Higher order Taxa
Species
Serratia marcescens
Description and Significance
Serratia marcescens is a motile,short rod-shaped, Gram-negative, facultative anaerobe bacterium, classified as an opportunistic pathogen., Fue descubierto en 1819 por Bartolomeo Bizio en Padua, Italia. Bizio nombró al género Serratia en honor al físico italiano Serratia, y eligió marcescens para el nombre de la especie después de la palabra latina para decaimiento . Primero se pensó que Serratia marcescens era inofensiva (no patógena). Debido a su capacidad para producir pigmentación roja, se utilizó por primera vez en 1906 como marcador para rastrear la actividad o transmisión bacteriana . No fue hasta más tarde en la década de 1950 que el Gobierno de los Estados Unidos experimentó con la Serratia marcescens y los efectos dañinos que las bacterias causan fueron revelados., Se llevó a cabo un estudio con Serratia marcescens para determinar la posibilidad de que las armas biológicas se transmitieran por la corriente del viento. En la famosa «operación Sea Spray» el Ejército de Estados Unidos llenó globos con Serratia marcescens y los explotó sobre San Francisco. Serratia marcescens fue elegida porque era fácilmente rastreable debido a su producción de pigmentos. Sin embargo, hubo un aumento en el número de neumonía e infecciones del tracto urinario reportadas en la región poco después de que se llevó a cabo el experimento ., Aunque Serratia marcescens fue clasificado como un patógeno humano en la década de 1960, los científicos todavía lo usaron como rastreador bacteriano hasta bien entrada la década de 1970 .
óptimamente, Serratia marcescens crece a 37 ° C, pero puede crecer en temperaturas que van desde 5-40°C. crecen en niveles de pH que van desde 5 a 9 . Serratia marcescens es bien conocida por la pigmentación roja que produce llamada prodigiosina. La prodigiosina se compone de tres anillos de pirrol y no se produce a 37°C, sino a temperaturas inferiores a 30°C., La producción de pigmento rojo no está presente en todas las cepas, pero en las que está presente, puede parecerse a la sangre . Esto y el hecho de que Serratia marcescens crece típicamente en pan y hostias almacenadas en lugares húmedos, ha llevado a los científicos a sugerir la contaminación de Serratia como una posible explicación para los milagros de transubstanciación (la conversión del pan al cuerpo y la sangre de Cristo). Por ejemplo, la historia del milagro de Bolsena dice que, en 1263, un sacerdote con dudas sobre la presencia de Cristo en la Hostia consagrada presidió una misa en la Basílica de Bolsena., Después de pronunciar las palabras de la consagración, la sangre comenzó a gotear de la Hostia consagrada sobre sus manos y el altar . Este evento fue representado por Rafael en las paredes del Vaticano .
estructura del genoma
el genoma de la cepa Db11 de Serratia marcescens fue secuenciado por el Instituto Sanger con la colaboración del Dr. Jonathan Ewbank del Centre d’Immunologie de Marseille Luminy. El genoma completo consiste en un solo cromosoma circular de 5.113.802 bp que contiene un contenido de G+C del 59,51% .,
estructura celular y Metabolismo
Serratia marcescens es corta y en forma de bastón. Es un anaerobio facultativo, lo que significa que puede crecer en presencia de oxígeno (aeróbico) o en ausencia de oxígeno (anaerobiosis). Principalmente utiliza la fermentación como medio de recolección de energía y tiene enzimas (superóxido dismutasa, catalasa o peróxidos) que lo protegen de especies reactivas de oxígeno, lo que le permite vivir en ambientes oxigenados. Serratia marcescens es una bacteria gram negativa., Las bacterias Gram negativas tienen una pared celular delgada hecha de una sola capa de peptidoglicano que está encerrada por una membrana externa. La membrana externa tiene lipopolisacáridos (LPS), que son un tipo especial de fosfolípido compuesto de ácidos grasos que se unen a un dímero de fosfato de glucosamina. Una glucosamina se une a un polisacárido central que se extiende a los polisacáridos O. La membrana externa también sirve como un medio para regular la absorción de nutrientes y la exclusión de toxinas. Los poros y transportadores de proteínas que se encuentran en las capas de la envoltura varían en selectividad .,
Serratia marcescens es móvil y viaja por varios medios diferentes. Una sola Bacteria Serratia marcescens puede nadar con el uso de su flagelo . Como grupo pueden enjambrar juntos en agar de concentraciones más bajas (0 .5-0.8%) . Las células de enjambre pueden variar en longitud de 5-30 µm y son altamente flageladas y no septadas. Serratia marcescens tiene alrededor de 100-1000 flagelos por celda de nadador . Serratia marcescens también puede formar un biofilm (estructura compleja hecha de una matriz mucilaginosa secretada para formar una capa protectora en la que están encerrados ).,
la hidrólisis de la caseína no es un rasgo común y, por lo tanto, es útil en la diferenciación de Serratia marcescens de las 438 cepas de las familias Enterobacteriaceae y Pseudomonadaceae . Serratia marcescens tiene la capacidad reproducible de descomponer la caseína produciendo un claro en placas de agar de leche. La caseína es una proteína precipitada de la leche que forma la base del queso y de ciertos plásticos . Serratia marcescens utiliza enzimas extracelulares llamadas proteasas para descomponer los enlaces peptídicos (CO-NH) en la caseína ., De manera similar, una enzima extracelular llamada gelatinasa descompone la gelatina, una proteína incompleta que carece de triptófano. La hidrólisis de la gelatina transforma la proteína en aminoácidos individuales y hace que se licúe en condiciones frías (bajo 25 °C) cuando de lo contrario sería sólida .
