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Streptococcus sobrinus ist eine Bakterienart aus der Gattung Streptococcus (eingedeutscht: Streptokokken). Es handelt sich um grampositive Bakterien, die Zellen sind fakultativ anaerob, sie können mit und ohne Sauerstoff leben. Streptococcus sobrinus und die verwandte Art Streptococcus mutans sind pathogen und verstärken die Bildung von Karies beim Menschen an den Zähnen. Von Bedeutung hierbei ist die Fähigkeit von Streptococcus sobrinus, im Rahmen der Milchsäuregärung Säuren herzustellen, die den Zahnschmelz angreifen sowie die Produktion von Glucanen. Dabei handelt es sich um Polysaccharide, die sich auf der Zahnoberfläche anheften und einen Biofilm bilden, in dem sich die Bakterien vermehren können.
Streptococcus sobrinus wurde zunächst als Unterart von Streptococcus mutans betrachtet, 1983 jedoch als eigene Spezies etabliert. Die Art umfasst zahlreiche Bakterienstämme. Das Genom des Stammes Streptococcus sobrinus 6715 wurde im Jahr 2003 vollständig sequenziert.
Die Zellen von Streptococcus sobrinus sind kokkenförmig, mit einem Durchmesser von 0,5 µm. Sie liegen in Paaren oder zu Ketten angeordnet vor. Streptococcus sobrinus bildet, wie alle Arten der Gattung, keine Endosporen. Die Art kann sich nicht durch eigene Kraft bewegen, ist also nicht motil. Die Gram-Färbung verläuft positiv.[1]
Auf festen Nährböden, die Saccharose enthalten, wachsen die Zellen nach Inkubation zu etwa 1 mm großen Kolonien heran. Es handelt sich um rundliche, konvexe Kolonien mit granulierter Oberfläche. Häufig lassen sich auf der Oberfläche oder am Rand der Kolonien kleine Tropfen erkennen, die Glucane enthalten.[1] Auf Blutagar zeigen die meisten Bakterienstämme eine α-Hämolyse, die sich durch Grünfärbung des Blutes nachweisen lässt.[2]
Der Stoff- und Energiewechsel von Streptococcus sobrinus ist chemo-heterotroph, er führt keine Photosynthese durch. Die Art kann sich in Anwesenheit und Abwesenheit von Sauerstoff vermehren, der Stoffwechsel ist somit fakultativ anaerob. Das Wachstum erfolgt optimal, wenn der Sauerstoffgehalt reduziert ist.[1] Für die Kultivierung wird häufig eine mit Kohlenstoffdioxid angereicherte Atmosphäre verwendet, mit 5 % CO2.[3] Die zur Kultivierung üblicherweise verwendeten Temperaturen liegen im Bereich von 30–40 °C, somit zählt das Bakterium zu den mesophilen Organismen.[4] Bei 10 °C oder darunter erfolgt kein Wachstum mehr.[5] Obwohl S. sobrinus zur Viridans-Untergruppe der Streptokokken gezählt wird, wächst er im Gegensatz zu den meisten dazugehörigen Arten nicht mehr bei einer Temperatur von 45 °C.[1] Die Kultivierung gelingt optimal auf Trypton-Soja-Agar (TSA) mit einem Zusatz von Hefeextrakt bei einem pH-Wert im neutralen Bereich und einer Temperatur von 37 °C.[6]
S. sobrinus gehört zu den Milchsäurebakterien und kann in einer Fermentation verschiedene Kohlenhydrate zur Energiegewinnung verwerten. Kennzeichen einer Fermentation (Gärung) ist, dass die Substrate ohne Sauerstoff abgebaut werden. Das für Milchsäurebakterien typische Produkt bei der Fermentation ist die Milchsäure, folglich wird dieser Stoffwechselweg als Milchsäuregärung bezeichnet. Da Milchsäure bzw. Lactat, das Anion der Milchsäure, das Hauptprodukt dieser Gärung ist, wird S. sobrinus zu den homofermentativen Arten gerechnet.[5] Er ist in der Lage, die Monosaccharide Glucose und Fructose, die Disaccharide Saccharose und Trehalose sowie die Zuckeralkohole Mannitol und Sorbitol unter Säurebildung zu verwerten, während dies bei dem Disaccharid Melibiose und dem Trisaccharid Raffinose nicht der Fall ist.[1] Andere Quellen geben an, dass die Ergebnisse bei Sorbitol, Melibiose und Raffinose variabel sind, d. h. sie führen nicht immer zu einem positiven Testergebnis. Ein positives Resultat für Mannitol wird bestätigt, außerdem für das Disaccharid Maltose aufgeführt.[7]
