Отличаются механизмом обменных процессов т.е. без участия свободного кислорода. Конечным акцептором в дыхательной цепи являются нитраты, сульфаты или органические соединения.
Род Clostridium.
Палочки, крупные, спорообразующие - диаметр споры больше диаметра палочки, подвижность +/-, форма веритиноообразная, положение споры имеет дифференциальное значение, капсулы не продуцируют (есть исключение). Растут на средах (безкислородных): Кита-Тороци, Вильсон-Блера, глубокий столбик сахарного агара, кровяной агар в условиях анаэростата.
Биохимически активны, обладают набором сахаролитических, протеолитических ферментов, разлагают вещества до газа (аммиака, СО 2), масляных кислот.
Экология клостридий.
В норме входят в состав нормальной микрофлоры ЖКТ животных (особенно жвачных) и человека - переваривают пищу, усиливают перистальтику и одновременно с этим продуцируют токсины, которые тут же разрушаются протеазами соков.
С фекальными массами выбрасываются в среду и переходят в споровидную форму, и сохраняются там в течении десятков лет. Резервуаром клостридий является почва. Клостридиальная анаэробная инфекция имеет экзогенное происхождение - раневая инфекция. Входными воротами является рана в которой создаются анаэробные благоприятные условия для перехода споровой формы в вегетативную.
СТОЛБНЯК.
Тяжелое, острое инфекционное заболевание, которое имеет одного возбудителя C. tetani и проявляется неврологической симптоматикой.
Характеристика C. tetani
Палочка открыта в 1883 году Монастырским.
Морфологические особенности:
· Подвижность +
· Спора - на периферии
· Форма - ракетки
· Культивируется - на сахаро-кровяном агаге, Кита-Тороции
· Б/Х - нет сахаролитических ферментов, мало протеолитических ферметов.
Условия для заражения столбняком: рана, роды, аборты (вне медицинских учреждениях), операция, нарушения кровотока в ране, занос палочки в раневую поверхность с почвой, пылью, мед. инструментами, перевязочным материалом, перевязочным, шовным материалом.
Патогенные свойства. Патогенез заболевания.
Продукция экзотоксинов - тетаноспазмина, тетанолизина. Это белок который действует дистанционно - по нервным отросткам через аксоны попадает в ЦНС и подавляет тормозные процессы нейромедиаторов в синапсах > нарушает передачу нервных импульсов > мышечный спазм разных групп мышц. В легких случаях наблюдается сокращение мышц вокруг раны.
Столбняк у новорожденных: болеют много детей в странах где женщины рожают без медицинской помощи и перерезание пуповины делается не стерильными предметами.
Клинические формы столбняка: учеловека нисходящий - первыми вовлекаются процессы головы, столбняка, верхних конечностей, затем нижных конечностей. У животных восходящий харакетер.
Лабораторная диагностика.
Бактериологический метод. На исследования берут шовный материал, перевязочный материал, препараты для парентерального введения, образцы почвы. Засевают в анаэробные среды (Кита-Тороции) культивируют в условиях анаэростата 2-3 дня, затем проверяют на стерильность (помутнение, газообразование). Материал от больного берут редко т.к. и так видно что это столбнях, но могут взять кровь, ликвор, содержимое раны. В материале ищут сам возбудитель, а могут искать токсины с помощью биологической пробы на мышах одновремнно водят противостолбнячный анатоксин > мышка выживет, и не вводят анатоксин > мышка умирает.
Профилактика.
Экстренная: проводится в случае травмы, ранений, криминальных абортов. Включает ПХО раны, затем вводится АС-анатоксина (для активной профилактики), введение противостолбнячной сыворотки, противостолбнячного иммуноглобулина (готовые антитоксины - для пассивной иммунизации), проводится избирательно под контролем антитоксического иммунитета - делается с помощью реакции пассивной гемагглютинации у пациента. У взрослых 0,2 мл крови из пальца. Если РПГА + в соотношении 1:20 означает нормальный защитный титр. Если титр снижен, вводят вторые два препарата.
Плановая: обязательная иммунизация всех детей с трех месяцев до 17 лет. У взрослых иммунизируются военнослужащих, работники МЧС, пожарники, шахтеры.
Столбняк управляемая инфекция и заболеть столбняком неприлично. Болеют им только те кто не обращается к врачам.
ГАЗОВАЯ ГАНГРЕНА.
(клостридиальный мионекроз, клостридиальный целлюлит)
ГГ - острое инфекционное заболевание полимикробной природы с тяжелой интоксикацией организма с некрозом ткани и образованием газов в мягких тканях.
Возбудители.
