АНАЭРОБНЫЕ БАКТЕРИИ: ХАРАКТЕРИСТИКА, ВИДЫ, ВИДЫ, КУЛЬТУРА - БИОЛОГИЯ - 2025

В анаэробных бактериях являются те , которые не используют кислород в их метаболических процессах. Фактически, многие из этих бактерий не могут выжить в окружающей среде, где присутствует этот элемент, поскольку он токсичен для них.

Одним из наиболее широко изученных метаболических процессов, осуществляемых бактериями этого типа, является ферментация. Это процесс, который имеет большое количество применений на промышленном уровне, связанных, в частности, с производством алкогольных напитков, йогурта и уксуса.

Bacteroides, род анаэробных бактерий. Источник: правительство США.

Точно так же многие из этих бактерий имеют естественную среду обитания в человеческом теле, в основном в желудочно-кишечном тракте. Некоторые безвредны, но другие вызывают различные патологии в организме, многие из которых могут привести к летальному исходу.

характеристики

Анаэробные бактерии - одни из первых живых существ, появившихся на планете. Важно отметить, что тысячи лет назад, когда начали появляться первые формы жизни, уровень кислорода в атмосфере был действительно низким. Из-за этого у первых организмов были другие клеточные механизмы получения энергии.

Фактически, для многих видов, входящих в группу анаэробных бактерий, кислород очень токсичен. Вот почему некоторые бактерии встречаются в местах обитания, где нет кислорода.

Точно так же существуют анаэробные бактерии, которые поддерживают жизнь в присутствии очень небольшого количества кислорода, поэтому они могут находиться в более разнообразных средах. Некоторые из этих бактерий являются частью обычной микробиоты человека, особенно на уровне ротовой полости и желудочно-кишечного тракта.

С другой стороны, эти бактерии осуществляют ферментацию. Это катаболический процесс, при котором органические соединения разлагаются до более простых в отсутствие кислорода. Осуществляется в основном анаэробными бактериями.

Точно так же не существует единого типа ферментации. В зависимости от полученного продукта существует несколько типов, в том числе уксусная, молочная и спиртовая ферментация.

У этих бактерий различные ферментные системы прекрасно функционируют в отсутствие кислорода. Это потому, что они используют другие соединения, такие как фумарат, нитрат или сульфат, в качестве акцепторов электронов.

Уместно упомянуть, что многие анаэробные бактерии представляют собой патогены человека. Среди наиболее известных и изученных можно упомянуть виды родов Porphyromonas, Clostridium и Prevotella, среди прочих.

Типы анаэробных бактерий

Многие анаэробные бактерии не могут сопротивляться пребыванию в среде, где есть кислород, потому что он токсичен для них. Однако есть и такие, которые, несмотря на то, что не используют кислород, могут выжить в средах с различными концентрациями этого газа.

Имея это в виду, анаэробные бактерии можно разделить на три типа: облигатно-анаэробные, аэротолерантные и факультативные анаэробные.

Обязанные анаэробы

Они также известны как строгие анаэробные бактерии. Это те, которые не используют кислород ни для каких метаболических процессов. Ваша толерантность к этому газу различна. В соответствии с этим облигатные анаэробные бактерии классифицируются на:

- Строгие: допускаются только концентрации кислорода ниже 0,5%.

- Умеренная: они могут переносить концентрацию кислорода от 2 до 8%.

Аэротолерантные анаэробы

Это бактерии, которые, хотя и не используют кислород для выполнения каких-либо клеточных процессов, могут жить в местах обитания, где он присутствует. Классическим примером этого типа бактерий является Pronibacterium acnespio, вызывающая много случаев угревой сыпи.

Факультативные анаэробы

Факультативные анаэробные бактерии не используют кислород для своих метаболических процессов, но они могут жить в его присутствии, поскольку он не токсичен для них. В основном они проводят процесс брожения для получения необходимой энергии. К наиболее известным факультативным анаэробным бактериям относятся Escherichia coli и Staphylococcus aureus.

Виды анаэробных бактерий

Чтобы облегчить изучение анаэробных бактерий, их можно сгруппировать по форме и окраске на грамотрицательные кокки, грамположительные кокки, грамотрицательные палочки и грамположительные палочки.

