovat křeče, demenci, ataxii (rovnováhu a koordinační dysfunkci) a změny chování nebo osobnosti.

Všechna známá onemocnění jsou neléčitelná a fatální. Nicméně vakcína vyvinutá u myší může poskytnout pohled na poskytnutí vakcíny odolávající infekcím u lidí. Kromě toho v roce 2006 vědci oznámili, že měli geneticky upravený dobytek postrádající nezbytný gen pro produkci - v důsledku toho je teoreticky učinili imunními vůči BSE, přičemž stavěli na výzkumu, který ukazuje, že myši postrádající hlavně bílkoviny jsou rezistentní na infekci scrapie proteinem. V roce 2013 studie odhalila, že 1 z 2 000 lidí ve Velké Británii by mohlo mít infekční bílkovinu, která způsobuje vCJD .

Nemoci mohou být ovlivněny mnoha různými druhy savců, protože protein( PrP) je u všech savců velmi podobný. Z důvodu, že malé rozdíly v PrP mezi různorodými druhy je neobvyklé, že se choroba přenáší z jednoho druhu na druhý. Varianta lidské nemoci Creutzfeldt – Jakob ail je nicméně způsobena tím, že běžně infikuje skot, způsobuje bovinní spongiformní encefalopatii a je přenášeno infikovaným masem.

Do roku 2015 byly všechny známé choroby savců považovány za způsobené proteinem PrP ; v roce 2015 bylo zjištěno, že vícenásobná zavedená atrofie řádu je přenosná a předpokládá se, že je způsobena novou, nesprávně vyformovanou formou proteinu zvanou alfa-synuklein. Endogenní, správně složená forma proteinu je označena PrP C(pro obyčejnou nebo buněčnou), na rozdíl od toho je forma spojená s onemocněním označena jako PrP Sc (pro Scrapie), poté, co se jedna z chorob poprvé spojí s tos a neurodegenerací. Přesná struktura není známa, i když může být vytvořena kombinací PrP C, kyselina polyadenylová a lipidy v reakci proteinové misfolding cyklické amplifikace (PMCA). Tato operace je navíc důkazem, že replikace není závislá na nukleových kyselinách.

Přenos

Bylo zjištěno, že nemoci mohou vznikat třemi různými způsoby: získanými, familiárními nebo sporadickými. Často se předpokládá, že nemocná forma přímo interaguje s normální formou, aby ji přeuspořádala. Jedna myšlenka je protein X hypotéza, je to, že jako dosud neidentifikované buněčný protein (protein X) umožňuje konverzi PrP Cna PrP Sctím, že přináší molekulu každém ze dvou spolu do complex .

Primární operace infekce u zvířat je prostřednictvím požití. Má se za to, že se v prostředí mohou ukládat zbytky mrtvých zvířat a močí, slinami a jinými tělními tekutinami. Mohou se pak zdržovat v půdě vazbou na hlínu a další minerály.

Výzkumný tým University of California poskytl důkazy pro teorii, že infekce může nastat v hnoji. A protože se hnoje vyskytují v mnoha oblastech obklopujících vodní nádrže, navíc, jak se používá na mnoha polích plodin, zvyšuje to možnost rozšířeného přenosu. V lednu 2011 bylo zjištěno, že vědci objevili šíření prostřednictvím vzdušného přenosu na aerosolových částicích při pokusech na zvířatech v souvislosti s infekcí klusavkou u laboratorních myší. V roce 2011 byly zveřejněny předběžné důkazy podporující představu, že je možné předávat pomocí lidského menopauzálního gonadotropinu pocházejícího z moči, podávaného k léčbě neplodnosti.

Priony v rostlinách

V roce 2015 vědci z University of Texas Health Science Center v Houstonu zjistili, že rostliny mohou být vektorovým vzorem. Když vědci krmili křečci trávu, která rostla na zemi, kde byl pohřben jelen, který zemřel s chronickým plýtváním( CWD), křečci onemocněli CWD, což naznačuje, že se mohou vázat na rostliny, které je poté vezmou do listu a strukturu stonku, kde je mohou konzumovat býložravci, čímž se cyklus dokončí. V důsledku toho je možné, že v prostředí postupně narůstá počet.