C. pefringes, C. septicum, C. hovyi. Г+ палочки, дифференцируются по положению споры, наличию жгутиков, капсулообразованию, и продукции типоспецифических токсинов. Перекрестного иммунитета нет.
Возбудитель в споровой форме попадает через раны глубокие, тампонированные, сдавлением мягких тканей, осколочные раны, при которых ПХО произведено после 2-х часов после получения.
Факторы патогенности: продукция экзотоксинов (12 штук) - имеют свойство форментов (фосфолипазы, протеазы). Носят названия по буквам греческого алфавита. Главным из них является токсин б - обладает свойством лецитиназы > действует на клеточную мембрану нарушая ее проницаемость. Другие токсины вызывают отек, третье некроз. Действуют местно на ткань. Интоксикация связана с распадом тканей.
Иммунитет.
Носит антитоксический характер (а не на возбудитель). Типоспецифичен, ненапряженный.
Лабораторная диагностика.
Материал: содержимое раны, кусочки пораженных органов и тканей
Метод: бактериоскопия - Г+ палочки, бактериологический: посев среды, биохимические тесты (створаживание молока, колонии черного цвета). Дифференцировка внутри рода по биологической пробе с фильтратом культуры содержащей экзотоксин и антитоксической сывороткой соответствующего возбудителя. Это надо ни сколько для диагноза, сколько для лечения.
Специфическое: срочное введение противогангренозной сыворотки (поли или моновалентной).
Хирургическое: ведение раны открытым способом, помещение в барокамеру, антибиотики
Профилактика.
Плановая: секста-анатоксин (перфрингинс, септикум, нови, тетанис, ботулинум, дефицилле).
БОТУЛИЗМ.
Пищевая инфекция, факторы передачи - консервированный продукты мясного происхождения, рыбного происхождения, консервированные грибы.
Факторы патогенности: продукция ботулотоксина (самый сильный яд) разовая доза 0,001 мг. Действует исключительно на нервную систему, устойчив к действию пищеварительных ферментов, температуре. Есть 7 вариантов токсина (по буквам латинского алфавита), некоторые устойчивы к пищеварительным ферментам и бактериальным протеазам. Есть штаммы токсина которые разрушаются ферментами. У токсина высокие имуногенные свойства. Активируются трипсином желудочного сока, протеазами пищевых продуктов. Действуют в нервных синапсах где фиксируются и их раздражают. Чаще всего поражают глазодвигательный нерв, языкоглоточный нерв, зрительный нерв > куриная слепота, птоз, анизаккария.
Клинические формы: гастроэнтеритическая, нервно-паралитическая, неврологическая.
Лабораторная диагностика: обнаружение токсина в материале от больного (промывные воды желудка, крвоь) и пищевых консервированных продуктов в биологической пробе на мышах с помощью нейстрализации токсина.
Лечение: введение антиботулитической сыворотки
Профилактика: правильное консервирование пищевых продуктов.
Неклостридиальная анаэробная инфекция.
Вызывается представителями следующих родов:
|
P. melaninogenica |
|
Носит эндогенный характер т.к. все представители входят в сосав нормальной микрофлоры тела человека (обитают в ЖКТ, ротовая полость).
Условия для возникновения инфекций:
· Нарушение целостности слизистых оболочек и такней, при этом микробы из мест естественного обитания переходят в ткани
· Нарушение кровоснабжения тканей > при синдроме сдавливания
· Раковая опухоль, прорастание ее > повреждение оболочек
· Имунодефицитные состояние
· Химиотерапия (цитостатики)
· Лечение гормонами
· Облучение
· Дизбактериоз
Клинические особенности.
1. Носит гнойновоспалительный характер и проявляется в виде абсцессов, инфильтратов
2. располагается вблизи мест естественного обитания возбудителей
3. Гнилостный характер поражение, омертвение тканей. Гнилостный запах экссудата > продукции большого количества летучих жирных кислот
4. Экссудат окрашен в черный, красный цвет
5. Газообразование
6. Тяжелое состояние больного, не видно очага инфекции
7. Инфекция должна лечится особыми антибиотиками (пенициллинами не лечится)
Лабораторная диагностика.
