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bacterias en forma de L

Micrografía electrónica de transmisión de Bacillus subtilis en forma L. Las células carecen de la pared celular densa en electrones de las bacterias normales . La barra de escala es de 500 nanómetros .

Las bacterias en forma L , también conocidas como bacterias de fase L , variantes de fase L o bacterias con deficiencia de pared celular ( CWDB ), son formas de crecimiento derivadas de diferentes bacterias . Carecen de paredes celulares . [1] Se distinguen dos tipos de formas L: formas L inestables , esferoplastos que son capaces de dividirse, pero pueden revertir a la morfología original, y formas L estables , formas L que no pueden revertir a las bacterias originales. .

Descubrimiento y primeros estudios.

Las bacterias en forma L fueron aisladas por primera vez en 1935 por Emmy Klieneberger-Nobel , quien las llamó " formas L " en honor al Instituto Lister de Londres donde trabajaba. [2]

Primero interpretó estas formas de crecimiento como simbiontes relacionados con organismos similares a la pleuroneumonía (PPLO, más tarde comúnmente llamados micoplasmas). [3] Los micoplasmas (ahora en la clasificación científica llamados Mollicutes ), especies de bacterias parásitas o saprotróficas, también carecen de pared celular (el peptidoglicano/mureína está ausente). [4] [5] Morfológicamente, se parecen a las bacterias en forma de L. Por eso, antiguamente los micoplasmas se consideraban a veces formas L estables o, debido a su pequeño tamaño, incluso virus, pero los análisis filogenéticos los han identificado como bacterias que han perdido sus paredes celulares en el curso de la evolución. [6] Tanto los micoplasmas como las bacterias de forma L son resistentes a la penicilina .

Después del descubrimiento de los PPLO (micoplasmas/ Mollicutes ) y las bacterias en forma L, su modo de reproducción (proliferación) se convirtió en un importante tema de discusión. En 1954, mediante microscopía de contraste de fases, observaciones continuas de células vivas demostraron que las bacterias en forma L (anteriormente también llamadas bacterias en fase L) y los organismos similares a la pleuroneumonía (PPLO, ahora micoplasmas/ Mollicutes ) no proliferan por fisión binaria. , sino por un mecanismo de gemación uni o multipolar . Se han presentado series de microfotografías de microcultivos en crecimiento de diferentes cepas de bacterias en forma de L, PPLO y, como control, una especie de Micrococcus (que se divide por fisión binaria). [3] Además, se han realizado estudios de microscopía electrónica. [7]

Apariencia y división celular.

Micrografía electrónica de transmisión de una población de Bacillus subtilis en forma L , que muestra una variedad de tamaños. La barra de escala es de 10 micrómetros .

La morfología bacteriana está determinada por la pared celular . Dado que la forma L no tiene pared celular, su morfología es diferente a la de la cepa de bacterias de la que deriva. Las células típicas en forma de L son esferas o esferoides . Por ejemplo, las formas L de la bacteria Bacillus subtilis, con forma de bastón, aparecen redondas cuando se observan mediante microscopía de contraste de fases o mediante microscopía electrónica de transmisión . [8]

Aunque las formas L pueden desarrollarse tanto a partir de bacterias Gram positivas como de Gram negativas , en una prueba de tinción de Gram , las formas L siempre se tiñen de Gram negativas, debido a la falta de pared celular.

La pared celular es importante para la división celular , que, en la mayoría de las bacterias, se produce por fisión binaria . Este proceso suele requerir una pared celular y componentes del citoesqueleto bacteriano como FtsZ . La capacidad de las bacterias y micoplasmas en forma L para crecer y dividirse en ausencia de ambas estructuras es muy inusual y puede representar una forma de división celular que fue importante en las primeras formas de vida. Este modo de división parece implicar la extensión de delgadas protuberancias desde la superficie de la célula y estas protuberancias luego se pellizcan para formar nuevas células. La falta de pared celular en las formas L significa que la división es desorganizada, dando lugar a una variedad de tamaños celulares, desde muy pequeños hasta muy grandes. [1]

Imagen de contraste de fase de células en forma de L de Bacillus subtilis que muestra una variedad de tamaños. La barra de escala es de 5 micrómetros.

