ANAERÓBNE BAKTÉRIE: VLASTNOSTI, DRUHY, DRUHY, KULTÚRA - BIOLÓGIE - 2025

Tieto anaeróbne baktérie sú tie, ktoré nepoužívajú kyslík v ich metabolických procesov. V skutočnosti mnoho z týchto baktérií nemôže prežiť v prostrediach, kde je tento prvok prítomný, pretože je pre nich toxický.

Jedným z metabolických procesov uskutočňovaných týmto typom baktérií, ktorý sa najviac študoval, je fermentácia. Je to proces, ktorý má na priemyselnej úrovni veľké množstvo aplikácií, okrem iného sa týka výroby alkoholických nápojov, jogurtu a octu.

Bakteroidy, rod anaeróbnych baktérií. Zdroj: US gov

Podobne mnoho z týchto baktérií má svoje prirodzené prostredie v ľudskom tele, ktoré sa nachádza hlavne v gastrointestinálnom trakte. Niektoré sú neškodné, iné však v tele spôsobujú rôzne patológie, z ktorých mnohé môžu viesť k smrti.

vlastnosti

Anaeróbne baktérie patria medzi prvé živé bytosti, ktoré sa na planéte objavili. Dôležité je, že pred tisíckami rokov, keď sa začali objavovať prvé formy života, bola hladina kyslíka v atmosfére skutočne nízka. Z tohto dôvodu mali prvé vyvinuté organizmy iné bunkové mechanizmy na získanie energie.

V skutočnosti je pre mnoho druhov, ktoré tvoria skupinu anaeróbnych baktérií, kyslík vysoko toxický. Preto sa niektoré baktérie nachádzajú v biotopoch, kde nie je prítomný kyslík.

Podobne existujú anaeróbne baktérie, ktoré podporujú život v prítomnosti veľmi malého množstva kyslíka, takže sa môžu nachádzať vo väčšom množstve prostredí. Niektoré z týchto baktérií sú súčasťou bežnej ľudskej mikrobioty, konkrétne na úrovni ústnej dutiny a gastrointestinálneho traktu.

Na druhej strane tieto baktérie uskutočňujú fermentáciu. Je to katabolický proces, pri ktorom sa organické zlúčeniny v neprítomnosti kyslíka degradujú na jednoduchšie. Vykonáva sa to hlavne anaeróbnymi baktériami.

Podobne neexistuje žiadny druh fermentácie. V závislosti od získaného produktu existuje niekoľko druhov, medzi inými napríklad octová, mliečna a alkoholová fermentácia.

V týchto baktériách fungujú rôzne enzýmové systémy bez kyslíka dokonale. Je to preto, že ako akceptory elektrónov používajú iné zlúčeniny, ako je fumarát, dusičnan alebo síran.

Je potrebné uviesť, že veľa anaeróbnych baktérií predstavuje ľudské patogény. Medzi najznámejšie a študované druhy možno zaradiť okrem iného druhy rodov Porphyromonas, Clostridium a Prevotella.

Druhy anaeróbnych baktérií

Mnohé z anaeróbnych baktérií nemôžu odolať tomu, aby boli v prostrediach s kyslíkom, pretože je to pre nich toxické. Existujú však aj niektoré, aj keď nepoužívajú kyslík, môžu prežiť v prostrediach, kde sú rôzne koncentrácie tohto plynu.

Z tohto hľadiska možno anaeróbne baktérie rozdeliť na tri typy: obligátne anaeróbne, aerotolerantné a fakultatívne anaeróbne.

Povinné anaeróby

Sú známe aj ako prísne anaeróbne baktérie. Sú to také, ktoré nepoužívajú kyslík na žiadny metabolický proces. Vaša tolerancia voči tomuto plynu je variabilná. Podľa toho sa povinné anaeróbne baktérie delia na:

- Prísne: tolerujte iba koncentrácie kyslíka pod 0,5%.

- Mierne: môžu tolerovať koncentrácie kyslíka v rozmedzí od 2 do 8%.

