АНАЕРОБНІ БАКТЕРІЇ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ВИДИ, ВИДИ, КУЛЬТУРА - БІОЛОГІЯ - 2025

В анаеробних бактеріях є ті , які не використовують кисень в їх метаболічних процесах. Насправді багато з цих бактерій не можуть вижити в середовищах, де цей елемент присутній, оскільки він є токсичним для них.

Одним із метаболічних процесів, що здійснюються цим типом бактерій і який найбільш широко вивчений, є бродіння. Це процес, який має велику кількість застосувань на промисловому рівні, пов'язаних з виробництвом алкогольних напоїв, йогурту та оцту, серед інших продуктів.

Бактероїди, рід анаеробних бактерій. Джерело: Уряд США

Аналогічно, багато з цих бактерій мають своє природне середовище проживання в організмі людини, знаходячись переважно в шлунково-кишковому тракті. Деякі нешкідливі, але інші викликають різні патології в організмі, багато з яких можуть призвести до смерті.

характеристики

Анаеробні бактерії - одні з перших живих істот, що з’явилися на планеті. Що важливо, тисячі років тому, коли почали зароджуватися перші життєві форми, рівень кисню в атмосфері був дійсно низьким. Через це перші організми, які були розвинені, мали інші клітинні механізми отримання енергії.

Насправді для багатьох видів, що входять до групи анаеробних бактерій, кисень є високотоксичним. Ось чому деякі бактерії знаходяться в місцях існування, де немає кисню.

Так само існують анаеробні бактерії, які підтримують життя за наявності дуже малої кількості кисню, тому вони можуть розташовуватися у великій різноманітності середовища. Деякі з цих бактерій є частиною звичайної мікробіоти людини, зокрема на рівні ротової порожнини та шлунково-кишкового тракту.

З іншого боку, ці бактерії проводять бродіння. Це катаболічний процес, за допомогою якого органічні сполуки за відсутності кисню розкладаються до більш простих. Її здійснюють переважно анаеробні бактерії.

Так само не існує єдиного типу бродіння. Залежно від отриманого продукту існує декілька видів, таких як оцтова, молочна та алкогольна ферментація.

У цих бактеріях різні ферментні системи прекрасно функціонують за відсутності кисню. Це тому, що вони використовують інші сполуки, такі як фумарат, нітрат або сульфат як акцептори електронів.

Доречно згадати, що багато анаеробних бактерій є збудниками людини. Серед найбільш відомих та досліджених можна відзначити види родів Porphyromonas, Clostridium та Prevotella, серед інших.

Типи анаеробних бактерій

Багато анаеробних бактерій не можуть протистояти перебуванню в середовищі, де є кисень, оскільки це для них токсично. Однак є і деякі, незважаючи на те, що не використовують кисень, вони можуть виживати в умовах, де є різні концентрації цього газу.

Зважаючи на це, анаеробні бактерії можна розділити на три типи: облігатні анаеробні, аеротолерантні та факультативно анаеробні.

Обов’язкові анаероби

Вони також відомі як суворі анаеробні бактерії. Це ті, які не використовують кисень для жодних обмінних процесів. Ваша толерантність до цього газу мінлива. Відповідно до цього облігатні анаеробні бактерії класифікуються на:

- Суворий: переносять лише концентрації кисню нижче 0,5%.

- Помірний: вони можуть переносити концентрації кисню в межах від 2 до 8%.

Аеротолерантні анаероби

Це бактерії, які, хоча і не використовують кисень для здійснення клітинного процесу, можуть жити в місцях існування, де він присутній. Класичний приклад цього типу бактерій - Pronibacterium acnespio, який викликає багато випадків прищів.

Факультативні анаероби

Факультативні анаеробні бактерії не використовують кисень для своїх метаболічних процесів, але вони можуть жити в його присутності, оскільки для них це не токсично. В основному вони здійснюють процес бродіння для отримання необхідної енергії. Серед найбільш відомих факультативних анаеробних бактерій - кишкова паличка та золотистий стафілокок.

Види анаеробних бактерій

Для полегшення вивчення анаеробних бактерій їх можна групувати за формою та фарбуванням у: грамнегативні коки, грампозитивні коки, грамнегативні стрижні та грампозитивні стрижні.

-Грам негативних кокосів

У межах цієї групи є кілька родів, таких як Veillonella та Megasphaera.