Generación en culturas

Las formas L se pueden generar en el laboratorio a partir de muchas especies bacterianas que suelen tener paredes celulares, como Bacillus subtilis o Escherichia coli . Esto se hace inhibiendo la síntesis de peptidoglicano con antibióticos o tratando las células con lisozima , una enzima que digiere las paredes celulares. Las formas L se generan en un medio de cultivo que tiene la misma osmolaridad que el citosol bacteriano (una solución isotónica ), lo que evita la lisis celular por shock osmótico . [2] Las cepas de forma L pueden ser inestables y tienden a volver a la forma normal de la bacteria al volver a crecer una pared celular, pero esto se puede prevenir mediante el cultivo a largo plazo de las células en las mismas condiciones que se usaron para producirlas. – dejar que las mutaciones que incapacitan la pared se acumulen por deriva genética . [9]

Algunos estudios han identificado mutaciones que ocurren, ya que estas cepas se derivan de bacterias normales. [1] [2] Una de esas mutaciones puntuales, D92E, se encuentra en una enzima yqiD / ispA ( P54383 ) involucrada en la vía del mevalonato del metabolismo de los lípidos que aumentó 1000 veces la frecuencia de formación de la forma L. [1] Se desconoce el motivo de este efecto, pero se supone que el aumento está relacionado con el papel de esta enzima en la producción de un lípido importante en la síntesis de peptidoglicano.

Otra metodología de inducción se basa en la nanotecnología y la ecología del paisaje . Se pueden construir dispositivos de microfluidos para desafiar la síntesis de peptidoglicanos mediante un confinamiento espacial extremo. Después de la dispersión biológica a través de un corredor biológico restringido (escala submicrométrica) que conecta parches de microhábitat adyacentes , se pueden derivar células en forma de L [10] utilizando un ecosistema (sintético) basado en microfluidos que implementa un paisaje adaptativo [11] seleccionando fenotipos que cambian de forma similares a las formas L.

Importancia y aplicaciones

Algunas publicaciones han sugerido que las bacterias en forma L podrían causar enfermedades en humanos [12] y otros animales [13] pero, como la evidencia que vincula estos organismos con las enfermedades es fragmentaria y frecuentemente contradictoria, esta hipótesis sigue siendo controvertida. [14] [15] Los dos puntos de vista extremos sobre esta cuestión son que las bacterias de forma L son curiosidades de laboratorio sin importancia clínica o causas de enfermedad importantes pero no apreciadas. [5] La investigación sobre las bacterias en forma de L continúa. Por ejemplo, se han observado organismos en forma L en pulmones de ratón después de la inoculación experimental con Nocardia caviae , [16] [17] y un estudio reciente sugirió que estos organismos pueden infectar a pacientes inmunodeprimidos que se han sometido a trasplantes de médula ósea . [18] También se ha propuesto que la formación de cepas de bacterias que carecen de paredes celulares es importante en la adquisición de resistencia bacteriana a los antibióticos . [19] [20]

Las bacterias en forma L pueden ser útiles en la investigación de formas de vida tempranas y en biotecnología . Estas cepas se están examinando para posibles usos en biotecnología como cepas huésped para la producción de proteínas recombinantes . [21] [22] [23] Aquí, la ausencia de una pared celular puede permitir la producción de grandes cantidades de proteínas secretadas que de otro modo se acumularían en el espacio periplásmico de las bacterias. [24] [25]

Las bacterias en forma de L se consideran células persistentes y una fuente de infección recurrente que se ha vuelto de interés médico. [26]

Ver también

Referencias

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Otras lecturas

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