חיידקים אנאירוביים: מאפיינים, סוגים, מינים, תרבית - ביולוגיה - 2025

חיידקים אנאירוביים הם אלה שאינם משתמשים בחמצן בתהליכי חילוף החומרים שלהם. למעשה, רבים מחיידקים אלה אינם יכולים לשרוד בסביבות בהן היסוד הזה קיים, מכיוון שהוא רעיל להם.

אחד התהליכים המטבוליים שבוצעו על ידי חיידקים מסוג זה ונחקר באופן נרחב ביותר הוא תסיסה. זהו תהליך שיש בו מספר רב של יישומים ברמה התעשייתית, הקשורים לייצור משקאות אלכוהוליים, יוגורט וחומץ, בין היתר.

בקטריואידים, מין של חיידקים אנאירוביים. מקור: השלטון האמריקני

באופן דומה, לרבים מחיידקים אלה יש את בית הגידול הטבעי שלהם בגוף האדם, והם נמצאים בעיקר בדרכי העיכול. חלקם אינם מזיקים, אך אחרים גורמים לפתולוגיות שונות בגוף, שרבות מהן עלולות להוביל למוות.

מאפיינים

חיידקים אנאירוביים הם מהדברים החיים הראשונים המופיעים על פני כדור הארץ. חשוב לציין שלפני אלפי שנים, כאשר צורות החיים הראשונות החלו לצוץ, רמות החמצן באטמוספרה היו ממש נמוכות. בגלל זה, לאורגניזמים הראשונים שפותחו היו מנגנונים תאיים אחרים להשגת אנרגיה.

למעשה, עבור רבים מהמינים המרכיבים את קבוצת החיידקים האנאירובים, החמצן הוא רעיל ביותר. זו הסיבה שחיידקים מסוימים נמצאים בבתי גידול בהם אין חמצן.

כמו כן, ישנם חיידקים אנאירוביים התומכים בחיים בנוכחות כמויות קטנות מאוד של חמצן, כך שהם יכולים להיות ממוקמים במגוון גדול יותר של סביבות. חלק מחיידקים אלה הם חלק מהמיקרוביוטה האנושית הרגילה, במיוחד ברמה של חלל הפה ודרכי העיכול.

מצד שני, חיידקים אלו מבצעים תסיסה. זהו תהליך קטבולי שבאמצעותו משפילים תרכובות אורגניות לפשוטות יותר בהיעדר חמצן. זה מתבצע בעיקר על ידי חיידקים אנאירוביים.

כמו כן, אין תסיסה מסוג אחד. בהתאם למוצר המתקבל ישנם כמה סוגים, כמו תסיסה אצטית, לקטית ואלכוהולית, בין היתר.

בחיידקים אלה מערכות האנזים השונות מתפקדות בצורה מושלמת בהיעדר חמצן. הסיבה לכך היא שהם משתמשים בתרכובות אחרות כמו fumarate, nitrat או sulfat כמקבלי אלקטרונים.

ראוי להזכיר שרבים מהחיידקים האנאירובים מהווים פתוגנים אנושיים. בין הידועים והנחקרים ביותר ניתן להזכיר בין היתר את מיני הז'אנרים פורפירומונאס, קלוסטרידיום ופרובוטלה.

סוגי חיידקים אנאירוביים

רבים מהחיידקים האנאירוביים אינם יכולים להתנגד להיות בסביבות בהן יש חמצן, מכיוון שזה רעיל עבורם. עם זאת, ישנם גם כאלה, למרות שלא משתמשים בחמצן, הם יכולים לשרוד בסביבות בהן יש ריכוזים שונים של גז זה.

עם זאת בחשבון, ניתן לחלק את החיידקים האנאירוביים לשלושה סוגים: מחייבים אנאירוביים אנאירוביים, אוויר-סובלניים ופונקטיביים.

אנאירובים מחויבים

הם ידועים גם כחיידקים אנאירוביים קפדניים. הם אלה שאינם משתמשים בחמצן לשום תהליך מטבולי. הסובלנות שלך לגז זה משתנה. על פי זה, חיידקים אנאירוביים מחייבים מסווגים ל:

- קפדני: סובל ריכוזי חמצן בלבד מתחת ל 0.5%.

- בינוני: הם יכולים לסבול ריכוזי חמצן הנעים בין 2 ל 8%.