Вейлонелла

Це рід грамнегативних бактерій, який добре відомий своїм ферментативним потенціалом. Ці бактерії ферментують лактатом до ацетату та пропіонату метаболічним шляхом, відомим як шлях метилмалоніл-КоА.

Так само вони є невід'ємною частиною мікробіоти певних частин тіла, таких як ротова порожнина та шлунково-кишковий тракт.

-Грам позитивних кокосів

Вони являють собою бактерії круглої форми, які при фарбуванні грам пігментом набувають характерний фіолетовий колір.

Анаерокок

Виявляються бактерії цього роду, що входять до складу бактеріальної флори людського організму. Однак можливо, що саме вона є причиною певних патологічних процесів. Ця бактерія була виділена з виділень з піхви, абсцесів яєчників та деяких хронічних ран.

Так само в різних клінічних випадках було встановлено, що види цього роду можуть викликати широкий спектр інфекцій у сечовивідних шляхах, а також у крові.

Пептострептокок

Це рід бактерій, які часто викликають розвиток патологій у людини. Крім того, вони входять до складу мікробіоти певної слизової оболонки організму, наприклад, ротоглоткової та сечостатевої.

-Грам-негативні бацили

Вони є бактеріями, що мають витягнуту форму стрижня і характеризуються набуттям кольору фуксії, коли піддаються процесу фарбування по Граму. Ця група анаеробних бактерій охоплює кілька родів.

Превотелла

Це рід бактерій, які часто зустрічаються як компоненти бактеріальної флори ротової порожнини, шлунково-кишкового тракту та порожнини піхви. Незважаючи на це, коли нормальні умови організму змінюються, ці бактерії безконтрольно розмножуються.

Коли це відбувається, Prevotella викликає розвиток певних інфекцій, найбільш поширеними є ті, що виникають на рівні слизової пародонта. Їх також ізолювали від пацієнтів з ревматоїдним артритом.

-Грам позитивних бацил

До цієї групи належать паличкоподібні бактерії, які мають у своїй клітинній стінці товстий шар пептидоглікану, який зберігає грамові частинки барвника, надаючи йому фіолетовий колір. У цю групу входить найрізноманітніші види, які викликають різні захворювання та патології у людини.

Clostridium botulinum

Це грампозитивна бактерія, яка характеризується виробленням спор, які є інфекційним збудником для людини. Таким же чином ця бактерія синтезує і виділяє певні токсини, основна функція яких - паралізувати м’язи.

Серед захворювань, які породжує ця бактерія, ми можемо відзначити харчовий ботулізм, який вражає шлунково-кишковий тракт, та дитячий ботулізм, який вражає дітей раннього віку та викликаний прямим прийомом спор.

Clostridium tetani

Ця бактерія добре відома в галузі медицини і була предметом численних досліджень щодо впливу, який вона виробляє на організм. Як і решта бактерій роду Clostridium, ця бактерія виробляє ендоспори, які дуже стійкі до компонентів навколишнього середовища.

Clostridium tetani. Джерело: Постачальники контенту: CDC

Так само ця бактерія викликає патологію у людини, відому як правця. Це захворювання викликане потраплянням в організм спор, які проростають і починають синтезувати і виділяти токсини цього виду.

Коли це відбувається, спори перешкоджають передачі нервових імпульсів, внаслідок чого м’язи боляче спазмуються.

Відмінності від аеробних бактерій

Основна відмінність анаеробних бактерій від аеробних бактерій стосується використання кисню та здатності розвиватися при наявності чи відсутності цього елемента.

У цьому сенсі анаеробні бактерії не використовують кисень для жодного із своїх внутрішніх процесів виробництва енергії. Навпаки, аеробні бактерії дійсно використовують його як акцептор електронів під час клітинного дихання, за допомогою якого вони руйнують молекули органічних сполук, таких як глюкоза, отримуючи велику кількість енергії.

Так само існують анаеробні бактерії, які, крім того, що не використовують кисень у різних своїх процесах, не можуть знаходитися в багатих киснем середовищах, оскільки цей елемент для них сильно токсичний. Замість клітинного дихання вони проводять бродіння.

Ще одна помітна різниця між двома типами клітин пов'язана з середовищем їх проживання. Аеробні бактерії зустрічаються в середовищах, де кисень широко доступний, а анероїдні бактерії виживають у середовищах, де існує повна відсутність кисню або де концентрація кисню дуже низька.