Aerotolerantné anaeróby

Sú to baktérie, ktoré hoci nepoužívajú kyslík na vykonávanie bunkových procesov, môžu žiť v biotopoch, kde sú prítomné. Klasickým príkladom tohto typu baktérií je Pronibacterium acnespio, ktoré spôsobuje veľa prípadov akné.

Fakultatívne anaeróby

Fakultatívne anaeróbne baktérie nepoužívajú kyslík pre svoje metabolické procesy, ale môžu žiť v jeho prítomnosti, pretože pre nich nie je toxický. Vykonávajú hlavne fermentačný proces, aby získali potrebnú energiu. Medzi najznámejšie fakultatívne anaeróbne baktérie patrí Escherichia coli a Staphylococcus aureus.

Druhy anaeróbnych baktérií

Na uľahčenie štúdia anaeróbnych baktérií sa môžu zoskupiť podľa ich tvaru a zafarbenia na: gramnegatívne koky, grampozitívne koky, gramnegatívne tyčinky a grampozitívne tyčinky.

-Gram negatívne koky

V rámci tejto skupiny je niekoľko rodov, ako napríklad Veillonella a Megasphaera.

Veillonella

Toto je rod gramnegatívnych baktérií, ktorý je dobre známy svojim fermentačným potenciálom. Tieto baktérie fermentujú laktát na acetát a propionát metabolickou cestou známou ako metylmalonyl-CoA.

Rovnako sú neoddeliteľnou súčasťou mikrobioty určitých častí tela, napríklad ústnej dutiny a gastrointestinálneho traktu.

-Gram pozitívne kokosy

Sú to okrúhle baktérie, ktoré po zafarbení gramovým pigmentom prijmú charakteristickú fialovú farbu.

Anaerococcus

Baktérie tohto rodu sa nachádzajú ako súčasť bakteriálnej flóry ľudského tela. Je však možné, že je príčinou určitých patologických procesov. Táto baktéria bola izolovaná z vaginálneho výtoku, ovariálnych abscesov a určitých chronických rán.

Podobne sa v rôznych klinických prípadových štúdiách zistilo, že druhy tohto rodu môžu spôsobiť celý rad infekcií v močovom trakte, ako aj v krvi.

Pepti-streptokok

Je to rod baktérií, ktorý často spôsobuje rozvoj patológií u ľudí. Okrem toho sú súčasťou mikrobioty určitej sliznice tela, ako je napríklad orofaryngeálna a genitourinárna.

-Gram negatívne bacily

Sú to baktérie, ktoré majú podlhovastý tvar tyčinky a vyznačujú sa tým, že získajú farbu fuchsie, keď sa podrobia procesu farbenia podľa Grama. Táto skupina anaeróbnych baktérií zahŕňa niekoľko rodov.

Prevotella

Je to rod baktérií, ktoré sa často vyskytujú ako zložky bakteriálnej flóry ústnej dutiny, gastrointestinálneho traktu a vaginálnej dutiny. Napriek tomu, keď sa menia normálne stavy tela, tieto baktérie sa nekontrolovateľne množia.

Ak k tomu dôjde, Prevotella spôsobuje rozvoj určitých infekcií, najbežnejšie sú infekcie, ktoré sa vyskytujú na úrovni periodontálnej sliznice. Boli tiež izolované od pacientov s reumatoidnou artritídou.

-Gram pozitívne bacily

Do tejto skupiny patria tyčinkovité baktérie, ktoré majú vo svojej bunkovej stene silnú vrstvu peptidoglykánu, ktorá zadržiava častice gramového farbiva a dodáva jej fialovú farbu. Táto skupina zahŕňa širokú škálu druhov, ktoré u ľudí spôsobujú rôzne choroby a patológie.

Clostridium botulinum

Je to grampozitívna baktéria, ktorá sa vyznačuje produkciou spór, ktoré sú pre človeka infekčným činiteľom. Rovnakým spôsobom táto baktéria syntetizuje a uvoľňuje určité toxíny, ktorých hlavnou funkciou je ochrnutie svalov.

Medzi choroby, ktoré táto baktéria vytvára, môžeme spomenúť potravinový botulizmus, ktorý ovplyvňuje gastrointestinálny trakt, a detský botulizmus, ktorý postihuje malé deti a je spôsobený priamym požitím spór.

