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., Fu scoperto nel 1819 da Bartolomeo Bizio a Padova. Bizio chiamato il genere Serratia in onore di e fisico italiano di nome Serratia, e ha scelto marcescens per il nome della specie dopo la parola latina per decadimento . Serratia marcescens è stato inizialmente ritenuto innocuo (non patogeno). Grazie alla sua capacità di produrre pigmentazione rossa, è stato utilizzato per la prima volta nel 1906 come marker per tracciare l’attività batterica o la trasmissione . Non è stato fino a più tardi nel 1950 che il governo degli Stati Uniti ha sperimentato con la Serratia marcescens e gli effetti nocivi che le cause dei batteri sono stati rivelati., È stato condotto uno studio con Serratia marcescens per determinare la possibilità che le armi biologiche vengano trasmesse dalla corrente del vento. Nella famosa “Operazione Sea Spray” l’esercito americano riempì palloni con Serratia marcescens e li fece esplodere sopra San Francisco. Serratia marcescens è stato scelto perché è stato facilmente rintracciato a causa della sua produzione di pigmenti. Tuttavia, c’è stato un aumento del numero di polmonite e infezioni del tratto urinario riportate nella regione poco dopo la conduzione dell’esperimento ., Anche se Serratia marcescens è stato classificato come un agente patogeno umano nel 1960, scienziato ancora usato come tracciante batterico ben nel 1970 .
In modo ottimale, Serratia marcescens cresce a 37°C, ma può crescere a temperature che vanno da 5-40°C. Crescono a livelli di pH che vanno da 5 a 9 . Serratia marcescens è ben noto per la pigmentazione rossa che produce chiamato prodigiosina. La prodigiosina è costituita da tre anelli di pirrolo e non viene prodotta a 37°C, ma a temperature inferiori a 30°C., La produzione di pigmento rosso non è presente in tutti i ceppi, ma in quelli che è presente, può assomigliare al sangue . Questo e il fatto che Serratia marcescens cresce tipicamente su pane e ostie di comunione immagazzinate in luoghi umidi, ha portato gli scienziati a suggerire la contaminazione di Serratia come possibile spiegazione per i miracoli di transustanziazione (la conversione del pane al corpo e al sangue di Cristo). Ad esempio, la storia del Miracolo di Bolsena afferma che, nel 1263, un sacerdote con dubbi sulla presenza di Cristo nell’Ostia consacrata presiedette una messa nella Basilica di Bolsena., Dopo aver pronunciato le parole della consacrazione, il sangue cominciò a gocciolare dall’Ostia consacrata sulle sue mani e sull’altare . Questo evento è stato raffigurato da Raffaello sulle pareti del Vaticano .
Struttura del genoma
Il genoma del ceppo Serratia marcescens Db11 è stato sequenziato dall’Istituto Sanger con la collaborazione del Dr. Jonathan Ewbank del Centre d’Immunologie de Marseille Luminy. Il genoma completato è costituito da un singolo cromosoma circolare di 5.113.802 bp contenente un contenuto di G+C del 59,51% .,
Struttura cellulare e metabolismo
Serratia marcescens è corta e a forma di bastoncello. È un anaerobo facoltativo, il che significa che può crescere in presenza di ossigeno (aerobico) o in assenza di ossigeno (anaerobico). Principalmente utilizza la fermentazione come mezzo per raccogliere energia e ha enzimi (superossido dismutasi, catalasi o perossidi) che lo proteggono dalle specie reattive dell’ossigeno, permettendogli di vivere in ambienti ossigenati. Serratia marcescens è un batterio gram negativo., I batteri gram negativi hanno una parete cellulare sottile costituita da un singolo strato di peptidoglicano racchiuso da una membrana esterna. La membrana esterna ha lipopolisaccaridi (LPS), che sono un tipo speciale di fosfolipide composto da acidi grassi che sono attaccati a un dimero di fosfato di glucosamina. Una glucosamina viene quindi attaccata a un polisaccaride di base che si estende ai polisaccaridi O. La membrana esterna serve anche come mezzo per regolare l’assorbimento di sostanze nutritive e l’esclusione delle tossine. I pori della proteina ed i trasportatori trovati negli strati della busta variano nella selettività .,
Serratia marcescens è mobile e viaggia con diversi mezzi. Un singolo batterio Serratia marcescens può nuotare con l’uso del suo flagello . Come gruppo possono sciamare insieme su agar di concentrazioni più basse (0 .5-0.8%) . Le cellule dello sciame possono variare in lunghezza da 5-30 µm e sono altamente flagellate e non trattate. Serratia marcescens hanno circa 100-1000 flagelli per cella nuotatore . Serratia marcescens può anche formare un biofilm (struttura complessa fatta di matrici mucillaginose secrete per formare un rivestimento protettivo in cui sono racchiusi ).,
L’idrolisi della caseina non è un tratto comune ed è quindi utile nella differenziazione di Serratia marcescens dai 438 ceppi delle famiglie Enterobacteriaceae e Pseudomonadaceae . Serratia marcescens ha la capacità riproducibile di abbattere la caseina producendo una radura su piastre di agar del latte. La caseina è una proteina precipitata dal latte che costituisce la base del formaggio e di alcune materie plastiche . Serratia marcescens utilizza enzimi extracellulari chiamati proteasi per abbattere i legami peptidici (CO-NH) nella caseina ., Allo stesso modo, un enzima extracellulare chiamato gelatinasi rompe la gelatina, una proteina incompleta che manca di triptofano. L’idrolisi della gelatina trasforma la proteina in singoli amminoacidi e la fa liquefare in condizioni fredde (sotto i 25 °C) quando altrimenti sarebbe solida .
