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Vom Boden in den menschlichen Körper: Was sind die Überlebensstrategien und Anpassungsfähigkeiten von Citrobacter freundii?
Citrobacter freundii ist ein fakultativ anaerobes gramnegatives Bakterium aus der Familie der Enterobacteriaceae, von dem 13 Arten identifiziert wurden. Dieses Bakterium ist stäbchenförmig und hat eine typische Länge von 1–5 Mikrometern. Die meisten C. freundii-Zellen besitzen mehrere Flagellen zur Fortbewegung, obwohl einige nicht bewegliche Arten diese Eigenschaft nicht besitzen. C. freundii ist ein im Boden weit verbreiteter Mikroorganismus, kommt aber auch in Wasser, Abwasser, Nahrungsmitteln und im Darm von Tieren und Menschen vor. Citrobacter wurde 1932 von Werkman und Gillen entdeckt und C. freundii wurde im selben Jahr aus Bodenextrakten isoliert und identifiziert.
Zellmorphologie und Eigenschaften
Exopolysaccharide von C. freundii zeigen eine antioxidative Aktivität gegen Hydroxylradikale.
Die antioxidativen Eigenschaften von C. freundii hängen mit einer Reihe unterschiedlicher physikalischer und chemischer Eigenschaften zusammen. Darüber hinaus hat C. freundii auch einen positiven Einfluss auf die Behandlung einiger Krebsarten, insbesondere bei der Abtötung und Behandlung von Gebärmutterhalskrebs. Bestimmte Isolate zeigten Toxizität gegenüber HeLa-Zellen, einer unsterblichen Zelllinie, die aus Gebärmutterhalskrebszellen stammt. C. freundii verfügt über einen aktiven Bindungsmodus, der in Ziegenzellen gefunden wurde, eine Eigenschaft, die seine Pathogenität in gewissem Maße beeinflussen kann, dies ist jedoch keine Garantie für eine Infektion.
Die Bildung von Biofilmen spielt eine wichtige Rolle bei der Infektionsrate von C. freundii und zeigt verschiedene Infektionsarten, darunter nicht nur die Anhaftung, sondern auch die Bildung von Biofilmen bei Raumtemperatur. Eine starke Anheftung von Biofilmen kann auch zu einem Toleranzrepertoire antimikrobieller Gene führen, was bedeutet, dass selbst dann, wenn die Anheftung nicht direkt zu einer Infektion führt, der Prozess dennoch eine Toleranz aufbaut. Nicht zytotoxische, multiresistente C. freundii-Stämme bilden bei 25 °C große Biofilme, die durch Aggregatanlagerung an Epithelzellen entstehen.
Phylogenie und Genomentwicklung
C. freundii ist phylogenetisch vielfältiger als einzelne Kladen von E. coli und Salmonellen, was darauf hinweist, dass es sich um eine polyphyletische Gattung handelt. Die phänotypische Vielfalt von C. freundii erschwert die Identifizierung aufgrund seiner bemerkenswerten Flexibilität in Bezug auf Antigenität, Pathogenität und Zellmorphologie. Die Nukleotidvielfalt bei C. freundii ist aufgrund der starken Trennung zwischen zwei unterschiedlichen Abstammungslinien innerhalb dieser Gruppe ebenfalls hoch. Basierend auf phylogenetischen Informationen stimmen die Unterteilungen dieser Genealogien in Bezug auf Geographie und Verwandtschaft mit der Wirtsart vollkommen überein.
Basierend auf phylogenetischen Informationen stimmen die Unterteilungen dieser Abstammungslinien hinsichtlich der Geographie und der Verwandtschaft mit der Wirtsart vollkommen überein.
Stoffwechseleigenschaften
C. freundii kann auf Glycerin wachsen und es als einzige Kohlenstoff- und Energiequelle nutzen. Der Organismus besitzt eine Mikrokapsel aus Bakterien, die Propylenglykol verarbeitet. C. freundii zeigt eine positive Methylrot-Reaktion und eine negative Volt-Reaktion sowie eine positive Katalase-Reaktion und eine negative Reaktion auf Oxidase. C. freundii ist nicht in der Lage, Stärke, Lipide oder Gelatine zu hydrolysieren.
C. freundii wurde auch auf den biologischen Abbau von Tannin in Gerbereien untersucht und zeigte sein Potenzial für die Entfernung von Zwischenprodukten.
Relevanz für umfassendere Systeme
C. freundii kommt häufig in der Bodenmikrobiota vor und spielt eine wichtige Rolle im Stickstoffkreislauf in der Umwelt. C. freundii ist ebenfalls ein stickstofffixierendes Bakterium, ein Prozess, der im lebenden Gewebe von Birken nachgewiesen wurde. C. freundii kommt aus verschiedenen Umweltquellen auch im Darm von Menschen und anderen Tieren vor. Obwohl die meisten Stämme vorteilhaft sind, gibt es erhebliche phänotypische Unterschiede zwischen den Stämmen, auch wenn sie eine genomische Ähnlichkeit von mehr als 99 % aufweisen. Bei gesunden Menschen gelten Wechselwirkungen mit C. freundii im Allgemeinen als nicht pathogen. Sobald C. freundii jedoch in den Blutkreislauf gelangt, kann es zu lebensbedrohlichen Infektionen kommen, die zu einer Sepsis führen können.
Durch das häufige Auftreten von C. freundii im medizinischen Bereich ist dies zu einem kritischen Thema geworden. Dieses Bakterium kann nicht nur Infektionen wie Harnwegs-, Atemwegs- und Wundinfektionen verursachen, sondern bei Menschen mit geschwächtem Immunsystem auch zu anderen Komplikationen führen. Die Gattung Citrobacter ist für 3–6 % der Enterobacteriaceae-Infektionen im nordamerikanischen Gesundheitswesen verantwortlich und gehört zu den Stämmen, die häufig mit Infektionen beim Menschen in Verbindung gebracht werden. Die Hauptwirkung von C. freundii auf die menschliche Gesundheit besteht darin, dass es sich um einen opportunistischen Krankheitserreger handelt. Wenn sich die Umgebung jedoch verändert, können sich auch die Phänotypen dieser Bakterien anpassen. Natürlich verdienen auch die Auswirkungen auf das Überleben und die Anpassung von C. freundii eingehende Überlegungen und Untersuchungen, und dies wirft auch die Frage auf: Welche Fähigkeit hat dieses Bakterium, sein Überleben und seine Fortpflanzung in einer sich verändernden Umgebung sicherzustellen?