Sterilizace

Infekční částice obsahující nukleovou kyselinu jsou na ní závislé, aby řídily jejich pokračující replikaci. Nicméně, jsou infekční svým účinkem na normální verze proteinu. Sterilizace tedy vyžaduje denaturaci proteinu do stavu, ve kterém molekula již není schopna vyvolat abnormální skládání normálních proteinů. Běžně jsou rezistentní vůči proteasám, teplu, ionizujícímu záření a ošetření formaldehydem, i přes jejich infekčnost lze takovými ošetřeními snížit. Účinná dekontaminace závisí na hydrolýze proteinu nebo na snížení nebo zničení terciární struktury proteinu. Příklady zahrnují chlornan sodný, hydroxid sodný a silně kyselé detergenty, například LpH. Bylo zjištěno, že 134 ° C (273 ° F) po dobu 18 minut v autoklávu s tlakovou parou je trochu účinný při deaktivaci činidla v nemoci. Sterilizace ozonem je v současné době studována jako potenciální operace denaturace a deaktivace. Renaturace zcela denaturovaného do infekčního stavu nebyla dosud dosažena; nicméně částečně denaturovaní mohou být za určitých umělých podmínek renaturováni do infekčního stavu.

Světová zdravotnická organizace doporučuje některý z následujících tří postupů pro sterilizaci všech žáruvzdorných chirurgických nástrojů, aby nedošlo k jejich kontaminaci:

Ponořte se do 1N hydroxidu sodného a vložte do autoklávu s gravitačním vytěsněním při 121 ° C po dobu 30 minut; čistý; opláchněte vodou; a poté provést rutinní sterilizační procesy.

Ponořte se do 1N chlornanu sodného (20 000 dílů na milion dostupného chloru) po dobu 1 hodiny; přenos nástrojů do vody; zahřívání v autoklávu s gravitačním posunem při 121 ° C po dobu 1 hodiny; čistý; a poté provést rutinní sterilizační procesy.

Ponořte se do 1N hydroxidu sodného nebo chlornanu sodného (20 000 dílů na milion dostupného chloru) po dobu 1 hodiny; vyjměte a opláchněte vodou, poté přeneste na otevřenou pánev a zahřívejte v autoklávu s gravitačním vytěsněním (121 ° C) nebo v autoklávu s porézním zatížením (134 ° C) po dobu 1 hodiny; čistý; a poté provést rutinní sterilizační procesy.

Odolnost proti degradaci v přírodě

Drtivé důkazy ukazují, že odolávají degradaci a přetrvávají v prostředí po celá léta a proteázy je nerozkládají. Experimentální důkazy ukazují, že nevázané látky se časem degradují, na druhé straně hranice půdy zůstávají na stabilní nebo rostoucí úrovni, což naznačuje, že se pravděpodobně hromadí v životním prostředí.

Houby

Proteiny vykazující chování typu se také vyskytují v některých hubách, což bylo užitečné při porozumění savcům. Zdá se, že houby nezpůsobují u hostitelů žádné potíže. V kvasnicích je opětovné složení proteinu do konfigurace podporováno chaperonovými proteiny, například Hsp104. Všechny známé indukují tvorbu amyloid fold, ve které protein polymeruje do agregátu sestávajícího z pevně zabalených beta listů. Agregáty amyloidů jsou fibrily, které rostou na jejich koncích a replikují se, když rozbití způsobí, že se dva rostoucí konce stanou čtyřmi rostoucími konci. Inkubační doba nemocí je určena exponenciální rychlostí růstu spojenou s replikací, což je rovnováha mezi lineárním růstem a rozpadem agregátů.