Clostridium tetani

Táto baktéria je dobre známa v oblasti medicíny a bola predmetom mnohých štúdií o účinkoch, ktoré vytvára v tele. Rovnako ako zvyšok baktérií rodu Clostridium, táto baktéria produkuje endospory, ktoré sú veľmi odolné voči zložkám životného prostredia.

Clostridium tetani. Zdroj: Poskytovatelia obsahu: CDC

Táto baktéria spôsobuje u ľudí patológiu, ktorá je známa ako tetanus. Toto ochorenie je spôsobené vstupom spór do tela, ktoré klíčia a začínajú syntetizovať a uvoľňujú toxíny tohto druhu.

Ak k tomu dôjde, spory interferujú s prenosom nervových impulzov a spôsobujú bolestivé kŕče svalov.

Rozdiely od aeróbnych baktérií

Hlavný rozdiel medzi anaeróbnymi baktériami a aeróbnymi baktériami sa týka použitia kyslíka a schopnosti vyvíjať sa v prítomnosti alebo neprítomnosti tohto prvku.

V tomto zmysle anaeróbne baktérie nepoužívajú kyslík na žiadny zo svojich vnútorných procesov výroby energie. Naopak, aeróbne baktérie ho používajú ako akceptor elektrónov v procese bunkovej respirácie, čím degradujú molekuly organických zlúčenín, ako je glukóza, čím získavajú veľké množstvo energie.

Podobne existujú anaeróbne baktérie, ktoré okrem toho, že nepoužívajú kyslík vo svojich rôznych procesoch, nemôžu byť v prostrediach bohatých na kyslík, pretože tento prvok je pre nich vysoko toxický. Namiesto bunkového dýchania prebiehajú fermentácie.

Ďalší pozoruhodný rozdiel medzi týmito dvoma typmi buniek súvisí s ich biotopom. Aeróbne baktérie sa nachádzajú v prostrediach, kde je kyslík bežne dostupný, zatiaľ čo aneroidné baktérie prežívajú v prostrediach, v ktorých je absolútna absencia kyslíka alebo kde sú koncentrácie kyslíka veľmi nízke.

Kultúra anaeróbnych baktérií

Pestovanie anaeróbnych baktérií je proces, pri ktorom sa musia dodržať všetky potrebné bezpečnostné opatrenia, aby sa predišlo omylom. Tu je dôležité mať na pamäti, že niektoré druhy anaeróbnych baktérií nemôžu mať žiadny kontakt s kyslíkom, pretože to pre nich môže byť toxické.

Jedným z prvkov, ktoré je potrebné zohľadniť pri vykonávaní kultúry v laboratóriu, je kultivačné médium, ktoré by sa malo použiť. Každá skupina baktérií má určité špecifické požiadavky.

Kultivačné médiá

V súčasnosti existuje mnoho kultivačných médií, ktoré sa môžu použiť na siatie akéhokoľvek druhu baktérií. V špecifickom prípade anaeróbnych baktérií vyžaduje kultivačné médium pridanie redukčného činidla, ako je tioglykolát alebo cysteín.

Podobne, na optimalizáciu očakávaných výsledkov sa môže pridať redoxný indikátor, ktorý ukazuje možnú prítomnosť kyslíka, ako je napríklad resazurín.

Najčastejšie používanými a odporúčanými kultivačnými médiami na očkovanie anaeróbnych baktérií sú:

- Krvný agar pre aneróbie: obsahuje okrem iného mäsový extrakt, kvasnicový extrakt, NaCl, glukózu a peptón.

- Čokoládový agar: nevyužíva sa na kultiváciu anaeróbnych baktérií. Vďaka svojim komponentom je však možné ich tam nechať rásť.

- Etyl-fenylalkoholový agar s krvou: toto médium sa bežne používa na správnu izoláciu anaeróbnych baktérií.

- agar Columbia s kolistínom a kyselinou nalidixovou.

- Tioglykolát: vo všeobecnosti je obohatený o L-cystín, hemín a vitamín K.

