ANAEROBNE BAKTERIJE: ZNAČILNOSTI, VRSTE, VRSTE, KULTURA - BIOLOGIJA - 2026

V anaerobnih bakterij so tisti, ki ne uporabljajo kisika v njihovih presnovnih procesih. Pravzaprav mnoge od teh bakterij ne morejo preživeti v okolju, kjer je ta element prisoten, saj je za njih strupen.

Eden od presnovnih procesov, ki ga izvaja ta vrsta bakterij in je bil najbolj raziskan, je fermentacija. To je postopek, ki ima na industrijski ravni veliko aplikacij, povezanih s proizvodnjo alkoholnih pijač, jogurta in kisa, med drugimi izdelki.

Bacteroides, rod anaerobnih bakterij. Vir: ameriška vlada

Prav tako ima veliko teh bakterij svoj naravni habitat v človeškem telesu, saj ga najdemo predvsem v prebavilih. Nekatere so neškodljive, druge pa povzročajo različne patologije v telesu, od katerih mnoge lahko vodijo v smrt.

značilnosti

Anaerobne bakterije so med prvimi živimi bitji, ki se pojavijo na planetu. Pomembno je, da je bila pred več tisoč leti, ko so se začele pojavljati prve življenjske oblike, raven kisika v atmosferi res nizka. Zaradi tega so prvi organizmi, ki so se razvili, imeli druge celične mehanizme za pridobivanje energije.

V resnici je za mnoge vrste, ki sestavljajo skupino anaerobnih bakterij, kisik zelo strupen. Zato nekatere bakterije najdemo v habitatih, kjer ni kisika.

Prav tako obstajajo anaerobne bakterije, ki podpirajo življenje v prisotnosti zelo majhnih količin kisika, zato se lahko nahajajo v večjem številu okolij. Nekatere od teh bakterij so del običajne človeške mikrobiote, zlasti na ravni ustne votline in prebavil.

Po drugi strani te bakterije izvajajo fermentacijo. To je katabolični postopek, s katerim se organske spojine v odsotnosti kisika razgradijo na enostavnejše. Izvajajo ga predvsem anaerobne bakterije.

Prav tako ni ene same vrste fermentacije. Glede na dobljeni izdelek obstaja več vrst, kot so ocetna, mlečna in alkoholna fermentacija.

V teh bakterijah različni encimski sistemi brezhibno delujejo brez kisika. To je zato, ker kot akceptorje elektronov uporabljajo druge spojine, kot so fumarat, nitrati ali sulfat.

Primerno je omeniti, da veliko anaerobnih bakterij predstavlja človeške patogene. Med najbolj znanimi in raziskanimi lahko med drugim omenimo vrste rodov Porphyromonas, Clostridium in Prevotella.

Vrste anaerobnih bakterij

Veliko anaerobnih bakterij se ne more upreti v okolju, kjer je kisik, ker je to zanje strupeno. Vendar pa obstajajo tudi nekateri, čeprav ne uporabljajo kisika, lahko preživijo v okoljih, kjer so različne koncentracije tega plina.

Glede na to lahko anaerobne bakterije razdelimo na tri vrste: obligate anaerobne, aerotolerantne in fakultativne anaerobne.

Obvezni anaerobi

Znane so tudi kot stroge anaerobne bakterije. So tisti, ki ne uporabljajo kisika za noben metabolični proces. Vaša toleranca do tega plina je spremenljiva. V skladu s tem se obvezne anaerobne bakterije razvrstijo v:

- strogo: prenašajo samo koncentracije kisika pod 0,5%.

- Zmerno: prenašajo lahko koncentracije kisika med 2 in 8%.

Aerotolerantni anaerob

To so bakterije, ki, čeprav ne uporabljajo kisika za izvajanje celičnega procesa, lahko živijo v habitatih, kjer je prisoten. Klasičen primer te vrste bakterij je Pronibacterium acnespio, ki povzroča veliko primerov aken.

Fakultativni anaerobi

Fakultativne anaerobne bakterije ne uporabljajo kisika za svoje presnovne procese, vendar lahko živijo v njegovi prisotnosti, saj zanje ni strupen. V glavnem izvajajo postopek fermentacije, da pridobijo potrebno energijo. Med najbolj znanimi fakultativnimi anaerobnimi bakterijami sta Escherichia coli in Staphylococcus aureus.

Anaerobne vrste bakterij

Za lažje proučevanje anaerobnih bakterij jih lahko razvrstimo glede na obliko in obarvanje v: gram-negativne kake, gram-pozitivne kake, gram-negativne palice in gram-pozitivne palice.

-Gram negativnih kokosov

V tej skupini je več rodov, kot sta Veillonella in Megasphaera.

