חיידקים בצורת L

חיידקים בצורת L (באנגלית: L-form bacteria) הם חיידקים השייכים לקבוצת חיידקים חסרי דופן תא - (CWDB) Cell Wall Deficient Bacteria.^[1][2] מקור החיידקים בצורת-L בחיידקים מקבוצות שונות.^[3][4] מבחינים בין שני סוגים של צורות L: צורות לא יציבות המכונות ספרופלסטים (אנ') המסוגלים לחזור למורפולוגיה המקורית של בעלי דופן תא, וצורות יציבות שאינן מסוגלות לחזור למבנה של החיידקים המקוריים.

התרבות של צורות L של ליסטריה מונוציטוגנס, על ידי יצירת בועיות פנימיות וחיצוניות

היסטוריה

חיידקים בצורת L בודדו לראשונה בשנת 1935 על ידי אמי קליינברגר-נובל (אנ'), אשר כינתה אותם "צורות L" על שם מכון ליסטר לרפואה מונעת בלונדון (אנ') בו עבדה.^[5] בתחילת דרכה היא הגדירה את צורות הגדילה האלה כסימביונטים הקשורים למיקרואורגניזמים הגורמים לדלקת ריאות (PPLO) הקרויים מיקופלזמה,^[6] המיקופלזמה שייכים למשפחת Mollicutes (אנ') המכילה מינים טפיליים וספרופיטים של חיידקים חסרי דופן-תא.^[7][8] מבחינה מורפולוגית המיקופלזמה דומים לחיידקים בצורת L ולכן הם נחשבו בעבר לצורות L יציבות. לחלופין, בגלל גודלם הזעיר נחשבו בעבר אפילו לנגיפים. ניתוח פילוגנטי של חיידקים בצורת L הביא להבנה כי אלו חיידקים שאיבדו את דופן התא במהלך האבולוציה.^[9] המיקופלזמה והחיידקים בצורת L עמידים לפניצילין בגלל העדר דופן תא.^[7][8]

התרבות ומורפולוגיה

ברוב החיידקים החלוקה התאית מתרחשת על ידי ביקוע בינארי המכונה פליגה. תהליך הפליגה בחיידקים מצריך דופן תא ורכיבים של שלד תאי המכונה ציטוסקלטון (אנ') הכולל מבנה טבעתי בשם Filamenting temperature-sensitive mutant Z - FtsZ שתפקידו לסמן את מיקום החלוקה הדו-קוטבית של התא. דופן התא חשובה לרבייה התאית ברוב המיקרואורגניזמים. היכולת של חיידקים חסרי הדופן לגדול ולהתחלק בהיעדר שני מבנים אלה יוצאת דופן ועשויה לייצג מנגנון של חלוקת תאים שהתקיימה בצורות חיים ראשוניות. חלוקה ייחודית זו עבור התרבות תאית היא בתהליך של הנצה. ההנצה כרוכה בהתהוות בליטות דקות על פני שטח הפנים של התא, המבצבצות, מתרחבות וניתקות מתא האם. בדרך זו נוצרים תאים חדשים. משמעות היעדר דופן התא בצורות L פירושה שהחלוקה אינה מאורגנת בדומה לחלוקה הבינארית של חיידקים בעלי דופן תא ומובילה למגוון רחב של גודל תאים, החל מתאים זעירים וכלה בתאים גדולים.^[3] מעקב אופן התרבות חיידקים בצורת L התאפשרה על ידי סדרה של תצלומים במיקרוסקופ אלקטרונים חודר ובמיקרוסקופ ניגוד פאזות (אנ').^[10] צילומים סדרתיים שנעשו בתרביות של זנים שונים^[6] הצביעו על טווח רחב של מבנים מעוגלים.^[11] דופן התא קובע את מבנה החיידק: נקד, בצילוס או ספירלה. חוסר הדופן בחיידקים בעלי צורת L מקנה להם מורפולוגיה שונה מזו של חיידקי המוצא. בתצפיות מיקרוסקופיות שנעשו בחיידקים בעלי צורות L ממוצא של החיידק Bacillus subtilis נצפו חיידקים בעלי מבנה של כדור או כדורית, בעוד שחיידק המוצא הוא מתג. כל צורות ה-L חסרי דופן-תא נצבעות גראם-שלילי בהם חיידקי המוצא שלהם הם גראם-חיוביים או גראם-שליליים.