existen otras pruebas bioquímicas que ayudan a identificar Serratia marcescens en el laboratorio. Es negativo para la prueba de rojo de metilo debido a su producción de 2, 3 – butanodiol y etanol, pero positivo para la prueba de Voges-Proskauer, que muestra la capacidad de un organismo para convertir piruvato en acetoína ., Serratia marcescens es negativo para la producción de ácido en lactosa, pero positivo glucosa y sacarosa (con producción de gas) fermentación. Las pruebas de nitrato son positivas ya que el nitrato se usa generalmente como el aceptor final de electrones en lugar de oxígeno . El citrato (prueba positiva) es utilizado por Serratia marcescens para producir ácido pirúvico. Es positivo para la descarboxilasa, que es la eliminación de un grupo carboxilo de un aminoácido, produciendo una amina y dióxido de carbono.La pigmentación roja (prodigiosina) por la que Serratia marcescens es conocida puede ser un factor distintivo, pero solo está presente en algunas cepas., No se sabe exactamente por qué es esto, pero se plantea la hipótesis de que es un producto genético estrechamente regulado. La prodigiosina puede desencadenar el sistema inmune de un cuerpo (anticuerpos y células T), por lo que es posible que Serratia marcescens que vive en un cuerpo humano limite la síntesis de prodigiosina y, por lo tanto, escape de la detección por el sistema inmune del huésped. Muchas cepas parecen haber perdido la capacidad de producirlo.
Ecología
Serratia marcescens es omnipresente. Se encuentra comúnmente en el suelo, el agua, las plantas y los animales., Está ampliamente presente en el agua no potable en los países subdesarrollados debido a la mala cloración. Este microorganismo es un agente común responsable de la contaminación de las placas de Petri en los laboratorios, y también se encuentra que crece en el pan . Aunque S. marcescens es un microorganismo patógeno, solo lo es con individuos inmunocomprometidos como los que se encuentran en hospitales donde muchas de las infecciones documentadas tienen lugar., El modo de transmisión de este microorganismo es por contacto directo,o por catéteres, gotitas, soluciones de irrigación salina y otras soluciones que se cree que son estériles .
Patología
Serratia marcescens es un patógeno oportunista que causa infecciones nosocomiales. Es resistente a muchos antibióticos utilizados tradicionalmente para tratar infecciones bacterianas, como la penicilina y la ampicilina ., Esto se debe a todas las características de Serratia marcescens; membrana única (LPS) como bacteria gramnegativa, la capacidad de sobrevivir en condiciones aeróbicas y anaeróbicas, y su motilidad . La mayoría de las cepas son resistentes a varios antibióticos debido a la presencia de factores R (genes que codifican la resistencia a los antibióticos) en los plásmidos .Hay muchas enfermedades que están asociadas con Serratia marcescens: sepsis, bacteremia, meningitis y abscesos cerebrales, infecciones del tracto urinario, osteomielitis, infecciones oculares y endocarditis ., Debido a la amplia gama de enfermedades Serratia marcescens causas, no hay un síntoma determinante o fuente de origen. Las biopelículas producidas son generalmente patógenas en el cuerpo .
también, como se menciona en la estructura celular, la capa de LPS está unida a la membrana externa de la batería Gram negativa. El LPS actúa como una endotoxina (un componente celular que es inofensivo mientras el patógeno permanezca intacto). La liberación de LPS sobreestimularía las defensas del huésped y causaría que sufrieran un choque endotóxico letal ., Por lo tanto, la presencia de LPS hace difícil matar a Serratia marcescens sin causar la muerte de las células del huésped.
algunos de los antibióticos han demostrado ser eficaces contra Serratia marcescens son los antibióticos betalactámicos antipseudomonales, que matan las bacterias al inhibir la síntesis de la pared celular. Aunque se han desarrollado y utilizado para matar pseudomonas, también han demostrado ser eficaces contra Serratia marcescens y otras bacterias gramnegativas estrechamente relacionadas. Parte de la naturaleza problemática de este organismo es su capacidad para colonizar cualquier superficie., Por ejemplo, Serratia marcescens ha sido identificado como el organismo más común encontrado tanto en raspados corneales como en lentes de contacto . Se ha encontrado, sin embargo, que polyquaternium-1 (un biocida utilizado comercialmente en una solución desinfectante de lentes de contacto) es activo contra la membrana citoplasmática de Serratia marcescens .
