الأحياء الدقيقة لداء اللايم

داء لايم، أو داء البورليات،  تسببه البكتيريا الملتوية من جنس البورليا والتي لديها ما يقارب 37 نوعا، 12 نوعا منها لها صلة بداء لايم، ولا يزال عدد غير معروف من السلالات الجينية. البوريليا المعروف عنها التسبب بمرض لايم وتعرف ببوريليا برغدورفيرية.
تتغذى البوريليا على القليل من الأكسجين، وهي بطيئة النمو وهذا هو السبب الرئيسي لتأخر تشخيص المريض بداء لايم – واكتشف أن لديها تنوع كبير في السلالات أكثر مما تم اكتشافه. وهذه السلالات تختلف في ظهور الأعراض  والتوزيع الجغرافي.
باستثناء البوريليا الراجعة (التي تسبب الحمى الراجعة والتي تنتقل عن طريق القمل) فيعتقد أن جميع الأصناف الأخرى من البوريليا تنتقل عن طريق القراد.

الانواع والسلالات

حتى وقت قريب، كان يعتقد أنه هناك ثلاثة أنواع فقط من المجموعات المورثة المسببة لداء لايم وهي: بوريليا برغدورفيرية (النوع الأكثر انتشاراً في أمريكا الشمالية ويتواجد أيضاً في أوروبا) وبوريليا أفزلية وبوريليا هرمسية (كلاهما ينتشران في أوراسيا). يوجد في المركز الوطني لمعلومات التقنية الحيوية عشرة مجموعات مورثة كاملة من سلالات البوريليا البرغدورفيرية والبوريليا الأفزلية والبوريليا الهرمسية منذ فبراير 2013. 

بوريليا لونستارية

بعيداً عن ما ذكر من الأنواع المتقاربة جينياً،  هناك أنواع مهمة أخرى من البوريليا ومن ضمنها:

في أستراليا

لا يوجد دليل قاطع على وجود البوريليا البرغدورفيرية أو أية حالة من القراد الناقل للمرض الذي قد يكون مسوولا عن متلازمة محلية متعلقة بداء اللايم. وجود داء اللايم في أستراليا مثير للجدل. تم رصد عدد من حالات التهاب النخاع المستعرض في أستراليا بسبب قدومها مع المسافرين من قارات اخرى.

دورة الحياة

دورة حياة بوريليا برغدورفيرية معقدة وتتطلب القراد وأنواع قادرة على حمل البكتيريا(عادةً القوارض الصغيرة). الفئران هي المستضيف الأولي لهذه البكتيريا.
القراد القاسي له تاريخ حياتي متعدد ومختلف لتحسين فرصهم في الإتصال مع المضيف المناسب لضمان البقاء على قيد الحياة. مراحل
حياة القراد الناعم لا يمكن تمييزها بسهولة. يفقس من البيضة في المرحلة الاولى إلى يرقة ذات ستة أرجل ، ثم يتغذى على الدم من المضيف ليتحول إلى مرحلة الحورية الأولى. على عكس القراد القاسي العديد من القراد الناعم  يدخل عدة مراحل من مراحل من الحورية، ويزيد حجمها تدريجيا حتى يصل إلى مرحلة البلوغ.
دورة حياة القراد الغزالي غالباً تسمى دورة الحياة المتأخرة، وتضم ثلاث مراحل للنمو اليرقة والحورية والبلوغ.
دورة الحياة التي تشمل المستودع الطبيعي والعدوى لعدة مستضيفين تم توسيعها في الآونه الأخيرة  لتشمل أشكال البكتيريا الملتوية التي تختلف من البكتيريا ذات شكل المفتاح المتحرك والتي تشمل أشكال شبيهه بجبلة كرية كيسية (بكتيريا عديمة الغلاف) والأشكال الحبيبية المكورة من الجوانب والعصويات المستقيمة الغير ملتوية غير المتحركة ، وهذا بسبب طفرات فلاجينية. نموذج حياة المتصورة الوبالية ذات المظهر الجانبي (الملاريا) متعدد المراحل والذي يتمثل في مختلف المستضيفين من الحشرات والثدييات هو نموذج فرضي شبيه لدورة حياة البوريليا الملتوية الحلزونية المعقدة .
في حين أن البوريليا البرغدورفيرية هي الأكثر ارتباطا مع القراد الغزالي والفئران بيضاء القدم. فكل من القوارض والطيور تكون خازنات مختصة بالبوريليا البرغدورفيرية، والبورليا أفزيلي غالبا تكتشف في القراد المتغذي على القوارض ، والبورليا فالايسيانا تبدو مرتبطة بالطيور.
مقاومة الأنواع الجينية المختلفة من  لولبيات داء اللايم للنشاط المضاد للبكتيريا لنظام المتممات في الجهاز المناعي  للمستضيف قد يمكن من تحديد الارتباط والعلاقة بينها وبين المستضيف.