Fungální proteiny vykazující templovanou konformační změnu byly objeveny v kvasinkách Saccharomyces cerevisiae Reedem Wicknerem na počátku 90. let. Pro jejich mechanickou podobnost s savci se jim říkalo kvasinky. Následně se v houbě Podospora anserina také našlo a. Práce se chovají kromě PrP, ale obvykle jsou pro své hostitele netoxické. Skupina Susan Lindquist v institutu Whitehead tvrdila, že některé z fungálních látek nejsou spojeny s žádným stavem nemoci, ale mohou mít užitečnou roli; vědci v NIH také poskytli argumenty naznačující, že houby by mohly být považovány za nemocný stav. Existují důkazy, že fungální proteiny vyvinuly specifické funkce, které jsou prospěšné pro mikroorganismy, které zvyšují jejich schopnost přizpůsobit se jejich různým prostředím.

Výzkum fungic poskytoval silnou podporu konceptu pouze pro bílkoviny, protože bylo prokázáno, že čištěný protein extrahovaný z buněk se stavem převádí normální formu proteinu na chybně vyformovanou formu in vitro a při této činnosti zachovává odpovídající informace rozdělovat kmeny státu. Rovněž osvětlil domény, což jsou oblasti proteinu, které podporují přeměnu na a. Houby pomohly navrhnout mechanismy přeměny, které se mohou vztahovat na všechny, i když se houby zdají být u infekčních savců nerovnoměrné v nedostatku kofaktoru potřebného pro propagaci. Charakteristické domény se mohou u jednotlivých druhů lišit - např. U savců se nenajdou charakteristické fungální domény.

Fungals prions

Protein

Přirozený hostitel

Normální funkce

Prion state

Prionový fenotyp

Rok identifikován

Přirozený hostitel - Ure2p (Protein)

Saccharomyces cerevisiae

Normální funkce - Ure2p (Protein)

Dusíkový katabolitový represor

Prion state - Ure2p (Protein)

(URE3)

Prionový fenotyp - Ure2p (protein)

Růst na špatných zdrojích dusíku

Rok identifikován - Ure2p (protein)

1994

Přirozený hostitel - Sup35p (protein)

S. Cerevisiae

Normální funkce - Sup35p (protein)

Faktor ukončení překladu

Prion state - Sup35p (Protein)

(PSI +)

Prionový fenotyp - Sup35p (protein)

Zvýšená úroveň potlačení nesmyslu

Rok identifikace - Sup35p (protein)

1994

Přirozený hostitel - HET-S (protein)

Podospora anserina

Normální funkce - HET-S (protein)

Reguluje nekompatibilitu heterokaryon

Prion state - HET-S (Protein)

(Het-s)

Prionový fenotyp - HET-S (protein)

Heterokaryonová formace mezi nekompatibilními kmeny

Rok identifikace - HET-S (protein)

Nic

Přirozený hostitel - Rnq1p (protein)

S. Cerevisiae

Normální funkce - Rnq1p (Protein)

Proteinový templátový faktor

Prion state - Rnq1p (Protein)

(RNQ +), (PIN +)

Prionový fenotyp - Rnq1p (protein)

Podporuje agregaci ostatních

Rok identifikace - Rnq1p (Protein)

Nic

Přirozený hostitel - Swi1 (protein)

S. Cerevisiae

Normální funkce - Swi1 (protein)

Přestavba chromatinu

Prion state - Swi1 (Protein)

(SWI +)

Prionový fenotyp - Swi1 (protein)

Špatný růst u některých zdrojů uhlíku

Rok identifikován - Swi1 (protein)

2008

Přirozený hostitel - Cyc8 (protein)

S. Cerevisiae

Normální funkce - Cyc8 (Protein)

Transkripční represor

Prion state - Cyc8 (Protein)

(OCT +)

Prionový fenotyp - Cyc8 (protein)

Transkripční dereprese více genů

Rok identifikace - Cyc8 (Protein)

2009

Přirozený hostitel - Mot3 (protein)

S. Cerevisiae

Normální funkce - Mot3 (Protein)

Faktor jaderného kopírování

Prion state - Mot3 (Protein)

(MOT3 +)

Prionový fenotyp - Mot3 (protein)

