Бактерии присутствуют в нашем мире повсеместно. Они везде и всюду, и количество их разновидностей просто поражает.
В зависимости от необходимости наличия кислорода в питательной среде для осуществления жизнедеятельности микроорганизмы классифицируют на следующие виды.
- Облигатные аэробные бактерии, которые собираются в верхней части питательной среды, в составе флоры был максимальный объем кислорода.
- Облигатные анаэробные бактерии, которые находятся в нижней части среды, максимально далеко от кислорода.
- Факультативные бактерии в основном обитают в верхней части, но могут быть распределены по всей среде, так как не зависят от кислорода.
- Микроаэрофилы предпочитают небольшую концентрацию кислорода, хотя и собираются в верхней части среды.
- Аэротолерантные анаэробы равномерно распределяются в питательной среде, нечувствительны к наличию или отсутствию кислорода.
Понятие анаэробных бактерий и их классификации
Термин «анаэробы» появился в 1861 году, благодаря работам Луи Пастера.
Анаэробные бактерии – это микроорганизмы, которые развиваются вне зависимости от присутствия в питательной среде кислорода. Они получают энергию путем субстратного фосфорилирования. Различают факультативные и облигатные аэробы, а также другие виды.
Факультативные бактерии могут существовать в любой среде. Причиной этого является то, что они могут менять один метаболический путь на другой. К ним причисляются кишечная палочка, стафилококки, шигеллы и другие.- Облигатные бактерии погибают, если в питательной среде присутствует свободный кислород. Их, в свою очередь, классифицируют на:
- клостридии – облигатные аэробные бактерии, образующие споры. К ним относятся возбудители столбняка и ботулизма.
- неклостридиальные анаэробы. Этот вид является составляющей микрофлоры живых организмов. Значительную роль эти анаэробы играют во время развития различных гнойно-воспалительных заболеваний. В основном неспорообразующие бактерии обитают в ротовой полости, в желудочно-кишечном тракте, на коже и в женских половых путях.
- Капнеистические анаэробы. Этому виду необходима повышенная концентрация уклекислоты.
- Аэротолерантные бактерии. Такой вид не обладает различными типами дыхания, но при этом не гибнет, если в питательной среде присутствует молекулярный кислород.
- Умеренно-строгие анаэробы. Этот вид, как и капнеистические бактерии, не гибнет в среде с кислородом, но при этом не размножается. Для размножения ему необходима среда с низким парциальным давлением кислорода.
Наиболее значимые анаэробы — бактероиды
Наиболее значимыми аэробами являются бактероиды. Примерно пятьдесят процентов всех гнойно-воспалительных процессов, возбудителями которых могут быть анаэробные бактерии, приходится на бактероиды.
Бактероиды – это род граммотрицательных облигатных анаэробных бактерий. Это палочки с биполярной окрашиваемостью, размер которых не превышает 0,5-1,5 на 15 мкм. Вырабатывают токсины и ферменты, которые могут вызывать вирулентность. Различные бактероиды обладают разной устойчивостью к антибиотикам: встречаются как устойчивые, так и чувствительные к антибиотикам.
Вырабатывание энергии в тканях человека
Некоторые ткани живых организмов обладают повышенной устойчивостью к пониженному содержанию кислорода. В стандартных условиях синтез аденозинтрифосфата идет аэробным путем, но при повышенных физических нагрузках и при воспалительных реакциях на первый план выходит анаэробный механизм.
Аденозинтрифосфат (АТФ) – это кислота, играющая важную роль при вырабатывании организмом энергии. Существует несколько вариантов синтеза этого вещества: один аэробный и целых три анаэробных.
К анаэробным механизмам синтеза АТФ относятся:
- перефосфорилирование между креатинфосфатом и АДФ;
- реакция трансфосфорилирования двух молекул АДФ;
- анаэробное расщепление глюкозы крови или запаса гликогена.
Культивирование анаэробных организмов
Одной из задач микробиологии является культивирование анаэробных бактерий. Для выращивания многоклеточных анаэробных организмов требуется специальная микрофлора, а также определенные концентрации метаболитов. Применяется культивирование при различных исследованиях, например, при исследованиях паразитов, живущих в человеческом организме.
Существуют специальные методы для выращивания анаэробов. Они заключаются в замене воздуха на газовые смеси в герметизированных термостатах.
Другим способом будет выращивание микроорганизмов в питательной среде, в которую добавляют редуцирующие вещества.
Питательные среды для анаэробных организмов
Существуют общие питательные среды и дифференциально-диагностические питательные среды. К общим относят среду Вильсона-Блера и среду Китта-Тароцци. К дифференциально-диагностическим – среды Гисса, среду Ресселя, среду Эндо, среду Плоскирева и висмут-сульфитный агар.
Базой для среды Вильсона-Блера является агар-агар с добавлением глюкозы, сульфита натрия и двухлористого железа. Черные колонии анаэробов образуются в основном в глубине агарового столбика.
Среда Ресселя (Рассела) используется в изучении биохимических свойств таких бактерий, как шигеллы и сальмонеллы. Она также содержит агар-агар и глюкозу.
Среда Плоскирева подавляет рост многих микроорганизмов, поэтому ее используют в дифференциально-диагностических целях. В такой среде хорошо развиваются возбудители брюшного тифа, дизентерии и другие патогенные бактерии.
Основное назначение висмут-сульфитного агара – выделение сальмонелл в чистом виде. Данная среда основывается на способности сальмонелл производить сероводород. Данная среда схожа со средой Вильсона-Блера по применяемой методике.
