Анаэробы - это микробы, способные расти и размножаться без доступа свободного кислорода. Токсическое действие кислорода на анаэробов связано с подавлением активности ряда бактериальных . Различают факультативные анаэробы, способные изменять анаэробный тип дыхания на аэробный, и строгие (облигатные) анаэробы, имеющие только анаэробный тип дыхания.
При культивировании строгих анаэробов применяют химические способы устранения кислорода: добавляют в среду, окружающую анаэробов, вещества, способные поглощать кислород (например, щелочной раствор пирогаллола, гидросульфит натрия), либо вводят в состав вещества, способные восстанавливать поступающий кислород (например, и др.). Можно обеспечить анаэробов физическими способами: механически удалять из питательных сред перед посевом путем кипячения с последующей заливкой поверхности среды жидким , а также использовать анаэростат; производить посев уколом в высокий столбик питательного агара, заливая его затем вязким вазелиновым маслом. Биологический способ обеспечения бескислородных условий для анаэробов состоит в комбинированном, совместном посеве культур и анаэробов.
К патогенным анаэробам относятся палочки , возбудители (см. Клостридии). См. также .
Анаэробы - микроорганизмы, способные существовать и нормально развиваться без доступа свободного кислорода.
Термины «анаэробы» и «анаэробиоз» (жизнь без доступа воздуха; от греч. отрицательной приставки anaer - воздух и bios-жизнь) предложил Л. Пастер в 1861 г. для характеристики условий существования открытых им микробов маслянокислого брожения. Анаэробы обладают способностью разлагать в бескислородной среде органические соединения и таким образом получать необходимую энергию для своей жизнедеятельности.
Анаэробы широко распространены в природе: они обитают в почве, иле водоемов, компостных кучах, в глубине ран, в кишечнике людей и животных - всюду, где происходит разложение органических веществ без доступа воздуха.
По отношению к кислороду анаэробы делятся на строгие (Облигатные) анаэробы, которые не способны расти в присутствии кислорода, и условные (факультативные) анаэробы, которые могут расти и развиваться как в присутствии кислорода, так и без него. К первой группе относится большинство анаэробов из рода Clostridium, бактерии молочнокислого и маслянокислого брожения; ко второй группе - кокки, грибки и др. Кроме этого, существуют микроорганизмы, требующие для своего развития небольшой концентрации кислорода,- микроаэрофилы (Clostridium histolyticum, Clostridium tertium, некоторые представители рода Fusobacterium и Actinomyces).
Род Clostridium объединяет около 93 видов палочковидных грамположитсльных бактерий, образующих терминальные или субтерминальные споры (цветн. рис. 1-6). К патогенным клостридиям принадлежат Cl. perfringens, Cl. oedema-tiens, Cl. septicum, Cl. histolyticum, Cl. sordellii, являющийся возбудителями анаэробной инфекции (газовой гангрены), гангрены легких, гангренозного аппендицита, послеродовых и послеабортных осложнений, анаэробных септицемий, а также пищевых отравлений (Cl. perfringens, типы А, С, D, F).
Патогенными анаэробами являются также Cl. tetani - возбудитель столбняка и Cl. botulinum - возбудитель ботулизма.
Род Bacteroides включает 30 видов бактерий палочковидной формы, не образующих спор, грамотрицательных, большинство из них является строгими анаэробами. Представители этого рода обнаруживаются в кишечном и мочеполовом трактах человека и животных; некоторые виды патогенны, вызывают септицемию и абсцессы.
Анаэробы рода Fusobacterium (небольшие палочки с утолщением на концах, не образующие спор, грамотрицательные), являющиеся обитателями полости рта человека и животных, в ассоциации с другими бактериями вызывают некробациллез, ангину Венсана, гангренозные стоматиты. Анаэробные стафилококки рода Peptococcus и стрептококки рода Peptostreptococcus обнаруживаются у здоровых людей в дыхательных путях, во рту, влагалище, кишечнике. Кокки-анаэробы вызывают различные гнойные заболевания: абсцесс легких, мастит, миозит, аппендицит, сепсис после родов и абортов, перитонит и т. п. анаэробы из рода Actinomyces вызывают актиномикоз у людей и животных.