Transkripční dereprese anaerobních genů

Rok identifikace - Mot3 (Protein)

2009

Přirozený hostitel - Sfp1 (Protein)

S. Cerevisiae

Normální funkce - Sfp1 (Protein)

Předpokládaný faktor kopírování

Prion state - Sfp1 (Protein)

(ISP +)

Prionový fenotyp - Sfp1 (protein)

Antisuprese

Rok identifikace - Sfp1 (Protein)

2010

Ošetření

Neexistují účinné léčby nemocí. Klinické studie na lidech se nesetkaly s úspěchem a byly omezovány vzácností nemocí. I přes některá potenciální ošetření ukázala slibné v laboratoři, žádná z nich nebyla účinná, jakmile se nemoc zapadne.

Při jiných nemocech

Prionové domény byly nalezeny v řadě dalších savčích proteinů. Některé z těchto proteinů byly zapojeny do ontogeneze neurodegenerativních poruch souvisejících s věkem, například amyotrofická laterální skleróza( ALS) ail motorického neuronu, frontotemporální degenerace lamb s ubikvitin-pozitivním inkluzem (FTLD-U), Alzheimerova choroba, Parkinsonova nemoc a Huntingtonova nemoc. Rovněž se podílejí na některých formách systémové amyloidózy, včetně amyloidózy AA, která se vyvíjí u lidí a zvířat se zánětlivými a infekčními chorobami, jako je tuberkulóza, Crohnova choroba, revmatoidní artritida a HIV AIDS .. Amyloidóza AA může být jako přenosná. To vedlo k paradigmatu prionu, kde by jinak neškodné proteiny mohly být převedeny na patogenní formu malým počtem chybně složených nukleačních proteinů.

Definice a-like domény vyplývá ze studia fungic. V kvasnicích mají ogenní proteiny přenosnou doménu, která je nezbytná i dostatečná pro samočinnou šablonování a agregaci proteinů. To bylo ukázáno připojením domény k reportérovému proteinu, který se pak agreguje jako známý. Kromě toho odstranění domény z fungální bílkoviny inhibuje syntézu. Tento modulární pohled na chování vedl k hypotéze, že podobné domény jsou přítomny ve zvířecích proteinech, kromě toho PrP. Tyto fungální domény mají několik charakteristických sekvenčních rysů. Obvykle jsou obohaceny o zbytky asparaginu, glutaminu, tyrosinu a glycinu, přičemž zkreslení asparaginu specificky vede k jejich agregační vlastnosti. Historicky byla ogeneze vnímána jako nezávislá na sekvenci a závislá pouze na relativním obsahu zbytků. Ukázalo se však, že je to nepravdivé, přičemž se ukázalo, že mezery prolinů a nabitých zbytků jsou rozhodující při tvorbě amyloid .

Bioinformatické screeningy předpovídaly, že více než 250 lidských proteinů obsahuje domény podobné (PrLD). Předpokládá se, že tyto domény mají stejné přenosné, amyloidogenní vlastnosti PrP a známé fungální proteiny. Stejně jako v kvasnicích se zdá, že proteiny zapojené do genového režimu nebo způsobu exprese a RNA vazby jsou specificky obohaceny v PrLD ve srovnání s jinými třídami proteinu. Speciálně 29 známých 210 proteinů s RNA rozpoznáváním motif má také domnělou doménu. Mezitím bylo několik těchto proteinů vázajících se na RNA nezávisle identifikováno jako patogenní v případech ALS, FTLD-U, Alzheimerovy choroby a Huntingtonovy choroby.

Úloha v neurodegenerativním onemocnění

Patogenita a proteinů s podobnými doménami se předpokládá, že vycházejí z jejich schopnosti samočinně šplhat a výsledného exponenciálního růstu amyloid fibril. Přítomnost amyloid fibril u pacientů s degenerativními chorobami byla dobře zdokumentována. Tyto amyloid fibrily jsou považovány za výsledek patogenních proteinů, které se množily a vytvářely vysoce stabilní nefunkční agregáty. Na druhou stranu to nemusí nutně znamenat kauzální vztah mezi amyloid a degenerativními chorobami, toxicitu určitých forem amyloid a nadprodukci amyloid v familiárních případech degenerativních poruch podporuje myšlenku, že amyloid tvorba je jasně toxická.

