BACTERII ANAEROBE: CARACTERISTICI, TIPURI, SPECII, CULTURĂ - BIOLOGIE - 2025

Cele Bacteriile anaerobe sunt cele care nu utilizează oxigen în procesele metabolice. De fapt, multe dintre aceste bacterii nu pot supraviețui în medii în care acest element este prezent, deoarece este toxic pentru ele.

Unul dintre procesele metabolice desfășurate de acest tip de bacterii și care a fost cel mai larg studiat este fermentația. Acesta este un proces care are un număr mare de aplicații la nivel industrial, legate de producția de băuturi alcoolice, iaurt și oțet, printre alte produse.

Bacteroizii, un gen de bacterii anaerobe. Sursa: SUA Gov

În mod similar, multe dintre aceste bacterii își au habitatul natural în corpul uman, fiind găsite mai ales în tractul gastro-intestinal. Unele sunt inofensive, dar altele provoacă diverse patologii în organism, multe dintre ele putând duce la moarte.

caracteristici

Bacteriile anaerobe sunt printre primele lucruri vii care apar pe planetă. Important, acum mii de ani, când au început să apară primele forme de viață, nivelurile de oxigen din atmosferă erau cu adevărat scăzute. Din această cauză, primele organisme dezvoltate au avut alte mecanisme celulare de obținere a energiei.

De fapt, pentru multe dintre speciile care formează grupul de bacterii anaerobe, oxigenul este foarte toxic. Acesta este motivul pentru care unele bacterii se găsesc în habitatele în care nu este prezent oxigen.

De asemenea, există bacterii anaerobe care susțin traiul în prezența unor cantități foarte mici de oxigen, astfel încât acestea pot fi localizate într-o varietate mai mare de medii. Unele dintre aceste bacterii fac parte din microbiota obișnuită umană, în special la nivelul cavității bucale și a tractului gastro-intestinal.

Pe de altă parte, aceste bacterii efectuează fermentația. Acesta este un proces catabolic prin care compușii organici sunt degradati la cei mai simpli, în absența oxigenului. Este efectuat în principal de bacteriile anaerobe.

De asemenea, nu există un singur tip de fermentație. În funcție de produsul obținut există mai multe tipuri, cum ar fi fermentația acetică, lactică și alcoolică, printre altele.

În aceste bacterii diferitele sisteme enzimatice funcționează perfect în absența oxigenului. Acest lucru se datorează faptului că utilizează alți compuși cum ar fi fumaratul, nitratul sau sulfatul ca acceptoare de electroni.

Este necesar să menționăm că multe dintre bacteriile anaerobe constituie agenți patogeni umani. Printre cele mai cunoscute și studiate, se pot menționa speciile genurilor Porphyromonas, Clostridium și Prevotella, printre altele.

Tipuri de bacterii anaerobe

Multe dintre bacteriile anaerobe nu pot rezista să fie în medii în care există oxigen, deoarece acest lucru este toxic pentru ele. Cu toate acestea, există și unele, în ciuda faptului că nu folosesc oxigen, ele pot supraviețui în medii în care există diferite concentrații ale acestui gaz.

Având în vedere acest lucru, bacteriile anaerobe pot fi împărțite în trei tipuri: obligatoriu anaerob, aerotolerant și anaerobic facultativ.

Anaerobe obligatorii

De asemenea, sunt cunoscute sub numele de bacterii anaerobe stricte. Sunt cele care nu utilizează oxigen pentru nici un proces metabolic. Toleranța dvs. la acest gaz este variabilă. Conform acestui fapt, bacteriile anaerobe obligatorii sunt clasificate în:

- Strict: tolerați doar concentrații de oxigen sub 0,5%.

- moderat: pot tolera concentrații de oxigen cuprinse între 2 și 8%.

Anaerobe aerotolerante

Acestea sunt bacterii care, deși nu folosesc oxigen pentru a efectua vreun proces celular, pot trăi în habitate unde este prezent. Un exemplu clasic al acestui tip de bacterii este Pronibacterium acnespio, care provoacă multe cazuri de acnee.

Anaerobe facultative

Bacteriile anaerobe faciale nu folosesc oxigen pentru procesele lor metabolice, dar pot trăi în prezența acestuia, deoarece nu sunt toxice pentru ele. Ei desfășoară în principal procesul de fermentare pentru a obține energia necesară. Printre cele mai cunoscute bacterii anaerobe facultative se numără Escherichia coli și Staphylococcus aureus.

Specii de bacterii anaerobe

Pentru a facilita studiul bacteriilor anaerobe, acestea pot fi grupate în funcție de forma și colorarea lor în: cocci gram-negativi, cocci gram-pozitivi, tije gram-negative și tije gram-pozitive.