אנאירובים אירוטרולנטיים

אלה חיידקים שלמרות שאינם משתמשים בחמצן בכדי לבצע שום תהליך סלולרי, הם יכולים לחיות בבתי גידול במקום בו הוא נמצא. דוגמא קלאסית לסוג זה של חיידקים היא Pronibacterium acnespio הגורם למקרים רבים של אקנה.

אנאירובים מקבילים

חיידקים אנאירוביים מקבילים אינם משתמשים בחמצן בתהליכים המטבוליים שלהם, אך הם יכולים לחיות בנוכחותו, מכיוון שזה לא רעיל להם. הם בעיקר מבצעים את תהליך התסיסה כדי להשיג את האנרגיה הדרושה. בין החיידקים האנאירוביים הפקולטטיביים הידועים ביותר הם Escherichia coli ו- Staphylococcus aureus.

מיני חיידקים אנאירוביים

כדי להקל על לימוד חיידקים אנאירוביים, ניתן לקבץ אותם לפי צורתם וכתםם: קוקי גרם-שלילי, קוקי-גרם-חיובי, מוטות-גרם-שליליות ומוטות-גרם-חיוביות.

-קוקוס שלילי גראם

בתוך קבוצה זו קיימים מספר סוגים כגון Veillonella ו- Megasphaera.

Veillonella

זהו מין של חיידקים גרם שליליים הידוע בפוטנציאל התסיסה שלו. חיידקים אלה מתסיסים לקטט לאצטט ומפרופיאנט דרך מסלול מטבולי המכונה מסלול מתילמלוניל-CoA.

בדומה, הם מהווים חלק בלתי נפרד מהמיקרוביוטה של ​​חלקים מסוימים בגוף, כגון חלל הפה ודרכי העיכול.

-קוקוס חיובי גראם

מדובר בחיידקים בצורת עגול שכאשר הם מוכתמים בפיגמנט גרם מאמצים צבע סגול אופייני.

אנאירוקוקוס

חיידקים של מין זה נמצאים כחלק מהפלורה החיידקית של גוף האדם. עם זאת, יתכן שזו הגורם לתהליכים פתולוגיים מסוימים. חיידק זה מבודד מהפרשות מהנרתיק, מורסות שחלות ופצעים כרוניים מסוימים.

באופן דומה, במחקרים קליניים שונים התברר כי מינים מסוג זה יכולים לגרום למגוון רחב של זיהומים בדרכי השתן, כמו גם בדם.

פפטו סטרפטוקוקוס

זהו מין של חיידקים הגורמים לעיתים קרובות להתפתחות פתולוגיות אצל בני אדם. בנוסף, הם מהווים חלק מהמיקרוביוטה של ​​רירית מסוימת בגוף, כמו למשל שריר המין והשריר המין.

-בסילי גרמי שלילי

מדובר בחיידקים בעלי צורת מוט מוארכת ומאופיינים בקניית צבע פוקסיה כאשר הם נתונים לתהליך מכתים גראם. קבוצה זו של חיידקים אנאירוביים כוללת כמה סוגים.

פרוטוטלה

זהו מין של חיידקים הנמצאים לעתים קרובות כמרכיבים של פלורת החיידקים של חלל הפה, מערכת העיכול וחלל הנרתיק. למרות זאת, כשמצבי גוף תקינים משתנים, חיידקים אלה מתפשטים ללא שליטה.

כאשר זה קורה, פרובוטלה גורמת להתפתחות של זיהומים מסוימים, כאשר הנפוצה ביותר היא אלה המופיעה ברמה של רירית חניכיים. הם גם היו מבודדים מחולים עם דלקת מפרקים שגרונית.

-בסילי חיובי

לקבוצה זו שייכים חיידקים בצורת מוט שיש להם שכבה עבה של פפטידוגליקן בדופן התא שלהם, השומר על חלקיקי הצבע גרם, המעניקים לו צבע סגול. קבוצה זו כוללת מגוון רחב של מינים הגורמים למחלות ופתולוגיות שונות אצל בני אדם.

קלוסטרידיום בוטולינום

זהו חיידק גרם חיובי המאופיין בייצור נבגים, המהווים חומר זיהומי לבני אדם. באותו אופן חיידק זה מסנתז ומשחרר רעלים מסוימים שתפקידם העיקרי הוא לשתק את השרירים.

