ฟูโซแบคทีเรียม โพลีมอร์ฟัม
Fusobacterium polymorphumเป็นสายพันธุ์ย่อย ของแบคทีเรียแกรมลบแบบไม่ใช้ออกซิเจน Fusobacterium nucleatum [ 1 ]เดิมที สายพันธุ์นี้ถูกแยกได้จากตัวอย่างคราบจุลินทรีย์ของผู้ป่วยที่ได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นโรคปริทันต์และได้รับ การระบุ ทางวิวัฒนาการว่าเป็นกลุ่มย่อยที่แตกต่างอย่างชัดเจน แยกจากสายพันธุ์พี่น้องที่เคยศึกษามาก่อน [ 2 ] [ 3 ]งานวิจัยยังเชื่อมโยงสายพันธุ์ย่อยนี้กับโรคในมนุษย์ เช่นภาวะติดเชื้อ ในกระแสเลือดที่ร้ายแรง และโรคปริทันต์อักเสบ[ 4 ] [ 5 ]
| ฟูโซแบคทีเรียม โพลีมอร์ฟัม | |
|---|---|
การจำแนกทางวิทยาศาสตร์ | |
| โดเมน: | แบคทีเรีย |
| อาณาจักร: | ฟูโซแบคทีเรีย |
| ไฟลัม: | ฟูโซแบคทีริโอตา |
| ระดับ: | ฟูโซแบคทีเรีย |
| คำสั่ง: | ฟูโซแบคทีเรียลส์ |
| ตระกูล: | ฟูโซแบคทีเรียซี |
| ประเภท: | ฟูโซแบคทีเรียม |
| สายพันธุ์: | เอฟ. นิวคลีเอตัม |
| ชื่อทวินาม | |
| ฟูโซแบคทีเรียม นิวคลีเอตัม คนอร์, 1922 | |
| สายพันธุ์ย่อย | |
เอฟ. โพลีมอร์ฟัม | |
อนุกรมวิธานและวิวัฒนาการ
Fusobacterium polymorphumเป็นสายพันธุ์ย่อยของFusobacterium nucleatumซึ่งเป็นสมาชิกของไฟลัมFusobacteriota และวงศ์Fusobacteriaceae [ 1 ]เดิมทีถูกจัดกลุ่มร่วมกับBacteroidesรวมถึงแบคทีเรียแกรม ลบที่ไม่ใช้ออกซิเจนอื่นๆ แต่ความก้าวหน้าในการวิเคราะห์ทางพันธุกรรมทำให้เห็นชัดเจนว่าFusobacteriumมี ความสัมพันธ์ ทางสายวิวัฒนาการใกล้ชิดกับสิ่งมีชีวิตเช่นในสกุลLeptotrichiaมากกว่า[ 6 ]นอกจากนี้ ด้วยการจัดลำดับจีโนม ที่สมบูรณ์ ของสายพันธุ์หลักF. nucleatumทำให้ค้นพบว่ายีน ของ Fusobacterium ประมาณ 35-56% น่าจะได้รับมาจากBacteroidetes , Proteobacteria , SpirochaetesและFirmicutesอันเป็นผลมาจากการถ่ายโอนยีนในแนวนอน[ 6 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่งการวิเคราะห์ เพิ่มเติม นำไปสู่ข้อเสนอแนะว่ายีนที่รับผิดชอบในการเข้ารหัสผนังเซลล์แกรมลบของ Fusobacteriumอาจมีต้นกำเนิดย้อนกลับไปถึงProteobacteria [ 6 ]
สายพันธุ์น้องสาว
จากการใช้การวิเคราะห์วิวัฒนาการและ ฟิโลเจเนติกส์ พบว่าปัจจุบันมีF. nucleatum อยู่ 5 สายพันธุ์ย่อยที่ได้รับการยอมรับตามมาตรฐานอนุกรมวิธานของวิทยาศาสตร์ สมัยใหม่ ได้แก่ nucleatum, vincentii, fusiforme, animalisและpolymorphum [ 3 ]สายพันธุ์ย่อยเหล่านี้ ซึ่ง ได้มาจากการจัดลำดับดีเอ็นเอ ที่ดำเนินการก่อนหน้านี้ พบว่ามีความแตกต่างเฉพาะตัวในองค์ประกอบทางพันธุกรรม รวมถึงการจัดเรียงใหม่จำนวนหนึ่งในยีนที่เข้ารหัสโปรตีน[ 3 ]แม้ว่าบทบาทที่แน่นอนของแต่ละสายพันธุ์ย่อยในไมโครไบโอมในช่องปากยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างลึกซึ้ง แต่เป็นที่ทราบกันว่าแต่ละสายพันธุ์มีส่วนช่วยในการพัฒนาโรคติดเชื้อในมนุษย์และเป็นจุลินทรีย์แกรมลบ กลุ่มแรกๆ ที่เกิดขึ้นในการก่อตัวของ คราบจุลินทรีย์ ในฟัน[ 3 ]