Von Bedeutung für die Pathogenität ist die Bildung von extrazellulären Polysacchariden (abgekürzt als ecp aus dem Englischen extracellular polysaccharide), wenn Saccharose vorhanden ist. Bei den produzierten Polysacchariden handelt es sich um Glucane, die aus D-Glucose-Molekülen aufgebaut sind. Für S. sobrinus typisch ist das Mutan, ein wasserunlösliches Glucan, dessen Glucose-Einheiten durch eine α-1,3-glycosidische Bindung miteinander verknüpft sind. Die Bezeichnung des Polysaccharids wurde nach dem verwandten S. mutans vergeben, erst später stellte sich heraus, dass S. sobrinus der Produzent ist.[8]
Einige Enzyme, die im Stoffwechsel verwendet werden, um bestimmte Substrate abzubauen, werden im Rahmen einer „Bunten Reihe“ nachgewiesen, um ein Bakterium zu identifizieren. S. sobrinus verhält sich negativ im Katalase- und Oxidase-Test. Er verfügt über das Enzym α-Glucosidase, das die Abspaltung von α-Glucose aus Glucoseketten bewirkt. Er besitzt nicht das Enzym Urease, um Harnstoff zu verwerten.[7] Außerdem ist das Enzym Arginindihydrolase (EC 3.5.3.6) nicht vorhanden, so dass keine Abspaltung von Ammoniak aus der Aminosäure Arginin erfolgt.[1] Im Gegensatz zu S. mutans ist er in der Lage, Wasserstoffperoxid (H2O2) zu bilden. Der Voges-Proskauer-Test verläuft positiv, es wird also Acetoin gebildet. Er ist resistent gegen Bacitracin.[7]
Die Mureinschicht in der Zellwand enthält die Diaminosäure L-Lysin als diagnostisch wichtige Aminosäure an Position 3 der Peptidbrücke. Der Peptidoglycan-Typ ist A3α, neben Lysin sind noch die Aminosäuren Glycin und L-Alanin vorhanden.[9]
Zur Unterteilung der Streptokokken wird ihr Hämolyseverhalten und vorhandene Antigene beurteilt. Streptococcus sobrinus gehört zu der Viridans-Untergruppe, die nach ihrem Habitat auch als „orale Streptokokken“ bezeichnet werden. Sie werden nicht den Lancefield-Gruppen zugeordnet, die zur Einteilung der β-hämolysierenden Arten dienen.[5] Stattdessen werden serologische Untersuchungen mit den sogenannten Bratthall-Antiseren durchgeführt. S. sobrinus umfasst die Serotypen d und g,[7] wobei der Typusstamm weder mit Antikörpern der Gruppe d noch der Gruppe g reagiert.[1]
Das Genom des Stammes Streptococcus sobrinus 6715 wurde im Jahr 2003 vollständig sequenziert. Der für die Untersuchung verwendete Bakterienstamm wurde aus der Mundhöhle eines Menschen isoliert.[4] Seitdem wurden mehr als 50 weitere Bakterienstämme genetisch untersucht, darunter auch der Typusstamm S. sobrinus ATCC 33478. Dessen Genomgröße beträgt 2096 Kilobasenpaare (kb),[10] dies entspricht etwa 45 % der Genomgröße von Escherichia coli. Es sind 2016 Proteine annotiert.[10] Das Ergebnis der Sequenzierung zeigt einen GC-Gehalt (den Anteil der Nukleinbasen Guanin und Cytosin) in der Bakterien-DNA von 43,5 Molprozent für den Typusstamm[10] und zwischen 44 und 46 Molprozent für die Art.[7] Dies ist vergleichbar mit den anderen Streptococcus-Arten, deren GC-Gehalt in der DNA zwischen 34 und 46 Molprozent liegt.[5] Für phylogenetische Untersuchungen wurden außerdem die Nukleotide der 16S rRNA bestimmt, ein für Prokaryoten typischer Vertreter der ribosomalen RNA. Dies führte zu einer weiteren Unterteilung der Viridans-Gruppe.[7]