Veillonela

To je rod gram negativnih bakterij, ki je dobro znan po fermentacijskem potencialu. Te bakterije fermentirajo laktat v acetat in propionat skozi presnovno pot, znano kot pot metilmalonil-CoA.

Prav tako so sestavni del mikrobiote določenih delov telesa, kot so ustna votlina in prebavila.

-Gram pozitivnih kokosov

So bakterije okrogle oblike, ki ob obarvanju z gram pigmentom prevzamejo značilno vijolično barvo.

Anaerokok

Bakterije tega rodu najdemo kot del bakterijske flore človeškega telesa. Možno pa je, da je vzrok nekaterih patoloških procesov. Ta bakterija je bila izolirana iz izcedka iz nožnice, abscesov na jajčnikih in nekaterih kroničnih ran.

Prav tako so v različnih kliničnih študijah primerov ugotovili, da vrste tega roda lahko povzročijo širok spekter okužb v sečil, pa tudi v krvi.

Pepto-streptokok

Je rod bakterij, ki pogosto povzročajo razvoj patologij pri ljudeh. Poleg tega so del mikrobiote določene sluznice telesa, na primer orofaringealne in genitourinarne.

-Gram negativnih bacilov

Gre za bakterije, ki imajo podolgovato obliko palice in za katero je značilno, da dobijo barvo fuksije, ko so podvrženi postopku barvanja po Gramu. Ta skupina anaerobnih bakterij obsega več rodov.

Prevotella

Je rod bakterij, ki jih pogosto najdemo kot sestavine bakterijske flore ustne votline, prebavil in vaginalne votline. Kljub temu se te bakterije, ko se spremenijo normalne telesne razmere, nenadzorovano razmnožujejo.

Ko se to zgodi, povzroči Prevotella razvoj nekaterih okužb, najpogostejše pa so tiste, ki se pojavijo na ravni parodontalne sluznice. Izolirali so jih tudi od bolnikov z revmatoidnim artritisom.

-Gram pozitivnih bacilov

V to skupino spadajo bakterije v obliki palice, ki imajo v svoji celični steni debelo plast peptidoglikana, ki obdrži delce barv v gramih in jim daje vijolično barvo. Ta skupina vključuje najrazličnejše vrste, ki pri ljudeh povzročajo različne bolezni in patologije.

Clostridium botulinum

Gre za gram pozitivno bakterijo, za katero je značilno, da proizvaja spore, ki predstavljajo infekcijsko sredstvo za človeka. Na enak način ta bakterija sintetizira in sprošča določene toksine, katerih glavna funkcija je ohromitev mišic.

Med boleznimi, ki jih povzroča ta bakterija, lahko omenimo prehrambeni botulizem, ki vpliva na prebavila, in dojenčki botulizem, ki prizadene majhne otroke in ga povzroča neposredno zaužitje spore.

Clostridium tetani

Ta bakterija je dobro znana na področju medicine in je bila predmet številnih raziskav o učinkih, ki jih povzroča v telesu. Tako kot ostale bakterije iz rodu Clostridium tudi ta bakterija proizvaja endospore, ki so zelo odporne na sestavine iz okolja.

Clostridium tetani. Vir: Ponudniki vsebin: CDC

Prav tako ta bakterija povzroča patologijo pri ljudeh, znano kot tetanus. To bolezen povzroči vnos spor v telo, ki kalijo in začnejo sintetizirati in sproščati toksine te vrste.

Ko se to zgodi, spore motijo ​​prenos živčnih impulzov, zaradi česar mišice boleče krčijo.

Razlike od aerobnih bakterij

Glavna razlika med anaerobnimi bakterijami in aerobnimi bakterijami se nanaša na uporabo kisika in sposobnost razvijanja v prisotnosti ali odsotnosti tega elementa.

V tem smislu anaerobne bakterije ne uporabljajo kisika za noben od svojih procesov notranje proizvodnje energije. Nasprotno, aerobne bakterije ga med celičnim dihanjem uporabljajo kot sprejemnik elektronov, s katerim razgradijo molekule organskih spojin, kot je glukoza, in pridobijo veliko količino energije.

Prav tako obstajajo anaerobne bakterije, ki, razen če kisika ne uporabljajo v svojih različnih procesih, ne morejo biti v okolju, bogatem s kisikom, saj je ta element zanje zelo strupen. Namesto celičnega dihanja vodijo fermentacijo.

Druga opazna razlika med obema vrstama celic je povezana z njihovim habitatom. Aerobne bakterije najdemo v okoljih, kjer je kisik široko dostopen, medtem ko aneroidne bakterije preživijo v okoljih, kjer je popolna odsotnost kisika ali kjer so koncentracije kisika zelo nizke.

