Анаэробные бактерии

Анаэробные бактерии растут в отсутствие кислорода, а облигатные анаэробы погибают в его присутствии. К числу медицински значимых представителей относятся спорообразующие грамположительные виды Clostridium, мощные токсины которых вызывают столбняк, ботулизм, газовую гангрену и колит, вызванный Clostridioides difficile, а также неспорообразующие грамотрицательные Bacteroides и родственные роды, которые являются многочисленными комменсалами кишечника и ротовой полости, но вызывают абсцессы и смешанные инфекции при нарушении их обычных мест обитания.

Definition

Анаэробные бактерии — это бактерии, которые растут без кислорода; облигатные (строгие) анаэробы не переносят его, а к медицински значимым патогенам относятся токсин-образующие клостридии и абсцессообразующие Bacteroides и родственные грамотрицательные роды.

Scope

Статья охватывает определение облигатного анаэроба и то, как анаэробная культура и толерантность к кислороду разделяют их, основные токсин-продуцирующие клостридии, абсцессообразующие грамотрицательные анаэробы, а также клинические контексты (глубокие, некротизированные или полимикробные инфекции), в которых преобладают анаэробы. Это справочный и образовательный материал, а не клиническое руководство.

Core questions

• Что отличает облигатных анаэробов от аэротолерантных и факультативных организмов, и почему это важно для культивирования?
• Как клостридиальные нейротоксины и тканевые токсины вызывают свои характерные клинические синдромы?
• Почему анаэробы характерно вызывают абсцессы и полимикробные инфекции?

Key concepts

• Облигатные, факультативные и аэротолерантные анаэробы
• Анаэробная культура и чувствительность к кислороду
• Клостридиальные нейротоксины (столбнячный, ботулинический)
• Гистотоксические клостридии (газовая гангрена)
• Clostridioides difficile и колит, опосредованный токсинами
• Bacteroides и образование абсцессов
• Полимикробная и эндогенная инфекция

Mechanisms

Облигатные анаэробы лишены ферментативных защитных механизмов (таких как каталаза и супероксиддисмутаза), необходимых для нейтрализации реактивных продуктов кислорода, поэтому им требуются среды с пониженным содержанием кислорода и специализированные анаэробные культуры. Клостридии вызывают заболевания главным образом посредством экзотоксинов: нейротоксины столбняка и ботулизма являются одними из самых мощных известных, блокируя высвобождение нейротрансмиттеров, в то время как гистотоксические виды продуцируют ферменты и токсины, разрушающие ткани. Clostridioides difficile продуцирует токсины, которые повреждают эпителий толстой кишки, обычно после того, как антибиотики нарушают защитную микробиоту кишечника (Leffler & Lamont, 2015). Грамотрицательные анаэробы, такие как Bacteroides, обычно являются полезными комменсалами, но становятся патогенными при перемещении в стерильные участки, где их капсула и синергизм с другими организмами способствуют образованию абсцессов (Wexler, 2007).

Clinical relevance

Анаэробы лежат в основе характерного набора клинических проблем — абсцессов, аспирационных и глубоких инфекций мягких тканей, заболеваний, опосредованных токсинами, и колита, связанного с антибиотиками, — и они преобладают там, где ткани некротизированы или кислород дефицитен. Эта статья описывает биологию и классификацию, которые делают анаэробную инфекцию связной категорией в качестве справочного материала; она не предоставляет диагностических порогов или рекомендаций по лечению.

Epidemiology

Clostridioides difficile является основной причиной внутрибольничной диареи и колита, связанного с антибиотиками (Leffler & Lamont, 2015). Виды Bacteroides являются наиболее часто выделяемыми анаэробами из клинических образцов и играют заметную роль во внутрибрюшных и других полимикробных инфекциях (Wexler, 2007), в то время как столбняк и ботулизм, хотя и являются теперь редкими в условиях вакцинации и мер по безопасности пищевых продуктов, остаются серьезными токсин-опосредованными заболеваниями.

Evidence & guidelines

Комплексные обзоры в New England Journal of Medicine (Leffler & Lamont, 2015) и Clinical Microbiology Reviews (Wexler, 2007), а также стандартные учебники по медицинской микробиологии, формируют представление о биологии и клинических коррелятах анаэробной инфекции. Лечение конкретных синдромов (например, инфекции C. difficile, профилактика столбняка) рассматривается в специализированных клинических рекомендациях, ссылки на которые приведены в других источниках.

History

Анаэробная бактериология развивалась на основе исследований ферментации и раневых инфекций XIX века, начиная с признания Пастером того, что некоторые организмы живут без кислорода. Клостридиальные заболевания — столбняк, ботулизм и газовая гангрена — были охарактеризованы на рубеже XX века, а разработка надежных анаэробных культур позднее в том же столетии сделала грамотрицательные анаэробы и их роль в смешанных инфекциях систематически видимыми.

Key figures

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

Seminal works

• leffler-2015
• wexler-2007

Frequently asked questions

Что означает, что бактерия является облигатным анаэробом?

Облигатный анаэроб не может расти в присутствии кислорода и часто погибает от него, поскольку ему не хватает ферментов, которые детоксицируют реактивные побочные продукты кислорода; таким организмам требуются условия с пониженным содержанием кислорода и специальные методы анаэробного культивирования.

Почему анаэробные инфекции имеют тенденцию к образованию абсцессов?

Анаэробы процветают в бедных кислородом, некротизированных тканях и часто действуют совместно с другими бактериями; их рост, капсула и реакция организма-хозяина на отграничение способствуют образованию закрытых, заполненных гноем полостей, характерных для абсцессов.