ANAËROBE BACTERIËN: KENMERKEN, SOORTEN, SOORTEN, CULTUUR - BIOLOGIE - 2025

De anaërobe bacteriën zijn bacteriën die geen zuurstof gebruiken in hun metabolische processen. In feite kunnen veel van deze bacteriën niet overleven in omgevingen waar dit element aanwezig is, omdat het giftig voor hen is.

Een van de metabolische processen die door dit type bacteriën worden uitgevoerd en dat het meest is bestudeerd, is fermentatie. Dit is een proces dat op industrieel niveau een groot aantal toepassingen kent, gerelateerd aan de productie van onder meer alcoholische dranken, yoghurt en azijn.

Bacteroides, een geslacht van anaërobe bacteriën. Bron: US gov

Evenzo hebben veel van deze bacteriën hun natuurlijke habitat in het menselijk lichaam en worden ze voornamelijk in het maagdarmkanaal aangetroffen. Sommige zijn onschadelijk, maar andere veroorzaken verschillende pathologieën in het lichaam, waarvan er vele tot de dood kunnen leiden.

kenmerken

Anaërobe bacteriën behoren tot de eerste levende wezens die op de planeet verschijnen. Belangrijk is dat duizenden jaren geleden, toen de eerste levensvormen begonnen te ontstaan, het zuurstofgehalte in de atmosfeer erg laag was. Hierdoor hadden de eerste organismen die werden ontwikkeld andere cellulaire mechanismen om energie te verkrijgen.

In feite is zuurstof voor veel van de soorten die deel uitmaken van de groep anaërobe bacteriën zeer giftig. Dit is de reden waarom sommige bacteriën worden aangetroffen in habitats waar geen zuurstof aanwezig is.

Evenzo zijn er anaërobe bacteriën die het leven ondersteunen in de aanwezigheid van zeer kleine hoeveelheden zuurstof, zodat ze in een grotere verscheidenheid aan omgevingen kunnen voorkomen. Sommige van deze bacteriën maken deel uit van de normale menselijke microbiota, met name ter hoogte van de mondholte en het maagdarmkanaal.

Aan de andere kant voeren deze bacteriën fermentatie uit. Dit is een katabool proces waarbij organische verbindingen worden afgebroken tot eenvoudiger in afwezigheid van zuurstof. Het wordt voornamelijk uitgevoerd door anaërobe bacteriën.

Evenzo is er niet één soort fermentatie. Afhankelijk van het verkregen product zijn er verschillende soorten, zoals onder andere azijn-, melkzuur- en alcoholische gisting.

Bij deze bacteriën functioneren de verschillende enzymsystemen perfect in afwezigheid van zuurstof. Dit komt omdat ze andere verbindingen zoals fumaraat, nitraat of sulfaat gebruiken als elektronenacceptoren.

Het is passend te vermelden dat veel van de anaërobe bacteriën menselijke pathogenen zijn. Onder de bekendste en bestudeerde soorten kunnen onder meer de soorten van de geslachten Porphyromonas, Clostridium en Prevotella worden genoemd.

Soorten anaërobe bacteriën

Veel van de anaërobe bacteriën kunnen het niet laten om zich in een omgeving met zuurstof te bevinden, omdat dit giftig voor hen is. Er zijn echter ook enkele die, ondanks dat ze geen zuurstof gebruiken, kunnen overleven in omgevingen met verschillende concentraties van dit gas.

Met dit in gedachten kunnen anaërobe bacteriën worden onderverdeeld in drie typen: obligaat anaëroob, aerotolerant en facultatief anaëroob.

Verplichte anaëroben

Ze staan ​​ook bekend als strikt anaërobe bacteriën. Het zijn degenen die geen zuurstof gebruiken voor enig metabolisch proces. Uw tolerantie voor dit gas is variabel. Volgens dit worden obligaat anaërobe bacteriën ingedeeld in:

- Streng: tolereer alleen zuurstofconcentraties onder 0,5%.

- Matig: ze kunnen zuurstofconcentraties tussen 2 en 8% verdragen.