Культура анаеробних бактерій

Вирощування анаеробних бактерій - це процес, при якому необхідно дотримуватися всіх необхідних запобіжних заходів, щоб не допустити помилки. Тут важливо враховувати, що деякі види анаеробних бактерій не можуть контактувати з киснем, оскільки це може бути для них токсичним збудником.

Одним із елементів, який слід враховувати при культурі в лабораторії, є культуральне середовище, яке слід використовувати. Кожна група бактерій має певні специфічні вимоги.

ЗМІ культури

В даний час існує багато культурних середовищ, які можна використовувати для посіву будь-якого типу бактерій. У конкретному випадку анаеробних бактерій культуральне середовище вимагає додавання відновника, такого як тиогліколят або цистеїн.

Так само для оптимізації результатів, які очікуються для отримання, може бути доданий окислювально-відновний показник, який показує можливу присутність кисню, наприклад, резазурін.

Найпоширенішими та рекомендованими культуральними середовищами для посіву анаеробних бактерій є:

- Агар крові на анеробіоз: містить, серед іншого, м'ясний екстракт, дріжджовий екстракт, NaCl, глюкозу та пептон.

- Шоколадний агар: він не використовується широко для культивування анаеробних бактерій. Однак завдяки своїм компонентам можна змусити їх рости там.

- Агар етилового спирту з кров’ю: цей засіб широко використовується для належного виділення анаеробних бактерій.

- Колумбійний агар з колістином і налідиксиновою кислотою.

- Тіогліколят: він, як правило, збагачений L-цистином, геміном і вітаміном К.

- агар KVLB (канаміцин, ванкоміцин, лакована кров): спеціально для грам негативних бацил.

Процес

Після вибору культурального середовища, яке буде використовуватися, відповідно до бактерії, яку потрібно культивувати, процедура може розпочатися. У цьому сенсі має бути створене абсолютно анаеробне середовище, в якому немає кисню. Для цього можна дотримуватися двох процедур:

- Метод гідроксиду натрію - пірогалової кислоти: цей метод заснований на отриманні анаеробного середовища шляхом хімічної реакції, використовуючи замість відновника каталізатор. Це делікатна і потенційно небезпечна процедура.

- Використання анаеробних колб: цей тип колб дуже корисний для вирощування анаеробних організмів. Однак його застосовують лише з організмами, які можуть витримувати світловий контакт з малим рівнем кисню.

Так само повинен бути створений своєрідний вакуум, щоб продовжувати культивування. Це можна зробити кількома способами: витіснення кисню іншими газами, поглинання кисню хімічними або біологічними методами або використання відновлювачів.

Культура Clostridium perfringens. Джерело: Кредит на фотографії: Провайдери вмісту: CDC / Dr. Стюарт Е. Старр

Після того, як ці етапи проведені, проводять інокуляцію для інкубації культури та чекають розумного часу для вивчення отриманих колоній. Час очікування залежатиме від виду, який культивується.

Існують швидкозростаючі види (18-24 години), такі як Clostridium perfringens, а є й інші, які мають повільний ріст (5-7 днів), такі як Propionibacterium.

Методи підрахунку пластин

Ці методи використовуються для з'ясування приблизної кількості мікроорганізмів, виявлених у культурі. Що стосується анаеробних бактерій, існує кілька методик, які дозволяють підрахувати.

Однак, оскільки багато з цих бактерій не можуть вступити в прямий контакт з киснем, оскільки він токсичний, слід бути надзвичайно обережними, застосовуючи ці методи.

У цьому сенсі тут будуть описані два методи: найбільш ймовірне число (для суворої аеробіки) та метод поширення нальоту (для факультативних та мікроаерофільних анаеробів).

Найімовірніший метод числення

Ця методика заснована на визначенні наявності чи відсутності мікроорганізмів у зразку. Це робиться у репліках послідовних рішень. Принцип, що стоїть за цим методом, полягає в тому, що одна жива клітина може розвиватися, утворюючи таким чином мутну культуру.

Для здійснення цього процесу необхідно зробити ряд серійних розчинень зразка культури. Для цього важливо використовувати рідке культуральне середовище з харчовими потребами. Після цього пробірки інкубують під час очікування зростання мікроорганізмів.

Після закінчення розумного часу пробірки, в які була прищеплена одна або кілька бактеріальних клітин, стануть мутними.