Некоторые анаэробы также выполняют полезные функции: способствуют перевариванию и усвоению питательных веществ в кишечнике людей и животных (бактерии маслянокислого и молочнокислого брожения), участвуют в круговороте веществ в природе.
Способы выделения анаэробов основаны на создании анаэробных условий (снижении парциального давления кислорода в среде), для создания которых применяют следующие методы: 1) удаление кислорода из среды путем выкачивания воздуха или вытеснения индифферентным газом; 2) химическое поглощение кислорода при помощи гидросульфита натрия или пирогаллола; 3) комбинированное механическое и химическое удаление кислорода; 4) биологическое поглощение кислорода облигатными аэробными микроорганизмами, посеянными на одной половине чашки Петри (метод Фортнера); 5) частичное удаление воздуха из жидкой питательной среды путем кипячения ее, добавления редуцирующих веществ (глюкоза, тиогликолат, цистеин, кусочки свежего мяса или печени) и заливки среды вазелиновым маслом; 6) механическая защита от кислорода воздуха, осуществляемая путем посева анаэробов в высокий столбик агара в тонких стеклянных трубках по методу Вейона.
Методы идентификации выделенных культур анаэробов - см. Анаэробная инфекция (микробиологическая диагностика).
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.
Облига́тные (стро́гие) анаэро́бы - организмы, живущие и растущие только при отсутствии молекулярного кислорода в среде, он для них губителен.
Метаболизм
Распространено 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:
- Разлагаясь, кислород увеличивает окислительно-восстановительный потенциал среды, а высокий потенциал, в свою очередь, подавляет рост некоторых анаэробов. Например, метаногены растут при окислительно-восстановительном потенциале менее -0,3 V.
- Сульфид является неотъемлемой составляющей некоторых ферментов, а молекулярный кислород окисляет сульфид до дисульфида и тем самым нарушает активность фермента.
- Рост может подавляться отсутствием доступных для биосинтеза электронов, так как все электроны идут на восстановление кислорода.
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.
Представители
Bacteroides и Clostridium могут служить примерами неспорообразующих и спорообразующих строгих анаэробов соответственно.
Другими примерами облигатных анаэробов являются Peptostreptococcus, Treponema, Fusiform, Porphyromonas, Veillonella и Actinomyces.
Примечания
- Kim, Byung Hong and Geoffrey Michael Gadd. Bacterial Physiology and Metabolism. Cambridge University Press, Cambridge, UK. 2008.
- ANAEROBIC BACILLI(недоступная ссылка - история). Проверено 10 марта 2009. Архивировано из первоисточника 29 января 2009.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
облигатные анаэробы и, облигатные анаэробы представители, облигатные анаэробы это
а) бактероиды
б) клостридии
в) бифидобактерии
162. Ферменты постоянно синтезирующиеся в микробных клетках:
г) конститутивные
163. Ферменты, синтез которых зависит от наличия субстрата:
а) индуцибельные
164. По типу питания клинически значимые виды микроорганизмов:
г) хемогетеротрофы
165. По типу дыхания клинически значимые микроорганизмы в основном:
г) факультативные анаэробы
166. Фазы развития бактериальной популяции (к р о м е):
д) бинарное деление
167. Избирательное поступление веществ в бактериальную клетку, в основном, обеспечивает:
168. Бактерии по типу дыхания (к р о м е):
а) микроаэрофилы
б) облигатные анаэробы
в) облигатные аэробы
г) факультативные анаэробы
169. Способы размножения прокариот (к р о м е):
170. Способ размножения бактерий:
б) бинарное деление
171. Бактерии наиболее биохимически активны в:
б) логарифмической фазе
172. Бактерии наиболее чувствительны к антибиотикам в:
б) логарифмической фазе
173. Механизмы поступления веществ в бактериальную клетку (к р о м е):
д) фагоцитоз
174. Поступление веществ в бактериальную клетку без затраты энергии происходит при:
б) простой диффузии
175. Микроорганизмы, нуждающиеся в меньшей концентрации 0 2 , чем его содержание в воздухе:
г) микроэрофилы
176. Способность анаэробных микроорганизмов существовать в присутствии свободного 0 2
б) аэротолерантность
177. Тип метаболизма облигатных анаэробов:
б) бродильный
