ANAEROBNE BAKTERIJE: KARAKTERISTIKE, VRSTE, VRSTE, KULTURA - BIOLOGIJA - 2024

U anaerobne bakterije su oni koji ne koriste kisik u svojim metaboličkim procesima. U stvari, mnoge od tih bakterija ne mogu preživjeti u sredinama u kojima je ovaj element prisutan, jer je za njih otrovan.

Jedan od metaboličkih procesa koji provodi ova vrsta bakterija i koji je najčešće proučavan je fermentacija. To je postupak koji ima velik broj primjena na industrijskoj razini, koji se, između ostalih proizvoda, odnose na proizvodnju alkoholnih pića, jogurta i octa.

Bacteroides, rod anaerobnih bakterija. Izvor: američka vlada

Slično tome, mnoge od ovih bakterija imaju svoje prirodno stanište u ljudskom tijelu, a nalaze se uglavnom u gastrointestinalnom traktu. Neki su bezopasni, ali drugi uzrokuju razne patologije u tijelu, od kojih mnoge mogu dovesti do smrti.

karakteristike

Anaerobne bakterije su među prvim živim bićima koja su se pojavila na planeti. Ono što je važno, tisućama godina prije, kad su se počeli pojavljivati ​​prvi životni oblici, razina kisika u atmosferi bila je doista niska. Zbog toga su prvi organizmi koji su se razvili imali druge stanične mehanizme za dobivanje energije.

Zapravo je za mnoge vrste koje čine skupinu anaerobnih bakterija kisik vrlo toksičan. Zbog toga se neke bakterije nalaze u staništima u kojima nema kisika.

Isto tako, postoje anaerobne bakterije koje podržavaju život u prisutnosti vrlo male količine kisika, pa se mogu nalaziti u većem broju okruženja. Neke od ovih bakterija dio su redovite ljudske mikrobiote, točnije na razini usne šupljine i gastrointestinalnog trakta.

S druge strane, ove bakterije provode fermentaciju. Ovo je katabolički proces kojim se organski spojevi razgrađuju na jednostavnije, a u nedostatku kisika. Izvode ga uglavnom anaerobne bakterije.

Isto tako, ne postoji niti jedna vrsta fermentacije. Ovisno o dobivenom proizvodu, postoji nekoliko vrsta, poput octene, mliječne i alkoholne fermentacije, između ostalih.

U tim bakterijama različiti enzimski sustavi savršeno funkcioniraju u nedostatku kisika. To je zato što se kao akceptori elektrona koriste drugi spojevi poput fumarata, nitrata ili sulfata.

Prikladno je napomenuti da mnoge anaerobne bakterije čine ljudske patogene. Među najpoznatijim i najpoznatijim mogu se spomenuti vrste rodova Porphyromonas, Clostridium i Prevotella, među ostalim.

Vrste anaerobnih bakterija

Mnoge anaerobne bakterije ne mogu odoljeti u okruženju u kojem ima kisika, jer je to za njih otrovno. No, postoje i neki, iako ne koriste kisik, mogu preživjeti u okruženjima u kojima postoje različite koncentracije ovog plina.

Imajući to u vidu, anaerobne bakterije mogu se podijeliti u tri vrste: obligate anaerobne, aerotolerantne i fakultativne anaerobne.

Obvezni anaerobi

Poznate su i kao stroge anaerobne bakterije. Oni su oni koji ne koriste kisik za bilo koji metabolički proces. Vaša tolerancija prema ovom plinu je promjenjiva. Prema ovome, obligate anaerobne bakterije razvrstavaju se u:

- Strogo: tolerirati samo koncentracije kisika ispod 0,5%.

- Umjereno: mogu podnijeti koncentracije kisika u rasponu između 2 i 8%.

Aerotolerantni anaerobi

Riječ je o bakterijama koje, iako ne koriste kisik za obavljanje bilo kakvog staničnog procesa, mogu živjeti u staništima tamo gdje ih ima. Klasičan primjer ove vrste bakterija je Pronibacterium acnespio, koji uzrokuje mnoge slučajeve akni.

Fakultativni anaerobi

Fakultativne anaerobne bakterije ne koriste kisik za svoje metaboličke procese, ali mogu živjeti u njegovoj prisutnosti, jer za njih nije toksičan. Oni uglavnom provode proces fermentacije kako bi dobili potrebnu energiju. Među najpoznatije fakultativne anaerobne bakterije spadaju Escherichia coli i Staphylococcus aureus.

Anaerobne vrste bakterija

Da bi se olakšalo proučavanje anaerobnih bakterija, oni se mogu grupirati prema svom obliku i obojenju u: gram-negativne koke, gram-pozitivne koke, gram-negativne šipke i gram-pozitivne šipke.