- KVLB agar (kanamycín, vankomycín, lakovaná krv): špecificky pre gramnegatívne bacily.

proces

Po výbere kultivačného média, ktoré sa má použiť, sa môže postupovať podľa bakterií, ktoré sa majú kultivovať. V tomto zmysle sa musí vytvoriť úplne anaeróbne prostredie, v ktorom nie je kyslík. Na dosiahnutie tohto cieľa je možné dodržiavať dva postupy:

- Metóda hydroxidu sodného a kyseliny pyrogénovej: táto metóda je založená na získaní anaeróbneho prostredia chemickou reakciou s použitím katalyzátora namiesto redukčného činidla. Je to chúlostivý a potenciálne nebezpečný postup.

- Použitie anaeróbnych baniek: tento typ baniek je veľmi užitočný pri pestovaní anaeróbnych organizmov. Používa sa však iba pri organizmoch, ktoré vydržia kontakt svetla s malými hladinami kyslíka.

Podobne sa musí vytvoriť určitý druh vákua, aby sa pokračovalo v kultivácii. Toto sa dá dosiahnuť niekoľkými spôsobmi: vytesnenie kyslíka inými plynmi, absorpcia kyslíka chemickými alebo biologickými metódami alebo použitie redukčných činidiel.

Kultúra Clostridium perfringens. Zdroj: Fotografický kredit: Poskytovatelia obsahu: CDC / Dr. Stuart E. Starr

Po vykonaní týchto krokov sa naočkuje inkubácia kultúry a čaká sa na primeraný čas na skúmanie získaných kolónií. Čakacia doba bude závisieť od kultivovaného druhu.

Existujú rýchlo rastúce druhy (18 - 24 hodín), ako je Clostridium perfringens a existujú aj iné druhy, ktoré majú pomalý rast (5 - 7 dní), napríklad Propionibacterium.

Metódy počítania doštičiek

Tieto metódy sa používajú na zistenie približného počtu mikroorganizmov nájdených v kultúre. V prípade anaeróbnych baktérií existuje niekoľko techník, ktoré umožňujú počítanie.

Pretože však mnoho z týchto baktérií nemôže prísť do priameho kontaktu s kyslíkom, pretože je toxický, musí sa pri praktikovaní týchto techník venovať mimoriadna pozornosť.

V tomto zmysle sa tu opíšu dve metódy: najpravdepodobnejšie číslo (pre prísnu aerobiku) a metóda šírenia plakov (pre fakultatívne a mikroaerofilné anaeróby).

Metóda s najväčšou pravdepodobnosťou počtu

Táto technika je založená na stanovení prítomnosti alebo neprítomnosti mikroorganizmov vo vzorke. Deje sa tak v replikách po sebe nasledujúcich riešení. Princíp tejto metódy spočíva v tom, že sa môže vyvinúť jedna živá bunka, čím sa vytvorí zakalená kultúra.

Na uskutočnenie tohto procesu je potrebné urobiť sériu sériových rozpúšťaní vzorky kultúry. Z tohto dôvodu je dôležité používať tekuté kultivačné médium s nutričnými požiadavkami. Akonáhle je to hotové, skúmavky sa inkubujú počas čakania na rast mikroorganizmov.

Po uplynutí primeraného času sa skúmavky, do ktorých bola naočkovaná jedna alebo viac bakteriálnych buniek, objavia zakalené.

Keď sa skúmajú skúmavky, v ktorých narastá disolučný faktor, stávajú sa postupne menej zakalené, pretože obsahujú menej a menej bakteriálnych buniek. Je to tak, až kým sa nedosiahne bod, v ktorom už nebude existovať žiaden alebo iba jeden mikroorganizmus.

Nakoniec sa odhad hustoty obyvateľstva získa zo vzorca výskytu v sériových riešeniach a pomocou štandardnej pravdepodobnostnej tabuľky, ktorá bola navrhnutá na tento účel.

Metóda nanášania doštičiek

Toto je pomerne priama metóda. Najprv by malo byť usporiadaných niekoľko Petriho misiek s kultivačným médiom. Následne sa do každej kapsuly naočkuje 1 ml roztoku. Je dôležité poznamenať, že roztoky obsahujú mikroorganizmus, ktorý sa má spočítať.