Esistono altri test biochimici che aiutano a identificare Serratia marcescens in laboratorio. È negativo per il test rosso metilico a causa della loro produzione di 2, 3 – butandiolo ed etanolo, ma positivo per il test Voges-Proskauer, che mostra la capacità di un organismo di convertire il piruvato in acetoina ., Serratia marcescens è negativo per la produzione di acido sul lattosio, ma positivo glucosio e saccarosio (con produzione di gas) fermentazione. Le prove del nitrato sono positive poiché il nitrato è usato generalmente come accettore finale dell’elettrone piuttosto che ossigeno . Citrato (test positivo) è usato da Serratia marcescens per produrre acido piruvico. È positivo per la decarbossilasi, che è la rimozione di un gruppo carbossilico da un amminoacido, producendo un’ammina e anidride carbonica.La pigmentazione rossa (prodigiosina) per cui Serratia marcescens è nota può essere un fattore distintivo, ma è presente solo in alcuni ceppi., Non è esattamente noto perché questo sia, ma si ipotizza che sia un prodotto genico strettamente regolato. La prodigiosina può innescare il sistema immunitario di un corpo (anticorpi e cellule T), quindi è possibile che Serratia marcescens che vive in un corpo umano limiti la sintesi della prodigiosina e quindi sfugga al rilevamento da parte del sistema immunitario dell’ospite. Molti ceppi sembrano aver perso la capacità di produrlo del tutto.
Ecologia
Serratia marcescens è onnipresente. Si trova comunemente nel suolo, nell’acqua, nelle piante e negli animali., È ampiamente presente in acqua non potabile nei paesi sottosviluppati a causa della scarsa clorazione. Questo microrganismo è un agente comune responsabile della contaminazione delle piastre di Petri nei laboratori e si trova anche a crescere sul pane . Sebbene S. marcescens sia un microrganismo patogeno, lo è solo con individui immunocompromessi come quelli che si trovano negli ospedali dove avvengono molte delle infezioni documentate., La modalità di trasmissione di questo microrganismo è per contatto diretto o per cateteri,goccioline, soluzioni di irrigazione salina e altre soluzioni che si ritiene siano sterili .
Patologia
Serratia marcescens è un agente patogeno opportunistico che causa infezioni nosocomiali. È resistente a molti antibiotici tradizionalmente usati per trattare le infezioni batteriche, come penicillina e ampicillina ., Ciò è dovuto a tutte le caratteristiche di Serratia marcescens; membrana unica (LPS) come batteri Gram-negativi, la capacità di sopravvivere in condizioni aerobiche e anaerobiche e la sua motilità . La maggior parte dei ceppi è resistente a diversi antibiotici a causa della presenza di fattori R (geni che codificano per la resistenza agli antibiotici) sui plasmidi .Ci sono molte malattie associate a Serratia marcescens: sepsi, batteriemia, meningite e ascessi cerebrali, infezioni del tratto urinario, osteomielite, infezioni oculari ed endocardite ., A causa della vasta gamma di cause di malattie Serratia marcescens, non esiste un sintomo determinante o una fonte di origine. I biofilm prodotti sono generalmente patogeni nel corpo .
Inoltre, come menzionato nella struttura cellulare, lo strato LPS è attaccato alla membrana esterna della bateria Gram-negativa. L’LPS agisce come un’endotossina (un componente cellulare che è innocuo finché l’agente patogeno rimane intatto). Il rilascio di LPS stimolerebbe eccessivamente le difese dell’ospite e le causerebbe a subire uno shock endotossico letale ., La presenza di LPS rende quindi difficile uccidere Serratia marcescens senza causare la morte delle cellule dell’ospite.
