Spirochäten

Spirochaetales
Spirochäten der Art Treponema pallidum, dem Erreger der Syphilis
Systematik
Domäne: Bakterien (Bacteria) Stamm: „Spirochaetes“ Klasse: Spirochaetes Ordnung: Spirochaetales
Wissenschaftlicher Name
Spirochaetes
Cavalier-Smith 2002
Familien
„Brachyspiraceae“ „Brevinemataceae“ Leptospiraceae Spirochaetaceae

Spirochäten sind eine Gruppe gram-negativer, schraubenförmiger, sich aktiv bewegender Bakterien, die sich durch einen charakteristischen Bewegungsapparat auszeichnen (siehe unten). Als Krankheitserreger verursachen einzelne die sogenannten Spirochätosen.

Eigenschaften

Im Gegensatz zu den ebenfalls schraubenförmigen Spirillen haben Spirochäten keine starre, durch die Zellwand vorgegebene Gestalt, sondern flexible und biegsame Körper. Sie besitzen nicht wie andere begeißelte Bakterien nach außen ragende Geißeln, sondern sogenannte "Endoflagellen" (siehe unten). Spirochäten zeichnen sich ferner durch ihren im Verhältnis zur Länge sehr geringen Durchmesser aus. Die sehr charakteristische Gestalt der Spirochäten korrespondiert mit einem vergleichsweise homogenen Genom bei allen Mitgliedern dieser Gruppe. Spirochäten bilden keine Sporen.

Als Besonderheit besitzen sie Tubulin-ähnliche Proteine, die einen Ursprung dieser fast nur in Eukaryoten vorkommenden Strukturen in prokaryotischen Bakterien vermuten lässt.

Zellstruktur und Bewegungsweisen

Spirochäten unterscheiden sich durch einen besonderen Aufbau und eine besondere Bewegungsweise von anderen Bakterien (Bild 2). Sie besitzen einen flexiblen langgestreckten Körper im Gegensatz zu den meisten anderen Bakterien, die eine elastische, durch ihre Zellwand vorbestimmte Form haben. Sie besitzen an jedem Ende ein bis mehrere Geißeln (im Bild rot). Die Geißeln sind nicht wie bei anderen Bakterien vom Körper abgewandt, sondern einander zugewandt, die Geißeln jeden Zellendes überlappen sich im mittleren Bereich und bilden zusammen ein Bündel, das sogenannte Axialfilament. Um dieses Bündel ist der flexible Spirochätenkörper (ungenau auch als „Protoplasmazylinder“ bezeichnet) wendelförmig gewunden. Das Ganze, der Körper und das Geißelbündel, sind von einer Hülle umgeben (im Bild blau). Die Geißeln werden deshalb auch als „Endoflagellen“ bezeichnet.

Bild 2: Schematische Darstellung einer Spirochäte

Man nimmt an, dass sich die Spirochäten bewegen, indem die Geißeln wie bei anderen begeißelten Bakterien mittels ihres Basalapparats um ihre Achse gedreht werden. In Folge dessen kommt es mittels Friktion zu einer Rotation des gesamten Körpers, der sich dadurch gewissermaßen durch das umgebende Medium schraubt, so wie ein Korkenzieher durch einen Korken. Diese Bewegungsweise erlaubt den Spirochäten, sich durch hoch viskose Medien zu bewegen, in denen sich andere begeißelte Bakterien, bei denen ihre wendelförmigen, in das Medium ragenden Geißeln wie Propeller funktionieren, nicht fortbewegen können. Spirochaeten können so zum Beispiel durch Schleime und Zellgewebe in den Körper eines Lebewesens eindringen, was für die pathogenen Vertreter von Bedeutung ist. Allerdings können sie sich in normal viskösen Medien sich nicht so schnell fortbewegen wie andere Bakterien. Es gibt Spirochäten mit je einer Geißel an jedem Zellende und solche mit jeweils über 50 Geißeln.
Neben der beschriebenen Bewegungsweise, dem Schrauben durch das Medium, können sie sich auch durch Schlängeln fortbewegen. Man kann vermuten, dass dieses Schlängeln dadurch zustande kommt, dass sich die Geißeln im Bündel gegeneinander längs verschieben, jedoch ist der Mechanismus dieser Bewegungsweise noch weitgehend ungeklärt. Die Enden einiger Spirochäten sind hakenförmig gekrümmt. Ob dies der Bewegung dient, etwa wie ein Propeller, ist nicht sicher geklärt.

Es gibt jedoch auch kokkoide (kugelförmige) Spirochäten, die nur mittels Phylogenie den Spirochäten zugeordnet werden können.^[1]

Vorkommen

In Bezug auf die physiologischen Eigenschaften und das Habitat ist die Gruppe dieser Mikroorganismen sehr heterogen. Manche der Bakterienarten können strikt aerob, andere strikt anaerob sein. Sie kommen sowohl als Bodenbewohner im Erdboden und Wasser, wie auch als unschädliche Kommensalen oder Parasiten im Darm von Mollusken und Insekten, sowie im Magen-Darm-Trakt und Rachenraum von Säugetieren vor. Bei Säugetieren können sie auch als Nierenparasiten auftreten.

Ein Video des Wasserwirtschaftamtes Freising zeigt das charakteristische Bewegungsmuster der Spirochäten.

Systematik

Die Spirochäten stehen isoliert im Stammbaum der Bakterien. Dies wird durch ihre ungewöhnliche Zellmorphologie bestätigt. Die Spirochaetes bilden ein eigenes Phylum (einen Stamm), mit nur einer Klasse Spirochaetes und einer Ordnung Spirochaetales. Diese Ordnung besteht aus vier Familien (einige Gattungen dargestellt):

• „Brachyspiraceae“
  • Brachyspira
• „Brevinemataceae“
  • Brevinema
• Leptospiraceae
  • Leptospira
  • Turneriella
  • Leptonema
• Spirochaetaceae
  • Borrelia
  • Spirochaeta
  • Treponema

Für den Menschen gefährliche Arten

Obwohl die meisten Spirochätenarten für den Menschen ungefährlich sind, gibt es einige Vertreter, die als gefährliche Krankheitserreger gelten. So ist Treponema pallidum der Erreger der Syphilis und Treponema pertenue der Erreger der Framboesie. Auch unter den Borrelien finden sich pathogene Stämme: Läuserückfallfieber wird durch Borrelia recurrentis, das Zeckenrückfallfieber durch Borrelia duttoni u.a. und die Lyme-Borreliose (Zeckenborreliose) durch Borrelia burgdorferi hervorgerufen. Die Leptospiren übertragen verschiedene Leptospirosen, die Erreger werden meist von Haustieren oder Ratten übertragen.

Die Übertragung der Spirochäten auf den Menschen kann durch Läsionen der Haut oder Schleimhaut (zum Beispiel durch sexuellen Kontakt) oder durch Bisse von Zecken und Läusen erfolgen.

Weblinks

• Informationen über Spirochäten aus einem Mikrobiologie-Skript der LMU München
• http://www.vetmed.unibe.ch/vbi/downloads/Kompend14%20Spirochaeten%2021-4-02.pdf

Einzelnachweise

1. ↑ Dröge S, Fröhlich J, Radek R, König H (2006) Spirochaeta coccoides sp. nov., a novel coccoid spirochete from the hindgut of the termite Neotermes castaneus. Appl Environ Microbiol 72: 392–7. PMID 16391069.