Kultura anaerobnih bakterij

Gojenje anaerobnih bakterij je postopek, pri katerem je treba upoštevati vse potrebne previdnostne ukrepe, da ne pride do napake. Tu je pomembno upoštevati, da nekatere vrste anaerobnih bakterij ne morejo imeti stika s kisikom, saj je to lahko zanje strupeno sredstvo.

Eden izmed elementov, ki ga je treba upoštevati pri izvajanju kulture v laboratoriju, je gojišče, ki ga je treba uporabiti. Vsaka skupina bakterij ima določene posebne zahteve.

Kulturni mediji

Trenutno obstaja veliko kulturnih medijev, ki jih je mogoče uporabiti za setev katere koli vrste bakterij. V posebnem primeru anaerobnih bakterij kultura zahteva dodajanje reducirnega sredstva, kot sta tioglikolat ali cistein.

Prav tako lahko za optimizacijo rezultatov, ki bodo pričakovani, lahko dodamo redoks indikator, ki kaže na možno prisotnost kisika, kot je resazurin.

Najpogosteje uporabljeni in priporočeni kulturi za sejanje anaerobnih bakterij so:

- Krvni agar za anerobiose: med drugim vsebuje mesni ekstrakt, ekstrakt kvasa, NaCl, glukozo in pepton.

- Čokoladni agar: ni pogosto uporabljen za gojenje anaerobnih bakterij. Toda zaradi svojih sestavnih delov je mogoče, da se tam rastejo.

- Agar etil fenil alkohola s krvjo: ta medij se pogosto uporablja za pravilno izolacijo anaerobnih bakterij.

- Columbia agar s kolistinom in nalidiksično kislino.

- tioglikolat: na splošno je obogaten z L-cistinom, heminom in vitaminom K.

- KVLB agar (kanamicin, vankomicin, lakirana kri): posebej za gram negativne bacile.

Proces

Ko izberemo gojišče, ki ga bomo uporabili, se v skladu z bakterijami, ki jih je treba gojiti, postopek lahko začne. V tem smislu je treba ustvariti popolnoma anaerobno okolje, v katerem ni kisika. Da bi to dosegli, lahko sledite dvema postopkoma:

- Metoda natrijev hidroksid - pirogalna kislina: ta metoda temelji na pridobivanju anaerobnega okolja s kemijsko reakcijo z uporabo katalizatorja namesto reducirnega sredstva. Gre za občutljiv in potencialno nevaren postopek.

- Uporaba anaerobnih bučk: ta vrsta bučk je zelo uporabna za gojenje anaerobnih organizmov. Vendar se uporablja le z organizmi, ki lahko prenesejo svetlobni stik z majhnimi nivoji kisika.

Prav tako je treba ustvariti nekakšen vakuum, da nadaljujemo z gojenjem. To je mogoče storiti na več načinov: izpodrivanje kisika z drugimi plini, absorbiranje kisika s kemičnimi ali biološkimi metodami ali z uporabo reducentov.

Kultura Clostridium perfringens. Vir: Fotografska ponudba: Ponudniki vsebin: CDC / Dr. Stuart E. Starr

Ko so ti koraki izvedeni, se opravi inokulacija za inkubacijo kulture in čakanje na primeren čas za preučevanje pridobljenih kolonij. Čakalna doba bo odvisna od vrste, ki se goji.

Obstajajo hitro rastoče vrste (18-24 ur), kot je Clostridium perfringens, obstajajo pa tudi druge, ki imajo počasno rast (5-7 dni), kot je Propionibacterium.

Metode za štetje plošč

S temi metodami se ugotovi približno število mikroorganizmov, ki jih najdemo v kulturi. V primeru anaerobnih bakterij obstaja več tehnik, ki omogočajo štetje.

Ker pa mnoge od teh bakterij ne morejo priti v neposreden stik s kisikom, ker je strupen, je treba pri izvajanju teh tehnik biti zelo previden.

V tem smislu bosta tukaj opisani dve metodi: najverjetnejše število (za strogo aerobiko) in način širjenja plošče (za fakultativne in mikroaerofilne anaerobe).

Najverjetneje številčna metoda

Ta tehnika temelji na določitvi prisotnosti ali odsotnosti mikroorganizmov v vzorcu. To se izvede v ponovitvah zaporednih rešitev. Načelo tega načina je, da se lahko razvije posamezna živa celica in tako nastane motna kultura.

Za izvedbo tega postopka je treba narediti serijsko serijsko raztapljanje vzorca kulture. Za to je pomembno, da uporabimo tekoč gojišče s prehranskimi potrebami. Ko to naredimo, epruvete inkubiramo, medtem ko čakajo, da mikroorganizmi zrastejo.