Бактериологический - очень трудный, дорогой, трудоемкий результат через 7-14 дней. Забор материала берут методом аспирации или пункцией соблюдая правило - материал не должен соприкасаться с кислородом воздуха. Питательные среды - сложного состава сывороточные, кровяные среды + факторы роста + витамины + адсорбенты. Культивируют в анаэростатах в присутствии повышенного содержания СО 2 , при температуре 37. Выросшая колония пигментирована (черный, серый), флюорисцируют, морфологическая идентификация не информативна (палочки, полиморфные, спору не образуют), исключение Fusobacterium - веретено. Основной метод - культуральные ососбенности: B. fragilis культивируются в присутвиии 40% желчи, в средах с антибиотиками (канамицин) растут B. Fragilis, а B. urealyticus не растут в среде с ванкомицином. По отношению к углеводам B. Fragilis - сбраживают углеводы с образованием жирных кислот, B. Urealyticus не сбраживают углеводы. Антигенные свойства изучить с помощью диагностических сувороток невозможно - их нет.
Химиотерапевтические препараты относящиеся к груме метранидазола или препараты нитроимидазольного ряда, из антибиотиков клиндомицин. Улучшение микроциркуляции тканей, создание аэробных условий, оксигенация раны.
Профилактика.
Специфической нет.
тема: Коринобактерии, общая характеристика. Возбудитель дифтерии.
Род Corynobacterum, отдельного семейства нет, порядок: Actinomecitales. Внутри рода видов более 20. Виды имеющие наиболее медицинское значение: C. Diphteriae, pseudodiphteriae, haemiliticum, xerosis, pseudotubercullosis, ulcerens и т.д.
Общая характеристика.
Палочковидные, имеют утолщение на одном или обоих концах неподвижные, имеют микрокапсулу, в клеточной стенке имеют специфические липиды (кориномиколовая кислота), кислотонейстойчивые. Широко распространены в окружающей среде. Существуют виды которые обитают на теле человека, входят в состав нормальной микрофлоры (кожа, носоглотка), животных, растений.
Среди коринобакетрий есть патогенные - дифтерия, условнопатогенные - язвенное поражение (ulcerens), конъюнкивиты (xerosis), циститы, сапрофитические.
C. Diphteriae
Возбудитель дифтерии - острого инфекционного заболевания, которое проявляется глубокой интоксикацией организма, свзанной с дифтерийным токсином и фиброзным воспалением в месте нахожденийния возбудителя. Название болезни от греческого diphtera - пленка. Возбудитель открыт Клебсом в дифтерийнфх пленках. Леффлер в 1884 году вывел в чистой культуре (BL - бактерия леффлера). Ру в 1888 году обнаружил экзотоксин и предложил питательную среду для культивирования. Беринг в 1892 году получил антитоксическую сыворотку от больных и предложил для лечения (получил Нобелевскую премию). Рамон в 1923 году разработал метод получения дифтерийного анатоксина.
|
Продукция токсина |
||
Токсинообразование у возбудителя кодируется специфическим геном, который находится в составе плазмиды умеренного фага, а не в составе геном клетки > не является постоянным. Если культура лизогенная (в составе есть фаг) > токсигенная.
Морфологические особенности.
Палочки, Г+, располагаются под углом друг к другу, имеют зерна волютина по концам > для выяления зерен волютина красят по методу Нейсера (зерна черные, палочки желтые), простой метиленовой синькой (зерна красные, палочки синие).
Культуральные свойства.
Факультативные анаэробы. Среды - на простых не растет. Группы сред:
· Сывороточные: среда Ру, среда Леффлера - рост коринобактерий опережает все другие бактерии.
· Среды с теллуритом (элективная) - ингибирует рот других микробов - кровяно-теллуритовые среда Клауберга, шоколадный агар (агар + гемолизированные эритроциты) gravis дает R коллонии, mitis - дает гладкие среды
· Среди с добавлением цистиина - среда Тинсдаля
Микроорганизмы растут в присутствии пептонов (не целого белка), аминопептонов с обязательными добавками факторов роста (соли железа, цинка, витамины).
Биохимические свойства.
Сахароза -
Мальтоза +
Глюкоза +
Крахмал +
Цистиназа +
Сероводород +
Факторы патогенности.
Продукция дифтерийного гистотоксина - оказывает ядовитое действие на многие типы тканей - специфически блокирует синтез белка в различных клетках особенно тех органов которые интенсивно снабжаются кровью (ССС, миокард, ПНС, ЦНС, почки, надпочечники) является истинным экзотоксин - имуногенный белок, термолябильны, высокотоксичный из гистотоксина можно получить анатоксин с помощью обработки 0,4% формалином при температе 40 в течении 4-х недель, теряет ядовитые действия, но сохраняет имуногенные свойства. Действие токсина обусловлено 2-мя фракциями А и Б. Фракция А - истинный токсин, способна проникать внутрь клетки и инактивировать фактор элонгации 2, который ответственен за удлинение полипептидной цепи на рибосомах, действует только внутри клетки > не может нейтрализоваться дифтерийной сывороткой > эффект действует на ранних стадиях (первые 3 дня). Фракция Б участвует в фиксации токсина на рецепторах клетки и выполняет трансмембранную фнкцию, сама токсином не является. На многослойном эпителии гистотоксин вызывает дифтеритическую (фибринозную) форму воспаления, которая проявляется в виде образования пленки из фибрина. Пленка плотно срастается с подлежащими тканями. На однослойном и циллиндричском эпителии вызывает крупозное воспаление.