การค้นพบ
ประวัติศาสตร์
การค้นพบF. nucleatum ครั้งแรก เกิดขึ้นเมื่อเกือบ 70 ปีก่อนที่จะมีการแยกสายพันธุ์ย่อย[ 7 ]จนกระทั่งงานของ Dzink, Sheenan และ Scransky จึงได้มีการเสนอ สายพันธุ์ย่อยสาม สายพันธุ์ แรก ซึ่งหนึ่งในนั้นคือF. polymorphum [ 2 ]
การแยกตัว
สายพันธุ์ต่างๆ ได้รับมาจากการเก็บตัวอย่างคราบจุลินทรีย์จากผู้ป่วยที่ได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นโรคปริทันต์[ 2 ]จากตัวอย่างคราบจุลินทรีย์เหล่านี้ ได้มีการคัดเลือก เชื้อ F. nucleatumเพื่อทำการศึกษาเพิ่มเติมและนำไปวิเคราะห์ด้วยวิธีPolyacrylamide Gel Electrophoresis (PAGE)เพื่อแยกและวิเคราะห์โปรตีนที่ละลายน้ำได้[ 2 ] หลังจากการเพาะเลี้ยงและเก็บ เซลล์ตัวอย่างแล้วดีเอ็นเอจะได้รับการบำบัดล่วงหน้าด้วยไลโซไซม์ 200 ไมโครกรัม ต่อมิลลิลิตร และสกัดโดยใช้วิธีการที่เสนอโดย Smith et al. ในปี 1989 [ 2 ] [ 8 ]สารพันธุกรรมนี้จะถูกทำให้แตกเป็นชิ้นเล็กๆและทำให้เสียสภาพโดยการให้ความร้อนที่ 99 °C [ 2 ]จากนั้นอัตราการคืนสภาพ ซึ่งเป็นอัตราที่สารพันธุกรรมที่เสียสภาพ ก่อนหน้านี้ จะถูกพับกลับคืนมา จะถูกตรวจสอบและบันทึกโดยใช้เครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์และ คำนวณ เปอร์เซ็นต์ความเหมือนกันโดยอิงจากอัตราการคืนสภาพเหล่านี้[ 2 ]
การจำแนกประเภท
การผสมแบบ DNA-DNAดำเนินการระหว่างวัฒนธรรมห้าชนิดจากAmerican Type Culture Collection (ATCC)และไอโซเลตเจ็ดตัว โดย เลือก สายพันธุ์ บางสายพันธุ์ ตามผลการผสมและแนวทางที่ Hartford และ Sneath กำหนดไว้ในปี 1988 [ 2 ] [ 9 ]สายพันธุ์ที่เลือกได้แก่ EM48, ATCC 25586 และ ATCC 10953 [ 2 ]จากนั้นจึงเก็บ DNA จากไอโซเลตเพิ่มเติมอีก 137 ตัว เปรียบเทียบกับสายพันธุ์ ทั้งสามนี้ แล้วจึงจัดกลุ่มเป็น กลุ่ม โฮโมโลยีตามความคล้ายคลึงสูงสุด[ 2 ]พบว่าสายพันธุ์ ATCC 10953 สามารถแยกแยะได้อย่างชัดเจนจากสายพันธุ์อื่น ๆ จึงนำไปสู่การจำแนกประเภทเป็นF. nucleatum ssp. polymorphum [ 2 ]
สรีรวิทยา
F. polymorphum เช่นเดียวกับ สายพันธุ์ย่อยอื่นๆของF. nucleatumเป็นจุลินทรีย์แบบแท่ง แก รมลบที่ไม่ใช้ออกซิเจน[ 3 ] [ 10 ]พบว่าการเจริญเติบโตที่เหมาะสมที่สุดของF. polymorphumอยู่ที่ค่า pH ประมาณ 7.4 โดยมีระยะเวลาการแบ่งตัว 3.5 ชั่วโมง[ 11 ]อย่างไรก็ตาม พบว่า อัตรา การเจริญเติบโตที่เหมาะสมที่สุด นี้ ใช้ได้เฉพาะในวัฒนธรรม ที่มี กลูโคสฮิสติดีนและซีรีนจำกัดเท่านั้น[ 11 ]
การเผาผลาญ