בין המחלות שיוצר חיידק זה, אנו יכולים להזכיר בוטוליזם מזון, הפוגע בדרכי העיכול, ובוטוליזם תינוקות, הפוגע בילדים צעירים ונגרם כתוצאה מבליעה ישירה של נבגים.

קלוסטרידיום טטני

חיידק זה ידוע היטב בתחום הרפואה והוא נושא למחקרים רבים על ההשפעות שהוא מייצר בגוף. בדומה לשאר חיידקי הסוג קלוסטרידיום, חיידק זה מייצר אנדוספוריות, העמידות מאוד לרכיבים סביבתיים.

קלוסטרידיום טטני. מקור: ספקי תוכן: CDC

באופן דומה, חיידק זה גורם לפתולוגיה בבני אדם המכונה טטנוס. מחלה זו נגרמת על ידי כניסה של נבגים לגוף, הנובטים ומתחילים לסנתז ולשחרר את הרעלים של מין זה.

כאשר זה קורה, הנבגים מפריעים להעברת דחפים עצביים, וגורמים לשרירים להתכווץ בכאב.

הבדלים מחיידקים אירוביים

ההבדל העיקרי בין חיידקים אנאירוביים לחיידקים אירוביים מתייחס לשימוש בחמצן וליכולת להתפתח בנוכחות או בהיעדרו של יסוד זה.

במובן זה, חיידקים אנאירוביים אינם משתמשים בחמצן באף אחד מתהליכי ייצור האנרגיה הפנימיים שלהם. נהפוך הוא, חיידקים אירוביים אכן משתמשים בו כמקבל אלקטרונים בתהליך הנשימה התאית, באמצעותם הם מפרקים מולקולות של תרכובות אורגניות כמו גלוקוז, ומקבלים כמות גדולה של אנרגיה.

כמו כן, ישנם חיידקים אנאירוביים אשר מלבד אי השימוש בחמצן בתהליכים השונים שלהם, הם גם לא יכולים להיות בסביבות עשירות חמצן, מכיוון שאלמנט זה רעיל מאוד עבורם. במקום נשימה סלולרית, הם מפעילים תסיסה.

הבדל בולט נוסף בין שני סוגי התאים קשור לסביבת המחייה שלהם. חיידקים אירוביים נמצאים בסביבות בהן קיים הרבה חמצן, ואילו חיידקי אנדרואידים שורדים בסביבות בהן קיים היעדר מוחלט של חמצן או כאשר ריכוזי החמצן נמוכים מאוד.

תרבית חיידקים אנאירובית

טיפוח של חיידקים אנאירוביים הוא תהליך בו יש לנקוט בכל אמצעי הזהירות הנדרשים בכדי להימנע מטעות. כאן חשוב לזכור כי כמה מינים של חיידקים אנאירוביים אינם יכולים להיות בשום סוג של מגע עם חמצן, מכיוון שזה יכול להיות חומר רעיל עבורם.

אחד האלמנטים שיש לקחת בחשבון בעת ​​ביצוע תרבות במעבדה הוא מדיום התרבות שיש להשתמש בו. לכל קבוצת חיידקים דרישות ספציפיות מסוימות.

מדיה תרבותית

נכון לעכשיו יש אמצעי תרבות רבים שניתן להשתמש בהם לזריעה של כל סוג של חיידקים. במקרה הספציפי של חיידקים אנאירוביים, מדיום התרבות דורש תוספת של חומר מקטין, כמו תיאוגליקולאט או ציסטאין.

באופן דומה, כדי לייעל את התוצאות שצפויות להתקבל, ניתן להוסיף אינדיקטור redox המראה נוכחות אפשרית של חמצן, כמו resazurin.

אמצעי התרבות הנפוצים והמומלצים ביותר לזרע חיידקים אנאירוביים הם:

אגר דם לאנדרוביוס: מכיל, בין היתר, תמצית בשר, תמצית שמרים, NaCl, גלוקוזה ופפטון, בין היתר.

- אגר שוקולד: הוא אינו בשימוש נרחב לטיפוח חיידקים אנאירוביים. עם זאת, בזכות מרכיביה אפשר לגרום להם לגדול שם.

- אגר אתיל פניל ​​אלכוהול עם דם: מדיום זה נמצא בשימוש נרחב לבידוד נכון של חיידקים אנאירוביים.

אגר קולומביה עם חומצה קוליסטין וחומצה nalidixic.