Поверхносные структуры бактериальной клетки липидной и белковой природы - помагает прилипать к ткани и поэтому они называются факторами слияния.
Ферменты адгезии и инвазии - нейроамидаза, гиалуронидаза
Токсионообразование - гемотоксин, дермотоксин, некротоксин, нейротоксин.
Патогенез дифтерии.
облигатные анаэробы это, облигатные анаэробы представителиРаспространено представление, что облигатные анаэробы погибают в присутствии кислорода из-за отсутствия ферментов супероксиддисмутазы и каталазы, которые перерабатывают смертельный супероксид, образующийся в их клетках при наличии кислорода. Хотя в некоторых случаях это действительно так, тем не менее, у некоторых облигатных анаэробов была обнаружена активность вышеупомянутых ферментов, а в их геномах были найдены гены, ответственные за эти ферменты и родственные белки. К таким облигатным анаэробам относятся, например, Clostridium butyricum и Methanosarcina barkeri. И всё же эти организмы неспособны существовать в присутствии кислорода.
Имеется несколько других гипотез, объясняющих, почему строгие анаэробы чувствительны к кислороду:
Наиболее вероятно, что чувствительность строгих анаэробов к кислороду обусловлена этими факторами в совокупности.
Вместо кислорода облигатные анаэробы используют альтернативные акцепторы электронов для клеточного дыхания, как то: сульфаты, нитраты, железо, марганец, ртуть, угарный газ (CO). Например, сульфатредуцирующие бактерии, в большом количестве обитающие в придонных морских отложениях, обусловливают запах тухлых яиц в этих местах из-за выделения сероводорода. Энергия, выделяющаяся при таких дыхательных процессах, меньше, чем при кислородном дыхании, и вышеперечисленные альтернативные акцепторы электронов не дают равное количество энергии.
Bacteroides и Clostridium могут служить примерами неспорообразующих и спорообразующих строгих анаэробов соответственно.
Другими примерами облигатных анаэробов являются Peptostreptococcus, Treponema, Fusiform, Porphyromonas, Veillonella и Actinomyces.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
облигатные анаэробы и, облигатные анаэробы представители, облигатные анаэробы это
Анаэробы и аэробы – две формы существования организмов на земле. В статье речь идёт о микроорганизмах.
Анаэробы – микроорганизмы, которые развиваются и размножаются в среде, не содержащей свободный кислород. Анаэробные микроорганизмы обнаруживаются практически во всех тканях человека из гнойно-воспалительных очагов. Их относят к условно-патогенным (существуют у человека в номе и развиваются только у людей с ослабленной иммунной системой), но иногда они могут быть патогенными (болезнетворными).
Различают факультативные и облигатные анаэробы. Факультативные анаэробы могут развиваться и размножаться и в бескислородной и в кислородной среде. Это такие микроорганизмы как кишечная палочка, иерсинии, стафилококки, стрептококки, шигеллы и другие бактерии. Облигатные анаэробы могут существовать только в бескислородной среде и погибают при появлении свободного кислорода в окружающей среде. Облигатные анаэробы подразделяют на две группы:
Клостридии — это возбудители анаэробных клостридиальных инфекций – ботулизма, клостридиальных раневых инфекций, столбняка. Неклостридиальные анаэробы это нормальная микрофлора человека и животных. К ним относят бактерии палочковидной и шаровидной формы: бактероиды, фузобактерии, пейллонеллы, пептококки, пептострептококки, пропионибактерии, эубактерии и другие.
Но неклостридиальные анаэробы могут существенно способствовать развитию гнойно-воспалительных процессов (перитонит, абсцессы лёгких и головного мозга, пневмония, эмпиема плевры, флегмоны челюстно-лицевой области, сепсис, отит и другие). Большинство анаэробных инфекций, вызываемых неклостридиальными анаэробами, относятся к эндогенным (внутреннего происхождения, вызываемые внутренними причинами) и развиваются главным образом при снижении сопротивляемости организма, устойчивости к воздействию болезнетворных микроорганизмов в результате травм, операций, переохлаждения, снижения иммунитета.
Основную часть анаэробов, играющих роль в развитии инфекций составляют бактероиды, фузобактерии, пептострептококки и споровые палочки. Половину гнойно-воспалительных анаэробных инфекций вызывают бактероиды.