Aerotolerante anaëroben

Dit zijn bacteriën die, hoewel ze geen zuurstof gebruiken om een ​​cellulair proces uit te voeren, in habitats kunnen leven waar het aanwezig is. Een klassiek voorbeeld van dit type bacterie is Pronibacterium acnespio, dat veel gevallen van acne veroorzaakt.

Facultatieve anaëroben

Facultatieve anaërobe bacteriën gebruiken geen zuurstof voor hun metabolische processen, maar ze kunnen in de aanwezigheid ervan leven, omdat het niet giftig voor hen is. Ze voeren voornamelijk het fermentatieproces uit om de nodige energie te verkrijgen. Tot de bekendste facultatieve anaërobe bacteriën behoren Escherichia coli en Staphylococcus aureus.

Anaërobe bacteriesoorten

Om de studie van anaërobe bacteriën te vergemakkelijken, kunnen ze op basis van hun vorm en kleuring worden gegroepeerd in: gramnegatieve kokken, grampositieve kokken, gramnegatieve staafjes en grampositieve staafjes.

-Gram negatieve cocos

Binnen deze groep zijn verschillende geslachten zoals Veillonella en Megasphaera.

Veillonella

Dit is een geslacht van gramnegatieve bacteriën dat bekend staat om zijn fermentatieve potentieel. Deze bacteriën fermenteren lactaat tot acetaat en propionaat via een metabolische route die bekend staat als de methylmalonyl-CoA-route.

Evenzo vormen ze een integraal onderdeel van de microbiota van bepaalde delen van het lichaam, zoals de mondholte en het maagdarmkanaal.

-Gram-positieve cocos

Het zijn ronde bacteriën die, wanneer ze worden gekleurd met het grampigment, een karakteristieke violette kleur aannemen.

Anaerococcus

Bacteriën van dit geslacht worden aangetroffen die deel uitmaken van de bacteriële flora van het menselijk lichaam. Het is echter mogelijk dat het de oorzaak is van bepaalde pathologische processen. Deze bacterie is geïsoleerd uit vaginale afscheiding, ovariële abcessen en bepaalde chronische wonden.

Evenzo is in verschillende klinische casestudies vastgesteld dat soorten van dit geslacht een breed scala aan infecties in de urinewegen en in het bloed kunnen veroorzaken.

Pepto-streptococcus

Het is een geslacht van bacteriën dat vaak de ontwikkeling van pathologieën bij mensen veroorzaakt. Bovendien maken ze deel uit van de microbiota van bepaalde slijmvliezen van het lichaam, zoals de orofaryngeale en urogenitale.

-Gram negatieve bacillen

Het zijn bacteriën met een langwerpige staafvorm en worden gekenmerkt doordat ze een fuchsia-kleur krijgen wanneer ze worden onderworpen aan het Gram-kleuringsproces. Deze groep anaërobe bacteriën omvat verschillende geslachten.

Prevotella

Het is een geslacht van bacteriën die vaak worden aangetroffen als componenten van de bacteriële flora van de mondholte, het maagdarmkanaal en de vaginale holte. Desondanks vermenigvuldigen deze bacteriën zich ongecontroleerd wanneer de normale lichaamscondities veranderen.

Wanneer dit gebeurt, veroorzaakt Prevotella de ontwikkeling van bepaalde infecties, waarvan de meest voorkomende infecties zijn ter hoogte van het parodontale slijmvlies. Ze zijn ook geïsoleerd bij patiënten met reumatoïde artritis.

-Gram positieve bacillen

Tot deze groep behoren staafvormige bacteriën met een dikke laag peptidoglycaan in hun celwand die de gramkleurstofdeeltjes vasthoudt en een violette kleur geeft. Deze groep omvat een grote verscheidenheid aan soorten die verschillende ziekten en pathologieën bij mensen veroorzaken.

Clostridium botulinum

Het is een gram-positieve bacterie die wordt gekenmerkt door het produceren van sporen, die een infectieus agens voor mensen vormen. Op dezelfde manier synthetiseert deze bacterie bepaalde gifstoffen en geeft ze af, waarvan de belangrijkste functie is om de spieren te verlammen.

