| Borrelia burgdorferi | ||
|---|---|---|
|
Borrelia burgdorferi livssyklus . | ||
| taksonomi | ||
| Domene : | Bakterie | |
| Filo : | Spirochaetes | |
| klasse : | Spirochaetia | |
| Bestilling : | Spirochaetales | |
| familie : | Borreliaceae | |
| kjønn : | borrelia | |
| Arter : | B. burgdorferi | |
Borrelia burgdorferi er en bakterieart iklassen Spirochaetes og slekten Borrelia . Det er årsaken til borreliose , en zoonotisk sykdom somoverføres av flått av slekten Ixodes .
Borrelia burgdorferi er oppkalt etter forskeren Willy Burgdorfer som først isolerte den i 1982.
Det er en av de patogene bakteriene som kan overleve uten jern, og erstatter alle enzymer i jernsulfidfamilien med manganholdige enzymer, og unngår problemet som mange patogene bakterier har med å skaffe jern.
Infeksjoner forårsaket av B. burgdorferi har vært relatert til non-Hodgkins lymfomer . [ 1 ]
B. burgdorferi tilhører en gruppe arter innen slekten Borrelia som deler egenskapen til å forårsake borreliose hos mennesker, sammen med B. afzelii og B. garinii . Noen forfattere grupperer de tre artene under navnet Borrelia burgdorferi sensu lato. [ 2 ] Minst elleve genoarter er beskrevet, noen ganger kjennetegnet ved nomenklaturen Borrelia burgdorferi sensu stricto . [ 3 ]
Genomet er et av de mest komplekse blant bakterier, og er delt mellom et enkelt kromosom og flere plasmider . I sistnevnte er genene som koder for proteinene som bakterien trenger for å opprettholde sin enzootiske syklus. [ 3 ] Den mangler genene som er nødvendige for å syntetisere aminosyrer, nukleotider, fettsyrer og enzymkofaktorer, sannsynligvis tapt under ko-evolusjon med vektoren og reservoarene.
Når den har infisert et virveldyr, lar en rekombinasjonsmekanisme bakterien unnslippe immunsystemet ved å endre membranantigener, noe som resulterer i ineffektiv vertsadaptiv immunitet.
Syklusen av overføring og vedlikehold i det naturlige miljøet til B. burgdorferi er kompleks, og involverer hematofagus midd som vektorer , og små gnagere , murine og cricetidae som reservoarer . Flåttarter av slekten Ixodes, I. ricinus i Europa og Asia, og I. scapularis (synonym I. dammini ) i Nord-Amerika er de kjente overføringsvektorene, [ 4 ] og er de som kan overføre sykdommen til mennesker , spesielt nymfene . De får infeksjonen ved å ta et blodmåltid fra et infisert dyr, vanligvis en gnager i larvestadiet . Infeksjon kan oppstå på alle stadier av flåttutviklingen, fra larver til voksne, og vedvarer gjennom vekstfaser, men ikke alle flått som får i seg infisert blod blir vektorer av Lyme-borreliose.
Syklusen begynner når en Ixodes- larve parasitterer en infisert gnager. Spiroketene overlever fordøyelsen og forblir i mellomtarmen, hvor de overvintrer, til larven når nymfestadiet påfølgende vår. Fra da av begynner replikasjonen deres i tarmen, de migrerer til hemocoel og derfra når de spyttkjertlene . Det er da flåtten kan overføre bakteriene med spyttet til et annet dyr. [ 3 ]
Selv om noen patogene Borrelia kan infisere avkom gjennom transovarial overføring – gjennom eggene, i tilfelle av flått – skjer dette ikke med B. burgdorferi ss , så hver generasjon av flått må få infeksjonen de novo .