Клостридии – род спорообразующих анаэробных бактерий. Клостридии обитают на слизистых желудочно-кишечного тракта. Клостридии в основном патогенны (болезнетворны) для человека. Они выделяют специфические для каждого вида высокоактивные токсины. Возбудителем анаэробной инфекции может быть как один вид бактерий, так и несколько видов микроорганизмов: анаэробно-анаэробной (бактероиды и фузобактерии), анаэробно-аэробной (бактероиды и стафилококки, клостридии и стафилококки)
Аэробы - организмы, которым для жизнедеятельности и размножения необходим свободный кислород. В отличие от анаэробов у аэробов кислород участвует в процессе выработки необходимой им энергии. К аэробам относятся животные, растения и значительная часть микроорганизмов, среди которых выделяют.
Для каждого аэробного микроорганизма существует свой минимум, оптимум и максимум концентрации кислорода в окружающей его среде, необходимой для его нормального развития. Повышение содержания кислорода за границу «максимум» ведёт к гибели микробов. Все микроорганизмы гибнут при концентрации кислорода 40-50%.
Анаэробы - организмы, получающие энергию при отсутствии доступа кислорода путем субстратного фосфорилирования. Термин «анаэробы» ввел Луи Пастер, открывший в 1861 году бактерии маслянокислого брожения.
Все микроорганизмы по типу дыхания делят на аэробные и анаэробные. Анаэробное дыхание - совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках живых организмов при использовании в качестве конечного акцептора протонов не кислорода, а других веществ (например, нитратов) и относится к процессам энергетического обмена (катаболизм, диссимиляция), которые характеризуются окислением углеводов, липидов и аминокислот до низкомолекулярных соединений.
Если организм способен переключаться с одного метаболического пути на другой (например, с анаэробного дыхания на аэробное и обратно), то его условно относят к факультативным анаэробам. До 1991 года в микробиологии выделяли класс капнеистических анаэробов, требовавших пониженной концентрации кислорода и повышенной концентрации углекислоты (Бруцеллы бычьего типа - B. abortus). Умеренно-строгий анаэробный организм выживает в среде с молекулярным O2, однако не размножается. Микроаэрофилы способны выживать и размножаться в среде с низким парциальным давлением O2. Если организм не способен «переключиться» с анаэробного типа дыхания на аэробный, но не гибнет в присутствии молекулярного кислорода, то он относится к группе аэротолерантных анаэробов. Например, молочнокислые и многие маслянокислые бактерии. Облигатные анаэробы в присутствии молекулярного кислорода O2 гибнут - например, представители рода бактерий и архей: Bacteroides, Fusobacterium, Butyrivibrio, Methanobacterium). Такие анаэробы постоянно живут в лишенной кислорода среде. К облигатным анаэробам относятся некоторые бактерии, дрожжи, жгутиковые и инфузории.
Среда с содержанием кислорода является агрессивной по отношению к органическим формам жизни. Это связано с образованием активных форм кислорода в процессе жизнедеятельности или под действием различных форм ионизирующего излучения, значительно более токсичных, чем молекулярный кислород O2. Фактор, определяющий жизнеспособность организма в среде кислорода - наличие у него функциональной антиоксидантной системы, способной к элиминации: супероксид-аниона (O2−), перекиси водорода (H2O2), синглетного кислорода (O), а также молекулярного кислорода (O2) из внутренней среды организма. Наиболее часто подобная защита обеспечивается одним или несколькими ферментами: супероксиддисмутаза, элиминирующая супероксид-анион (O2−) без энергетической выгоды для организма; каталаза, элиминирующая перекись водорода (H2O2) без энергетической выгоды для организма; цитохром - фермент, отвечающий за перенос электронов от NAD H к O2. Этот процесс обеспечивает существенную энергетическую выгоду организму. Аэробные организмы содержат чаще всего три цитохрома, факультативные анаэробы - один или два, облигатные анаэробы не содержат цитохромов. Дополнительная антиоксидантная защита может обеспечиваться синтезом или накоплением низкомолекулярных антиоксидантов: витамина С, А, E, лимонной и других кислот.
Анаэробные микроорганизмы являются нормальной микрофлорой тела человека, в то же время в 30-100% случаев они могут быть причиной гнойно-воспалительных заболеваний.