- תיוגיקולאט: הוא מועשר בדרך כלל ב- L- ציסטין, הממין וויטמין K.

- אגר KVLB (kanamycin, vancomycin, דם לכה): במיוחד לבצילי שלילי.

תהליך

לאחר שנבחר המדיום התרבותי לשימוש בו, בהתאם לחיידקים שיש לטפח, הנוהל יכול להתחיל. במובן זה, יש ליצור סביבה אנאירובית לחלוטין, בה אין חמצן. לשם כך ניתן לבצע שני נהלים:

- נתרן הידרוקסיד - שיטת חומצה פירוגלית: שיטה זו מבוססת על השגת סביבה אנאירובית דרך תגובה כימית, באמצעות, במקום חומר מקטין, זרז. זהו הליך עדין שעלול להיות מסוכן.

- שימוש בצלוחיות אנאירוביות: צלוחיות מסוג זה מועילות מאוד לגידול אורגניזמים אנאירוביים. עם זאת, משתמשים בו רק באורגניזמים שיכולים לעמוד במגע קל עם רמות חמצן קטנות.

כמו כן, יש ליצור סוג של ואקום כדי להמשיך בטיפוח. ניתן לעשות זאת בכמה אופנים: עקירת חמצן בגזים אחרים, ספיגת חמצן בשיטות כימיות או ביולוגיות, או שימוש בחומרים מצמצמים.

תרבות של Clostridium perfringens. מקור: קרדיט צילום: ספקי תוכן: CDC / Dr. סטיוארט א. סטאר

לאחר ביצוע הצעדים הללו, מתבצע החיסון כדי לדגור את התרבות ולחכות לזמן הסביר כדי ללמוד את המושבות שהתקבלו. זמן ההמתנה יהיה תלוי במין המטופח.

ישנם מינים הגדלים במהירות (18-24 שעות) כגון Clostridium perfringens וישנם אחרים בעלי צמיחה איטית (5-7 ימים) כמו Propionibacterium.

שיטות לספירת צלחות

שיטות אלה משמשות כדי לגלות את המספר המשוער של מיקרואורגניזמים שנמצאים בתרבית. במקרה של חיידקים אנאירוביים, ישנן מספר טכניקות המאפשרות ספירה.

עם זאת, מכיוון שרבים מחיידקים אלה אינם יכולים לבוא במגע ישיר עם חמצן מכיוון שהוא רעיל, יש להקפיד מאוד על תרגול טכניקות אלה.

במובן זה, שתיארו כאן שתי שיטות: המספר הסביר ביותר (לאירובי קפדני) ושיטת התפשטות הרובד (לאנאירובים facultative ו- microaerophilic).

שיטת המספר הסבירה ביותר

טכניקה זו מבוססת על קביעת נוכחותם או היעדרם של מיקרואורגניזמים במדגם. זה נעשה בשכפול של פתרונות רצופים. העיקרון העומד מאחורי שיטה זו הוא שתא חי יחיד יכול להתפתח ובכך לייצר תרבות מעוננת.

כדי לבצע תהליך זה, יש צורך לבצע סדרה של פירוקים סדרתיים של מדגם התרבות. לשם כך, חשוב להשתמש במדיום תרבות נוזלי עם הדרישות התזונתיות. ברגע שזה נעשה, צינורות הדגירה מודגרים בזמן שהם ממתינים למיקרואורגניזמים לצמוח.

לאחר שחלף הזמן הסביר, צינורות הבדיקה לתוכם חוסנו תאים חיידקיים אחד או יותר יופיעו מעוננים.

כאשר נבדקים הצינורות שבהם גורם ההמסת גדל, הם נעשים פחות מעוננים, מכיוון שהם מכילים פחות ופחות תאי חיידקים. זהו המצב עד לנקודה בה לא יהיה עוד מיקרו-אורגניזם אחד או רק.

לבסוף, אומדן צפיפות האוכלוסין מתקבל מתבנית ההתרחשות בפתרונות סדרתיים ובאמצעות שימוש בטבלה הסתברותית סטנדרטית שתוכננה למטרה זו.

שיטת הפצת צלחות

זו שיטה די פשוטה. ראשית, יש לתאם בצורה מסוימת מספר מנות פטרי עם מדיום התרבות. בהמשך, מחוסמת 1 מ"ל תמיסה בכל כמוסה. חשוב לציין כי הפתרונות מכילים את המיקרואורגניזם שיש לספור.