Voksne flått er ikke nødvendig for vedlikehold av B. burgdorferi i naturen, siden de hovedsakelig lever av blod fra store dyr, som hjort, som er inkompetente til å være vert for B. burgdorferi . Indirekte bidrar imidlertid hjorten til å opprettholde den enzootiske syklusen, siden reproduksjonssuksessen til de voksne flåttene avhenger av dem, som lever og parer seg med dem.
Reservoarene er åkermus. Peromyscus leucopus , hvitfotmusen, regnes som hovedreservoaret for B. burgdorferi i det nordøstlige USA, [ 5 ] mens i Europa betjenes denne rollen av flere arter av slekten Apodemus . [ 6 ]
Det er kjent at noen fugler kan få infeksjonen og levedyktig overføre spiroketene til flåttlarvene, men i motsetning til mus er infeksjonen i dem episodisk, forfaller og forsvinner etter kort tid, selv om de suksessivt kan infiseres på nytt. Det er ingen åpenbar sammenheng mellom slektskap og effektivitet ved overføring av zoonosen. Mens den amerikanske svarttrosten opprettholder infeksjonen i omtrent to måneder, er den vanlige svarttrosten , en fugl av samme slekt, ikke mottakelig. [ 7 ]
Mennesker er for tiden en tilfeldig vert og en blindvei i syklusen til B. burdgdorferi . Selv om noen medier bekrefter at sykdommen kan overføres fra en mor til hennes barn under svangerskapet, mangler denne hypotesen epidemiologisk bevis. Alle stadier av flått kan livnære seg på blodet til mennesker, men bare nymfer og bilder kan overføre infeksjon. Kjæledyr er også tilfeldige verter og er ikke en del av den zoonotiske syklusen.
Årsaken til borreliose, også kjent som Lyme-borreliose, ble avslørt noen år etter at et utbrudd av det som så ut til å være revmatoid artritt begynte i 1976 i byen Lyme ( Conneticut , USA). Noen av manifestasjonene av sykdommen var tidligere kjent i Europa under forskjellige navn: erythema chronicis migrans , Bannwarth syndrom eller kronisk atrofisk akrodermatitt . Isoleringen av en Borrelia ledet av Burgdorfer et al [ 8 ] i 1981 kalt B. burgdorferi , fra Ixodes scapularis nymfer og tidlige Lyme-borreliose-pasienter, avklarte definitivt etiologien til denne sykdommen.
Flåtten begynner sin fôringsperiode sent på våren og sommeren; dette er grunnen til at de fleste tilfeller av Lyme-borreliose oppstår på dette tidspunktet.
Etter at infeksjon oppstår av mekanismene beskrevet i den zoonotiske syklusen, gjennomgår Vls- lipoproteinet antigen variasjon i de tidlige stadiene av sykdommen. Disse proteinvariantene uttrykt under infeksjon utløser den inflammatoriske responsen og aktiverer forskjellige celletyper: de aktiverer komplement og blir resistente mot serum .
I tillegg letter B. burgdorferi , en gang i virveldyrkroppen (f.eks. mus), dens spredning ved å binde seg til plasminogen og aktivatorer av plasminogen.
B. burgdorferi bruker et system med antigen variasjon som unngår den adaptive immunresponsen for å vedvare i verten. Bakterien klarer å unnslippe antistoffene i immunsystemet gjennom VlsE . VlsE er et 35 kDa lipoprotein som gjennomgår et fenomen med antigen variasjon gjennom rekombinasjonen av sekvenser av lyddempende kassetter i regionen til VlsE - ekspresjonslokuset .
Vls -systemet (variabel proteinlignende sekvens) ble oppdaget av Norris et al . [ 9 ] Dette systemet med antigen variasjon skaper et stort utvalg av VlsE- lipopotreinepitoper på den ytre cellemembranen under virveldyrinfeksjon.