Im Jahre 2012 erfolgte ein umfangreicher Vergleich des Typusstamms mit den Genomen mehrerer Stämme von S. mutans. Die beteiligten Wissenschaftler untersuchten dabei das Signaltransduktionssystem, das für die Bakterien von Bedeutung ist, um Veränderungen in der Umwelt zu detektieren und darauf zu reagieren, um somit zu überleben. Das Signaltransduktionssystem besteht aus zwei Komponenten und wird als TCS (englisch: two component system) abgekürzt. Bei den zwei Komponenten handelt es sich um die als Transmembransensor wirkende Histidinkinase (HK) und einem im Cytoplasma vorliegenden Antwortregulator (abgekürzt als RR aus dem Englischen response regulator). Die Gene, die für diese Proteine codieren, liegen üblicherweise angrenzend auf einem Operon. Die Analyse der orthologen Gene der zehn untersuchten Bakterienstämme zeigt, dass es 18 TCS-Cluster gibt, von denen acht TCS-Cluster bei allen Stämmen vorkommen. Die HK- und RR-Komponenten unterscheiden sich jedoch in ihren Funktionen, so fehlen bei S. sobrinus die TCS, die vermutlich zur Säuretoleranz und zum Fructan-Katabolismus beitragen. Diese Unterschiede werden dahingehend gedeutet, dass es verschiedene Überlebensstrategien von S. sobrinus und S. mutans an die sich schnell verändernden Bedingungen im Lebensraum Mundhöhle gibt, was zum Verständnis der Pathogenität beitragen kann.[11]
Das Habitat von Streptococcus sobrinus ist die Mundhöhle des Menschen, er wird daher zu den „oralen Streptokokken“ gezählt.[12] Insbesondere ist er auf der Oberfläche der Zähne zu finden.[1] Funde bei Tieren, vor allem bei Versuchstieren, gelten als nicht gesichert, da die Differenzierung der Streptococcus-Arten aufwändig ist, insbesondere der phänotypisch ähnlichen Arten, die zur Mutans-Gruppe gezählt werden. Hinzu kommt, dass sich die Systematik in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts mehrfach geändert hat.[1][12]
Die Art Streptococcus sobrinus zählt zu der Familie der Streptococcaceae in der Ordnung der Lactobacillales (Milchsäurebakterien) in der Abteilung der Firmicutes. Die Familie umfasst neben der Gattung Streptococcus noch die Gattungen Lactococcus und Lactovum.[13] Die Systematik der Streptokokken hat sich in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts mehrfach geändert, zunächst erfolgte eine Aufteilung auf drei Gattungen unter den Gesichtspunkten der Pathogenität, des Vorkommens (Enterococcus) oder des Einsatzes in der Molkereiindustrie. Die in der Gattung Streptococcus verbliebenen Arten wurden nach ihrer Pathogenität und vorhandenen Antigenen der Pyogenes-Untergruppe oder der Viridans-Untergruppe zugeordnet.[5] Letztere werden auch als „orale Streptokokken“ bezeichnet. Phylogenetische Untersuchungen Ende des 20. Jahrhunderts zeigen innerhalb dieser Gruppe eine Aufteilung in vier verschiedene Teilgruppen, die jeweils mehrere Arten umfassen und nach einer typischen Spezies benannt sind. Streptococcus sobrinus gehört zur Mutans-Gruppe,[7] die auch schon vorher als eine zusammengehörige Einheit beschrieben und als „Mutans-Streptokokken“ bezeichnet wurden.[1][8]
Streptococcus sobrinus wurde 1974 von Alan L. Coykendall bei der detaillierten Untersuchung verschiedener Stämme von S. mutans zunächst als dessen Unterart S. mutans subsp. sobrinus beschrieben.[14] Neben Unterschieden im GC-Gehalt ergab sich auch eine geringe Übereinstimmung mit dem Typusstamm bei Versuchen zur DNA-DNA-Hybridisierung. Daraufhin schlug Coykendall 1977 vor, die Subspezies in die Rangstufe einer eigenen Spezies zu heben.[15] Zu diesem Zeitpunkt war jedoch ein Typusstamm der neuen Art nicht in einer gängigen Sammlung von Mikroorganismen verfügbar, eine der Regeln des Bakteriologischen Codes. Daher wurde bei der 1980 stattfindenden Neuorganisation der Nomenklatur der Bakterien die Art nicht in der Liste der anerkannte Bakteriennamen (Approved Lists of Bacterial Names) aufgeführt.