Заподозрить наличие анаэробных бактерий в исследуемом материала нужно при следующих критериях: Плохой запах исследуемого образца, Локализация инфекции вблизи слизистой оболочкой, Инфекция после укуса человека или животного, Газ в исследуемом материале, Предшествующее лечение лекарственными средствами, малоактивными в отношении анаэробов (антибиотики: аминогликозиды, старые хинолоны, триметоприм), Черное окрашивание содержащих кровь экссудатов, Наличие «серных гранул» в выделениях, Уникальная морфология при окраске по Граму, Отсутствие роста в аэробных условиях микроорганизмов, увиденных в микропрепаратах из экссудата, Рост в анаэробной зоне питательной среды, Анаэробный рост на селективных средах для анаэробов, Характерные колонии на чашках с анаэробным агаром, Флуоресценция колоний в ультрафиолетовом свете.
Микробиологическая диагностика. В настоящее времяосновными методами диагностики являются бактериологический с расширенной идентификацией по биохимическим свойствам, а также газовая хроматография (хемотаксономия) и ПЦР (генодиагностика).
Культивирование анаэробных организмов. Для культивирования анаэробов применяют особые методы, сущность которых заключается в удалении воздуха или замены его специализированной газовой смесью (или инертными газами) в герметизированных термостатах - анаэростатах. Другим способом выращивания анаэробов (чаще всего микроорганизмов) на питательных средах - добавление редуцирующих веществ (глюкозу, муравьинокислый натрий, казеин, сульфат натрия, тиосульфат, цистеин, тиоглюконат натрия и др.), связывающих токсичные для анаэробов перикисные соединения.
Общие питательные среды для анаэробных организмов. Для общей среды Вильсона - Блера базой является агар-агар с добавлением глюкозы, сульфита натрия и двуххлористого железа. Клостридии образуют на этой среде колонии чёрного цвета за счет восстановления сульфита до сульфид - аниона, который соединяясь с катионами железа (II) дает соль чёрного цвета. Как правило, черные на этой среде образования колонии, появляются в глубине агарового столбика. Среда Китта - Тароцци состоит из мясопептонного бульона, 0,5% глюкозы и кусочков печени или мясного фарша для поглощения кислорода из среды. Перед посевом среду прогревают на кипящей водяной бане в течение 20 - 30 минут для удаления воздуха из среды. После посева питательную среду сразу заливают слоем парафина или вазелинового масла для изоляции от доступа кислорода. GasPak - система химическим путем обеспечивает постоянство газовой смеси, приемлемой для роста большинства анаэробных микроорганизмов. В герметичном контейнере, в результате реакции воды с таблетками боргидрида натрия и бикарбоната натрия образуется водород и диоксид углерода. Водород затем реагирует с кислородом газовой смеси на палладиевом катализаторе с образованием воды, уже вторично вступающей в реакцию гидролиза боргидрида. Данный метод был предложен Брюером и Олгаером в 1965 году. Разработчики представили одноразовый пакет, генерирующий водород, который был позднее усовершенствован ими до саше, генерирующих двуокись углерода и содержащих внутренний катализатор.
Классификация анаэробных бактерий базируется на принципах генотипической гомологии, позволяющей определить филогенетическое родство, кроме того все анаэробы можно классифицировать по морфологии и отношению к окраске по Граму.
Грамположительные: палочки (Clostridium, Bifidobacterium, Lactobacillus, Mobiluncus), кокки (Anaerococcus, Peptococcus, Peptostreptococcus, Coprococcus). Грамотрицательные: палочки (Bacteroides, Porphyromonas, Prevotella, Fusobacterium, Leptotrichia), кокки (Acidaminococcus, Veillonella, Megasphaera).
Рассмотрим представителей основных таксономических групп, имеющих важное медицинское значение.
Грамположительные спорообразующие палочки.
Спорообразующие бактерии рода Clostridium
Спорообразующие анаэробы рода Clostridium насчитывают свыше 150 видов. Споры округлой или овальной формы, располагаются в центре клетки субтерминально или терминально в зависимости от видовой принадлежности микроба. Поперечник споры обычно больше поперечника клетки, поэтому клетка, содержащая спору, выглядит раздутой и напоминает веретено (от лат, clostridium - веретено). Эти бактерии при наличии благоприятных условий способны вызывать у человека газовую гангрену, столбняк, ботулизм, псевдомембранозный язвенный энтероколит, пищевые отравления и другие заболевания, связанные с клостридиальным поражением различных органов и систем.
Кислород широко распространен в природе, находясь как в связанном, так и свободном состоянии. В первом случае он входит в состав молекул воды, органических и неорганических соединений. Во втором - присутствует в современной атмосфере в виде молекулярного кислорода (О2), объемная доля которого составляет 21%.