الخصائص الجينومية

في عام 1995 , جينوم البوريليا البرغدورفيرية (سلالة بي 31) كان ثالث جينوم ميكروبي يكتشف تسلسله، آتياً بعد السلالات لبكتيريا المستدمية النزلية وبكتيريا المفطورة التناسلية (ميكوبلاما جينتاليوم). والكروموسومات في البوريليا البرغدورفيرية تحتوي على 910,725 أزواج قاعدية و853 جين. الجينوم الغير أعتيادي هو من أكبر الصفات المفاجئة للبوريليا البرغدورفيرية مقارنة بالبكتيريا الإخرى فهو أكثر تعقيدا من شبيهه بكتيريا اللولبية الشاحبة (العامل المسبب لمرض الزهري). جينوم البوريليا البرغدورفيرية (سلالة بي 31) يحتوي على كرموسوم خطي (يتكون من خيط واحد)، و21 بلازميد (12 خطية و9 حلقية) فحتى الآن يعد هذا أكبر عدد للبلازميدات
التي وجدت في أي نوع من البكتيريا. تبادل الجينات (يتضمن نقل البلازميدات) يمثل أحد الأسباب
التي تجعل هذا الكائن مسببا للأمراض. وجود البكتيريا لوقت طويل أدى إلى خسارة بعض البلازميدات والتغييرات في تعبير البروتين ، وفقدان البلازميدات يؤدي إلى خسارة قدرة الكائن
في التأثير على حيوانات التجارب المخبرية وإصابتها.، مما يدل على أن البلازميدات هي الجينات الرئيسية المشاركة في الفوعة (حدة الجرثوم).
التحاليل الكيميائية لغشاء البوريليا البرغدورفيرية الخارجي أظهر أن الغشاء يتكون من 46 % بروتينات ، و51 % دهون، و3% كربوهيدرات.

التركيب والنمو

بكتيريا (ب.بورجدورفيري) مميزه جدا ، متحركه، تتكون من غشائين مزدوجين، ملتويه ومسطحه، يتراوح طولها ما بين 9 إلى 32 ميكرومتر. بسبب غشائها الداخلي المزدوج ، كثيرا ما توصف بانها سلبيه الغرام على الرغم من اصطباغها بصبغة خفيفة، الاغشية البكتيرية في بكتيريا (بورجدورفيري) (ن 40) ، (ب 31) (ن ل للبلكتيريا سلبية الغرام . 303) لا تحتوي على دهون عديدة السكريات. ومع ذلك فقد تم العثور على مكونات مشابهة للدهون عديدة التسكر في غشاء السلالة B31.  (ب.بورجدورفيري) كائنات قليلة الحاجة للهواء ،لذلك تتطلب قليلاً من الاكسجين من اجل البقاء. خلافا لمعظم البكتيريا. بكتيريا (ب.بورجدورفيري) لا تحتوي علي الحديد مما يجعلها تتغلب على صعوبة الحصول على الحديد أثناء العدوى. وهي تعيش بصورة أساسية خارج الخلايا على الرغم من أنها قد تختبئ داخل الخلايا في المختبر.
تحتوي بكتيريا (ب.بورجدورفيري) على الاسواط وذلك يساعدها على الحركة بفعالية خلال الانسجة اللزجة وتعد كأحد العوامل الممرضة. 
(ب.بورجدورفيري) تنمو ببطء شديد في زمن يتراوح مابين 12 إلى 18 ساعة خلاف العديد من البكتيريا المسببه للامراض الاخرى مثل البكتيريا العقدية الكروية و الكروية العنقودية التي تنمو خلال 20 إلى 30 دقيقة. وبما ان العديد من المضادات الحيوية تقتل البكتيريا، داء اللايم يتطلب دورات علاج أطول نسبيا.

