Fusobacterium nucleatum

Fusobacterium nucleatum ist eine Spezies (Art) Gram-negativer, an­aerober Bakterien, die in der menschlichen Mundhöhle (d. h. oral) vor­kommen und eine Rolle bei Parodontalerkrankungen spielen. Diese Bak­terien­art wird häufig aus verschiedenen mikrobiellen monokulturellen und gemischten Infektionen bei Menschen und Tieren gefunden. Aufgrund seiner Häufigkeit und seiner Fähigkeit, mit anderen Bakterienarten in der Mundhöhle zu ko-aggregieren ist es sowohl bei Gesunden als auch im Krankheitsfall ein wichtiger Bestandteil der parodontalen Plaque (Zahn­belag).[1][2]

Fusobacterium nucleatum
Systematik
Abteilung: Fusobacteriota
Klasse: Fusobacteriia
Ordnung: Fusobacteriales
Familie: Fusobacteriaceae
Gattung: Fusobacterium
Art: Fusobacterium nucleatum
Wissenschaftlicher Name
Fusobacterium nucleatum
Knorr, 1922

Frühgeburten

Die Forschung hat eine Verbindung von durch F. nucleatum verursachter Parodontalerkrankung und Frühgeburten beim Menschen aufgezeigt. In etlichen Studien wurden Zellen von F. nucleatum aus dem Fruchtwasser, der Plazenta und der Chorion-Amnion-Membran von Frauen isoliert, die vorzeitig entbunden hatten. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass trächtige Labormäuse, die mit F. nucleatum direkt ins Blut (intravenös) geimpft wurden, vorzeitig entbinden; und die Pathologie der Infektion scheint die Beobachtungen beim Menschen widerzuspiegeln.[3] Zusammengenommen liefern diese Forschungen Hinweise für einen kausalen Zusammenhang zwischen Parodontalerkrankungen durch F. nucleatum und zumindest einigen Fällen von Frühgeburten. F. nucleatum kann auch aus der Scheidenflora isoliert werden, insbesondere bei Frauen mit bakterieller Vaginose.[4] Sowohl die reine Besiedlung der Vagina mit F. nucleatum als auch (erst recht) die bakterielle Vaginose wurden mit Frühgeburten und (weiteren) Infektionen in der Gebärmutter (Uterus) in Verbindung gebracht.[5] Durch Infektion mit F. nucleatum verursachte Frühgeburten könnten daher durch eine invasive Infektion des Gebärmuttergewebes entstehen, die von der mit diesem Bakterium besiedelten Vagina ausgeht (Stand Januar 2021).

Dickdarmkrebs

F. nucleatum wird nachweislich auch mit Darmkrebs (kolorektales Karzinom) in Verbindung gebracht. Fusobacterium-Spezies wurden in bestimmten Arten von Dickdarmtumoren in größeren Mengen gefunden als im umgebenden Dickdarmgewebe oder im Dickdarm gesunder Personen. Dafür scheint eine einzelne Klade verantwortlich zu sein.[6] Es ist aber noch unklar, ob es sich dabei nur um eine (indirekte) Korrelation oder einen tatsächlichen kausalen Zusammenhang handelt. In diesem Zusammenhang wurde ein spezieller Mechanismus beschrieben, durch den sich F. nucleatum ein entzündungsförderndes Milieu schafft. Dieses begünstigt das Tumorwachstum durch die Rekrutierung von in den Tumor eindringenden Immunzellen (Lymphozyten). Im Gegensatz zu anderen Bakterien, die mit Darmkrebs in Verbindung gebracht werden, verschlimmert F. nucleatum jedoch keine anderen pathologischen Prozesse wie Kolitis, Enteritis und die entzündungsbedingte Entstehung von Darmkrebs. Dies deutet auf eine direkte und spezifische Karzinogenese hin.[7]