R-factors
S. marcescens contiene estos R-factors que son tipos específicos de plásmido que lleva uno o más genes que confieren resistencia a diferentes tipos de agentes antimicrobianos.,La contribución de los factores R a la resistencia de Serratia a varias drogas ha sido estudiada ya en 1969. Este estudio encontró que de 22 strians resistentes múltiples, 21 fueron capaces de transferir alguna forma de su resistencia a otras. Este estudio también demostró que la resistencia a los medicamentos era mucho más prevalente en Serratia que en cualquier otro miembro comúnmente aislado de las Enterobacteriaceae., También se encontró que los factores R no solo mediaban la resistencia a los medicamentos a las cepas que alguna vez fueron susceptibles a ciertos medicamentos, sino que además conferían resistencia adicional a los medicamentos a los que las cepas ya eran resistentes previamente . Desde entonces, otros experimentos han concluido que el sistema de transferencia de factores R en Serratia marcescens puede ser sensible a la temperatura y más probable que ocurra entre aquellos organismos que se encuentran más estrechamente relacionados filogenéticamente.
las bombas de eflujo
no solo S., los marcescens tienen factores R que codifican genes para una resistencia particular a los medicamentos, pero también contiene sofisticadas bombas de eflujo que eliminan aún más las toxinas que pueden ser fatales para el microorganismo. Específicamente, SdeXY fue la primera bomba de eflujo de múltiples fármacos perteneciente a la familia RND (Resistance-Nodulation-Cell Division)encontrada en S. marcescens. El gen SdeY se encuentra para ser un miembro de la familia RND, mientras que el SdeX es un miembro de las proteínas de fusión de membrana., Cuando funcionan correctamente (sin mutar), estas proteínas reducen la susceptibilidad del organismo a la eritromicina, tetraciclina, norfloxacina, cloruro de benzalconio, bromuro de etidio, acriflavina y rodamina 6G (referencia 4). Otras bombas de eflujo también se han categorizado como la bomba SdeAB RND y la bomba SdeCDE RND. El primero funciona con una amplia especificidad de sustrato y el segundo consiste en una proteína de fusión de membrana (MFP)y dos transportadores RND diferentes (SdeD y SdeE).
otro tipo de bomba de eflujo de múltiples fármacos que se encuentra en este microorganismo es una bomba de eflujo de tipo ABC llamada SmdAB., Ambos genes SmdA y SmdB deben estar presentes y son necesarios para la resistencia.
investigación actual
Un estudio reciente sugiere que Serratia marcescensost3 produce una nueva prodigiosina llamada MAMPDM ((2,2′-dipirrilmeteno))que puede tener un impacto importante en el tratamiento del cáncer. Este pigmento rojo demostró una actividad citotóxica selectiva en líneas celulares cancerosas, pero en contraste reveló una toxicidad reducida a células no malignas. Llegaron a la conclusión de que Serratia marcescensost3 puede en un tiempo ser utilizado como fuente para desarrollar un compuesto contra el cáncer .,
otro estudio sugiere que Serratia marcescens cepa NCTC 10211 puede servir como un probiótico en la inhibición del crecimiento de H. pylori, el agente causante de las úlceras estomacales . Al examinar varias especies diferentes y cepas de bacterias, Serratia marcescens cepa NCTC 10211 reveló zonas de inhibición llamativas cuando se inoculó con diferentes cepas de Hp.Los componentes y / o mecanismos implicados en la inhibición de la proliferación de Hp todavía no se conocen bien. Se necesita más investigación para aislar y caracterizar las sustancias inhibitorias para que puedan ser utilizadas para la terapia de Hp., No está muy claro si Serratia marcescens tiene actividad bactericidial o si promueve cambios en la fisiología y morfología del Hp.
Serratia marcescens tiene una capacidad única para producir enzimas extracelulares (28). Se ha demostrado que varias de estas enzimas tienen la capacidad de degradar la quitina, una sustancia que comprende principalmente las paredes celulares de los hongos (28). Estas enzimas quitinolíticas podrían tener posibles usos industriales y agrícolas, como la introducción de estos genes para enzimas degradadoras de quitina en cultivos, así como bacterias fermentativas (28)., La investigación adicional sobre la modificación proteica de secuencias de nucleótidos permitiría una mejor expresión de genes productores de quitina, proporcionando así un mecanismo protector para plantas susceptibles y bacterias fermentativas contra infecciones fúngicas (28).
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editado por Irina Mashenko y Abrehet Tesfamicael estudiantes de M Glogowski en la Universidad de Loyola 1 – http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC87738/
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