เพื่อให้สามารถเจริญเติบโตได้ในสภาพแวดล้อมแบบไร้ออกซิเจน F. polymorphumพร้อมกับสายพันธุ์ย่อยใกล้เคียง ได้พัฒนาเส้นทางการเผาผลาญที่ไม่ต้องการออกซิเจน[ 10 ]จุลินทรีย์ชนิดนี้ทำเช่นนั้นโดยผ่านกระบวนการหมักซึ่งจะย่อยสลายสารประกอบอินทรีย์ต่างๆ ให้เป็น ATP และผลิตภัณฑ์สุดท้ายหลายชนิด รวมถึงอะซิเตต บิ วทิเรตและแอมโมเนีย[ 3 ] [ 11 ] F. polymorphum กิน อาหารจากโฮสต์และเริ่มต้น กระบวนการ หมักโดยผ่านกระบวนการไกลโคไลซิสเพื่อผลิตไพรูเวตเพื่อเผาผลาญน้ำตาลที่บริโภคเข้าไปเพื่อตอบสนองความต้องการในการผลิตพลังงาน[ 3 ]จากนั้น ในสภาวะที่ไม่มีออกซิเจน ไพรูเวตสามารถถูกหมักและเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายต่างๆ พร้อมกับการสร้าง NAD+ ขึ้นใหม่ ซึ่งทำให้กระบวนการไกลโคไลซิส สามารถ ดำเนินต่อไปได้ และส่งผลให้มีการผลิต ATP อย่างต่อเนื่อง[ 3 ]
กลไกการปรับตัว
นอกจากนี้F. polymorphumยังเป็นแบคทีเรีย ที่ไม่ สร้างสปอร์ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถสร้างสปอร์เพื่อความอยู่รอดภายใต้สภาวะแวดล้อมที่รุนแรงได้ [ 1 ] แต่จุลินทรีย์ชนิดนี้สามารถ สร้าง ไบโอฟิล์ม ได้ โดยมักจะร่วมกับ จุลินทรีย์อื่นๆ อีกหลายชนิดเพื่อป้องกันตัวเองจากความเครียดจากสิ่งแวดล้อมและช่วยให้สามารถอยู่รอดได้ในระบบทางเดินอาหารของมนุษย์[ 12 ] ในกรณีที่F. polymorphumสัมผัสกับระดับความเครียดจากออกซิเดชัน ที่เพิ่มขึ้น พบว่าจุลินทรีย์ชนิดนี้สามารถตอบสนองและรักษา สถานะ ที่ลดลงได้โดยการเพิ่มระดับกิจกรรมของเอนไซม์ บางชนิด ได้แก่NADH oxidaseและsuperoxide dismutaseซึ่งจะช่วยปกป้องหน่วยเซลล์จากความเสียหายจากออกซิเดชัน[ 3 ] [ 13 ] [ 14 ]
นิเวศวิทยา
Fusobacterium polymorphum พร้อมกับสายพันธุ์ย่อยที่ใกล้เคียงกัน สามารถพบได้ง่ายในคราบ จุลินทรีย์บนฟันของมนุษย์ รวมถึงในร่องเหงือกโดยเป็นหนึ่งในแบคทีเรียหลายชนิดในจุลินทรีย์ในช่องปากที่เกี่ยวข้องกับการอักเสบของเหงือก[ 10 ]นอกจากนี้ยังพบว่าF. polymorphum อาศัยอยู่ในบริเวณ ทางเดินอาหารทำให้มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการอักเสบของลำไส้ และโรคลำไส้อักเสบ [ 12 ] อย่างไรก็ตามในกรณีส่วนใหญ่ การมีอยู่ของF. polymorphumในร่างกายมนุษย์นั้นไม่เป็นอันตรายและไม่นำไปสู่การเกิดโรค เสมอไป เนื่องจากเป็นจุลินทรีย์ที่พบได้ทั่วไปในช่องปากของบุคคลที่มีสุขภาพดี[ 1 ]มีความเป็นไปได้ที่สายพันธุ์นี้จะกลายเป็นเชื้อฉวยโอกาสในสภาพแวดล้อมจุลินทรีย์บางอย่าง ซึ่งอาจส่งผลให้มีการแพร่กระจาย เพิ่มขึ้น และนำไปสู่โรคระบบต่างๆใน ที่สุด [ 1 ]
จีโนมิกส์