-Gram negativnih kokosa

Unutar ove skupine nalazi se nekoliko rodova kao što su Veillonella i Megasphaera.

Veillonella

Ovo je rod gram negativnih bakterija koji je dobro poznat po svom fermentacijskom potencijalu. Ove bakterije fermentiraju laktat u acetat i propionat kroz metabolički put poznat kao put metilmalonil-CoA.

Isto tako, oni su sastavni dio mikrobiote određenih dijelova tijela, poput usne šupljine i gastrointestinalnog trakta.

-Gram pozitivnih kokosa

Oni su bakterija okruglog oblika koja, obojena gram-pigmentom, poprima karakterističnu ljubičastu boju.

Anaerococcus

Bakterije ovog roda nalaze se u sastavu bakterijske flore ljudskog tijela. Međutim, moguće je da je uzrok određenih patoloških procesa. Ova bakterija izolirana je od vaginalnog pražnjenja, apscesa na jajnicima i određenih kroničnih rana.

Isto tako, u različitim kliničkim studijama slučajeva utvrđeno je da vrste ovog roda mogu izazvati širok spektar infekcija u mokraćnim putevima, kao i u krvi.

Pepto-streptokok

To je rod bakterija koje često uzrokuju razvoj patologija kod ljudi. Osim toga, dio su mikrobiote određene sluznice tijela, poput orofaringealne i genitourinarne.

-Gram negativnih bacila

Oni su bakterije koje imaju izduženi oblik šipke, a karakterizirane su dobivanjem boje fuksije kada su izložene procesu bojenja po Gramu. Ova skupina anaerobnih bakterija obuhvaća nekoliko rodova.

Prevotella

To je rod bakterija koje se često nalaze kao komponente bakterijske flore usne šupljine, gastrointestinalnog trakta i vaginalne šupljine. Unatoč tome, kada se promijene normalni tjelesni uvjeti, ove se bakterije nekontrolirano razmnožavaju.

Kada se to dogodi, Prevotella uzrokuje razvoj određenih infekcija, a najčešće su one koje se javljaju na razini parodontalne sluznice. Također su izolirani od pacijenata s reumatoidnim artritisom.

-Gram pozitivne bacile

U ovu skupinu ubrajaju se bakterije u obliku štapića koji u staničnoj stijenci imaju debeli sloj peptidoglikana koji zadržava čestice grama boje, dajući mu ljubičastu boju. Ova skupina uključuje širok izbor vrsta koje kod ljudi uzrokuju razne bolesti i patologije.

Clostridium botulinum

To je gram-pozitivna bakterija karakterizirana proizvodnjom spora, koje predstavljaju infektivno sredstvo za ljude. Na isti način, ova bakterija sintetizira i oslobađa određene toksine, čija je glavna funkcija paraliziranje mišića.

Među bolestima koje stvara ova bakterija možemo spomenuti prehrambeni botulizam, koji utječe na gastrointestinalni trakt, i dojenčad botulizam, koji pogađa djecu i uzrokuje izravnim gutanjem spora.

Clostridium tetani

Ova bakterija je dobro poznata u području medicine i bila je predmetom brojnih istraživanja o učincima koje stvara na tijelo. Kao i ostale bakterije roda Clostridium, i ova bakterija proizvodi endospore koje su vrlo otporne na sastavnice okoliša.

Clostridium tetani. Izvor: Davatelji sadržaja: CDC

Isto tako, ova bakterija uzrokuje patologiju kod ljudi poznatu kao tetanus. Ova bolest nastaje ulaskom spora u tijelo, koje klijaju i počinju sintetizirati i oslobađati toksine ove vrste.

Kada se to dogodi, spore ometaju prijenos živčanih impulsa, uzrokujući mišiće bolno spazmirajući.

Razlike od aerobnih bakterija

Glavna razlika između anaerobnih bakterija i aerobnih bakterija odnosi se na korištenje kisika i sposobnost razvijanja u prisutnosti ili odsutnosti ovog elementa.

U tom smislu, anaerobne bakterije ne koriste kisik ni za jedan od svojih unutarnjih procesa proizvodnje energije. Suprotno tome, aerobne bakterije ga koriste kao akceptor elektrona tijekom procesa staničnog disanja, pomoću kojeg razgrađuju molekule organskih spojeva, poput glukoze, dobivajući veliku količinu energije.

Isto tako, postoje i anaerobne bakterije koje, osim što ne koriste kisik u različitim procesima, ne mogu biti u okruženjima bogatim kisikom, jer je ovaj element za njih vrlo toksičan. Umjesto staničnog disanja, oni izvode fermentaciju.

Još jedna značajna razlika između dviju vrsta stanica ima veze s njihovim staništima. Aerobne bakterije nalaze se u sredinama u kojima je kisik široko dostupan, dok aneroidne bakterije prežive u sredinama u kojima je potpuna odsutnost kisika ili u kojima su koncentracije kisika vrlo niske.