Кислород является обязательным химическим компонентом любой клетки. Подавляющее большинство организмов удовлетворяет свои потребности в этом элементе, используя обе формы кислорода. При выращивании Pseudomonas в присутствии 18О2 и Н218О источником приблизительно 10% кислорода, входящего в состав клеточного материала, служил газообразный кислород, 50-60% клеточного кислорода происходило из воды. Остальной кислород в клетку поставляли органические и неорганические компоненты питательной среды (глюкоза, фосфаты, нитраты, сульфаты и др.).
Среди прокариот существуют значительные различия в отношении к молекулярному кислороду. По этому признаку они могут быть разделены на несколько групп (рис. 34). Прокариоты, для роста которых О2 необходим, называют облигатными (обязательными) аэробами. К ним относится большинство прокариотных организмов. Среди облигатных аэробов обнаружены существенные различия в отношении к уровню молекулярного кислорода в среде. Некоторые представители этой группы не способны к росту при концентрации О2, равной атмосферной, но могут расти, если содержание О2 в окружающей среде будет значительно ниже (порядка 2%). Такие облигатно аэробные прокариоты получили название микроаэрофилов.
Потребность прокариот в низкой концентрации О2 в окружающей среде связана с их метаболическими особенностями. Многие аэробные азотфиксирующие бактерии могут расти в среде с молекулярным азотом только при концентрации О2 ниже 2%, т.е. как микроаэрофилы, а в присутствии связанного азота, например аммонийного, - на воздухе. Это объясняется ингибирующим действием молекулярного кислорода на активность нитрогеназы - ферментного комплекса, ответственного за фиксацию N2.
Аналогичная картина обнаружена у многих водородокисляющих бактерий. На среде с органическими соединениями в качестве источника энергии они хорошо растут при атмосферном содержании О2. Если источником энергии является окисление молекулярного водорода, эти же бактерии для роста требуют низкой концентрации О2. Последнее связывают с инактивацией молекулярным кислородом гидрогеназы - фермента, катализирующего использование Н2.
Наконец, среди облигатных аэробов существуют значительные различия в устойчивости к высоким уровням О2 в среде. 100%-й молекулярный кислород подавляет рост всех облигатных аэробов. Многие аэробные бактерии могут формировать колонии на поверхности твердой питательной среды в атмосфере, содержащей 40% О2, но рост их прекращается, когда содержание О2 в атмосфере повышается до 50%.
Известны прокариоты, для метаболизма которых О2 не нужен, т. е. энергетические и конструктивные процессы у них происходят без участия молекулярного кислорода. Такие организмы получили название облигатных анаэробов. К ним относятся метанобразующие архебактерии, сульфатвосстанавливающие, маслянокислые и некоторые другие эубактерии. До сравнительно недавнего времени считали, что облигатные анаэробы могут получать энергию только в процессе брожения. В настоящее время известно много облигатно анаэробных прокариот, которые произошли от аэробов в результате вторичного приспособления к анаэробным условиям, приведшего к потере способности использовать О2 в качестве конечного акцептора электронов в процессе дыхания. Такие облигатные анаэробы получают энергию в процессах анаэробного дыхания, т.е. переноса электронов по цепи переносчиков на СО2, SO4--, фумарат и другие акцепторы.
В ряду облигатно анаэробных прокариот, не включающих O2 в метаболические реакции, существует широкий спектр степени устойчивости к молекулярному кислороду, находящемуся во внешней среде. Многие из облигатных анаэробов не выносят присутствия даже незначительных количеств молекулярного кислорода в среде и быстро погибают. Такие организмы называют строгими анаэробами. К числу строгих анаэробов относятся представители родов Bacteroides ,Fusobacterium , Butyrivibrio , Methanobacterium и др.
Маслянокислые бактерии относятся также к группе облигатных анаэробов, но среди них есть виды, умеренно (Clostridium tetani , Сlostridium carnis , Сlostridium tertium , Сlostridium sporogenes) или достаточно высоко (Сlostridium perfringens , Сlostridium acetobutylicum) толерантные к О2.
Наконец, молочнокислые бактерии, обладающие метаболизмом только анаэробного типа, могут расти в присутствии воздуха и выделены в отдельную группу аэротолерантных анаэробов. (Некоторые авторы относят молочнокислые бактерии рода Lactobacillus к микроаэрофилам на том основании, что в их клетках содержатся флавопротеины, катализирующие перенос электронов с НАД*Н2 на О2. Однако этот процесс не связан с получением клеткой энергии).