การจัดลำดับจีโนมเผยให้เห็นว่าF. nucleatum ssp. polymorphum (FNP)มีเบสแพร์ประมาณ 2.4 ล้านคู่ในโครโมโซม แต่ละตัว และ 11,934 คู่ในพลาสมิดทำให้มีขนาดใหญ่กว่า สาย พันธุ์พี่น้องF. nucleatum ssp. nucleatum (FNN) ประมาณ 300,000 คู่ซึ่งมีจีโนมประกอบด้วยเบสแพร์ประมาณ 2.1 ล้านคู่[ 3 ]เมื่อเปรียบเทียบจีโนมของ F. polymorphumกับจีโนมของสายพันธุ์ย่อย อื่นๆ พบว่าประมาณ 38% ของเบสแพร์มีลักษณะเฉพาะของF. polymorphum อย่างสมบูรณ์ หรือมีร่วมกับ จีโนมของ สายพันธุ์ย่อย อื่นเพียงหนึ่งในสองสายพันธุ์ที่กำลังศึกษาอยู่[ 3 ]ซึ่งบ่งชี้ถึง ความเป็นเอกลักษณ์ ทางพันธุกรรมของ F. polymorphumและชี้ให้เห็นว่าอาจมีลักษณะที่แตกต่างจากสายพันธุ์พี่น้องบางประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของคุณสมบัติในการก่อโรค[ 3 ]ตัวอย่างเช่น การวิจัยพบโปรตีน ที่คาดการณ์ไว้ 132 ชนิด ที่ก่อให้เกิดFusobacteriumความรุนแรงของเชื้อส่วนใหญ่พบในสายพันธุ์ย่อยนิวคลีเอตัมและวินเซนที [ 3 ] โดย เฉพาะ ในกรณีของF. polymorphum โปรตีนที่ระบุได้อย่างชัดเจนบางส่วน ได้แก่ โฮโมล็อก VacJ (FNP_0314) ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการมีส่วนร่วมสูงในการส่งผ่าน Shigella flexneriภายในเซลล์ MviN (FNP_1360) ซึ่งเกี่ยวข้องกับความสามารถในการก่อโรคของSalmonella typhimuriumและ VacB (FNP_1921) ซึ่งเป็นไรโบเอนไซม์ที่ส่งเสริมการทำงานของยีนก่อโรค ในShigella flexneri [ 3 ]
การประยุกต์ใช้งานและการวิจัยในอนาคต
การวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับสายพันธุ์ย่อย Fusobacterium polymorphumมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากFusobacterium nucleatumเป็นที่ทราบกันดีว่าก่อให้เกิด ปัญหาสุขภาพ [ 1 ]ประการแรก เป็นที่ทราบกันดีว่าF. nucleatumเป็นจุลินทรีย์ ที่สำคัญ ที่ก่อให้เกิดโรคปริทันต์ซึ่งเป็นการติดเชื้อที่เหงือก[ 1 ]นอกจากนี้ ยังพบว่าF. nucleatumสามารถเดินทางไปทั่วร่างกายมนุษย์ และเริ่มอาศัยอยู่ใน เนื้อเยื่อชนิดต่างๆซึ่งอาจนำไปสู่การพัฒนาของโรคต่างๆ เช่น โรคหลอดเลือดแดงแข็ง โรคเบาหวาน และโรคระบบทางเดินหายใจหลายชนิด [ 1 ] เนื่องจากมีสายพันธุ์ย่อยทั้งหมด 5 สายพันธุ์ใน F. nucleatum จึงยังไม่ชัดเจนในขณะนี้ว่ามีสายพันธุ์ย่อยเฉพาะเพียงสายพันธุ์เดียวที่ก่อให้เกิดภาวะแทรกซ้อนที่เกี่ยวข้องกับโรคเหล่านี้ทั้งหมดหรือไม่หรือว่าแต่ละสายพันธุ์ย่อยก่อให้เกิดโรคในระบบต่างๆ ที่แตกต่างกัน[ 1 ]ดังนั้น การศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตที่น่าสนใจนี้Fusobacterium polymorphumจะช่วยให้นักวิจัยเข้าใจได้ดียิ่งขึ้นในการระบุและสร้างความเชื่อมโยงเฉพาะระหว่างสายพันธุ์ย่อย ที่เราเลือก กับปัญหาสุขภาพมากมายที่เกิดขึ้นจากสายพันธุ์ ทั่วไปที่ มันจัดอยู่ในกลุ่มนั้น[ 1 ] ยิ่งไปกว่านั้น การเพิ่ม การวิจัยนี้อาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ค้นพบวิธีการใหม่ๆ ในการลดการเจริญเติบโตและการแพร่กระจาย ของ จุลินทรีย์นี้ผ่านวิธีการใหม่ๆ เช่นสุขอนามัยในช่องปากก่อนที่การพัฒนาต่อไปจะก่อให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่อร่างกายมนุษย์[ 1 ]