Onder de ziekten die deze bacterie genereert, kunnen we voedselbotulisme noemen, dat het maag-darmkanaal aantast, en infantiel botulisme, dat jonge kinderen treft en wordt veroorzaakt door de directe opname van sporen.

Clostridium tetani

Deze bacterie is goed bekend in de geneeskunde en is het onderwerp geweest van talloze onderzoeken naar de effecten die hij in het lichaam genereert. Net als de rest van de bacteriën van het geslacht Clostridium, produceert deze bacterie endosporen, die zeer resistent zijn tegen omgevingscomponenten.

Clostridium tetani. Bron: inhoudsproviders (s): CDC

Evenzo veroorzaakt deze bacterie een pathologie bij mensen die bekend staat als tetanus. Deze ziekte wordt veroorzaakt door het binnendringen van sporen in het lichaam, die ontkiemen en beginnen te synthetiseren en de gifstoffen van deze soort af te geven.

Wanneer dit gebeurt, verstoren de sporen de overdracht van zenuwimpulsen, waardoor de spieren pijnlijk spasmen.

Verschillen met aërobe bacteriën

Het belangrijkste verschil tussen anaërobe bacteriën en aërobe bacteriën betreft het gebruik van zuurstof en het vermogen zich te ontwikkelen in aanwezigheid of afwezigheid van dit element.

In die zin gebruiken anaërobe bacteriën geen zuurstof voor hun interne energieproductieprocessen. Integendeel, aërobe bacteriën gebruiken het wel als elektronenacceptor tijdens het proces van cellulaire ademhaling, waarmee ze moleculen van organische verbindingen zoals glucose afbreken, waarbij ze een grote hoeveelheid energie verkrijgen.

Evenzo zijn er anaërobe bacteriën die, afgezien van het niet gebruiken van zuurstof in hun verschillende processen, niet in zuurstofrijke omgevingen kunnen voorkomen, omdat dit element zeer giftig voor hen is. In plaats van cellulaire ademhaling voeren ze fermentatie uit.

Een ander opmerkelijk verschil tussen de twee soorten cellen heeft te maken met hun leefgebied. Aërobe bacteriën worden aangetroffen in omgevingen waar zuurstof algemeen beschikbaar is, terwijl aneroïde bacteriën overleven in omgevingen waar zuurstof volledig afwezig is of waar zuurstofconcentraties erg laag zijn.

Anaërobe bacteriecultuur

Het kweken van anaërobe bacteriën is een proces waarbij alle nodige voorzorgsmaatregelen moeten worden genomen om vergissingen te voorkomen. Hierbij is het belangrijk om in gedachten te houden dat sommige soorten anaërobe bacteriën geen enkel contact met zuurstof kunnen hebben, aangezien dit een giftige stof voor hen kan zijn.

Een van de elementen waarmee rekening moet worden gehouden bij het uitvoeren van een kweek in het laboratorium, is het kweekmedium dat moet worden gebruikt. Elke groep bacteriën heeft bepaalde specifieke eisen.

Cultuur media

Momenteel zijn er veel kweekmedia die kunnen worden gebruikt voor het zaaien van elk type bacterie. In het specifieke geval van anaërobe bacteriën vereist het kweekmedium de toevoeging van een reductiemiddel, zoals thioglycolaat of cysteïne.

Evenzo kan, om de verwachte resultaten te optimaliseren, een redox-indicator worden toegevoegd, die de mogelijke aanwezigheid van zuurstof aangeeft, zoals resazurin.

De meest gebruikte en aanbevolen kweekmedia voor het zaaien van anaërobe bacteriën zijn:

- Bloedagar voor anerobio's: bevat onder meer vleesextract, gistextract, NaCl, glucose en pepton.

- Chocolade-agar: het wordt niet veel gebruikt om anaërobe bacteriën te kweken. Dankzij de componenten is het echter mogelijk om ze daar te laten groeien.

- Ethylfenylalcoholagar met bloed: dit medium wordt veel gebruikt om anaërobe bacteriën goed te isoleren.

- Columbia-agar met colistine en nalidixinezuur.

- Thioglycolaat: het is doorgaans verrijkt met L-cystine, hemine en vitamine K.