Po preteku primernega časa bodo epruvete, v katere je bila cepljena ena ali več bakterijskih celic, motne.

Ko se pregledujejo epruvete, v katerih se poveča faktor raztapljanja, postanejo postopoma manj motne, saj vsebujejo manj in manj bakterijskih celic. Tako je, dokler ne dosežemo točke, kjer ne bo več nobenega ali samo enega mikroorganizma.

Končno oceno gostote prebivalstva dobimo iz vzorca pojavljanja v serijskih raztopinah in s pomočjo standardne tabelarne tabele, ki je bila zasnovana za ta namen.

Metoda trošenja plošč

To je precej preprosta metoda. Najprej je treba urediti več petrijevih jedi s gojiščem. Nato se v vsako kapsulo inokulira 1 ml raztopine. Pomembno je upoštevati, da raztopine vsebujejo mikroorganizem, ki ga je treba šteti.

Nato se s pomočjo steklene palice inokuliran material homogeno razširi na celotno površino gojišča.

Nazadnje se Petrijeve posode inkubirajo pod pogoji, potrebnimi za čas, ki je potreben za vsako vrsto mikroorganizmov. Na koncu se štejejo nastale kolonije.

Bolezni, ki jih povzročajo

Mnoge anaerobne bakterije so človeku znane povzročitelji bolezni in povzročajo bolezni in patologije, ki lahko celo ogrozijo življenje posameznika.

Okužbe na ravni ustne votline

Ustna votlina je idealno okolje za številne anaerobne bakterije, ki se tam razmnožujejo in med drugim ustvarjajo določene patologije, kot so parodontitis, nekrotizirajoči gingivitis in absces.

Večina teh okužb je prisotna z bolečino, lezijami na sluznici in gnojnim gnojom, s posledičnim zvišanjem telesne temperature.

Med povzročitelji bakterij je med temi lezijami najpogosteje izolirana Porphyromonas gingivalis.

Črevesne okužbe

Eden od načinov okužbe s to vrsto bakterij je zaužitje bodisi spore (v primeru sporiranih bakterij) bodisi okužene hrane in vode.

V teh primerih se bakterije zasidrajo v črevesje in začnejo povzročati poškodbe črevesne sluznice, kar sproži simptome, kot so: vročina, bolečine v trebuhu, tekoči blatu, napihnjenost, slabost in splošno slabo počutje.

Anaerobne bakterije, ki lahko ustvarijo to klinično sliko, so Clostridium difficile in Escherichia coli.

Okužbe kože

Nekatere od teh bakterij, ko pridejo v stik z odprto rano, jo lahko okužijo. Če se to zgodi, lahko nastanejo hude okužbe kože, na primer plinska gangrena, katere povzročitelj je Clostridium perfringes.

Simptomi plinske gangrene vključujejo: pretisni omoti, napolnjeni s krvavo tekočino, podkožni emfizem, hude bolečine in visoka vročina.

Druga patologija, ki jo na kožni ravni povzročajo anaerobne bakterije, je nekrotizirajoči fasciitis, pri katerem se okužba razširi onkraj kožnega tkiva, prizadene celo fascijo, ki obdaja mišice.

Simptomi vključujejo akutno bolečino, močno eritem, mehurje in najpogosteje gangreno. Med povzročitelji te patologije je Staphylococcus aureus.

Reference

1. Brook I. (2016) Bolezni, ki jih povzročajo anaerobne bakterije, ki ne tvorijo spore. V: Goldman L, Schafer AI, eds. Zdravilo Goldman-Cecil. 25. izd. Philadelphia, PA
2. Carrol, K., Hobden, J., Miller, S., Morse, S., Mietzner, T., Detrick, B., Mitchell, T. in Sakanari, J. Medical Microbiology. Mc Graw in Hill. 27. izdaja
3. Corrales, L., Antolinez, D., Bohórquez, J. in Corredor, A. (2015). Anaerobne bakterije: procesi, ki izvajajo in prispevajo k trajnosti življenja na planetu. NOVA 13 (23) 55–81
4. Curtis, H., Barnes, S., Schneck, A. in Massarini, A. (2008). Biologija. Uredništvo Médica Panamericana. 7. izdaja
5. Holt, J. (1994) Bergeyjev priročnik o odločujoči bakteriologiji. Williams in Wilkins. 9. izdaja
6. Mc Faddin (1985) Mediji za izolacijo-gojenje-identifikacijo-vzdrževanje medicinskih bakterij. Vol 1. Baltimore.
7. Quintero, L. (2009). Anaerobne bakterijske okužbe: merila kliničnega upravljanja in mikrobiološki diagnostični postopki. Logos, revija za znanost in tehnologijo. 1 (1) 121-136