Kultura anaerobnih bakterija

Uzgoj anaerobnih bakterija proces je u kojem se moraju poduzeti sve potrebne mjere opreza kako ne bi došlo do pogreške. Ovdje je važno imati na umu da neke vrste anaerobnih bakterija ne mogu imati bilo koji kontakt s kisikom, jer to za njih može biti otrovno sredstvo.

Jedan od elemenata koji treba uzeti u obzir pri provođenju kulture u laboratoriju je medij kulture koji se treba koristiti. Svaka skupina bakterija ima određene specifične potrebe.

Kulturni mediji

Trenutno postoje mnogi kulturi koji se mogu koristiti za sjetvu bilo koje vrste bakterija. U specifičnom slučaju anaerobnih bakterija, kulturi se zahtjeva dodatak reducirajućih tvari, poput tioglikolata ili cisteina.

Isto tako, za optimizaciju rezultata koji se očekuju, može se dodati redox indikator, koji pokazuje moguću prisutnost kisika, poput resazurina.

Najčešće korišteni i preporučeni kulturi za sjeme anaerobnih bakterija su:

- Krvni agar za anerobiose: sadrži, između ostalog, ekstrakt mesa, ekstrakt kvasca, NaCl, glukozu i pepton.

- Čokoladni agar: ne koristi se široko za uzgoj anaerobnih bakterija. Međutim, zahvaljujući svojim komponentama moguće je natjerati ih da tamo rastu.

- Agar etil fenil alkohola s krvlju: ovaj medij se široko koristi za pravilno izoliranje anaerobnih bakterija.

- Columbia agar s kolistinom i nalidiksičnom kiselinom.

- tioglikolat: općenito je obogaćen L-cistinom, heminom i vitaminom K.

- KVLB agar (kanamicin, vankomicin, lakirana krv): posebno za gram negativne bacile.

Postupak

Nakon odabira kulture koja se koristi, prema bakterijama koje će se uzgajati, postupak može započeti. U tom smislu mora se stvoriti potpuno anaerobno okruženje u kojem nema kisika. Da bi se to postiglo, mogu se slijediti dva postupka:

- Metoda natrijum hidroksid - pirogalna kiselina: ova se metoda temelji na dobivanju anaerobnog okoliša kemijskom reakcijom, koristeći umjesto reducirajućeg sredstva katalizator. To je osjetljiv i potencijalno opasan postupak.

- Upotreba anaerobnih tikvica: Ova vrsta tikvica je vrlo korisna za uzgoj anaerobnih organizama. Međutim, koristi se samo s organizmima koji mogu podnijeti kontakt svjetlosti s malim razinama kisika.

Isto tako, za kultivaciju mora se stvoriti vrsta vakuuma. To se može učiniti na nekoliko načina: istiskivanjem kisika s drugim plinovima, apsorpcijom kisika kemijskim ili biološkim metodama ili korištenjem reducirajućih sredstava.

Kultura Clostridium perfringens. Izvor: Fotografski podaci: Davatelji sadržaja: CDC / Dr. Stuart E. Starr

Nakon što su ovi koraci provedeni, provodi se inokulacija da se kultura inkubira i čeka se razumno vrijeme za proučavanje dobivenih kolonija. Vrijeme čekanja ovisit će o vrsti koja se uzgaja.

Postoje brzorastuće vrste (18-24 sata), poput Clostridium perfringens, a postoje i druge koje imaju spor rast (5-7 dana), poput Propionibacterium.

Metode brojanja ploča

Ove se metode koriste za otkrivanje približnog broja mikroorganizama koji se nalaze u kulturi. U slučaju anaerobnih bakterija postoji nekoliko tehnika koje omogućuju brojanje.

Međutim, kako mnoge od ovih bakterija ne mogu doći u izravan dodir s kisikom, jer je otrovna, pri prakticiranju ovih tehnika potrebno je biti vrlo oprezan.

U tom smislu ovdje će biti opisane dvije metode: najvjerojatniji broj (za strogu aerobiku) i metoda širenja plaka (za fakultativne i mikroaerofilne anaerobe).

Najvjerojatnije brojčana metoda

Ta se tehnika temelji na utvrđivanju prisutnosti ili odsutnosti mikroorganizama u uzorku. To se događa u replikama uzastopnih rješenja. Princip ovog načina je da se može razvijati jedna živa stanica, stvarajući tako zamućenu kulturu.

Za provođenje ovog postupka potrebno je napraviti niz serijskih rastvaranja uzorka kulture. Za to je važno koristiti tekući medij za kulturu s prehrambenim potrebama. Jednom kada se to učini, epruvete se inkubiraju dok čekaju da mikroorganizmi narastu.