З огляду на пробірки, в яких збільшується коефіцієнт розчинення, вони стають прогресивно менш каламутними, оскільки містять все менше бактеріальних клітин. Так відбувається до тих пір, поки не буде досягнута точка, коли більше не буде жодного або лише одного мікроорганізму.

Нарешті, оцінка щільності населення отримують із структури зустрічальності в серійних розчинах та за допомогою використання стандартної ймовірнісної таблиці, яка була розроблена для цієї мети.

Метод розкидання пластин

Це досить простий метод. По-перше, кілька чашок Петрі із культуральним середовищем мають бути організовані впорядковано. Згодом по 1 мл розчину інокулюють у кожну капсулу. Важливо зазначити, що розчини містять мікроорганізм, який потрібно підрахувати.

Потім за допомогою скляної палички прищеплений матеріал поширюється однорідно, покриваючи всю поверхню культурального середовища.

Нарешті, чашки Петрі інкубують в умовах, необхідних протягом часу, необхідного для кожного типу мікроорганізмів. Нарешті, колонії, що утворилися, підраховуються.

Захворювання, викликані

Багато анаеробних бактерій є відомими збудниками для людини і викликають захворювання та патології, які можуть навіть пошкодити життя особистості.

Інфекції на рівні ротової порожнини

Ротова порожнина є ідеальним середовищем для багатьох анаеробних бактерій, які там розповсюджуються та породжують певні патології, такі як періодонтит, некротизуючий гінгівіт та абсцеси, серед інших.

Більшість цих інфекцій присутні з болем, ураженням слизової оболонки і нагноєнням гною з подальшим підвищенням температури тіла.

Серед збудників бактерій найбільш часто виділяється при цих ураженнях Porphyromonas gingivalis.

Кишкові інфекції

Одним із шляхів зараження цього типу бактерій є прийом всередину, або спор (у випадку спорольованих бактерій), або забруднена їжа та вода.

У цих випадках бактерії прив’язуються до кишечника і починають завдати шкоди слизовій оболонці кишечника, викликаючи такі симптоми, як: лихоманка, біль у животі, рідкий стілець, здуття живота, нудота та загальне нездужання.

Анаеробними бактеріями, здатними генерувати цю клінічну картину, є Clostridium difficile та Escherichia coli.

Шкірні інфекції

Деякі з цих бактерій, потрапляючи в контакт з відкритою раною, можуть її заразити. Якщо це відбудеться, можуть виникнути важкі шкірні інфекції, наприклад, газова гангрена, збудником якої є клостридії перфринги.

Симптомами газової гангрени є: пухирі, наповнені кров’янистою рідиною, підшкірна емфізема, сильний біль та висока температура серед інших.

Ще одна патологія, викликана анаеробними бактеріями на шкірному рівні, - це некротизуючий фасціїт, при якому інфекція поширюється за шкірні тканини, впливаючи навіть на фасцію, яка оточує м’язи.

Симптоми включають гострий біль, сильну еритему, пухирі та найчастіше гангрену. Серед збудників цієї патології є золотистий стафілокок.

Список літератури

1. Брук І. (2016) Хвороби, спричинені неспороутворюючими анаеробними бактеріями. В: Голдман Л, Шафер А.І., ред. Медицина Голдман-Сесіл. 25-е ​​видання. Філадельфія, Пенсільванія
2. Carrol, K., Hobden, J., Miller, S., Morse, S., Mietzner, T., Detrick, B., Mitchell, T. and Sakanari, J. Medical Microbiology. Mc Graw and Hill. 27-е видання
3. Corrales, L., Antolinez, D., Bohórquez, J. and Corredor, A. (2015). Анаеробні бактерії: процеси, що здійснюють і сприяють сталому життєдіяльності на планеті. НОВА 13 (23) 55-81
4. Кертіс, Х., Барнс, С., Шнек, А. і Массаріні, А. (2008). Біологія. Редакція Médica Panamericana. 7-е видання.
5. Хольт, Дж. (1994) Посібник Бергей з детермінативної бактеріології. Вільямс і Вілкінс. 9-е видання.
6. Mc Faddin (1985) Носії для ізоляції-культивування-ідентифікації-збереження медичних бактерій. Том 1. Балтимор.
7. Кінтеро, Л. (2009). Анаеробні бактеріальні інфекції: критерії клінічного управління та мікробіологічні діагностичні процедури. Журнал з логотипами, наукою та технологіями. 1 (1) 121-136