F. nucleatum kann über ein äußeres Membranprotein namens FadA an E-Cadherine des Wirtsgewebes binden.[8] Darüber hinaus ermöglicht ein an der Zelloberfläche befindliches Lektin namens Fap2 das Anheften von F. nucleatum an Darmkrebszellen, wenn diese Anteile der Disaccharide Gal/GalNAc auf ihrer Oberfläche aufweisen. Es hat sich zudem gezeigt, dass die Bindung über Fap2 die Produktion von Zytokinen hochreguliert, die ihrerseits offenbar die Metastasierungsrate erhöhen.[9]

Etymologie

Der Gattungsname Fusobacterium leitet sich ab von lateinisch fusus ‚Spindel‘ und neulateinisch bacterium ‚Stäbchen‘; Fusobacterium bedeutet also ein Stäbchen mit spindelförmiger Verdickung. Das Art-Epitheton nucleatum hat ebenfalls lateinischen Ursprung und bedeutet ‚einen Kern oder Stein habend‘, im Sinne von ‚kernhaltig‘, was ebenfalls auf die spindelförmige Verdickung hinweist.[10]

Systematik

Die hier angegebene Systematik dieser Art und ihrer Stämme basiert auf folgenden Quellen (Stand 1. September 2023):

Die taxonomische Klassifizierung ist nach der LPSN (als autoritative Instanz) in Übereinstimmung mit den beiden anderen Quellen wie folgt:

Fusobacterium nucleatum ist Typusart der Gattung Fusobacterium, diese ist Typusgattung der Familie Fusobacteriaceae und der Ordnung Fusobacteriales. Die Ordnung ist monotypisch in der Klasse Fusobacteriia, diese wiederum im Phylum Fusobacteriota. (L,N,G) In der GTDB sind jedoch einer Reihe von Stämmen, die in der NCBI-Taxonomie dieser Art zugeordnet werden entweder in andere, teilweise neu (d. h. abgespaltene) Arten der Gattung zugeordnet, in einem Fall sogar einer anderen Gattung:

Spezies: Fusobacterium nucleatum Knorr 1922 (N)

  • Schreibvariante: Fusibacterium nucleatum (N)
  • Homotypische Synonyme:
    • „Bacillus fusiformis“ Veillon & Zuber 1898 (N)
    • „Fusiformis nucleatus“ (Knorr 1922) Bergey et al. 1930
  • Heterotypische Synonyme:
    • Fusobacterium fusiforme (N)
    • Fusobacterium plauti-vincenti (N)
    • „Corynebacterium fusiforme“ (Veillon & Zuber 1898) Lehmann & Neumann 1907 (N)
    • „Fusiformis fusiformis“ (Veillon & Zuber 1898) Topley & Wilson 1936 (N)
    • Subspezies: Fusobacterium nucleatum subsp. nucleatum (Knorr 1922) Dzink et al. 1990 (N)
      • Schreibvariante: Fusibacterium nucleatum subsp. nucleatum (N)
      • Referenzstamm: ATCC 25586 (L,N,G) alias CCUG 32989 (L,N), CCUG 33059 (L,N), CIP 101130 (L,N), DSM 15643 (L,N), JCM 8532 (L,N) oder BCCM/LMG 13131 (L,N)[13]
      • weitere Stämme der Subspezies: ChDC F316 (N; G:[A. 1]), ATCC 23726 (N) bzw. zwei verschiedene Stämme ATCC 23726 (BCM) und ATCC 23726 (Virginia Tech) (G[A. 1])
    • weitere Stämme ohne Zuordnung zu einer Subspezies: 25586 (G), ChDC F311 (G), ChDC F317 (G), CTI-2 (G,N), E9_12 (N; nicht bei G), Fn10-CTX3 (G), KCOM 1250 (G), KCOM 1322 (G), MGYG-HGUT-01459 (G), SRR9217441-mag-bin.4 (G), W7671 (G)

Stämme die in der NCBI-Taxonomie diesen Spezies, in der GTDB anderen zugeordnet wurden (Aufspaltungen und Verschiebungen):