[16] Mit der Definition eines Typusstamms und dessen Hinterlegung in mehreren Stammsammlungen schlug er 1983 die Bezeichnung S. sobrinus nom. rev. (nom. rev. für nomen revictum, lateinisch für „wiederaufgenommener Name“) vor,[1] der anerkannt wurde.[13] Der Bakterienstamm S. sobrinus SL1 ist der Typusstamm der Art und wurde unter anderem in den Sammlungen von Mikroorganismen in den USA (als ATCC 33478), Großbritannien (als NCTC 12279) und Deutschland (bei der DSMZ als DSM 20742) hinterlegt.[17] Als Folge dieser nicht von Beginn an erfolgreichen Erstbeschreibung wird die Art mit Autorennamen als Streptococcus sobrinus (ex Coykendall 1974) Coykendall 1983 bezeichnet. Streptococcus mutans subsp. sobrinus gilt als Synonym.[13][17] Neben dem Typusstamm sind über 50 Bakterienstämme bekannt, die meisten davon waren und sind Ziel genetischer Untersuchungen (Stand 2014).[10]
Der Gattungsname Streptococcus verweist auf die kettenförmig aneinander gereihten kugelförmigen Zellen (vergleiche Kokken). Der Artname S. sobrinus enthält das lateinische Wort sobrinus, mit dem ein Verwandter, der Cousin mütterlicherseits, bezeichnet wird. Damit soll auf die Verwandtschaft zwischen dieser Art und S. mutans hingewiesen werden.[1][13]
Streptococcus sobrinus gilt mit als wichtiger Verursacher der Karies und wird somit als pathogen („krankheitserregend“) bezeichnet.[7] Er wird durch die Biostoffverordnung in Verbindung mit der TRBA (Technische Regeln für Biologische Arbeitsstoffe) 466 der Risikogruppe 2 zugeordnet.[18]
Der Erreger besitzt eine Reihe spezieller Eigenschaften (Virulenzfaktoren), die ihm eine Hauptrolle bei der Entstehung des bakteriellen Zahnbelags zuweisen:
Untersuchungen mit genetisch veränderten Bakterienstämmen von S. sobrinus und S. mutans bestätigen den Einfluss dieser Virulenzfaktoren. Mutanten mit reduzierter Produktion der ecp zeigen im Tierversuch ein verringertes Potential, Karies auszulösen. Gleiches gilt, wenn die Bakterien weniger Säure produzieren oder weniger säuretolerant sind.[8]
Streptococcus sobrinus und die verwandte Art Streptococcus mutans verstärken die Bildung von Karies beim Menschen an den Zähnen. Der Biofilm ist eine Mischung aus Zucker und Plaque und bildet eine geeignete Umgebung für das Wachstum von S. sobrinus, der noch enger als S. mutans mit der Prävalenz von Karies verbunden ist. S. sobrinus ist ebenso für die frühkindliche Karies verantwortlich, welche einen Großteil die Zahnschäden und Zahnschmerzen bei Kindern verursacht. Kinder erwerben in der Regel S. sobrinus Stämme von ihren Müttern, jedoch erleichtert der relativ hohe Konsum von Zucker durch Minderjährige das Wachstum der Bakterien und fördert den Beginn der frühkindlichen Karies. S. sobrinus wurde auch an den Zähnen von Ratten nachgewiesen.
Streptococcus sobrinus ist eine Bakterienart aus der Gattung Streptococcus (eingedeutscht: Streptokokken). Es handelt sich um grampositive Bakterien, die Zellen sind fakultativ anaerob, sie können mit und ohne Sauerstoff leben. Streptococcus sobrinus und die verwandte Art Streptococcus mutans sind pathogen und verstärken die Bildung von Karies beim Menschen an den Zähnen. Von Bedeutung hierbei ist die Fähigkeit von Streptococcus sobrinus, im Rahmen der Milchsäuregärung Säuren herzustellen, die den Zahnschmelz angreifen sowie die Produktion von Glucanen. Dabei handelt es sich um Polysaccharide, die sich auf der Zahnoberfläche anheften und einen Biofilm bilden, in dem sich die Bakterien vermehren können.
Streptococcus sobrinus wurde zunächst als Unterart von Streptococcus mutans betrachtet, 1983 jedoch als eigene Spezies etabliert. Die Art umfasst zahlreiche Bakterienstämme. Das Genom des Stammes Streptococcus sobrinus 6715 wurde im Jahr 2003 vollständig sequenziert.