-Gros cocos negativ

În cadrul acestui grup se află mai multe genuri precum Veillonella și Megasphaera.

Veillonella

Acesta este un gen de bacterii gram negative care este bine cunoscut pentru potențialul său fermentativ. Aceste bacterii fermentează lactatul în acetat și se propionează printr-o cale metabolică cunoscută drept calea metilmalonil-CoA.

De asemenea, ele sunt o parte integrantă a microbiotei anumitor părți ale corpului, cum ar fi cavitatea bucală și tractul gastro-intestinal.

-Cocco-uri pozitive

Sunt bacterii în formă rotundă care, atunci când sunt colorate cu pigmentul gram, adoptă o culoare violetă caracteristică.

Anaerococcus

Bacteriile acestui gen se găsesc care fac parte din flora bacteriană a corpului uman. Cu toate acestea, este posibil ca acesta să fie cauza anumitor procese patologice. Această bacterie a fost izolată de secreția vaginală, abcese ovariene și anumite răni cronice.

De asemenea, în diferite studii clinice de caz, s-a stabilit că speciile acestui gen pot provoca o gamă largă de infecții în tractul urinar, precum și în sânge.

Pepto-streptococ

Este un gen de bacterii care cauzează frecvent dezvoltarea patologiilor la om. În plus, ele fac parte din microbiota anumitor mucoase ale corpului, cum ar fi orofaringianul și genitourinarul.

-Bacili grași negativi

Sunt bacterii care au o formă de tijă alungită și se caracterizează prin dobândirea unei culori fuchsia atunci când sunt supuse procesului de colorare Gram. Acest grup de bacterii anaerobe cuprinde mai multe genuri.

Prevotella

Este un gen de bacterii care se găsesc frecvent ca componente ale florei bacteriene a cavității bucale, a tractului gastro-intestinal și a cavității vaginale. În ciuda acestui fapt, atunci când condițiile normale ale corpului se schimbă, aceste bacterii proliferează incontrolabil.

Când se întâmplă acest lucru, Prevotella determină dezvoltarea anumitor infecții, cele mai frecvente fiind cele care apar la nivelul mucoasei parodontale. De asemenea, au fost izolați de pacienții cu artrită reumatoidă.

-Bilici grași pozitivi

Acest grup include bacterii în formă de tijă care au un strat gros de peptidoglican în peretele lor celular care păstrează particulele de colorant gram, conferindu-i o culoare violetă. Acest grup include o mare varietate de specii care provoacă diverse boli și patologii la om.

Clostridium botulinum

Este o bacterie gram pozitivă care se caracterizează prin producerea de spori, care constituie un agent infecțios pentru oameni. În același mod, această bacterie sintetizează și eliberează anumite toxine, a căror funcție principală este de a paraliza mușchii.

Printre bolile pe care le generează această bacterie, putem menționa botulismul alimentar, care afectează tractul gastrointestinal și botulismul infantil, care afectează copiii mici și este cauzat de ingestia directă a sporilor.

Clostridium tetani

Această bacterie este bine cunoscută în domeniul medicinii și a făcut obiectul a numeroase studii asupra efectelor pe care le generează în organism. Ca și restul bacteriilor din genul Clostridium, această bacterie produce endospore, care sunt foarte rezistente la componentele de mediu.

Clostridium tetani. Sursa: Furnizorii de conținut: CDC

De asemenea, această bacterie determină o patologie la omul cunoscut sub numele de tetanos. Această boală este cauzată de intrarea sporilor în organism, care germinează și încep să sintetizeze și să elibereze toxinele acestei specii.

Când aceasta se întâmplă, sporii interferează cu transmiterea impulsurilor nervoase, determinând spasmul dureros al mușchilor.

Diferențe față de bacteriile aerobe

Principala diferență între bacteriile anaerobe și bacteriile aerobe se referă la utilizarea oxigenului și la capacitatea de a se dezvolta în prezența sau absența acestui element.

În acest sens, bacteriile anaerobe nu utilizează oxigen pentru niciunul din procesele lor interne de producție de energie. Dimpotrivă, bacteriile aerobe îl folosesc ca acceptor de electroni în timpul procesului de respirație celulară, prin intermediul căruia degradează molecule de compuși organici, cum ar fi glucoza, obținând o cantitate mare de energie.

De asemenea, există bacterii anaerobe care, în afară de a nu utiliza oxigen în diferitele lor procese, nu pot fi în medii bogate în oxigen, deoarece acest element este foarte toxic pentru ele. În loc de respirație celulară, acestea rulează fermentația.

O altă diferență notabilă între cele două tipuri de celule are legătură cu habitatul lor. Bacteriile aerobe se găsesc în medii în care oxigenul este disponibil pe scară largă, în timp ce bacteriile aneroide supraviețuiesc în medii în care există o absență completă de oxigen sau unde concentrațiile de oxigen sunt foarte mici.