Alcuni degli antibiotici hanno dimostrato di essere efficaci contro Serratia marcescens sono gli antibiotici beta-lattamici antipseudomonal, che uccidono i batteri inibendo la sintesi della parete cellulare. Sebbene siano stati sviluppati e usati per uccidere pseudomonas, si sono anche dimostrati efficaci contro Serratia marcescens e altri batteri Gram negativi strettamente correlati. Parte della natura problematica di questo organismo è la sua capacità di colonizzare qualsiasi superficie., Ad esempio, Serratia marcescens è stato identificato come l’organismo più comune che si trova sia nelle raschiature corneali che nelle lenti a contatto . È stato trovato, tuttavia, che il polyquaternium-1 (un biocida usato commercialmente in una soluzione di disinfezione della lente a contatto) è attivo contro la membrana citoplasmatica di Serratia marcescens .
R-fattori
S. marcescens contengono questi R-fattori che sono un tipo specifico di plasmide porta uno o più geni che che conferisce resistenza a diversi tipi di agenti antimicrobici.,Il contributo dei fattori R alla resistenza di Serratia a vari farmaci è stato studiato fin dal 1969. Questo studio ha rilevato che su 22 strie resistenti multiple, 21 sono stati in grado di trasferire una qualche forma della loro resistenza ad altri. Questo studio ha anche dimostrato che la resistenza ai farmaci era molto più diffusa in Serratia che in qualsiasi altro membro comunemente isolato delle Enterobacteriaceae., Si è anche scoperto che non solo i fattori R mediavano la resistenza ai farmaci ai ceppi che una volta erano suscettibili a determinati farmaci, ma conferivano ulteriore resistenza ai farmaci a cui i ceppi erano già precedentemente resistenti . Da allora, altri esperimenti hanno concluso che il sistema di trasferimento dei fattori R in Serratia marcescens può essere sensibile alla temperatura e più probabile che si verifichi tra quegli organismi che si trovano ad essere filogeneticamente più strettamente correlati.
Pompe di efflusso
Non solo S., marcescens ha R-fattori che codificano geni per particolare resistenza ai farmaci, ma contiene anche sofisticate pompe di efflusso che rimuovono ulteriormente le tossine che possono essere fatali per il microrganismo. In particolare, SdeXY è stata la prima pompa di efflusso multidrug appartenente alla famiglia RND (Resistance-Nodulation-Cell Division)trovata in S. marcescens. Il gene SdeY è trovato per essere un membro della famiglia di RND, mentre il SdeX è un membro delle proteine di fusione della membrana., Quando funzionano correttamente (non mutate), queste proteine riducono la suscettibilità dell’organismo a eritromicina, tetraciclina, norfloxacina, benzalconio cloruro, etidio bromuro, acriflavina e rodamina 6G (riferimento 4). Altre pompe di efflusso sono stati classificati come la pompa SdeAB RND e la pompa SdeCDE RND. Le prime funzioni con un’ampia specificità del substrato e quest’ultimo è costituito da proteine di fusione a membrana (MFP)e due diversi trasportatori RND (SdeD e SdeE).
Un altro tipo di pompa di efflusso multidrug che si trova in questo microrganismo è una pompa di efflusso di tipo ABC chiamata SmdAB., Entrambi i geni SmdA e SmdB devono essere presenti e sono necessari per la resistenza.
Ricerca attuale
Uno studio recente suggerisce che Serratia marcescensost3 produce una nuova prodigiosina chiamata MAMPDM ((2,2′-dipirrilmetene))che può avere un impatto importante sul trattamento del cancro. Questo pigmento rosso ha dimostrato un’attività citotossica selettiva nelle linee cellulari tumorali, ma al contrario ha rivelato una ridotta tossicità per le cellule non maligne. Sono giunti alla conclusione che Serratia marcescensost3 può essere utilizzato in una sola volta come fonte per sviluppare un composto anti-cancro .,
Un altro studio suggerisce che Serratia marcescens ceppo NCTC 10211 può servire come probiotico nell’inibire la crescita di H. pylori, l’agente eziologico delle ulcere gastriche . Dopo aver esaminato diverse specie e ceppi batterici, Serratia marcescens ceppo NCTC 10211 ha rivelato zone di inibizione sorprendenti quando inoculato con diversi ceppi Hp.I componenti e / o il meccanismo coinvolti nell’inibizione della proliferazione di Hp non sono ancora ben compresi. Sono necessarie ulteriori ricerche per isolare e caratterizzare le sostanze inibitorie in modo che possano essere utilizzate per la terapia Hp., Non è in gran parte chiaro se Serratia marcescens abbia attività battericida o se promuova cambiamenti nella fisiologia e nella morfologia di Hp.