178. Тип метаболизма факультативно-анаэробных микроорганизмов:
в) окислительный, бродильный
179. Способы создания анаэробиоза (к р о м е):
д) генотипический
180. Для создания анаэробиоза физическим способом используют:
б) анаэростат
181. Физические методы создания анаэробиоза основаны на:
а) механическом удалении кислорода
182. Для создания анаэробиоза химическим способом используют:
б) метод Биттнера
183. Химические методы создания анаэробиоза основаны на:
б) использовании химических сорбентов
184. Для создания анаэробиоза биологическим способом используют:
д) метод Фортнера
185. Для создания анаэробиоза комбинированным способом используют (к р о м е):
д) метод Биттнера
186. Облигатные анаэробы:
в) клостридии
187. В биологическом методе Фортнера для удаления кислорода используют:
г) сарцину
188. Цель П этапа бак.метода:
в) накопление чистой культуры
189. Цель III этапа бак.метода:
г) идентификация чистой культуры
190. На III этапе бак.метода:
г) определяют видовые свойства и антибиотикограммы
191. Целью микроскопии культуры на III этапе бак.метода является определение:
а) морфологической и тинкториальной однородности
192. Подвижность бактерий определяют:
б) при посеве уколом в столбик полужидкогоагара
193. Принцип определения биохимической активности бактерий:
194. Принцип определения биохимической активности бактерий:
б) определение промежуточных и конечных продуктов метаболизма
195. Для определения биохимических свойств микроорганизмов используют (к р о м е):
г) культуры клеток ткани
196. О сахаролитической активности бактерий свидетельствует:
в) образование кислых и газообразных продуктов метаболизма
197. Сахаролитические свойства бактерий определяют на среде:
198. Протеолитические свойства бактерий определяют на средах с (к р о м е):
в) углеводами
199. Критерий учёта при определении протеолитических свойств бактерий на МПБ:
г) образование сероводорода, индола
200. О чистоте культуры на III этапе бак.метода свидетельствует:
в) однородность роста и однотипность микроорганизмов в мазке
201. Чистая культура –это популяция бактерий одного:
202. Популяция бактерий одного вида:
б) чистая культура
203. Определение антибиотикограмм культур вызвано:
г) приобретением лекарственной устойчивости
204. Определение антибиотикограмм культур вызвано:
б) приобретением лекарственной устойчивости
205. При определении антибиотикограммы методом дисков (кроме):
б) засевают культуру методом «штрих с площадкой»
206. Определение антибиотикограммы проводят (к р о м е):
г) для идентификации микроорганизмов
207. Основной таксон прокариот:
208. Вид – это популяция микроорганизмов сходных по (к р о м е):
д) половому пути размножения
209. Внутри вида микроорганизмы могут отличаться по (к р о м е):
б) способности к спорообразованию
210. Внутри вида микроорганизмы могут отличаться по (к р о м е):
а) окраске по Граму
211. Таксоны прокариот (к р о м е):
212. Вид – это популяция микроорганизмов сходных по (к р о м е):
д) чувствительности к антибиотикам
213. Для идентификация микроорганизмов по Берджи определяют (к р о м е):
б) чувствительность к антибиотикам
214. Основной принцип идентификации бактерий по Бержди:
в) строение клеточной стенки и отношение к окраске по Граму
215. Ферменты микроорганизмов обеспечивают (к р о м е):
д) морфологию
216. Ферменты микроорганизмов определяют по разложению:
в) соответствующего субстрата
217. По назначению питательные среды «пестрого ряда»:
б) дифференциально-диагностические
218. Цель III этапа бак.метода:
в) идентификация чистой культуры
219. На III этапе бак.метода проводят (к р о м е):
д) отбор изолированных колоний
220. Цель II этапа бак.метода выделения возбудителей анаэробных раневых инфекций при исследовании почвы:
б) получение изолированных колоний
221. Выделение чистой культуры анаэробов осуществляется по методу:
б) Цейсслера
222. Выделение чистой культуры анаэробов осуществляется по методу:
б) Вейнберга
223. Возможные спорообразующие возбудители анаэробных инфекций в почве:
в) клостридии газовой гангрены
| | 3 | | | |
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.
Токсичность кислорода и его форм для анаэробных организмов
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.