Хотя облигатно анаэробные бактерии в целом очень чувствительны к О2, они могут в природе находиться в аэробных зонах. Широкое распространение представителей рода Clostridium в местах с высоким парциальным давлением О2 объясняется наличием у них эндоспор, не чувствительных к молекулярному кислороду. Однако и многие не образующие спор строго анаэробные прокариоты обнаружены в природе в местах, где наблюдается активное развитие облигатных аэробов. Вероятно, совместное развитие с облигатными аэробами, активно потребляющими молекулярный кислород, приводящее к образованию зон с низкой концентрацией 02, создает возможности и для развития строго анаэробных видов.
Описаны прокариотные организмы, которые могут расти как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Изучение этого явления показало, что природа его различна. Бактерии, не нуждающиеся в О2 (последний не участвует в осуществляемых ими метаболических реакциях), но способные расти в его присутствии, являются по типу осуществляемого ими метаболизма облигатными анаэробами, устойчивыми к О2 внешней среды. Примером таких организмов служат молочнокислые бактерии. Многие прокариоты, относящиеся к этой же группе, приспособились в зависимости от наличия или отсутствия О2 в среде переключаться с одного метаболического пути на другой, например с дыхания на брожение, и наоборот. Такие организмы получили название факультативных анаэробов, или факультативных аэробов. Представителями этой физиологической группы прокариот являются энтеробактерии. В аэробных условиях они получают энергию в процессе дыхания. (Среди факультативных анаэробов в условиях осуществления ими метаболизма аэробного типа также могут быть микроаэрофилы). В анаэробных условиях источником энергии для них служат процессы брожения или анаэробного дыхания.
Потребность в О2 у аэробов определяется его участием в энергетических и конструктивных процессах. В первом случае О2 служит обязательным конечным акцептором электронов, во втором - участвует в реакциях (или единственной реакции) на пути многоступенчатого преобразования клеточных метаболитов или экзогенных субстратов. У облигатных аэробов большая часть О2 используется в качестве конечного акцептора электронов в реакциях, катализируемых цитохромоксидазами. Меньшая часть включается в молекулы с помощью ферментов, получивших общее название оксигеназ. В клетках факультативных анаэробов также содержатся цитохромоксидазы. У облигатных анаэробов нет ферментов, катализирующих взаимодействие с О2.
Влияние температуры на жизнедеятельность микроорганизмов. Температурный диапазон. Психрофилы, мезофилы, термофилы и их распространение в природе. Механизмы психро- и термофилии. Использование высоких температур для инактивации микроорганизмов. Использование низких температур для хранения микроорганизмов.
Температура: жизнедеятельность каждого микроорганизма ограничена определенными температурными границами. Эту температурную зависимость обычно выражают тремя точками: минимальная (min) температура - ниже которой размножение прекращается, оптимальная (opt) температура - наилучшая температура для роста и развития микроорганизмов и максимальная (max) температура - температура, при которой рост клеток или замедляется, или прекращается совсем. Впервые в истории науки Пастером были разработаны методы уничтожения микроорганизмов при воздействии на них высоких температур.
Оптимальная температура обычно приравнивается к температуре окружающей среды.
Все микроорганизмы по отношению к температуре условно можно разделить на 3 группы:
Первая группа: психрофилы
- это холодолюбивые микроорганизмы, растут при низких температурах: min t - 0 °С, opt t - от 10-20 °С, max t - до 40 °С. К таким микроорганизмам относятся обитатели северных морей и водоемов. К действию низких температур многие микроорганизмы очень устойчивы. Например, холерный вибрион долго может храниться во льду, не утратив при этом своей жизнеспособности. Некоторые микроорганизмы выдерживают температуру до -190°С, а споры бактерий могут выдерживать до -250°С. Действие низких температур приостанавливает гнилостные и бродильные процессы, поэтому в быту мы пользуемся холодильниками. При низких температурах микроорганизмы впадают в состояние анабиоза, при котором замедляются все процессы жизнедеятельности, протекающие в клетке.
Ко второй группе относятся мезофилы
- это наиболее обширная группа бактерий, в которую входят сапрофиты и почти все патогенные микроорганизмы, так как opt температура для них 37 °С (температура тела), min t = 10 °С, maxt = 45 °C.
К третьей группе относятся термофилы
- теплолюбивые бактерии, развиваются при t выше 55 °С, min t для них = 30 °С, max t = 70-76 °С. Эти микроорганизмы обитают в горячих источниках. Среди термофилов встречается много споровых форм. Споры бактерий гораздо устойчивей к высоким температурам, чем вегетативные формы бактерий. Например, споры бацилл сибирской язвы выдерживают кипячение в течение 10-20 с. Все микроорганизмы, включая и споровые, погибают при температуре 165-170°С в течение часа. Действие высоких температур на микроорганизмы положено в основу стерилизации.
