Propionibacterium acnes

Rodzaj bakterii Propionibacterium acnes należy do bakterii kwasu propionowego z rzędu Actinomycetales i oddziału Actinobacteria. Jako komensały beztlenowce naturalnie kolonizują ludzką skórę, ale w postaci pojedynczych szczepów mogą również stać się patogenami. W tym kontekście odgrywają na przykład rolę w Acnes vulgaris.

Co to jest Propionibacterium acnes?

Propionibacteria lub bakterie kwasu propionowego wykazują barwienie Gram-dodatnie i należą do rzędu Actinomycetales z oddziału Actinobacteria. Tworzą kwas propionowy jako końcowy produkt metaboliczny na szlaku metabolicznym metylomalonylo-CoA.

Jednym z gatunków bakterii z rodzaju Propionibacteria jest Propionibacterium acnes, z których istnieje około 100 różnych szczepów. Rodzaj bakterii to bakterie beztlenowe, które wcześniej niż Bacillus acnes lub Corynebacterium acnes były znane. Ich kształt odpowiada kształtowi krótko rosnącego pręta. Występują również kształty komórek elipsoidalnych. Poszczególne kuwety mają szerokość do 0,5 mikrometra i długość do 0,9 mikrometra. Ogniwa są zwykle ustawione pod kątem w parach. Gdy komórki dzielą się, tworzą łańcuchy komórkowe w kształcie litery V i Y.

Gatunek bakterii nie posiada wici do aktywnej lokomocji. Gatunek nie tworzy zarodników ani innych form trwałości. Większość ze 100 plemion tego gatunku należy rozumieć jako komensały, które nie przynoszą ludziom korzyści ani nie szkodzą. Podejrzewa się, że niektóre szczepy są chorobotwórcze. Badania nie są jeszcze zakończone dla wszystkich plemion.

Występowanie, dystrybucja i właściwości

Propionibacterium acnes tworzy okrągłe kolonie w stałych pożywkach w środowisku beztlenowym po około czterech dniach, które patrząc z boku wydają się podniesione, a także gładkie lub błyszczące. Średnica wynosi do czterech milimetrów.

Jako bakterie beztlenowe są tolerancyjne na tlen, ale niekoniecznie potrzebują tlenu do swojego metabolizmu, raczej ich wzrost jest hamowany przez O2. Bakterie posiadają enzym katalazę i tworzą cytochromy. 37 stopni Celsjusza odpowiada optymalnej temperaturze hodowli, aby kolonizacja człowieka sprzyjała ich wzrostowi. Idealna wartość pH w pożywce jest neutralna. Wzrost jest raczej powolny, nawet w idealnych warunkach.

Propionibacteria acnes działają na heterotroficznym metabolizmie chemoorganotroficznym. Na tej ścieżce metabolicznej związki organiczne stają się źródłami energii i są wykorzystywane do tworzenia własnych substancji w komórkach. Jednym z głównych produktów jego fermentacji jest kwas propionowy, stąd też aktywność fermentacji określana jest czasem jako fermentacja kwasem propionowym. Jako produkty uboczne powstają kwas octowy i dwutlenek węgla. Jako substraty zwykle stosuje się węglowodany, takie jak glukoza, fruktoza lub mannoza i galaktoza.

Oprócz katalazy bakterie mają enzymy proteolityczne rozkładające żelatynę i, poprzez reduktazę azotanową, upłynnianie azotanu. Niektóre szczepy hemoliza we krwi. Bakterie tego gatunku preferencyjnie kolonizują łój mieszków włosowych i czasami występują także w przewodzie pokarmowym człowieka.

Znaczenie i funkcja

Do 100 000 Propionibacteria acnes jest obecnych na jednym centymetrze kwadratowym ludzkiej skóry i nie powoduje chorób. W tym kontekście Propionibacterium acnes jest uważane przede wszystkim za komensal, a zatem w naturalny sposób kolonizuje florę ludzkiej skóry, nie przynosząc żadnych korzyści ani szkód. Komensale nie szkodzą gospodarzowi we własnym interesie, tworząc w ten sposób przestrzeń życiową na dłuższą metę.

Spośród co najmniej 100 różnych szczepów gatunku Propionibacterium acnes większość szczepów uważa się za komensały, ale najwyraźniej istnieje pewna patogeniczność dla poszczególnych szczepów. Bakterie chorobotwórcze uszkadzają żywiciela i prowadzą do chorób. Rozporządzenie w sprawie środków biologicznych i TRBA przypisują Propionibacterium acnes do grupy ryzyka 2 ze względu na, aczkolwiek niewielką, liczbę szczepów chorobotwórczych. Zgodnie z rozporządzeniem mikroorganizmy z tej grupy to „substancje biologiczne, które mogą powodować choroby u ludzi”.

Na ludzkiej skórze bakteria może zatem odpowiadać nieszkodliwemu mieszkańcowi, ale także patogenowi. Rozprzestrzenianie się bakterii we krwi może mieć jeszcze bardziej patogenne konsekwencje, zwłaszcza u pacjentów z niedoborem odporności. Warunki, w których poszczególne szczepy są chorobotwórcze dla skóry i w jakich warunkach odpowiadają komensalom na skórze, nie zostały jeszcze ostatecznie wyjaśnione.

Choroby i dolegliwości

Jako patogen, gatunek bakterii jest przede wszystkim związany z trądzikiem pospolitym i jest uważany za wtórny czynnik rozwojowy. Dzięki temu szczepy z gatunku bakterii można wykryć na zdrowej ludzkiej skórze bez wywoływania trądziku pospolitego. Z drugiej strony na skórze pacjentów z trądzikiem pospolitym często występuje zwiększona kolonizacja bakteryjna przez Propionibacterium acnes.

Uważa się, że patogenne szczepy tego gatunku stymulują produkcję cytokin i chemokin w komórkach gruczołów łojowych. Substancje te sprzyjają procesom zapalnym w trądziku pospolitym. Trądzik to najczęstsza choroba skóry na świecie. Zapaleniu związanemu z trądzikiem może towarzyszyć zaczerwienienie, obrzęk i swędzenie. Często pozostają blizny.

Propionibacterium acnes namnaża się w zaskórnikach w warunkach głównie beztlenowych i wykorzystuje enzym lipazę do rozkładania składników łoju w celu wytworzenia energii. W ten sposób powstają substancje sprzyjające stanom zapalnym, które za pomocą chemotaksji wabią leukocyty do tkanki, które po śmierci tworzą ropne krosty.

Oprócz trądziku, z Propionibacterium acnes są obecnie związane choroby, takie jak zapalenie rogówki i sarkoid. W związku z Propionibacterium acnes udokumentowano już przypadki zapalenia kręgosłupa, infekcji ośrodkowego układu nerwowego, infekcji serca, zapalenia kości i szpiku oraz zapalenia wnętrza gałki ocznej lub infekcji stawów.

Ponadto krążące kompleksy immunologiczne przeciwko antygenom Propionibacterium acnes są związane z zespołem SAPHO z grupy reumatycznej. Uważa się, że nagromadzenie kompleksów immunologicznych na kościach i stawach może wywoływać reakcje immunologiczne w kontekście zespołu SAPHO, który może wyjaśniać objawy reumatyczne.