תרביות של חיידקים בצורת L

ניתן ליצור צורות L ממינים רבים של חיידקים בעלי דפנות בתנאי מעבדה המכונה In vitro, למשל מחיידקי Bacillus subtilis ו-Escherichia coli, הראשון מתג גראם חיובי והשני מתג גראם שלילי. עיכוב בניית דופן התא אפשרי בשתי דרכים: תוספת של אנטיביוטיקה המעכבת את הסינתזה של הפפטידוגליקן, או טיפול התאים בליזוזים, אנזים המעכל את דפנות התא. צורות ה-L נוצרות במצע ייחודי, בעל אוסמולריות (אנ') שווה לזו של ציטוזול החיידק, על מנת למנוע את תמותת החיידקים על ידע הלם אוסמוטי (אנ').^[5] זנים בצורת L עלולים להיות בלתי יציבים, בעלי נטייה לשוב לצורתם המקורית הודות לצמיחה מחודשת של דופן תא. ניתן למנוע תופעה זו על ידי מתן אפשרות להתרבות ארוכת טווח בתנאי מחיה ממושכים המתאימים ליצירת צורות ה-L המאפשרת הצטברות של מוטנטים שאיבדו את היכולת ליצור את דופן התא בתהליך הקרוי סחף גנטי.^[12] מחקרים מדעיים זיהו מוטציות המתרחשות בזנים הנגזרים מחיידקים סדירים.^[3][5] מוטציה נקודתית אחת כזו בשם D92E באנזים yqiD / ispA P54383^[13] המעורב במסלול המבלונאט (Mevalonate pathway) הקשור לחילוף החומרים של שומנים מגביר את תדירות היווצרות חיידקים בצורת L פי 1,000.^[3] הסיבה להשפעה זו אינה ברורה, אך ההנחה היא שהעלייה בתדירות היווצרות חיידקים בצורת L קשורה לתפקידו של אנזים זה בהפיכת שומנים חשובים בתהליכי הסינתזה של הפפטידוגליקן^[14] הדרוש לסינתזה של דופן התא.^[15]

• 
  חיידק Bacillus subtilis, צילום ב-TEM.
• 
  חיידקי Bacillus subtilis בצורת L. צילום ב-TEM.
• 
  צילום במיקרוסקופ אלקטרונים של אוכלוסיית תאים בצורת L, חיידקי Bacillus subtilis. סרגל קנה המידה הוא 10 מיקרומטר.

משמעות קלינית

מסלולי המבלונאט -Mevalonate Pathway

פרסומים מדעיים העלו את ההשערה כי חיידקים בצורת L עלולים לגרום למחלות בבני אדם^[16] ובעלי חיים אחרים,^[17] אך הראיות המקשרות אורגניזמים אלו למחלות הן מקוטעות ולעיתים אף סותרות, ולכן השערה זו נותרה שנויה במחלוקת.^[18][19][8] אורגניזמים בצורת L נצפו בריאות עכברים לאחר חיסון ניסיוני עם החיידק Nocardia caviae^[20][21] ומחקר שנערך לאחרונה הציע שאורגניזמים אלה עלולים להדביק חולים מדוכאי חיסון שעברו השתלת מח עצם.^[22] ייתכן שהיווצרות זני חיידקים חסרי דפנות-תא תורמת לרכישת עמידות חיידקית לאנטיביוטיקה.^[23][24] חיידקים בצורת L עשויים להיות שימושיים במחקר על צורות חיים מוקדמות ובביוטכנולוגיה. זנים אלה נבדקים לשימושים אפשריים בביוטכנולוגיה כזנים לייצור חלבון על ידי תהליכים של רקומבינציה.^[25][26][27] היעדר דופן תא מאפשר ייצור כמויות גדולות של חלבונים המופרשים בקלות יחסית מתא החיידק. אילו לחיידקים היה דופן תא, החלבונים היו מצטברים בחלל הפריפלסמי של התא.^[28][29] מבחינה קלינית, קיימת השערה המדעית היא כי ייתכן וחיידקים בצורת L הם תאים עמידים^[30] שעלולים להוות מקור לזיהומים חוזרים.^[31]

ראו גם

• פרוטופלסט
• אולטרה-מיקרו-חיידקים