-Грам отрицательные кокосы

В эту группу входят несколько родов, таких как Veillonella и Megasphaera.

Veillonella

Это род грамотрицательных бактерий, который хорошо известен своим ферментативным потенциалом. Эти бактерии ферментируют лактат до ацетата и пропионата посредством метаболического пути, известного как путь метилмалонил-КоА.

Точно так же они являются неотъемлемой частью микробиоты определенных частей тела, таких как ротовая полость и желудочно-кишечный тракт.

-Грамположительные кокосы

Это бактерии круглой формы, которые при окрашивании грамм-пигментом приобретают характерный фиолетовый цвет.

Anaerococcus

Бактерии этого рода входят в состав бактериальной флоры человеческого тела. Однако не исключено, что это причина определенных патологических процессов. Эта бактерия была выделена из выделений из влагалища, абсцессов яичников и некоторых хронических ран.

Аналогичным образом, в различных клинических исследованиях было установлено, что виды этого рода могут вызывать широкий спектр инфекций в мочевыводящих путях, а также в крови.

Pepto-стрептококка

Это род бактерий, которые часто вызывают развитие патологий у человека. Кроме того, они являются частью микробиоты некоторых слизистых оболочек тела, например ротоглотки и мочеполовой системы.

-Грамотрицательные палочки

Это бактерии, имеющие форму удлиненного стержня и характеризующиеся приобретением цвета фуксии при окрашивании по Граму. Эта группа анаэробных бактерий включает несколько родов.

Prevotella

Это род бактерий, которые часто встречаются в составе бактериальной флоры полости рта, желудочно-кишечного тракта и полости влагалища. Несмотря на это, при изменении нормальных условий организма эти бактерии бесконтрольно размножаются.

Когда это происходит, Prevotella вызывает развитие определенных инфекций, наиболее распространенными из которых являются те, которые возникают на уровне слизистой оболочки пародонта. Они также были изолированы от пациентов с ревматоидным артритом.

-Грамположительные бациллы

К этой группе принадлежат палочковидные бактерии, у которых в клеточной стенке есть толстый слой пептидогликана, который удерживает частицы граммового красителя, придавая им фиолетовый цвет. В эту группу входят самые разные виды, вызывающие у человека различные заболевания и патологии.

Clostridium botulinum

Это грамположительная бактерия, которая выделяет споры, которые являются инфекционным агентом для человека. Точно так же эта бактерия синтезирует и выделяет определенные токсины, основная функция которых - парализовать мышцы.

Среди болезней, которые порождает эта бактерия, можно упомянуть пищевой ботулизм, поражающий желудочно-кишечный тракт, и детский ботулизм, поражающий маленьких детей и вызываемый прямым попаданием спор внутрь организма.

Clostridium tetani

Эта бактерия хорошо известна в области медицины и была предметом многочисленных исследований воздействия, которое она производит на организм. Как и остальные бактерии рода Clostridium, эта бактерия производит эндоспоры, которые очень устойчивы к компонентам окружающей среды.

Clostridium tetani. Источник: контент-провайдеры: CDC

Точно так же эта бактерия вызывает у людей патологию, известную как столбняк. Это заболевание вызвано попаданием в организм спор, которые прорастают и начинают синтезировать и выделять токсины этого вида.

Когда это происходит, споры мешают передаче нервных импульсов, вызывая болезненные спазмы мышц.

Отличия от аэробных бактерий

Основное различие между анаэробными бактериями и аэробными бактериями заключается в использовании кислорода и способности развиваться в присутствии или в отсутствие этого элемента.

В этом смысле анаэробные бактерии не используют кислород ни для одного из своих внутренних процессов производства энергии. Напротив, аэробные бактерии действительно используют его в качестве акцептора электронов в процессе клеточного дыхания, с помощью которого они разлагают молекулы органических соединений, таких как глюкоза, получая большое количество энергии.

Аналогичным образом существуют анаэробные бактерии, которые, помимо того, что не используют кислород в своих различных процессах, также не могут находиться в богатой кислородом среде, поскольку этот элемент очень токсичен для них. Вместо клеточного дыхания они запускают ферментацию.

Еще одно заметное различие между двумя типами клеток связано с их средой обитания. Аэробные бактерии встречаются в средах, где кислород широко доступен, тогда как анероидные бактерии выживают в средах, где полностью отсутствует кислород или где концентрация кислорода очень низкая.