- KVLB-agar (kanamycine, vancomycine, gelakt bloed): specifiek voor gramnegatieve bacillen.

Werkwijze

Zodra het te gebruiken kweekmedium is geselecteerd op basis van de te kweken bacteriën, kan de procedure beginnen. In die zin moet een volledig anaërobe omgeving worden gecreëerd, waarin geen zuurstof aanwezig is. Om dit te bereiken, kunnen twee procedures worden gevolgd:

- Natriumhydroxide - pyrogallische zuurmethode: deze methode is gebaseerd op het verkrijgen van een anaëroob milieu door middel van een chemische reactie, waarbij in plaats van een reductiemiddel een katalysator wordt gebruikt. Het is een delicate en potentieel gevaarlijke procedure.

- Gebruik van anaërobe kolven: dit type kolven is erg handig voor de kweek van anaërobe organismen. Het wordt echter alleen gebruikt bij organismen die licht contact met kleine zuurstofgehaltes kunnen weerstaan.

Evenzo moet er een soort vacuüm worden gecreëerd om door te gaan met cultiveren. Dit kan op verschillende manieren: zuurstof verdringen met andere gassen, zuurstof opnemen via chemische of biologische methoden of reducerende middelen gebruiken.

Cultuur van Clostridium perfringens. Bron: Photo Credit: Content Provider (s): CDC / Dr. Stuart E. Starr

Nadat deze stappen zijn uitgevoerd, wordt inoculatie uitgevoerd om de cultuur te incuberen en te wachten op een redelijke tijd om de verkregen kolonies te bestuderen. De wachttijd is afhankelijk van de soort die wordt gekweekt.

Er zijn snelgroeiende soorten (18-24 uur) zoals Clostridium perfringens en er zijn andere die een langzame groei hebben (5-7 dagen) zoals Propionibacterium.

Methoden voor het tellen van platen

Deze methoden worden gebruikt om het geschatte aantal micro-organismen te achterhalen dat in een cultuur wordt aangetroffen. In het geval van anaërobe bacteriën zijn er verschillende technieken om te tellen.

Omdat veel van deze bacteriën echter niet in direct contact kunnen komen met zuurstof omdat het giftig is, is uiterste voorzichtigheid geboden bij het toepassen van deze technieken.

In die zin zullen hier twee methoden worden beschreven: het meest waarschijnlijke aantal (voor strikte aerobics) en de plaque-verspreidingsmethode (voor facultatieve en microaërofiele anaëroben).

Meest waarschijnlijke cijfermethode

Deze techniek is gebaseerd op de bepaling van de aan- of afwezigheid van micro-organismen in een monster. Dit wordt gedaan in replica's van opeenvolgende oplossingen. Het principe achter deze methode is dat een enkele levende cel zich kan ontwikkelen, waardoor een troebele cultuur ontstaat.

Om dit proces uit te voeren, is het noodzakelijk om een ​​reeks seriële oplossingen van het cultuurmonster te maken. Hiervoor is het belangrijk om een ​​vloeibaar kweekmedium te gebruiken met de voedingsbehoeften. Zodra dit is gebeurd, worden de reageerbuizen geïncubeerd in afwachting van de groei van de micro-organismen.

Nadat de redelijke tijd is verstreken, zullen de reageerbuizen waarin een of meer bacteriecellen zijn geïnoculeerd, troebel lijken.

Naarmate de buisjes waarin de oplossingsfactor toeneemt worden herzien, worden ze steeds minder troebel, omdat ze steeds minder bacteriële cellen bevatten. Dit is het geval totdat een punt is bereikt waarop er geen of slechts één micro-organisme meer zal zijn.

Ten slotte wordt de schatting van de bevolkingsdichtheid verkregen uit het patroon van voorkomen in seriële oplossingen en door het gebruik van een standaard probabilistische tabel die voor dit doel is ontworpen.

Plaatstrooimethode

Dit is een vrij eenvoudige methode. Allereerst moeten meerdere petrischalen met het kweekmedium ordelijk worden gerangschikt. Vervolgens wordt 1 ml oplossing in elke capsule geïnoculeerd. Het is belangrijk op te merken dat de oplossingen het te tellen micro-organisme bevatten.