Анаэробные инфекции
Большинство анаэробных бактерий, живущих в организме человека или животных, могут вызывать различные инфекции. Как правило, заражение происходит в период ослабления иммунитета или нарушения общей микрофлоры организма. Также существует вероятность попадания возбудителей инфекций из внешней среды, особенно поздней осенью и зимой.
Инфекции, вызванные анаэробными бактериями, как правило, связаны с флорой слизистых оболочек человека, то есть с основными местами обитания анаэробов. Как правило, у таких инфекций сразу несколько возбудителей (до 10).
Точное число заболеваний, вызванных анаэробами, практически невозможно определить в связи с затрудненным сбором материалов для анализа, транспортировкой образцов и культивированием самих бактерий. Чаще всего этот тип бактерий обнаруживают при хронических заболеваниях.
Анаэробным инфекциям подвержены люди любого возраста. При этом у детей уровень инфекционных заболеваний выше.
Анаэробные бактерии могут вызывать различные внутричерепные заболевания (менингит, абсцессы и другие). Распространение, как правило, происходит с током крови. При хронических заболеваниях анаэробы способны вызывать патологии в области головы и шеи: отит, лимфадениты, абсцессы. Несут опасность эти бактерии и желудочно-кишечному тракту, и легким. При различных заболеваниях мочеполовой женской системы также существует риск развития анаэробных инфекций. Различные заболевания суставов и кожи могут быть следствием развития анаэробных бактерий.
Причины появления анаэробных инфекций и их признаки
К возникновению инфекций приводят все процессы, во время которых на ткани попадают активные анаэробные бактерии. Также развитие инфекций могут вызвать нарушенное кровоснабжение и некроз тканей (различные травмы, опухоли, отеки, болезни сосудов). Инфекции ротовой полости, укусы животных, легочные заболевания, воспалительные заболевания тазовых органов и многие другие заболевания также могут быть вызваны именно анаэробами.
В разных организмах инфекция развивается по-разному. На это влияет и вид возбудителя, и состояние здоровья человека. Из-за трудностей, связанных с диагностированием анаэробных инфекций, заключение часто основывается на предположениях. Отличаются некоторыми особенностями инфекции, вызванные неклостридиальными анаэробами.
Первыми признаками заражения тканей аэробами являются нагноения, тромбофлебиты, газообразование. Некоторые опухоли и новообразования (кишечные, маточные и другие) также сопровождаются развитием анаэробных микроорганизмов. При анаэробных инфекциях может появляться неприятный запах, однако, его отсутствие не исключает анаэробов в качестве возбудителя инфекции.
Особенности получения и транспортировки образцов
Самым первым исследованием в определении инфекций, вызванных анаэробами, является визуальный осмотр. Различные кожные поражения являются частым осложнением. Также свидетельством жизнедеятельности бактерий будет наличие газа в зараженных тканях.
Для лабораторных исследований и установления точного диагноза, прежде всего, надо грамотно получить образец материи из пораженного участка. Для этого используют специальную технику, благодаря которой нормальная флора не попадает в образцы. Наилучший метод – это аспирация прямой иглой. Получение лабораторного материала методом мазков не рекомендуется, но возможно.
К числу проб, непригодных для проведения дальнейшего анализа, относятся:
- мокроты, полученные путем самовыделения;
- пробы, которые получены при бронхоскопии;
- мазки из влагалищных сводов;
- моча при свободном мочеиспускании;
- фекалии.
Для исследования могут быть использованы:
- кровь;
- плевральная жидкость;
- транстрахеальные аспираты;
- гной, полученный из полости абсцесса;
- спинно-мозговая жидкость;
- пунктаты легких.
Транспортировать образцы необходимо максимально быстро в специальном контейнере или пластмассовой сумке с анаэробными условиями, так как даже кратковременное взаимодействие с кислородом может вызвать гибель бактерий. Жидкие образцы перевозят в пробирке или в шприцах. Тампоны с образцами транспортируют в пробирках с углекислым газом или заранее подготовленными средами.
Лечение анаэробной инфекции
В случае диагностирования анаэробной инфекции для адекватного лечения необходимо следовать следующим принципам:
- токсины, вырабатываемые анаэробами, надо нейтрализовать;
- среду обитания бактерий следует изменить;
- распространение анаэробов нужно локализовать.
Для соблюдения этих принципов в лечении используют антибиотики, которые воздействуют как на анаэробов, так и на аэробные организмы, так как часто флора при анаэробных инфекциях носит смешанный характер. При этом, назначения лекарственные препараты, врач должен оценить качественный и количественный состав микрофлоры. К средствам, которые активны против анаэробных возбудителей относят: пенициллины, цефалоспорины, хлопамфеникол, фторхиноло, метранидазол, карбапенемы и другие. Некоторые препараты имеют ограниченное действие.
Для контроля среды обитания бактерий в большинстве случаев используют хирургическое вмешательство, которые выражается в обработке пораженных тканей, дренировании абсцессов, обеспечении нормальной циркуляции крови. Игнорировать хирургические методы не стоит из-за риска развития опасных для жизни осложнений.
Иногда используют вспомогательные методы лечения, а также из-за трудностей, связанных с точным определением возбудителя инфекции, применяют эмпирическое лечение.
При развитии анаэробных инфекций в ротовой полости также рекомендуется добавить в рацион как можно больше свежих фруктов и овощей. Наиболее полезны при этом яблоки и апельсины. Ограничению подвергают мясную пищу и фастфуд.