Культура анаэробных бактерий

Выращивание анаэробных бактерий - это процесс, в котором необходимо соблюдать все необходимые меры предосторожности, чтобы избежать ошибки. Здесь важно иметь в виду, что некоторые виды анаэробных бактерий не могут иметь никакого контакта с кислородом, поскольку он может быть для них токсичным агентом.

Один из элементов, который следует учитывать при проведении посева в лаборатории, - это питательная среда, которую следует использовать. У каждой группы бактерий есть определенные требования.

СМИ культуры

В настоящее время существует множество питательных сред, которые можно использовать для посева любых видов бактерий. В конкретном случае анаэробных бактерий в питательную среду требуется добавление восстановителя, такого как тиогликолят или цистеин.

Аналогичным образом, для оптимизации ожидаемых результатов можно добавить индикатор окислительно-восстановительного потенциала, который показывает возможное присутствие кислорода, например резазурин.

Наиболее широко используемые и рекомендуемые питательные среды для посева анаэробных бактерий:

- Кровяной агар для анаэробов: содержит, среди прочего, мясной, дрожжевой, NaCl, глюкозу и пептон.

- Шоколадный агар: он не широко используется для культивирования анаэробных бактерий. Однако, благодаря его составляющим, их можно выращивать там.

- Агар с этилфениловым спиртом и кровью: эта среда широко используется для надлежащей изоляции анаэробных бактерий.

- Колумбийский агар с колистином и налидиксовой кислотой.

- Тиогликолят: обычно он обогащен L-цистином, гемином и витамином К.

- Агар KVLB (канамицин, ванкомицин, лакированная кровь): специально для грамотрицательных бацилл.

Обработать

После выбора питательной среды, которая будет использоваться, в соответствии с бактериями, которые будут культивироваться, можно начинать процедуру. В этом смысле должна быть создана полностью анаэробная среда, в которой нет кислорода. Для этого можно выполнить две процедуры:

- Гидроксид натрия - метод пирогалловой кислоты: этот метод основан на получении анаэробной среды в результате химической реакции с использованием катализатора вместо восстановителя. Это деликатная и потенциально опасная процедура.

- Использование анаэробных колб: этот тип колб очень полезен для выращивания анаэробных организмов. Однако он используется только с организмами, которые могут выдерживать легкий контакт с небольшими уровнями кислорода.

Точно так же необходимо создать своего рода вакуум, чтобы продолжить совершенствование. Это можно сделать несколькими способами: замещением кислорода другими газами, поглощением кислорода химическими или биологическими методами или использованием восстановителей.

Культура Clostridium perfringens. Источник: Фото: контент-провайдеры: CDC / Dr. Стюарт Э. Старр

После того, как эти шаги были выполнены, проводится инокуляция для инкубации культуры и ожидания разумного времени для изучения полученных колоний. Время ожидания будет зависеть от выращиваемого вида.

Есть быстрорастущие виды (18-24 часа), такие как Clostridium perfringens, и другие, которые имеют медленный рост (5-7 дней), такие как Propionibacterium.

Методы подсчета на тарелках

Эти методы используются для определения приблизительного количества микроорганизмов, обнаруженных в культуре. В случае анаэробных бактерий есть несколько методов, позволяющих подсчитывать.

Однако, поскольку многие из этих бактерий не могут вступить в прямой контакт с кислородом, потому что он токсичен, следует соблюдать крайнюю осторожность при использовании этих методов.

В этом смысле здесь будут описаны два метода: наиболее вероятное количество (для строгой аэробики) и метод распространения налета (для факультативных и микроаэрофильных анаэробов).

Наиболее вероятный числовой метод

Этот метод основан на определении наличия или отсутствия микроорганизмов в образце. Это делается в виде повторений последовательных решений. Принцип, лежащий в основе этого метода, заключается в том, что одна живая клетка может развиваться, производя мутную культуру.

Для проведения этого процесса необходимо произвести серию последовательных растворений образца культуры. Для этого важно использовать жидкую питательную среду с питательными требованиями. Как только это будет сделано, пробирки инкубируют, ожидая роста микроорганизмов.

По истечении разумного времени пробирки, в которые были засеяны одна или несколько бактериальных клеток, станут мутными.