Vervolgens wordt met behulp van een glazen staaf het geïnoculeerde materiaal homogeen verspreid over het gehele oppervlak van het kweekmedium.

Ten slotte worden de petrischalen geïncubeerd onder de omstandigheden die nodig zijn voor de tijd die nodig is voor elk type micro-organisme. Ten slotte worden de kolonies die zijn gegenereerd, geteld.

Ziekten veroorzaakt

Veel van de anaërobe bacteriën zijn bekende ziekteverwekkers voor de mens en veroorzaken ziekten en pathologieën die zelfs het leven van het individu in gevaar kunnen brengen.

Infecties ter hoogte van de mondholte

De mondholte is de ideale omgeving voor veel anaërobe bacteriën, die zich daar vermenigvuldigen en bepaalde pathologieën genereren, zoals parodontitis, necrotiserende gingivitis en abcessen.

De meeste van deze infecties doen zich voor met pijn, laesies in het slijmvlies en ettering van pus, met als gevolg een stijging van de lichaamstemperatuur.

Van de veroorzakende bacteriën is Porphyromonas gingivalis de bacterie die het vaakst in deze laesies wordt geïsoleerd.

Intestinale infecties

Een van de infectieroutes voor dit type bacterie is via opname, ofwel sporen (in het geval van sporenvormende bacteriën) ofwel besmet voedsel en water.

In deze gevallen verankeren de bacteriën zich in de darm en beginnen ze schade aan het darmslijmvlies te veroorzaken, wat symptomen veroorzaakt zoals: koorts, buikpijn, vloeibare ontlasting, opgeblazen gevoel, misselijkheid en algemene malaise.

De anaërobe bacteriën die dit ziektebeeld kunnen genereren zijn onder andere Clostridium difficile en Escherichia coli.

Huidinfecties

Sommige van deze bacteriën kunnen deze infecteren wanneer ze in contact komen met een open wond. Als dit gebeurt, kunnen er ernstige huidinfecties ontstaan, zoals gasgangreen, waarvan de veroorzaker Clostridiumperfringes is.

Symptomen van gasgangreen zijn onder meer: ​​blaren gevuld met bloederig vocht, onderhuids emfyseem, hevige pijn en hoge koorts.

Een andere pathologie die door anaerobe bacteriën op huidniveau wordt veroorzaakt, is necrotiserende fasciitis, waarbij de infectie zich buiten het huidweefsel verspreidt en zelfs de fascia rond de spieren aantast.

Symptomen zijn onder meer acute pijn, ernstig erytheem, blaren en meestal gangreen. Een van de veroorzakers van deze pathologie is Staphylococcus aureus.

Referenties

1. Brook I. (2016) Ziekten veroorzaakt door niet-sporenvormende anaërobe bacteriën. In: Goldman L, Schafer AI, eds. Goldman-Cecil Medicine. 25e ed. Philadelphia, PA
2. Carrol, K., Hobden, J., Miller, S., Morse, S., Mietzner, T., Detrick, B., Mitchell, T. en Sakanari, J. Medical Microbiology. Mc Graw en Hill. 27e editie
3. Corrales, L., Antolinez, D., Bohórquez, J. en Corredor, A. (2015). Anaërobe bacteriën: processen die leiden tot en bijdragen aan de duurzaamheid van het leven op aarde. NOVA 13 (23) 55-81
4. Curtis, H., Barnes, S., Schneck, A. en Massarini, A. (2008). Biologie. Redactioneel Médica Panamericana. 7e editie.
5. Holt, J. (1994) Bergey's Manual of Determinative Bacteriology. Williams & Wilkins. 9e editie.
6. Mc Faddin (1985) Media voor isolatie-kweek-identificatie-instandhouding van medische bacteriën. Vol 1. Baltimore.
7. Quintero, L. (2009). Anaërobe bacteriële infecties: criteria voor klinisch beheer en microbiologische diagnostische procedures. Logo's, Science & Technology Magazine. 1 (1) 121-136