Konkrétně byla u pacientů ALS / MND nalezena agregace TDP-43, proteinu vázajícího RNA, a mutace v genech kódujících tyto proteiny byly identifikovány v familiárních případech ALS / MND. Tyto mutace podporují nesprávné složení proteinů do podoby konformace. Nesprávná forma TDP-43 vytváří cytoplazmatické inkluze v postižených neuronech a nachází se v jádru vyčerpané. Dále k ALS / MND a FTLD-U, patologie TDP-43 je aspekt mnoha případů Alzheimerovy choroby, Parkinsonovy choroby a Huntingtonovy choroby. Vynechávání TDP-43 je populárně řízeno jeho doménou. Tato doména je ze své podstaty náchylná k nesprávnému složení, na druhé straně bylo zjištěno, že patologické mutace v TDP-43 zvyšují tuto tendenci k nesprávnému složení, což vysvětluje přítomnost těchto mutací v familiárních případech ALS / MND. Stejně jako u kvasinek se ukázalo, že podobná doména TDP-43 je nezbytná a dostatečná pro nesprávné složení a agregaci proteinu.

Podobně byly identifikovány patogenní mutace v doménách heterogenních nukleárních riboproteinů hnRNPA2B1 a hnRNPA1 ve familiárních případech degenerace svalů, mozku, kostí a motorických neuronů. Forma divokého typu všech těchto proteinů vykazuje tendenci se amyloid samoskládat do amyloid fibril, na druhé straně patogenní mutace toto chování zhoršují a vedou k nadměrné akumulaci.

Etymologie a výslovnost

Slovo, vytvořené v roce 1982 Stanleyem B. Prusinerem, je nevyhnutelně odvozeno od proteinu a infekce a je zkratkou pro proteinovou infekční částici, odkazem na její schopnost se množit a přenášet svou konformaci na jiné proteiny. Jeho hlavní výslovnost je / ˈpriːɒn / (poslouchejte), přestože je / ˈpraɪɒn /, jak je vysloveno homografické označení ptáka, slyšet také. V jeho 1982 papíru představovat termín, Prusiner specifikoval, že to je vyslovoval pree-on.

Virus

Virus je submikroskopický infekční agens, který se replikuje pouze uvnitř živých buněk organismu. Může infikovat všechny typy životních forem, od zvířat a rostlin až po mikroorganismy, včetně bakterií a archaea. Od roku 1892, který popisuje Dmitrij Ivanovský, který popisuje nebakteriální patogen infikování tabákových rostlin a objev tabákové mozaiky Martinusem Beijerinck v roce 1898 bylo podrobně popsáno více než 6 000 druhů, z miliónů typů druhů v prostředí. Nacházejí se téměř v každém ekosystému na Zemi a jsou nejpočetnějším typem biologické entity. Studie je známá jako virologie, subspecialita mikrobiologie.

Po infikování je hostitelská buňka nucena rychle vytvořit tisíce identických kopií originálu. Pokud nejsou uvnitř infikované buňky nebo při infikování buňky, existují ve formě nezávislých částic nebo virionů, sestávající z: (i) genetického materiálu, tj. Dlouhých molekul DNA nebo RNA, které kódují struktura proteinů, kterými působí; ii) proteinový obal, kapsida, který obklopuje a chrání genetický materiál; a v některých případech (iii) vnější obal lipidů. Tvary těchto částic sahají od jednoduchých spirálovitých a ikosahedrálních forem k více complex strukturám. Většina druhů má viriony příliš malé na to, aby je bylo možné vidět optickým mikroskopem, protože jsou stotinou velikosti většiny bakterií.