ואז, בעזרת מוט זכוכית, החומר המחוסן נמרח בצורה הומוגנית ומכסה את כל שטח המדיום התרבותי.

לבסוף, הכלים של פטרי מודגרים בתנאים הנדרשים לזמן הדרוש לכל סוג של מיקרואורגניזם. לבסוף, המושבות שנוצרו נספרות.

מחלות שנגרמו

רבים מהחיידקים האנאירובים הם פתוגנים ידועים לאדם וגורמים למחלות ופתולוגיות שיכולות אפילו לפגוע בחייו של האדם.

זיהומים ברמה של חלל הפה

חלל הפה הוא הסביבה האידיאלית עבור חיידקים אנאירוביים רבים, המתפשטים שם ויוצרים פתולוגיות מסוימות כמו פריודונטיטיס, דלקת חניכיים נמקית ומורסה, בין היתר.

מרבית הזיהומים הללו קיימים בכאבים, בנגעים ברירית ובמשך המוגלה, כתוצאה מעלייה בטמפרטורת הגוף.

בין החיידקים הסיבתיים, Porphyromonas gingivalis הוא זה שבודד לעתים קרובות בנגעים אלה.

זיהומים במעיים

אחד מסלולי ההדבקה של חיידקים מסוג זה הוא דרך בליעה, בין של נבגים (במקרה של חיידקים ספורליים) או של מזון ומים מזוהמים.

במקרים אלה, החיידקים עוגנים את עצמם למעי ומתחילים לגרום נזק לרירית המעי, ומעוררים תסמינים כמו: חום, כאבי בטן, שרפרפים נוזליים, נפיחות, בחילה וסבלנות כללית.

החיידקים האנאירוביים שיכולים ליצור תמונה קלינית זו הם Clostridium difficile ו- Escherichia coli, בין היתר.

דלקות עור

חלק מהחיידקים הללו, כאשר הם באים במגע עם פצע פתוח, יכולים להדביק אותו. אם זה קורה, ניתן להיווצר דלקות עור חמורות, כגון גרגרן גז, שהסוכן הסיבתי שלו הוא קלוסטרידיום פרפרינגס.

תסמינים של גרגרן גז כוללים: שלפוחיות מלאות בנוזל דמים, אמפיזמה תת עורית, כאבים עזים וחום גבוה, בין היתר.

פתולוגיה נוספת הנגרמת על ידי חיידקים אנאירוביים ברמה עורית היא fasciitis necrotizing, בה הזיהום מתפשט מעבר לרקמת העור, ואף משפיע על הקסם העוטף את השרירים.

התסמינים כוללים כאבים חריפים, אריתמה קשה, שלפוחיות ולעיתים קרובות גנגרנה. בין הגורמים הסיבתיים לפתולוגיה זו הוא Staphylococcus aureus.

הפניות

1. Brook I. (2016) מחלות הנגרמות על ידי חיידקים אנאירוביים שאינם יוצרים נבגים. בתוך: גולדמן ל, שפר AI, עורכים. רפואת גולדמן-ססיל. מהדורה 25 פילדלפיה, פנסילווניה
2. קרול, ק., הובדן, ג., מילר, ש., מורס, ש., מייטזנר, ט., דטריק, ב., מיטשל, ט. וסקאנרי, ג'יי. מיקרוביולוגיה רפואית. מק גריי והיל. מהדורה 27
3. Corrales, L., Antolinez, D., Bohórquez, J. and Corredor, A. (2015). חיידקים אנאירוביים: תהליכים המבצעים ותורמים לקיימות החיים על פני כדור הארץ. נובה 13 (23) 55-81
4. קרטיס, ח., בארנס, ש, שנק, א 'ומסריני, א' (2008). ביולוגיה. העריכה של מדיקה פאנמריקנה. מהדורה 7.
5. Holt, J. (1994) המדריך של ברגי לבקטריולוגיה נחושה. וויליאמס ווילקינס. מהדורה 9.
6. Mc Faddin (1985) אמצעי מדיה לבידוד-טיפוח-זיהוי-תחזוקה של חיידקים רפואיים. כרך 1. בולטימור.
7. קווינטרו, ל '(2009). זיהומים חיידקיים אנאירוביים: קריטריונים לניהול קליני ונהלי אבחון מיקרוביולוגיים. מגזינים לוגואים, מדע וטכנולוגיה. 1 (1) 121-136