Nakon isteka razumnog vremena, epruvete u koje je cijepljena jedna ili više bakterijskih stanica postat će zamućene.

Kako se pregledavaju epruvete u kojima se povećava faktor otapanja, oni postaju progresivno manje zamućeni, jer sadrže sve manje i više bakterijskih stanica. To je slučaj dok se ne postigne točka u kojoj više neće postojati jedan ili samo jedan mikroorganizam.

Konačno, procjena gustoće naseljenosti dobivena je iz obrasca pojave u serijskim rješenjima i korištenjem standardne vjerojatne tablice koja je dizajnirana za tu svrhu.

Način raspodjele ploča

Ovo je prilično jednostavna metoda. Prvo, nekoliko Petrijevih posuda sa sredstvom za kulturu treba biti uredno uređeno. Nakon toga, u svaku se kapsulu inokulira 1 ml otopine. Važno je napomenuti da otopine sadrže mikroorganizam koji se mora računati.

Zatim se pomoću staklene šipke inokulirani materijal homogeno širi na cijelu površinu medija za kulturu.

Konačno, Petrijeve posude se inkubiraju pod uvjetima potrebnim za vrijeme potrebno za svaku vrstu mikroorganizma. Konačno, nastale kolonije se broje.

Uzroci bolesti

Mnoge su anaerobne bakterije čovjeku poznati patogeni i uzrokuju bolesti i patologije koje mogu čak ugroziti život pojedinca.

Infekcije na razini usne šupljine

Usna šupljina idealno je okruženje za mnoge anaerobne bakterije, koje se tamo razmnožavaju i između ostalog stvaraju određene patologije kao što su parodontitis, nekrotizirajući gingivitis i apscesi.

Većina ovih infekcija prisutna je s boli, lezijama na sluznici i gnojnim gnojem, s posljedičnim porastom tjelesne temperature.

Među uzročnicima je najčešće najčešće izolirana Porphyromonas gingivalis.

Crijevne infekcije

Jedan od načina infekcije ove vrste bakterija je putem gutanja, bilo spore (u slučaju sporuliranih bakterija) ili kontaminirane hrane i vode.

U tim se slučajevima bakterije usidre u crijevima i počinju stvarati oštećenje crijevne sluznice, izazivajući simptome poput: vrućica, bolovi u trbuhu, tekuća stolica, natečenost, mučnina i opće nelagoda.

Anaerobne bakterije koje mogu stvoriti ovu kliničku sliku su Clostridium difficile i Escherichia coli.

Infekcije kože

Neke od ovih bakterija, kada dođu u kontakt s otvorenom ranom, mogu je zaraziti. Ako se to dogodi, mogu se stvoriti teške infekcije kože, poput plinske gangrene, čiji uzročnik je Clostridium perfringes.

Simptomi plinske gangrene uključuju: blistere ispunjene krvavom tekućinom, potkožni emfizem, jaku bol i visoku temperaturu, među ostalim.

Druga patologija uzrokovana anaerobnim bakterijama na kožnoj razini je nekrotizirajući fasciitis, pri kojem se infekcija širi izvan kožnog tkiva, zahvaćajući čak i fasciju koja okružuje mišiće.

Simptomi uključuju akutnu bol, jak eritem, žuljeve i najčešće gangrenu. Među uzročnicima ove patologije je Staphylococcus aureus.

Reference

1. Brook I. (2016) Bolesti uzrokovane anaerobnim bakterijama koje ne tvore spore. U: Goldman L, Schafer AI, eds. Lijek Goldman-Cecil. 25. izd. Philadelphia, PA
2. Carrol, K., Hobden, J., Miller, S., Morse, S., Mietzner, T., Detrick, B., Mitchell, T. i Sakanari, J. Medical Microbiology. Mc Graw i Hill. 27. izdanje
3. Corrales, L., Antolinez, D., Bohórquez, J. i Corredor, A. (2015). Anaerobne bakterije: procesi koji provode i doprinose održivosti života na planeti. NOVA 13 (23) 55-81
4. Curtis, H., Barnes, S., Schneck, A. i Massarini, A. (2008). Biologija. Uredništvo Médica Panamericana. 7. izdanje.
5. Holt, J. (1994) Bergeyjev priručnik determinirajuće bakteriologije. Williams i Wilkins. 9. izdanje
6. Mc Faddin (1985) Mediji za izolaciju-kultivaciju-identifikaciju-održavanje medicinskih bakterija. Svezak 1. Baltimore.
7. Quintero, L. (2009). Anaerobne bakterijske infekcije: kriteriji kliničkog upravljanja i mikrobiološki dijagnostički postupci. Časopisi Logos, Science & Technology. 1 (1) 121-136