从土壤到人体:Citrobacter freundii的生存之道与适应能力是什么?

Citrobacter freundii是一种兼性厌氧性的革兰氏阴性细菌,属于肠杆菌科,现已认定有13个物种。这种细菌呈杆状,典型长度为1–5微米。大部分的C. freundii细胞拥有多根鞭毛用于运动,虽然有些无运动能力的类群则不具此特性。 C. freundii是土壤中常见的微生物,但也可以在水域、污水、食物及动物和人类的肠道中发现。 Citrobacter属于1932年由Werkman和Gillen所发现,同年便从土壤提取物中分离并鉴定出C. freundii。

细胞形态与特征

来自C. freundii的外多糖能够针对氢氧自由基,显示出抗氧化活性。

C. freundii的抗氧化特性与多种不同的物理和化学特性有关。此外,C. freundii对一些癌症的治疗也有正面影响,特别是在杀死和治疗子宫颈癌方面。某些分离株对HeLa细胞—起源于子宫颈癌细胞的不死细胞系—显示出毒性。 C. freundii有着积极的附着模式,已在山羊的细胞中被发现,这一特性能在一定程度上影响其致病性;然而这并不保证会造成感染。

生物膜的形成在C. freundii的感染率中扮演了重要角色,展示了不同的感染模式,不仅包括附着,还包括在室温下的生物膜形成。强大的生物膜附着还可能导致抗微生物基因的耐受库,意味着即使附着未直接引起感染,该过程仍在建立耐受性。非细胞毒性的多重耐药C. freundii菌株在25°C下形成大型生物膜,这些生物膜源于在上皮细胞的聚集性附着。

系统发生与基因组进化

C. freundii在系统发生上比大肠杆菌和沙门氏菌的各个分支更为多样,显示其为一个多系统的属。 C. freundii的表现型多样性使其在识别上变得困难,因其在抗原性、致病性和细胞形态上的灵活性均令人瞩目。 C. freundii的核苷酸多样性也很高,因为该类群内部的两个不同系谱存在着深远的分隔。基于系统发生学的资讯,这些系谱的划分在地理和宿主物种的相关性上完美一致。

根据系统发生学的资讯,这些系谱的划分在地理和宿主物种的相关性上完美一致。

代谢特征

C. freundii能够在甘油上生长,并用其作为唯一的碳源和能量来源。该生物拥有一个细菌微囊,能处理丙二醇。 C. freundii显示正的甲基红反应和负的伏特反应以及正的过氧化氢酶反应,并对氧化酶呈现负反应。 C. freundii无法水解淀粉、脂质或明胶。

C. freundii还被调查用于鞣革厂中的单宁酸生物降解,显示出其去除中间产物的潜力。

对更广泛系统的相关性

C. freundii常见于土壤微生物群中,扮演着环境中氮循环的重要角色。 C. freundii也是一种固氮细菌,这一过程在桦树的活体组织中得到证明。 C. freundii在各种环境源中也存在于人类和其他动物的肠道中。虽然大多数菌株是有益的,但菌株之间存在显著的表现型变异,即使它们拥有超过99%的基因组相似性。在健康人群中,C. freundii的互动通常被认为是非致病性的;然而,一旦进入血液循环系统,C. freundii可能引发危及生命的感染,并可能进展为败血症。

随着医疗环境中C. freundii的频繁现身,它已成为一个关键的问题。这种细菌不仅可能引发泌尿系统、呼吸道和伤口等感染,还可能导致免疫力低下者的其他并发症。在北美的医疗机构中,Citrobacter属负责3-6%的肠杆菌感染,并是与人类感染频繁相关的菌株之一。对于人类健康来说,C. freundii的主要影响是作为机会性病原体。然而,随着环境的变化,这些细菌的表现型也可能面临调整。当然,影响C. freundii的生存和适应同样值得深入思考与研究,而这也引发了这样的问题:这种细菌在不断变化的环境中,具备何种能力来保障其生存与繁殖?

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