Streptococcus sobrinus is a Gram-positive, catalase-negative, non-motile, and anaerobic member of the genus Streptococcus.[1]
Streptococcus sobrinus in conjunction with the closely related species Streptococcus mutans are pathogenic within humans and enhances the formation of caries within teeth. Biofilm from the mixture of sugar and plaque create a suitable environment for S. sobrinus to grow. S. sobrinus is more closely connected with the prevalence of caries than S. mutans. S. sobrinus is also affiliated with early childhood caries, which are responsible for the majority of dental abscesses and toothaches in children. Children generally acquire S. sobrinus strains from their mother, but the relatively high consumption of sugars by minors facilitates bacterial growth and threatens the onset of early childhood tooth decay. S. sobrinus has also been documented within the teeth of rats.
Streptococcus sobrinus was discovered by the French biologist Louis Pasteur in 1887 along with other human pathogens. The full genome of S. sobrinus has been sequenced,[2] and the related species S. mutans has also been fully sequenced.
Extracellular long-chained glucans synthesized from sucrose via glucosyltransferase enzymes help accumulate S. sobrinus on tooth enamel surfaces. The glucans provide a shelter for bacterial colonization, and the protected environment creates the perfect nesting ground for S. sobrinus and other microorganisms to sustain a stable community in the form of dental plaque. S. sobrinus in turn releases lactic acid in the anaerobic metabolism of glucose. Lactic acid demineralizes tooth enamel and fosters the initiation of dental caries. S. sobrinus has an optimal growth temperature of 37 °C and thrives in a slightly acidic environment at a pH of 6.3. This makes the human mouth a suitable habitat due to its acidic characteristics, favorable body temperature, and significant amount of food sugars passing through the mouth on a daily basis. However, these traits also indicate that S. sobrinus has a difficult time surviving outside the host of the human teeth.
In 1995 a paper by Meurman et al. tested Lactobacillus rhamnosus for inhibitory properties, although this relationship was only observed with a weak correlation at a pH below 5. Lectin from Talisia esculenta and Labramin from Labramia bojeri seeds were found to inhibit the adherence of S. sobrinus to tooth enamel, but had no effect on the growth of the population itself. A study by Sun et al. in 2009, tested a vaccine for S. sobrinus, and initial tests have been successful in providing protection.
Streptococcus sobrinus is a Gram-positive, catalase-negative, non-motile, and anaerobic member of the genus Streptococcus.
El Streptococcus sobrinus es una variedad de Streptococcus viridans. Esta bacteria vive en la flora bacteriana de la boca humana. Aparte del Streptococcus mutans, este microorganismo es uno de los causantes de las caries dental humana.
Streptococcus sobrinus is een gram-positieve, facultatief anaerobe bacterie. De bacterie werd in 1887 ontdekt door de Franse bioloog Louis Pasteur.
Streptococcus sobrinus in combinatie met het nauw verwante soorten Streptococcus mutans zijn pathogeen in mensen en verhoogt de vorming van cariës in de tanden. Een biofilm uit een mengsel van suiker en tandplak is een geschikte omgeving voor de bacterie om te groeien. De soort is ook verantwoordelijk voor cariës bij jonge kinderen, die verantwoordelijk zijn voor het merendeel van de abcessen en kiespijn bij kinderen. Kinderen krijgen in het algemeen bacteriestammen van hun moeder, maar de relatief hoge consumptie van suikers door minderjarigen faciliteert de groei van bacteriën en draagt bij aan het begin van de tandbederf op jonge leeftijd.
Streptococcus sobrinus is een gram-positieve, facultatief anaerobe bacterie. De bacterie werd in 1887 ontdekt door de Franse bioloog Louis Pasteur.
ソブリヌス菌（ソブリヌスきん、学名：Streptococcus sobrinus ストレプトコックス・ソブリヌス）とは、グラム陽性で通性嫌気性の連鎖球菌の一種のことである。ヒトの口腔内にも存在し、う蝕（虫歯）の原因菌のひとつである。近年では虫歯菌の別名としても有名。1887年にルイ・パスツールによって発見された。
ソブリヌス菌（ソブリヌスきん、学名：Streptococcus sobrinus ストレプトコックス・ソブリヌス）とは、グラム陽性で通性嫌気性の連鎖球菌の一種のことである。ヒトの口腔内にも存在し、う蝕（虫歯）の原因菌のひとつである。近年では虫歯菌の別名としても有名。1887年にルイ・パスツールによって発見された。