Původy v evoluční historii života jsou nejasné: některé se mohly vyvinout z plasmidů - kousků DNA, které se mohou pohybovat mezi buňkami - zatímco jiné se mohly vyvinout z bakterií. V evoluci jsou es důležitým prostředkem horizontálního přenosu genů, který zvyšuje genetickou rozmanitost v procesu analogickém sexuální reprodukci. Někteří biologové je považují za formu života, protože nesou genetický materiál, reprodukují se a vyvíjejí se přirozeným výběrem, i když jim chybí klíčové vlastnosti (jako je buněčná struktura), které jsou jasně považovány za nezbytné k výčtu jako život. Vzhledem k tomu, že mají některé, ale ne všechny takové vlastnosti, byly es popsány jako organismy na okraji života a jako replikátory.

Viry se šíří mnoha způsoby. Jedna přenosová cesta je prostřednictvím organismů nesoucích onemocnění známých jako vektory: např. Es jsou často přenášeny z rostliny na rostlinu hmyzem, který se živí rostlinnou mízou, například mšicí; Andy u zvířat mohou být přenášeny hmyzem sající krev. Chřipky se šíří kašlem a kýcháním. Norovirus a rotavirus, časté příčiny virové gastroenteritidy, jsou přenášeny fekální cestou orálně, prochází kontaktem a vstupují do těla v potravě nebo vodě. HIV je jedním z několika přenosů přenášených pohlavním stykem a expozicí infikované krve. Různost hostitelských buněk, které může infikovat, se nazývá rozsah hostitelů. To může být úzké, což znamená, že je schopné infikovat několik druhů, nebo široké, což znamená, že je schopné infikovat mnoho.

Virové infekce u zvířat vyvolávají imunitní odpověď, která běžně vylučuje infekci. Imunitní reakce mohou být rovněž vyvolány vakcínami, které propůjčují uměle specifické imunitě specifické virové infekci. Některé, včetně těch, které způsobují infekci AIDS, HPV a virovou hepatitidu, se vyhýbají těmto imunitním odpovědím a vedou k chronickým infekcím. Bylo vyvinuto několik antivirových léčiv.

Etymologie

Slovo bakterie je množné číslo nové latinské bakterie, což je latinizace řecké βακτήριον (bakterion), zmenšující se βακτηρία (bakteria), což znamená osazenstvo, třtina, na základě toho, že první z nich musí být objevené byly ve tvaru tyče.

Původ a časná evoluce

Předci moderních bakterií byly jednobuněčné mikroorganismy, které byly prvními formami života, které se na Zemi objevily a které se týkaly před 4 miliardami let. Po dobu 3 miliard let byla většina organismů mikroskopická a bakterie a archaea byly dominantními formami života. Přes bakteriální fosílie existují, například stromatolites, jejich chybějící výrazná morfologie jim brání v tom, aby se použili ke zkoumání historie bakteriálního vývoje nebo k datu doby původu konkrétního bakteriálního druhu. Nicméně, genové sekvence mohou být použity k rekonstrukci bakteriální fylogeneze, a tyto studie ukazují, že bakterie se nejdříve lišily od archaální / eukaryotické linie. Nejnovějším společným předkem bakterií a archaea byl pravděpodobně hypertermofil, který žil před 2,5 miliardami až 3,2 miliardami let. Nejčasnějším životem na zemi mohou být bakterie asi před 3,22 miliardami let.

Bacteria byly rovněž zapojeny do druhé velké evoluční divergence, a to archaea a eukaryotes. Zde eukaryoty byly výsledkem vstupu starých bakterií do endosymbiotických asociací s předky eukaryotických buněk, které samy možná souvisely s Archaea. Toto zahrnovalo pohlcení proto-eukaryotických buněk alfaproteobakteriálních symbiontů za vzniku buď mitochondrií nebo hydrogenosomů, které se dosud vyskytují ve všech známých Eukarya (někdy ve vysoce redukované formě, např. Ve starověkých amitochondriálních prvokech). Později některé eukaryoty, které již obsahovaly mitochondrie, také pohltily organismy podobné sinicím, což vedlo k tvorbě chloroplastů v rostlinách. Toto je známé jako primární endosymbióza.