Cultura bacteriilor anaerobe

Cultivarea bacteriilor anaerobe este un proces în care trebuie respectate toate precauțiile necesare pentru a evita greșeala. Aici este important să rețineți că unele specii de bacterii anaerobe nu pot avea niciun tip de contact cu oxigenul, deoarece acestea pot fi un agent toxic pentru acestea.

Unul dintre elementele de luat în considerare la efectuarea unei culturi în laborator este mediul de cultură care trebuie utilizat. Fiecare grup de bacterii are anumite cerințe specifice.

Media de cultură

În prezent, există multe medii de cultură care pot fi utilizate pentru însămânțarea oricăror tipuri de bacterii. În cazul specific al bacteriilor anaerobe, mediul de cultură necesită adăugarea unor agenți reducători, cum ar fi tioglicolatul sau cisteina.

De asemenea, pentru a optimiza rezultatele care se așteaptă să fie obținute, se poate adăuga un indicator redox, care arată prezența posibilă a oxigenului, cum ar fi rezazurin.

Cele mai utilizate și recomandate medii de cultură pentru semănarea bacteriilor anaerobe sunt:

- Agar de sânge pentru anerobii: conține, printre altele, extract de carne, extract de drojdie, NaCl, glucoză și peptonă, printre altele.

- Agar de ciocolată: nu este utilizat pe scară largă pentru cultivarea bacteriilor anaerobe. Cu toate acestea, datorită componentelor sale este posibil să le facem să crească acolo.

- Agar de alcool etilic fenil cu sânge: acest mediu este utilizat pe scară largă pentru izolarea corectă a bacteriilor anaerobe.

- Columbia agar cu colistină și acid nalidixic.

- Tioglicolat: este în general îmbogățit cu L-cistină, hemin și vitamina K.

- KVLB agar (kanamicină, vancomicină, sânge lăcuit): special pentru bacili gram negativi.

Proces

După ce mediul de cultură care a fost utilizat a fost selectat, în funcție de bacteriile care trebuie cultivate, procedura poate începe. În acest sens, trebuie creat un mediu total anaerob, în ​​care nu există oxigen. Pentru a realiza acest lucru, pot fi urmate două proceduri:

- Hidroxid de sodiu - metoda acidului pirogalic: această metodă se bazează pe obținerea unui mediu anaerob printr-o reacție chimică, folosind, în loc de agent reducător, un catalizator. Este o procedură delicată și potențial periculoasă.

- Utilizarea baloanelor anaerobe: acest tip de baloane sunt foarte utile pentru cultivarea organismelor anaerobe. Cu toate acestea, este utilizat doar cu organisme care pot rezista la contactul ușor cu niveluri mici de oxigen.

La fel, trebuie creat un fel de vid pentru a continua cultivarea. Acest lucru poate fi realizat în mai multe moduri: deplasarea oxigenului cu alte gaze, absorbția oxigenului prin metode chimice sau biologice sau utilizarea agenților de reducere.

Cultura Clostridium perfringens. Sursa: Credit foto: Furnizori de conținut: CDC / Dr. Stuart E. Starr

După efectuarea acestor etape, inocularea este efectuată pentru a continua incubarea culturii și aștepta timpul rezonabil pentru studierea coloniilor obținute. Timpul de așteptare va depinde de specia cultivată.

Există specii cu creștere rapidă (18-24 ore), cum ar fi Clostridium perfringens și există altele care au o creștere lentă (5-7 zile), cum ar fi Propionibacterium.

Metode de numărare a plăcilor

Aceste metode sunt utilizate pentru a afla numărul aproximativ de microorganisme găsite într-o cultură. În cazul bacteriilor anaerobe, există mai multe tehnici care permit numărarea.

Cu toate acestea, deoarece multe dintre aceste bacterii nu pot intra în contact direct cu oxigenul, deoarece este toxic, trebuie să se acorde atenție extremă atunci când se practică aceste tehnici.

În acest sens, aici vor fi descrise două metode: numărul cel mai probabil (pentru aerobic strict) și metoda de răspândire a plăcii (pentru anaerobele facultative și microaerofile).

Metoda numărului cel mai probabil

Această tehnică se bazează pe determinarea prezenței sau absenței microorganismelor într-un eșantion. Acest lucru se face în replici de soluții consecutive. Principiul din spatele acestei metode este acela că se poate dezvolta o singură celulă vie, producând astfel o cultură tulbure.

Pentru a realiza acest proces, este necesar să se facă o serie de dizolvări în serie ale probei de cultură. Pentru aceasta, este important să folosiți un mediu de cultură lichidă cu cerințele nutriționale. Odată făcut acest lucru, eprubetele sunt incubate în așteptarea creșterii microorganismelor.