  • zu Fusobacterium nucleatum_D (G: abgetrennt)
    • Referenzstamm: KCOM 1232 alias ChDC F37 (N,G)
  • zu Fusobacterium nucleatum_E (G: abgetrennt)
    • Referenzstamm: W1481 (N,G)
    • weitere Stämme: 1001295B_180824_G3, Marseille-Q7035 (G)
  • zu Fusobacterium nucleatum_J (G: abgetrennt)
    • Referenzstamm: 13-08-02 (G)
    • weitere Stämme: SRR9217490-mag-bin.11 (G)
  • zu Fusobacterium animalis (G)
    • CTI-1, CTI-3, CTI-5, YWH7053, YWH7054, YWH7055, YWH7056, YWH7199 (N,G)
  • zu Fusobacterium polymorphum (G)
    • 13_3C, CTI-6 (N,G)
  • zu Fusobacterium vincentii (G)
    • CTI-7 (N,G)
  • zu Listeria welshimeri (G: andere Gattung!)
    • CC53 (N,G)

Eine weitere Art der Gattung Fusobacterium von Bedeutung ist Fusobacterium necrophorum.

Anmerkungen
  1. GTDB ohne Zuordnung zu Unterarten (Subspezies)

Literatur
  • Ayako Muraoka, Miho Suzuki, Tomonari Hamaguchi, Shinya Watanabe, Kenta Iijima, Yoshiteru Murofushi, Keiko Shinjo, Satoko Osuka, Yumi Hariyama, Mikako Ito, Kinji Ohno, Tohru Kiyono, Satoru Kyo, Akira Iwase, Fumitaka Kikkawa, Hiroaki Kajiyama, Yutaka Kondo: ​Fusobacterium infection facilitates the development of endometriosis through the phenotypic transition of endometrial fibroblasts. In: Science Translational Medicine, Band 15, Nr. 700, 14. Juni 2023, S. eadd1531; doi:10.1126/scitranslmed.add1531, PMID 37315109, ResearchGate. Dazu:

Einzelnachweise
  1. Vinayak Kapatral, Iain Anderson, Natalia Ivanova, Gary Reznik, Tamara Los, Athanasios Lykidis, Anamitra Bhattacharyya, Allen Bartman, Warren Gardner, Galina Grechkin, Lihua Zhu, Olga Vasieva, Lien Chu, Yakov Kogan, Oleg Chaga, Eugene Goltsman, Axel Bernal, Niels Larsen, Mark D'Souza, Theresa Walunas, Gordon Pusch, Robert Haselkorn, Michael Fonstein, Nikos Kyrpides, Ross Overbeek: Genome sequence and analysis of the oral bacterium Fusobacterium nucleatum strain ATCC 25586. In: Journal of Bacteriology, Band 184, Nr. 7, April 2002, S. 2005​–2018; doi:10.1128/JB.184.7.2005-2018.2002, PMID 11889109, PMC 134920 (freier Volltext) (englisch).
  2. Benoit Signat, Christine Roques, Pierre Poulet, Danielle Duffaut: (Ro​le of) Fusobacterium nucleatum in Periodontal Health and Disease. In: Current Issues in Molecular Biology (CIMB), Band 13, Nr. 2, 2011, S. 25–36; doi:10.21775/cimb.013.025, PMID 21220789, MDPI, Reserchgate, Epub 10. Januar 2011 (englisch).
  3. Yiping W. Han ywh2@case.edu, Raymond W. Redline, Mei Li, Lihong Yin, Gale B. Hill, Thomas S. McCormick: ​Fusobacterium nucleatum induces premature and term stillbirths in pregnant mice: implication of oral bacteria in preterm birth. In: Infection and Immunity, Band 72, Nr. 4, April 2004, S. 2272​–2279; doi:10.1128/IAI.72.4.2272-2279.2004, PMID 15039352, PMC 375172 (freier Volltext) (englisch).
  4. Sharon L. Hillier, Marijane A. Krohn, Lorna K. Rabe, Seymour J. Klebanoff, David A. Eschenbach: The normal vaginal flora, H2O2-producing lactobacilli, and bacterial vaginosis in pregnant women. In: Clinical Infectious Diseases. 16 Suppl 4. Jahrgang, Juni 1993, S. S273-S281, doi:10.1093/clinids/16.supplement_4.s273, PMID 8324131 (englisch).
  5. Jane Hitti, Sharon L. Hillier, Kathy J. Agnew, Marjjane A. Krohn, Dale P. Reisner, David A. Eschenbach: Vaginal indicators of amniotic fluid infection in preterm labor. In: Obstetrics and Gynecology. 97. Jahrgang, Nr. 2, Februar 2001, S. 211–9, doi:10.1016/s0029-7844(00)01146-7, PMID 11165584 (englisch).
  6. Martha Zepeda-Rivera et al.: A distinct Fusobacterium nucleatum clade dominates the colorectal cancer niche. In: Nature, 2024, doi:10.1038/s41586-024-07182-w (englisch).
  7. Aleksandar D. Kostic, Eunyoung Chun, Lauren Robertson, Jonathan N. Glickman, Carey Ann Gallini, Monia Michaud, Thomas E. Clancy, Daniel C. Chung, Paul Lochhead, Georgina L. Hold, Emad M. El-Omar, Dean Brenner, Charles S. Fuchs, Matthew Meyerson, Wendy S. Garrett: ​Fusobacterium nucleatum potentiates intestinal tumorigenesis and modulates the tumor-immune microenvironment. In: Cell Host & Microbe, Band 14, Nr. 2, August 2013, S. 207–215; doi:10.1016/j.chom.2013.07.007, PMID 23954159, PMC 3772512 (freier Volltext) (englisch).
  8. Pin Guo, Zibin Tian, Xinjuan Kong, Lin Yang, Xinzhi Shan, Bingzi Dong, Xueli Ding, Xue Jing, Chen Jiang, Na Jiang, Yanan Yu: FadA promotes DNA damage and progression of Fusobacterium nucleatum-induced colorectal cancer through up-regulation of chk2. In: Journal of Experimental & Clinical Cancer Research. Band 39, Nr. 1, 29. September 2020, ISSN 1756-9966, S. 202; doi:10.1186/s13046-020-01677-w, PMID 32993749, PMC 7523382 (freier Volltext) (englisch).
  9. Michael A. Casasanta, Christopher C. Yoo, Barath Udayasuryan, Blake E. Sanders, Ariana Umaña, Yao Zhang, Huaiyao Peng, Alison J. Duncan, Yueying Wang, Liwu Li, Scott S. Verbridge, Daniel J. Slade: ​Fusobacterium nucleatum host-cell binding and invasion induces IL-8 and CXCL1 secretion that drives colorectal cancer cell migration. In: Science Signaling, Band 13, Nr. 641, Host-Microbe Interactions, 21. Juli 2020; doi:10.1126/scisignal.aba9157 (englisch). Dazu:
    • Preprint: Michael A. Casasanta, Christopher C. Yoo, Barath Udayasuryan, Blake E. Sanders, Ariana Umaña, Yao Zhang, Huaiyao Peng, Alison J. Duncan, Yueying Wang: ​Fusobacterium nucleatum host cell binding and invasion induces IL-8 and CXCL1 secretion that drives colorectal cancer cell migration. Auf: bioRxiv, 16. Januar 2020, doi:10.1101/2020.01.15.907931 (englisch).
  10. LPSN: Genus Fusobacterium Knorr 1922 …, Species Fusobacterium nucleatum Knorr 1922 …
  11. NCBI Taxonomy Browser: Fusobacterium nucleatum, Details: Fusobacterium nucleatum Knorr 1922 … (species).
  12. GTDB: Fusobacterium nucleatum (species).
  13. Type strain of Fusobacterium nucleatum. Auf: BacDive (Bacterial Diversity Metadatabase).
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