Почему облигатные анаэробы погибают в присутствии кислорода. Анаэробы и аэробы. Основной таксон прокариот

Получают энергию либо путем ферментации (при этом конечными акцепторами электронов являются органические соединения), либо путем анаэробного дыхания, при котором акцептором электронов являются неорганические кислородсодержащие соединения (нитраты, сульфаты, СО2). Облигатные анаэробы культивируют в бескислородных условиях или при низком парциальном давления кислорода. При наличии кислорода облигатные анаэробы погибают. Толерантность бактерий к кислороду зависит от наличия супероксиддисмутазы, каталазы и пероксидазы, инактивирующих токсичный для анаэробов кислород.

Облигатные неспорообразующие (неклостридиальные) анаэробы - многочисленная группа бактерий , относящихся к различным родам и семействам. Представлены грамположительными и грамотрицательными палочками, кокками, а также извитыми и ветвящимися формами. Большинство из них являются условно-патогенными бактериями, преобладающими в нормальной микрофлоре человека и животного. Инфекции, вызываемые неклостридиальными анаэробами , развиваются чаще всего у иммунокомпромиссных больных как оппортунистические эндогенные инфекции (аутоинфекции).

Материал для исследования - гной или пораженная ткань, кровь. Проводят бактериоскопию, в т. ч. люминесцентную микроскопию , и бактериологическое исследование в условиях анаэробиоза. Посевы помещают в анаэростат или анаэробоксы. Для ускоренного обнаружения анаэробов применяют газожидкостную хроматографию, ИФА, РИФ и др. Обязательна антибиотикограмма. В ММА им. И. М. Сеченова предложены флюоресцентный и лазерно-флюоресцентный методы экспресс- диагностики гнойно-воспалительных заболеваний, вызываемых анаэробами .

При флюоресцентном методе обнаружения анаэробов в биологическом субстрате исследуемый материал (гной, первичный посев, чистая культура) облучают светом с длиной волны 400-420 нм. Наблюдение ведут через запирающий желтый фильтр. При наличии анаэробов или их продуктов наблюдают малиново-красную флюоресценцию.

Лазерно-флюоресцентный метод позволяет обнаружить анаэробы в субстрате или непосредственно в организме. Эти методы значительно сокращают сроки диагностики и выбора целенаправленного лечения.

Микробиологическая диагностика . Материалом для исследования может быть сыворотка крови пациента и отделяемое из пораженных органов (лаважная жидкость, мокрота и т. п.). Серологический метод: ИФА и РИФ - для выявления антигена ; РПГА и ИФА - для выявления антител . Бактериологический метод применяется для выявления урогенитальных микоплазм. Посевы на плотных средах просматривают при малом увеличении на 3-5-е сутки инкубации. Молекулярно-генетический метод: ПЦР , ДНК-ДНК-гибридизация.

Рис. 3.124.

Таблица 3.50. Факторы вирулентности неспорообразующих (неклостридиальных) анаэробных бактерии (НАБ)

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:

1. 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.
2. Сульфид является неотъемлемой составляющей некоторых ферментов, а молекулярный кислород окисляет сульфид до дисульфида и тем самым нарушает активность фермента.
3. 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

1. Kim, Byung Hong and Geoffrey Michael Gadd. Bacterial Physiology and Metabolism. Cambridge University Press, Cambridge, UK. 2008.
2. ANAEROBIC BACILLI(недоступная ссылка - история). Проверено 10 марта 2009. Архивировано из первоисточника 29 января 2009.

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:

• бактерии, образующие споры, иначе их называют клостридии
• бактерии, не образующие споры, или иначе неклостридиальные анаэробы.

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.

• Бактероиды-палочки, размером 1-15 мкм, наподвижные или движущиеся с помощью жгутиков. Они выделяют токсины, действующие в качестве факторов вирулентности (болезнетворности).
• Фузобактерии – палочковидные облигатные (выживающие только в отсутствие кислорода) анаэробные бактерии, обитают на слизистой оболочке рта и кишечника, могут быть неподвижными или подвижными, содержат сильный эндотоксин.
• Пептострептококки – сферические бактерии, расположены по две, четыре, неправильныи скоплениями или цепочками. Это безжгутиковые бактерии, спор не образуют. Пептококки – род сферических бактерий, представленных одним видом P.niger. Расположены поодиночке, парами или скоплениями. Жгутиков у пептококков нет, спор они не образуют.
• Вейонеллы – род диплококков (бактерии кокковой формы, клетки которых располагаются парами), расположенных в виде короткими цепочами, неподвижны, спор не образуют.
• Другие неклостридиальные анаэробные бактерии, которые выделяют из инфекционных очагов больных — пропионовые бактерии, волинеллы, роль которых менее изучена.

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.

• облигатных аэробов – это «строгие» или «безусловные» аэробы, получают энергию только из окислительных реакций с участием кислорода; к ним относятся, например, некоторые виды псевдомонад, многие сапрофиты, грибы, Diplococcus pneumoniae, дифтерийные палочки
• в группе облигатных аэробов можно выделить микроаэрофилов – для жизнедеятельности им необходимо низкое содержание кислорода. При попадании в обычную внешнюю среду такие микроорганизмы подавляются или гибнут, поскольку кислород отрицательно влияет на действие их ферментов. К ним относятся, например, менингококки, стрептококки, гонококки.
• факультативные аэробы – микроорганизмы, которые могут развиваться и при отсутствии кислорода, например, дрожжевая палочка. К этой группе относится большинство патогенных микробов.

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%.