După trecerea timpului rezonabil, epruvetele în care au fost inoculate una sau mai multe celule bacteriene vor apărea tulbure.

Pe măsură ce tuburile în care factorul de dizolvare crește sunt revizuite, acestea devin din ce în ce mai puțin tulbure, deoarece conțin tot mai puține celule bacteriene. Acesta este cazul până când se ajunge la un punct în care nu va mai exista niciun singur microorganism.

În sfârșit, estimarea densității populației este obținută din modelul apariției în soluții seriale și prin utilizarea unui tabel probabilistic standard care a fost proiectat în acest scop.

Metoda de răspândire a plăcilor

Aceasta este o metodă destul de simplă. În primul rând, mai multe preparate Petri cu mediu de cultură ar trebui să fie aranjate în mod ordonat. Ulterior, 1 ml soluție este inoculat în fiecare capsulă. Este important de menționat că soluțiile conțin microorganismul de numărat.

Apoi, cu ajutorul unei tije de sticlă, materialul inoculat este răspândit omogen acoperind întreaga suprafață a mediului de cultură.

În cele din urmă, vasele Petri sunt incubate în condițiile necesare pentru timpul necesar pentru fiecare tip de microorganism. În cele din urmă, sunt numărate coloniile care au fost generate.

Boli cauzate

Multe dintre bacteriile anaerobe sunt agenți patogeni cunoscuți pentru om și cauzează boli și patologii care pot compromite chiar viața individului.

Infecții la nivelul cavității bucale

Cavitatea bucală este mediul ideal pentru multe bacterii anaerobe, care proliferează acolo și generează anumite patologii precum parodontita, gingivita necrotizantă și abcese, printre altele.

Majoritatea acestor infecții prezintă durere, leziuni la nivelul mucoasei și supurarea puroiului, cu creșterea consecință a temperaturii corpului.

Printre bacteriile cauzale, Porphyromonas gingivalis este cea mai frecvent izolată în aceste leziuni.

Infecții intestinale

Una dintre căile de infecție pentru acest tip de bacterii este prin ingestie, fie spori (în cazul bacteriilor sporulate) sau alimente și apă contaminate.

În aceste cazuri, bacteriile se ancorează în intestin și încep să producă leziuni la nivelul mucoasei intestinale, declanșând simptome precum: febră, dureri abdominale, scaune lichide, balonare, greață și stare generală de rău.

Bacteriile anaerobe care pot genera acest tablou clinic sunt Clostridium difficile și Escherichia coli, printre altele.

Infecții ale pielii

Unele dintre aceste bacterii, atunci când intră în contact cu o rană deschisă, o pot infecta. Dacă se întâmplă acest lucru, pot fi generate infecții severe ale pielii, cum ar fi gangrena cu gaz, al cărui agent cauzator este Clostridium perfringes.

Printre simptomele gangrenei gazoase se numără: blistere umplute cu lichid sângeros, emfizem subcutanat, durere severă și febră ridicată, printre altele.

O altă patologie cauzată de bacteriile anaerobe la nivel cutanat este fasciita necrotizantă, în care infecția se răspândește dincolo de țesutul pielii, afectând chiar fascia care înconjoară mușchii.

Simptomele includ dureri severe, eritem sever, blistere și cel mai adesea gangrenă. Printre agenții cauzali ai acestei patologii se numără Staphylococcus aureus.

Referințe

1. Brook I. (2016) Boli cauzate de bacteriile anaerobe care nu formează spori. În: Goldman L, Schafer AI, eds. Medicina Goldman-Cecil. 25 ed. Philadelphia, PA
2. Carrol, K., Hobden, J., Miller, S., Morse, S., Mietzner, T., Detrick, B., Mitchell, T. și Sakanari, J. Medical Microbiology. Mc Graw and Hill. Ediția a 27-a
3. Corrales, L., Antolinez, D., Bohórquez, J. și Corredor, A. (2015). Bacterii anaerobe: procese care realizează și contribuie la sustenabilitatea vieții de pe planetă. NOVA 13 (23) 55-81
4. Curtis, H., Barnes, S., Schneck, A. și Massarini, A. (2008). Biologie. Editorial Médica Panamericana. Ediția a VII-a.
5. Holt, J. (1994) Bergey Manual of Determinative Bacteriology. Williams & Wilkins. Ediția a 9-a.
6. Mc Faddin (1985) Medii pentru izolarea-cultivarea-identificarea-întreținerea bacteriilor medicale. Vol 1. Baltimore.
7. Quintero, L. (2009). Infecții bacteriene anaerobe: criterii de management clinic și proceduri de diagnostic microbiologic. Revista Logos, Știință și Tehnologie. 1 (1) 121-136