بروتينات الغشاء الخلوي

غشاء بكتيريا بوريليا برغدورفيرية الخلوي يتكون من بروتينات خلوية فريدة تنقسم إلى بروتينات خلوية A وبروتينات خلوية .F هذه البروتينات الخلوية بروتينات دهنية معلقة بالغشاء الخلوي بواسطة حمض دهني. وهذه البروتينات تلعب دورًا هامًا في في نقل، بقاء وتفوع حشرة قراد الغزال.
البروتينات الخلوية OspA, OspB وOspD تتمظهرعلى بكتيريا بوريليا برغدورفيرية التي توجد في قناة قراد الغزال الهضمية مما يشير إلى أنها تعزز استمرار البكتيريا الحلزونية في القراد بين وجبات الدم.
أثناء الإرسال إلى المضيفات الثدية، عندما تبدأ القراد الحورية بالتغذية تبدأ البكتيريا اللولبية في معدتها بالتكاثر بسرعة، معظم البكتيريا الحلزونية تتوقف عن التعبير عن البروتينات الخلوية A على سطحها. مع إختفاء البروتينات الخلوية A تبدأ البكتيريا الحلزونية بمعدة قراد الغزال بإظهار عن البروتينات الخلوية C ثم تنتقل إلى الغدة اللعابية. زيادة البروتينات الخلوية C تبدأ خلال اليوم الأولى للتغذية ويصل إلى أعلى مستوياته بعد 48 ساعة من التعلق. 
جينات البروتينات الخلوية A وB ترمز لبروتينات الغشاء الخارجي الرئيسي ل“بوريليا برغدورفيرية”. كلا البروتينين Aو B يظهران درجة عالية في التشابه التسلسلي، مما يدل على ازدواجية حدثت في مدة زمنية قريبة. تقريبا كل اللولبيات في معدة حورية القراد تظهر البروتينات الخلوية A. البروتينات الخلوية A تعزز ارتباط بكتيريا بوريليا برغدورفيرية ببروتين حشرة قراد الغزال  TROSPA،وهو موجود على خلايا الحشرة الظهارية[39][53]. يوجد للبروتينات 
الخلوية Bأيضا دور أساسي في ارتباط  بكتيريا بوريليا برغدورفيرية  بأمعاء القراد. على الرغم من تبين أن 
البروتينات الخلوية D تعمل على الارتباط بأمعاء حشرة قراد الغزال في المختبر( وكذلك البروتينات الخلوية A وB)، فإنه ليس بالضروري للارتباط بأمعاء حشرة قراد الغزالأو استعمارها، وليس مطلوباً لإصابة البشر.
البروتينات الخلوية C وFهي مستضدات قوية؛ يتم الكشف عن وجودها من قبل المضيف مما يحدث استجابة مناعية. في حين أن كل الخلايا البكتيرية الفردية تحتوي على نسخة واحدة فقط من جينات البروتينات الخلوية C، تسلسل الجينات من البروتينات الخلوية C بين سلالات مختلفة داخل كل من أنواع مرض لايم الرئيسية الثلاثة متغير بدرجة كبيرة. البروتينات الخلوية C تلعب دورا أساسيا خلال المراحل المبكرة لإصابة الثديات. في المصابين بقراد الغزال الذي يتغذى على الثدييات، قد تكون البروتينات الخلوية C ضرورية أيضا للسماح لبكتيريا بوريليا برغدورفيرية بالتعلق بالغدة اللعابية وغزوها، بعد خروجه من القناة الهضمية، وإن لم تكن جميع الدراسات تتفق على مثل هذا الدور للبروتين. البروتينات الخلوية C ترتبط ببروتين حشرة قراد الغزال اللعابي Slap 15  الذي يحميالبكتيريا الحلزونية من نظام المتممة واضعاف وظيفة الخلايا الجذعية. 
البروتينات الخلوية E والبروتينات الخلوية F اكتشفت بالبداية في بكتيريا بوريليا 
برغدورفيرية سلالة N40. يتم ترتيب جينات البروتينات الخلوية E وترتيبها هيكليا جنبا إلى جنب كوحدة واحدة تحت سيطرة أحد محفز مشترك واحد. السلالة الواحدة من بكتيريا بوريليا برغدورفيرية  تحمل نسخاً متعددة ومترابطة من الموقع الكروموسومي ospEF، والتي يشار إليها مجتمعة ب Erp. في بكتيريا بوريليا برغدورفيرية السلالات B31 و297، أكثر المواقع الكروموسومية لErp  تحتل نفس الموقع على نسخ متعددة من البلازميد cp32 المتواجد في هذه السلالات. ويتكون كل موضع من واحد أو اثنين من هذه الجينات(Erp). عند وجود اثنين من هذه الجينات، فإنها تنسخ  كمشغل واحد، وإن كان من الممكن في بعض الحالات لمحفز داخلي في الجين الأول نسخ الجين الثاني. وجود بروتينات Erp مهم للسماح لبكتيريا بوريليا برغدورفيرية بالتهرب من القتل بواسطة نظام المتممات البديل لمجموعة واسعة من المضيفات الحيوانية المحتملة، بروتينات Erp أظهرت أنماط ارتباط مختلفة بالعامل H (منظم نظام المتممات) في حيوانات المختلفة. ومع ذلك، فقد تبين أن وجود عامل H ليس ضرورياً لتمكين بكتيريا بوريليا برغدورفيرية من إصابة الفئران، مما يشير إلى أن برويتينات Erp لديها وظيفة إضافية.

اللقاحات

هناك لقاح يعتمد على بروتينات السطح  LYMErix) OspA من شركة غلاكسو سميث) والذي رُخص للبالغين. ولكن الشركة المصنعة للقاح ازالته طوعاً من الأسواق عام 2002. ويجري التركيز حالياً على لقاحات تتطلب تكراراً أقل للجرعات وتقدم حماية طويلة الأمد.
أيضاً الاهتمام يزداد باللقاحات التي تستهف القراد الناقل لداء لايم وبالتحديد مكونات لعاب القراد التي تغطي البكتيريا. وتوفر هذه الطريقة حمايةً ضد عدة  عوامل ممرضة بلقاح واحد.
حالياً يتم اطوير لقاحات فعالة لمرض لايم، لكن التجارب السابقة مع لقاح 
(LYMErix)
توحي بأن إيصال مثل هذه اللقاحات للأسواق سيكون تحدياً كبيراً.