Potom sa pomocou sklenenej tyčinky naočkovaný materiál rovnomerne rozloží na celý povrch kultivačného média.

Nakoniec sa Petriho misky inkubujú za podmienok požadovaných po dobu nevyhnutnú pre každý typ mikroorganizmu. Nakoniec sa vypočítajú generované kolónie.

Spôsobené choroby

Mnohé z anaeróbnych baktérií sú pre človeka známe patogény a spôsobujú choroby a patológie, ktoré môžu dokonca ohroziť život jednotlivca.

Infekcie na úrovni ústnej dutiny

Ústna dutina je ideálnym prostredím pre mnoho anaeróbnych baktérií, ktoré sa tu množia a vytvárajú okrem iného určité patológie, ako je parodontitída, nekrotizujúca gingivitída a abscesy.

Väčšina týchto infekcií sa prejavuje bolesťou, léziami na sliznici a hnisavým hnisom, čo má za následok zvýšenie telesnej teploty.

Medzi príčinnými baktériami je Porphyromonas gingivalis najčastejšie izolovanou v týchto léziách.

Črevné infekcie

Jednou z ciest infekcie tohto typu baktérií je požitie, buď spóry (v prípade sporulovaných baktérií) alebo kontaminované jedlo a voda.

V týchto prípadoch sa baktérie kotvia v čreve a začínajú poškodzovať črevnú sliznicu a vyvolávajú príznaky, ako sú: horúčka, bolesť brucha, tekutá stolica, nadúvanie, nevoľnosť a celková nevoľnosť.

Medzi anaeróbne baktérie, ktoré môžu vytvárať tento klinický obraz, patria okrem iného Clostridium difficile a Escherichia coli.

Kožné infekcie

Niektoré z týchto baktérií ich môžu pri kontakte s otvorenou ranou infikovať. Ak k tomu dôjde, môžu sa vyskytnúť závažné kožné infekcie, napríklad plynová gangréna, ktorej pôvodcom je Clostridium perfringes.

Medzi príznaky plynovej gangrény patria: pľuzgiere plné krvavej tekutiny, podkožný emfyzém, silná bolesť a vysoká horúčka.

Ďalšou patológiou spôsobenou anaeróbnymi baktériami na kožnej úrovni je nekrotizujúca fasciitída, pri ktorej sa infekcia šíri za kožné tkanivo, dokonca ovplyvňuje fasciu obklopujúcu svaly.

Medzi príznaky patrí akútna bolesť, závažný erytém, pľuzgiere a najčastejšie gangréna. Medzi pôvodcami tejto patológie je Staphylococcus aureus.

Referencie

1. Brook I. (2016) Choroby spôsobené anaeróbnymi baktériami, ktoré netvoria spóry. In: Goldman L, Schafer AI, ed. Goldman-Cecil Medicine. 25. vydanie. Philadelphia, PA
2. Carrol, K., Hobden, J., Miller, S., Morse, S., Mietzner, T., Detrick, B., Mitchell, T. a Sakanari, J. Medical Microbiology. Mc Graw a Hill. 27. vydanie
3. Corrales, L., Antolinez, D., Bohórquez, J. a Corredor, A. (2015). Anaeróbne baktérie: procesy, ktoré vykonávajú a prispievajú k udržateľnosti života na planéte. NOVA 13 (23) 55-81
4. Curtis, H., Barnes, S., Schneck, A. a Massarini, A. (2008). Biology. Editorial Médica Panamericana. 7. vydanie.
5. Holt, J. (1994) Bergey's Manual of Determinative Bacteriology. Williams a Wilkins. 9. vydanie.
6. Mc Faddin (1985) Médiá na izoláciu, kultiváciu, identifikáciu a udržiavanie lekárskych baktérií. Zväzok 1. Baltimore.
7. Quintero, L. (2009). Anaeróbne bakteriálne infekcie: kritériá klinického riadenia a mikrobiologické diagnostické postupy. Logá, vedecký a technologický časopis. 1 (1) 121-136