Микробная киста - Microbial cyst

Стадия кисты Entamoeba histolytica
Киста артемии салиной

Циста является отдыхом или бездействующей стадией микроорганизма, как правило, бактерии или протисты или редко с беспозвоночным животным , которое помогает организму выживать в неблагоприятных условиях окружающей среды. Это можно рассматривать как состояние анабиоза, при котором метаболические процессы клетки замедляются, и клетка прекращает все действия, такие как питание и передвижение. Энцистмент, образование кисты, также помогает микробу легко распространяться от одного хозяина к другому или в более благоприятную среду. Когда инцистированный микроб достигает среды, благоприятной для его роста и выживания, стенка кисты разрушается в результате процесса, известного как эксцистация . В крайнем случае, точный стимул для большинства протистов неизвестен.

Неблагоприятные условия окружающей среды, такие как недостаток питательных веществ или кислорода, экстремальные температуры, недостаток влаги и присутствие токсичных химикатов, которые не способствуют росту микроба, вызывают образование кисты.

Основные функции цист - защита от неблагоприятных изменений в окружающей среде, таких как дефицит питательных веществ, высыхание, неблагоприятный pH и низкие уровни O 2 , они являются участками ядерной реорганизации и деления клеток, а у паразитических видов они являются инфекционной стадией. между хостами.

Формирование кисты у разных видов

В бактериях

У бактерий (например, Azotobacter sp. ) Инцистирование происходит за счет изменений клеточной стенки ; в цитоплазме контракты и клеточная стенка густеет. Бактериальные кисты отличаются от эндоспор способом их образования, а также степенью устойчивости к неблагоприятным условиям. Эндоспоры гораздо более устойчивы, чем кисты.

Бактерии не всегда образуют единую кисту. Известны разновидности событий образования кист. Например, Rhodospirillium centenum может изменять количество клеток на кисту, обычно в пределах от 4 до 10 клеток на кисту в зависимости от окружающей среды.

В протистах

Жизненный цикл лямблий

Протисты, особенно простейшие паразиты, на разных этапах своего жизненного цикла часто подвергаются очень суровым условиям. Например, Entamoeba histolytica , распространенный кишечный паразит, вызывающий дизентерию , должен выдержать высококислотную среду желудка, прежде чем он достигнет кишечника, а также различные непредсказуемые условия, такие как высыхание и недостаток питательных веществ, когда он находится вне хозяина. Инцистированная форма хорошо подходит для выживания в таких экстремальных условиях, хотя цисты простейших менее устойчивы к неблагоприятным условиям по сравнению с бактериальными цистами. Помимо выживания, химический состав стенок цист некоторых простейших может играть роль в их распространении. В сиалил групп , присутствующие в стенке кисты Entamoeba гистолитики придает суммарный отрицательный заряд к кисте , которая предотвращает его прикрепление к стенке кишечника , таким образом , вызывая его устранение в кале. Другие простейшие кишечные паразиты, такие как Giardia lamblia и Cryptosporidium, также производят цисты в рамках своего жизненного цикла (см. Ооцисты ). Из-за твердой внешней оболочки кисты Cryptosporidium и Giardia устойчивы к обычным дезинфицирующим средствам, используемым в водоочистных сооружениях, таким как хлор. У некоторых простейших одноклеточный организм размножается во время или после инцистации и выделяет несколько трофозоитов при эксцистации.

Жизненный цикл криптоспоридиума
Криптоспоридиум под микроскопом.

У нематод

Некоторые нематоды , паразитирующие на почвенных растениях , такие как нематода-циста сои или нематода- цист картофеля, образуют цисты как нормальную часть своего жизненного цикла.

У Heterodera rostochiensis (Золотая нематода) выживаемость цист оценивалась в исследовании, проведенном отделением патологии растений Сельскохозяйственного колледжа штата Нью-Йорк. Это исследование показало, что жизнеспособность инцистированных личинок быстро снижалась при относительной скромности 88% и менее 2%. Свободные личинки не пережили длительного воздействия относительного смирения более 80 ° F, 20% и 3% при температуре 75 ° F или 40 ° F. Выживание инцистированных личинок в сухих, влажных и затопленных почвах быстро регрессировало с увеличением влажности почвы. Хотя некоторые цисты оставались жизнеспособными после затопления в течение восьми месяцев, количество выживших было наибольшим в воздушно-сухой почве.

У ракообразных

Различные типы жаберопод могут образовывать кисты с диапаузой. Это приспособление к жизни в эфемерных водоемах в пресной или морской среде обитания. Он также способствует распространению через ветер или в пищеварительном тракте птиц. Цисты дафний даже возродились после 600 лет захоронения. Примеры среди жаберопод включают: Artemia и Streptocephalus в Anostraca ; Triops в Нотостраке ; Кизика в Diplostraca ; и Алона , Latonopsis , Macrothrix , Moina и Сида в ветвистоусых .

Среди других ракообразных, некоторые остракод -such в Cypridopsis , Cyprinotus , Physocypria и Potamocypris -develop диапаузирующих кист. Среди копепод - циклоп .

Другие животные

Коловратки также вызывают кисты диапаузы.

Состав стенки кисты

Состав стенки кисты различен у разных организмов. Стенки цист бактерий образованы утолщением нормальной клеточной стенки с добавлением слоев пептидогликана, тогда как стенки цист простейших состоят из хитина , типа гликополимера . Стенки кисты нематод состоят из хитина, усиленного коллагеном. Стенка кисты состоит из четырех слоев: эктоцисты, мезоцисты, эндоцисты и гранулярного слоя. Эктоциста тонкий плотный слой. Мезоциста - самый толстый слой, состоящий из плотного материала. Эндоциста представляет собой тонкий слой, но не такой плотный, как эктоциста. Зернистый слой разной толщины состоит из гранулированного материала. Сахара в стенке кисты - это N-ацетилглюкозамин (90%) и глюкоза (10%).

Патология

Хотя компонент кисты сам по себе не является патогенным, именно образование кисты дает лямблии основной инструмент выживания и способность распространяться от хозяина к хозяину. Проглатывание загрязненной воды, продуктов питания или фекалий вызывает наиболее часто диагностируемое кишечное заболевание - лямблиоз .

В то время как ранее считалось, что инцистирование служит цели только для самого организма, было обнаружено, что цисты простейших обладают скрывающим эффектом. Обычные патогенные бактерии также могут быть найдены в цистах свободноживущих простейших. Время выживания бактерий в этих кистах составляет от нескольких дней до нескольких месяцев в суровых условиях. Не все бактерии гарантированно выживают в цистообразовании у простейших; многие виды бактерий перевариваются простейшими, поскольку они подвергаются кистозному росту.

Смотрите также

использованная литература