Serratia marcescens ha una capacità unica di produrre enzimi extracellulari (28). Molti di questi enzimi hanno dimostrato di avere la capacità di degradare la chitina, una sostanza che comprende principalmente pareti cellulari fungine (28). Questi enzimi chitinolitici potrebbero avere possibili usi industriali e agricoli come l’introduzione di questi geni per gli enzimi degradanti della chitina nelle colture e nei batteri fermentativi (28)., Ulteriori ricerche sulla modificazione proteica delle sequenze nucleotidiche consentirebbero una migliore espressione dei geni produttori di chitina, fornendo così un meccanismo protettivo per le piante sensibili e i batteri fermentativi contro le infezioni fungine (28).
1.amh10. “Serratia Marcescens.” MicrobLog.com. 4 Agosto 2006. 7 Novembre 2008. © 2008 < http://microblog.me.uk/89>
6.Il suo nome deriva da quello di una donna che vive in una casa di campagna., “Identificazione dei geni coinvolti nella suscettibilità di Serratia marcescens al polyquaternium-1.”Journal of Antimicrobial Chemotherapy (2004) 54, 370-375
7.”Estratto da Serratia.” Emedicine.com. 19 Novembre. 2008. © 1996-2006 di WebMD <http://www.emedicine.com/med/byname/serratia.htm>
10.”Batteri Serratia Marcescens.” serratia-marcescens.org. 9 Novembre. 2008. < http://www.serratia-marcescens.org/>
12.Salisbury, Willaiam e Joseph Likos. Idrolisi della caseina: un aiuto differenziale per l’identificazione di Serratia marcescens. J. clin. Percorso.,, 1972, 25, 1083-1085
14.”Serratia marcescens.” Wikipedia.org. 24 Ottobre. 2008. 19 Novembre. 2008. <http://en.wikipedia.org/wiki/Serratia_marcescens>
15.Schlegel, Hans. Microbiologia generale. © Georg Thieme Verlag, Stoccarda 1992. pp. 88.
16.Shapiro, James e Martin Dworkin. Batteri come organismi multicellulari. © 1997 di Oxford University Press, Inc. pp. 210
17.Simurda, Maryanne. “Dipartimento di Biologia Facoltà e Ricerca.”9 Novembre. 2008. <http://biology.wlu.edu/simurda.htm>
18.Slonczewski, Joan e John Foster., Microbiologia: una scienza in evoluzione. © 2009 W. W. Norton & Company, Inc. pp. 91, 488
20.Yuko Tanaka, Junko Yuasa, Masahiro Baba, Taichiro Tanikawa, Yoji Nakagawa e Tohey Matsuyama. “Temperature-Dependent Bacteriostatic Activity of Serratia marcescens”. Microb. Ambiente.. Vol. 19: 236-240 (2004) .
21. http://www.sanger.ac.uk/Projects/S_marcescens/
22. http://commtechlab.msu.edu/sites/dlc-me/zoo/microbes/serratia.html
23. Cooksey Robert, Grace Thorne, Edmund Farrar. “Resistenza agli antibiotici mediata dal fattore R in Serratia marcescens. Agenti antimicrobici e Chemiotheraphy. Vol 10. No., 1 Luglio 1976 pag.123-127.
24. Belgic, Sanela e Elizabeth A. Worobec. “Characterization of the Serratia marcescens SdeCDE multidrug efflux pump studied via gene knockout mutagenesis”. Dipartimento di Microbiologia, Università di Manitoba, Winnipeg, MB R3T 2N2, Canada.
25. Taira Matsuo, Jing Chen, Yusuke Minato, Wakano Ogawa, Tohru Mizushima, Teruo Kuroda e Tomofusa Tsuchiya. “SmdAB, una pompa di efflusso Multidrug di tipo ABC eterodimerico, in Serratia marcescens. Giornale di batteriologia, Jan.2008 pag. 648-654.
27. R Krausse, K. Piening, U. Ullman., “Effetti inibitori di vari microrganismi sulla crescita di Heliobacter pylori. Lettera in Mirobiologia applicata 2005, 40, 81-86.
28. Hejazi, A., e Falkiner, FR “Serratia marcescens” Journal of Medical Microbiology, 1997. Volume 46. pag. 903-912.
A cura di Irina Mashenko e Abrehet Tesfamicael studenti di M Glogowski alla Loyola University 1- http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC87738/
Leave a Reply