Anaerobiset bakteerit

Anaerobiset bakteerit kasvavat hapettomissa olosuhteissa, ja obligaattianaerobeille happi on haitallinen. Lääketieteellisesti merkittäviin jäseniin kuuluvat itiöitä muodostavat grampositiiviset Clostridium-lajit, joiden voimakkaat toksiinit aiheuttavat jäykkäkouristusta, botulismia, kaasukuoliona tunnettua histotoksista infektiota ja Clostridioides difficile -koliittia, sekä itiöttömät gramnegatiiviset Bacteroides- ja lähisukuiset suvut, jotka ovat runsaana suoliston ja suun kommensaalimikrobistossa mutta aiheuttavat abskesseja ja sekainfektioita siirtyessään normaalin sijaintipaikkansa ulkopuolelle.

Definition

Anaerobiset bakteerit ovat bakteereita, jotka kasvavat ilman happea; obligaattianaerobit (ehdottomat anaerobit) eivät siedä sitä, ja lääketieteellisesti merkittäviin patogeeneihin kuuluvat toksiineja muodostavat klostridit sekä abskesseja aiheuttavat Bacteroides ja lähisukuiset gramnegatiiviset suvut.

Scope

Artikkeli käsittelee obligaattianaerobin määritelmää ja sitä, miten anaerobinen viljely ja hapensietokyky erottavat ne, tärkeimpiä toksiineja tuottavia klostrideja, abskesseja aiheuttavia gramnegatiivisia anaerobeja sekä kliinisiä tilanteita (syvät, nekroottiset tai polymikrobiset infektiot), joissa anaerobit vallitsevat. Kyseessä on viite- ja oppimateriaali, ei kliininen ohjeistus.

Core questions

• Mikä erottaa obligaattianaerobit aerotoleranteista ja fakultatiivisista organismeista, ja miksi sillä on merkitystä viljelyä ajatellen?
• Miten klostridien neurotoksiinit ja kudostoksiinit tuottavat omat tunnusomaiset kliiniset oireyhtymänsä?
• Miksi anaerobit aiheuttavat tyypillisesti abskesseja ja polymikrobisia infektioita?

Key concepts

• Obligaatti-, fakultatiiviset ja aerotolerantit anaerobit
• Anaerobinen viljely ja happiherkkyys
• Klostridien neurotoksiinit (tetanus, botulinum)
• Histotoksiset klostridit (kaasukuolio)
• Clostridioides difficile ja toksiinivälitteinen koliitti
• Bacteroides ja abskessin muodostuminen
• Polymikrobiset ja endogeeniset infektiot

Mechanisms

Obligaattianaerobeilla ei ole entsymaattisia puolustusjärjestelmiä (kuten katalaasi ja superoksididismutaasi), jotka neutraloivat hapen reaktiivisia sivutuotteita, joten ne vaativat vähähappisia ympäristöjä ja erikoistunutta anaerobista viljelyä. Klostridit aiheuttavat taudin pääasiassa eksotoksiinien välityksellä: tetanus- ja botulinumneurotoksiinit ovat tunnetuimpien joukossa tehokkaimmista toksiiineista, ja ne estävät välittäjäaineiden vapautumisen, kun taas histotoksiset lajit tuottavat entsyymejä ja toksiineja, jotka tuhoavat kudosta. Clostridioides difficile tuottaa toksiineja, jotka vaurioittavat paksusuolen epiteeliä tyypillisesti antibioottihoidon jälkeen, kun suolistomikrobiston suojaava tasapaino häiriintyy (Leffler & Lamont, 2015). Gramnegatiiviset anaerobit kuten Bacteroides ovat normaalisti hyödyllisiä kommensaaleja, mutta niistä tulee patogeeneja siirtyessään steriileihin paikkoihin, joissa niiden kapseli ja synergismi muiden mikro-organismien kanssa edistävät abskessin muodostumista (Wexler, 2007).

Clinical relevance

Anaerobit ovat yhteydessä erilaiseen kliinisten ongelmien joukkoon — abskesseihin, aspiraatio- ja syviin pehmytkudosinfektioihin, toksiinivälitteisiin sairauksiin ja antibioottihoitoon liittyvään koliittiin — ja ne vallitsevat alueilla, joissa kudos on nekroottinen tai happi on niukka. Tässä artikkelissa kuvataan anaerobisen infektion johdonmukaiseksi kategoriaksi tekevä biologia ja luokittelu viitemateriaalina; se ei tarjoa diagnostisia raja-arvoja tai hoitosuosituksia.

Epidemiology

Clostridioides difficile on merkittävä terveydenhoitoon liittyvän ripulin ja antibioottihoitoon liittyvän koliitin aiheuttaja (Leffler & Lamont, 2015). Bacteroides-lajit ovat useimmin kliinisistä näytteistä eristetyt anaerobit ja esiintyvät merkittävästi vatsakalvon sisäisissä ja muissa polymikrobisissa infektioissa (Wexler, 2007), kun taas jäykkäkouristus ja botulismi — vaikka nykyisin harvinaisia siellä, missä rokotus- ja elintarviketurvallisuustoimenpiteet ovat käytössä — ovat edelleen vakavia toksiinivälitteisiä sairauksia.

Evidence & guidelines

New England Journal of Medicine -lehden kattavat katsaukset (Leffler & Lamont, 2015) ja Clinical Microbiology Reviews -lehti (Wexler, 2007) sekä vakiomuotoiset lääketieteellis-mikrobiologiset oppikirjat hahmottavat anaerobisen infektion biologian ja kliiniset korrelaatit. Yksittäisten oireyhtymien — kuten C. difficile -infektion ja jäykkäkouristusprofylaksian — hoitoa käsitellään muualla mainituissa omistetuissa kliinisissä ohjeistuksissa.

History

Anaerobinen bakteriologia kehittyi 1800-luvun käymis- ja haavatulehdustutkimuksista, kun Pasteur tunnisti, että jotkut eliöt elävät ilman happea. Klostridisairaudet — jäykkäkouristus, botulismi ja kaasukuolio — karakterisoitiin 1900-luvun taitteessa, ja luotettavan anaerobiviljelyn kehittyminen myöhemmin samalla vuosisadalla teki gramnegatiiviset anaerobit ja niiden roolin sekainfektioissa järjestelmällisesti näkyväksi.

Key figures

• Daniel A. Leffler
• J. Thomas Lamont
• Hannele M. Wexler
• Sydney M. Finegold

Seminal works

• leffler-2015
• wexler-2007

Frequently asked questions

Mitä tarkoittaa, että bakteeri on obligaattianaerobinen?

Obligaattianaerobinen bakteeri ei pysty kasvamaan hapen läsnä ollessa ja usein kuolee siitä, koska sillä ei ole entsyymejä, jotka detoksifioivat hapen reaktiivisia sivutuotteita; tällaiset bakteerit vaativat vähähappisia olosuhteita ja erityisiä anaerobisia viljelytekniikoita.

Miksi anaerobisissa infektioissa on taipumus muodostua abskesseja?

Anaerobit menestyvät hapettomassa, nekroottisessa kudoksessa ja toimivat usein yhdessä muiden bakteerien kanssa; niiden kasvu, kapseli ja isännän eristämisreaktio suosivat suljettuja, märkää sisältäviä taskuja, jotka ovat tyypillisiä abskesseille.