Vls - systemet ble først beskrevet i burgdorferi-stammen B31; den er lokalisert på lp28-1, en av flere burgdorferi - plasmider , og består av VlsE -ekspresjonslokuset og en serie med 15 lyddempende kassetter direkte oppstrøms for VlsE . Disse lyddempende kassettene er svært homologe med de sentrale 570bp (baseparene) av nevnte VlsE -lokus . Denne sentrale regionen av VlsE og hver av dempende kassettene er flankert av identiske 17bp direkte repetisjoner som mest sannsynlig bidrar til genkonvertering: DNA-sekvensen ved VlsE - ekspresjonsstedet endres, mens sekvensen til hver kassett endres holdes konstant.
Genkonverteringsfenomenet som B. burgdorferi gjennomgår i VlsE -lokuset til plasmid lp28-1 får aminosyresekvensen på overflaten til å variere (ulike VlsE -epitoper på ytre membran) og gir derfor en adaptiv fordel som gjør at den kan gå ubemerket hen av immunsystemet.
VlsE -rekombinasjonssystemet har bare blitt observert hos mus og kaniner som infeksjonsmodeller: antigenvariasjon begynner 4 dager etter museinfeksjon og fører til at foreldrenes VlsE forsvinner i B. burgdorferi 28 dager etter produksjon av infeksjonen.
Det adaptive immunsystemet til musen gjenkjenner VlsE som et antigen , og antistoffene som genereres mot parental VlsE har en lavere bindingskapasitet mot VlsE- varianter produsert etter museinfeksjon. I tillegg er det vist at VlsE - rekombinasjonshastigheten er raskere hos immunkompetente mus enn hos de som er immundefekte.
B. burgdorferi har ikke noen DNA-reparasjonsgener som er involvert i den antigene variasjonen til andre bakterier, men det har blitt observert at RuvA og RuvB er de eneste genene som kreves for en effektiv konvertering av VlsE : mutasjoner i en av disse to gener reduserer VlsE- rekombinasjonen alvorlig og, som en konsekvens, infeksjonsevne hos immunkompetente mus.
Horisontal genoverføring — HGT, horisontal genoverføring for akronymet på engelsk — ser ut til å være et fenomen som tillater tilpasning i B. burgdorferi-populasjoner. Det er sannsynligvis ansvarlig, i det minste delvis, for det genetiske mangfoldet som finnes i plasmidene, noe som ble foreslått av Casjens et al . [ 10 ]
En potensiell mekanisme for intercelleoverføring av B. burgdorferi er bakteriofagtransduksjon . ϕBB-1 er den best karakteriserte bakteriofagen, som pakker medlemmer av cp32-familien av plasmider. ϕBB-1 er i stand til å transdusere cp32 (plasmid) mellom B-celler . burgdorferi fra samme stamme og fra forskjellige stammer in vitro , men med større effektivitet mellom de som er fra samme stamme. Selv om rollen til ϕBB-1 i DNA-bevegelse mellom samme eller forskjellige stammer av B. burgdorferi ennå ikke er definert, er det mer sannsynlig at transduksjon skjer i flåtten (fungerer som en vektor), siden spiroketen finnes i flåtten. høy tetthet sammenlignet med det som er funnet når infeksjonen oppstår hos et virveldyr (mus, kanin, ekorn...). Transduksjon av cp32 gjennom ϕBB-1 er det best karakteriserte og sannsynligvis ikke det eneste middelet for HGT. Disse DNA-fragmentene som overføres av HGT er vanligvis små, selv om cp32-familieplasmidene er et klart unntak fra denne regelen, siden de er fullstendig transdusert.
Likevel er HGT -hendelser sjeldne generelt og nesten ikke-eksisterende på kromosomet. Den lave frekvensen av HGT i Borrelia innebærer at de fleste eller alle gener som viser allelisk mangfold er under stabiliserende seleksjon . Videre har det blitt observert at cp32-familien av plasmider transduseres mye raskere enn andre deler av burgdorferi -genomet , og som en konsekvens forventes ikke genvariasjon i cp32 å være i koblingsulikevekt med resten av genomet.