Morfologie

Bacteria zobrazují širokou rozmanitost tvarů a velikostí, které se nazývají morfologie. Bakteriální buňky se vztahují k jedné desetině velikosti eukaryotických buněk a mají obvykle délku 0,5–5,0 mikrometrů. Nicméně několik druhů je viditelných pro oko bez pomoci - například Thiomargarita namibiensis je až půl milimetrová dlouhá a Epulopiscium fishelsoni dosahuje 0,7 mm. Mezi nejmenší bakterie patří členy rodu Mycoplasma, které měří pouze 0,3 mikrometrů, tak malé jako největší. Některé bakterie mohou být ještě menší, ale tyto ultramikrobiální bakterie nejsou dobře prozkoumány.

Většina bakteriálních druhů je buď sférická, nazývaná cocci (singulární kokus, z řeckého kókkos, zrno, semeno), nebo tyčovitá, zvaná bacily (zpívat. Bacillus, z latinského baculu, hůlky). Některé bakterie, nazývané vibrio, jsou tvarovány jako lehce zakřivené tyčinky nebo čárky; jiní mohou mít tvar spirály, nazvaný spirilla, nebo pevně stočený, nazvaný spirochaetes. Bylo popsáno malé množství dalších neobvyklých tvarů, například bakterií ve tvaru hvězdy. Tato široká paleta tvarů je určována bakteriální buněčnou stěnou a cytoskeletem a je důležitá na základě toho, že může ovlivnit schopnost bakterií získávat živiny, přichytávat se na povrchy, plavat přes tekutiny a unikat predátorům.

Mnoho bakteriálních druhů existuje jednoduše jako jednotlivé buňky, jiné se sdružují v charakteristických vzorcích: Neisseria tvoří diploidy (páry), Streptococcus tvoří řetězce a Staphylococcus group dohromady v klastrech hrozen. Bacteria může rovněž seskupit a vytvářet větší mnohobuněčné struktury, například prodloužená vlákna Actinobacteria, agregáty Myxobacteria a complex hyfy Streptomyces. Tyto mnohobuněčné struktury jsou často vidět pouze za určitých podmínek. Když Myxobacteria vyhladoví aminokyseliny, odhalí okolní buňky v akci známou jako snímání kvora, migrují k sobě a agregují se za vzniku plodných těl až do délky 500 mikrometrů a obsahující přibližně 100 000 bakteriálních buněk. V těchto plodnicích vykonávají bakterie samostatné úkoly; například, vztahující se k jedné z deseti buněk, migrují na vrchol plodnice a diferencují se do specializovaného klidového stavu zvaného myxospore, který je odolnější vůči vysychání a dalším nepříznivým podmínkám prostředí.

Bacteria se často připojují k povrchům a vytvářejí husté agregace nazývané biofilmy a větší formace známé jako mikrobiální rohože. Tyto biofilmy a rohože se mohou pohybovat v rozmezí od několika mikrometrů do hloubky až půl metru a mohou obsahovat více druhů bakterií, protistů a archaea. Bacteria žijící v biofilmech zobrazuje complex uspořádání buněk a extracelulárních složek, vytváření sekundárních struktur, například mikrokolonií, skrze které existují sítě kanálů, které umožňují lepší distribuci živin. V přírodních prostředích, například v půdě nebo na povrchu rostlin, je většina bakterií vázána k povrchům v biofilmech. Biofilmy jsou také důležité v medicíně, protože tyto struktury se často vyskytují během chronických bakteriálních infekcí nebo infekcí implantovaných zdravotnických prostředků a bakterie chráněné v biofilmech je mnohem těžší zabít než jednotlivé izolované bakterie.