По мере осмотра пробирок, в которых увеличивается коэффициент растворения, они становятся все менее мутными, так как содержат все меньше и меньше бактериальных клеток. Это происходит до тех пор, пока не будет достигнута точка, в которой больше не будет ни одного или только одного микроорганизма.

Наконец, оценка плотности населения получается из характера появления в серийных решениях и с помощью стандартной вероятностной таблицы, которая была разработана для этой цели.

Пластинчатый метод распределения

Это довольно простой метод. Во-первых, следует упорядочить несколько чашек Петри с питательной средой. Затем в каждую капсулу вносят по 1 мл раствора. Важно отметить, что в растворах содержится микроорганизм, подлежащий подсчету.

Затем с помощью стеклянной палочки засеянный материал равномерно распределяется по всей поверхности питательной среды.

Наконец, чашки Петри инкубируют в условиях, необходимых в течение времени, необходимого для каждого типа микроорганизмов. Наконец, подсчитывают образовавшиеся колонии.

Заболевания, вызванные

Многие из анаэробных бактерий являются известными патогенами для человека и вызывают заболевания и патологии, которые могут даже поставить под угрозу жизнь человека.

Инфекции на уровне ротовой полости

Ротовая полость является идеальной средой для многих анаэробных бактерий, которые размножаются там и вызывают определенные патологии, такие как пародонтит, некротический гингивит и абсцессы.

Большинство этих инфекций проявляются болью, поражениями слизистой оболочки и нагноением гноя с последующим повышением температуры тела.

Среди бактерий-возбудителей этих поражений чаще всего выделяется Porphyromonas gingivalis.

Кишечные инфекции

Один из путей заражения этого типа бактерий - попадание в организм либо через споры (в случае спорулированных бактерий), либо через зараженную пищу и воду.

В этих случаях бактерии закрепляются в кишечнике и начинают повреждать слизистую оболочку кишечника, вызывая такие симптомы, как лихорадка, боль в животе, жидкий стул, вздутие живота, тошнота и общее недомогание.

Анаэробные бактерии, которые могут создавать эту клиническую картину, - это, в частности, Clostridium difficile и Escherichia coli.

Кожные инфекции

Некоторые из этих бактерий при контакте с открытой раной могут заразить ее. В этом случае могут возникнуть серьезные кожные инфекции, например газовая гангрена, возбудителем которой является Clostridium perfringes.

Симптомы газовой гангрены включают: волдыри, наполненные кровянистой жидкостью, подкожную эмфизему, сильную боль и высокую температуру.

Другой патологией, вызываемой анаэробными бактериями на кожном уровне, является некротический фасциит, при котором инфекция распространяется за пределы кожной ткани, даже поражая фасцию, окружающую мышцы.

Симптомы включают острую боль, сильную эритему, волдыри и, чаще всего, гангрену. Среди возбудителей данной патологии - золотистый стафилококк.

Ссылки

1. Брук И. (2016) Заболевания, вызываемые неспорообразующими анаэробными бактериями. В: Goldman L, Schafer AI, ред. Goldman-Cecil Medicine. 25-е ​​изд. Филадельфия, Пенсильвания
2. Кэррол, К., Хобден, Дж., Миллер, С., Морс, С., Мицнер, Т., Детрик, Б., Митчелл, Т. и Саканари, Дж. Медицинская микробиология. Мак Гроу и Хилл. 27-е издание
3. Корралес, Л., Антолинес, Д., Бохоркес, Дж. И Корредор, А. (2015). Анаэробные бактерии: процессы, которые способствуют устойчивости жизни на планете. НОВА 13 (23) 55-81
4. Кертис, Х., Барнс, С., Шнек, А. и Массарини, А. (2008). Биология. От редакции Médica Panamericana. 7-е издание.
5. Холт, Дж. (1994) Руководство Берджи по детерминантной бактериологии. Уильямс и Уилкинс. 9-е издание.
6. Мак Фаддин (1985) Среда для выделения-культивирования-идентификации-поддержания медицинских бактерий. Том 1. Балтимор.
7. Кинтеро, Л. (2009). Анаэробные бактериальные инфекции: критерии клинического ведения и микробиологические диагностические процедуры. Логотипы, журнал "Наука и технологии". 1 (1) 121–136