Buněčná struktura

Intracelulární struktury

Bakteriální buňka je obklopena buněčnou membránou, která je v zásadě vyrobena z fosfolipidů. Tato membrána uzavírá obsah buňky a působí jako bariéra pro zadržování živin, bílkovin a dalších základních složek cytoplazmy v buňce. Na rozdíl od eukaryotických buněk bakterie běžně postrádají velké membránově vázané struktury ve své cytoplazmě, například jádro, mitochondrie, chloroplasty a další organely přítomné v eukaryotických buňkách. Nicméně některé bakterie mají v cytoplazmě organely vázané na proteiny, které rozdělují aspekty bakteriálního metabolismu, například karboxysom. Kromě toho mají bakterie vícesložkový cytoskelet, který řídí lokalizaci proteinů a nukleových kyselin v buňce a řídí činnost buněčného dělení.

K mnoha důležitým biochemickým reakcím, například k výrobě energie, dochází z důvodu, že koncentrace přecházejí přes membrány, což vytváří potenciální rozdíl analogický s baterií. Obecný nedostatek vnitřních membrán v bakteriích znamená, že k těmto reakcím, například přenosu elektronů, dochází přes buněčnou membránu mezi cytoplazmou a vně buňky nebo periplazmy. Nicméně u mnoha fotosyntetických bakterií je plazmatická membrána velmi složená a vyplňuje většinu buněk vrstvami membrány shromažďující světlo. Tyto komplexy shromažďující světlo mohou dokonce vytvářet bakterie zelené síry uzavřené lipidy, nazývané chlorosomy.

Bacteria nemají jádro vázané na membránu a jejich genetický materiál je obyčejně jediný kruhový bakteriální chromozom DNA umístěný v cytoplazmě v nepravidelně tvarovaném těle zvaném nukleoid. Nukleoid obsahuje chromozom s jeho přidruženými proteiny a RNA. Jako všechny ostatní organismy, bakterie obsahují ribozomy pro produkci proteinů, ale struktura bakteriálního ribozomu je odlišná od struktury eukaryot a Archaea .

Některé bakterie produkují intracelulární granule pro ukládání živin, například glykogen, polyfosfát, síru nebo polyhydroxyalkanoáty. Bacteria například fotosyntetické cyanobakterie produkují vnitřní plynové vakuoly, které používají k regulaci jejich vztlaku, což jim umožňuje pohybovat se nahoru nebo dolů do vodních vrstev s rozdílnými intenzitami světla a hladinami živin.

Extracelulární struktury

Kolem vnější strany buněčné membrány je buněčná stěna. Bakteriální buněčné stěny jsou tvořeny peptidoglykanem (také nazývaným murein), který je vyroben z polysacharidových řetězců zesítěných peptidy obsahujícími D-aminokyseliny. Bakteriální buněčné stěny jsou odlišné od buněčných stěn rostlin a hub, které jsou vyrobeny z celulózy a chitinu. Buněčná stěna bakterií je rovněž nerovnoměrná než u Archaea, která neobsahuje peptidoglykan. Buněčná stěna je nezbytná pro přežití mnoha bakterií a antibiotikum penicilin (produkovaný houbou nazývanou Penicillium) je schopen zabíjet bakterie inhibicí kroku v syntéze peptidoglykanu.

Celkově se mluví o dvou odlišných typech buněčných stěn v bakteriích, které klasifikují bakterie na gram-pozitivní bakterie a gram-negativní bakterie. Jména pocházejí z reakce buněk na Gramovo barvení, což je dlouhodobý test klasifikace bakteriálních druhů.

Gram-pozitivní bakterie mají silnou buněčnou stěnu obsahující mnoho vrstev peptidoglykanů a teichoových kyselin. Zatímco gramnegativní bakterie mají relativně tenkou buněčnou stěnu sestávající z několika vrstev peptidoglykanu obklopeného druhou lipidovou membránou obsahující lipopolysaccharides a lipoproteiny. Většina bakterií má gramnegativní buněčnou stěnu a pouze Firmicutes a Actinobacteria (dříve známé jako bakterie s nízkým G + C a Gram-pozitivním s vysokým G + C) mají alternativní Gram-pozitivní uspořádání. Tyto rozdíly ve struktuře mohou způsobit rozdíly v citlivosti na antibiotika; takový jako vankomycin může zabíjet pouze grampozitivní bakterie a je neúčinný proti gramnegativním