แบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจน

แบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจน (anaerobic bacteria) เจริญเติบโตได้โดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน และแบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนชนิดที่ต้องไม่สัมผัสออกซิเจน (obligate anaerobes) จะได้รับอันตรายจากออกซิเจน แบคทีเรียกลุ่มสำคัญทางการแพทย์ ได้แก่ แบคทีเรียแกรมบวกสร้างสปอร์สกุล Clostridium ซึ่งผลิตสารพิษร้ายแรงที่ก่อให้เกิดบาดทะยัก โบทูลิซึม ก๊าซแกงกรีน และลำไส้ใหญ่อักเสบจาก Clostridioides difficile รวมถึงแบคทีเรียแกรมลบที่ไม่สร้างสปอร์สกุล Bacteroides และสกุลที่เกี่ยวข้อง ซึ่งเป็นจุลินทรีย์ประจำถิ่นที่พบมากในลำไส้และช่องปาก แต่สามารถก่อให้เกิดฝีและการติดเชื้อแบบผสมเมื่อพวกมันหลุดออกจากตำแหน่งปกติ

Definition

แบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนคือแบคทีเรียที่เจริญเติบโตได้โดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน โดยแบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนชนิดที่ต้องไม่สัมผัสออกซิเจน (obligate/strict anaerobes) ไม่สามารถทนต่อออกซิเจนได้ และเชื้อก่อโรคที่สำคัญทางการแพทย์ ได้แก่ แบคทีเรียคลอสตริเดียที่สร้างสารพิษ และแบคทีเรียสกุล Bacteroides และสกุลแกรมลบที่เกี่ยวข้องซึ่งก่อให้เกิดฝี

Scope

เนื้อหานี้ครอบคลุมถึงคำจำกัดความของแบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนชนิดที่ต้องไม่สัมผัสออกซิเจน วิธีการเพาะเลี้ยงแบบไม่ใช้ออกซิเจนและความทนทานต่อออกซิเจนที่ใช้ในการจำแนก แบคทีเรียคลอสตริเดียที่ผลิตสารพิษหลัก แบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนแกรมลบที่ก่อให้เกิดฝี และบริบททางคลินิก (การติดเชื้อลึก เนื้อเยื่อตาย หรือการติดเชื้อแบบผสม) ที่แบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนเป็นสาเหตุหลัก เนื้อหานี้เป็นข้อมูลอ้างอิงและเพื่อการศึกษา ไม่ใช่แนวทางปฏิบัติทางคลินิก

Core questions

• อะไรคือสิ่งที่แยกแบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนชนิดที่ต้องไม่สัมผัสออกซิเจนออกจากสิ่งมีชีวิตที่ทนต่อออกซิเจนและสิ่งมีชีวิตที่เลือกใช้ออกซิเจน และเหตุใดจึงมีความสำคัญต่อการเพาะเลี้ยง?
• สารพิษต่อระบบประสาทและสารพิษต่อเนื้อเยื่อของคลอสตริเดียก่อให้เกิดกลุ่มอาการทางคลินิกที่โดดเด่นได้อย่างไร?
• เหตุใดแบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนจึงมักก่อให้เกิดฝีและการติดเชื้อแบบผสม?

Key concepts

• แบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนชนิดที่ต้องไม่สัมผัสออกซิเจน เทียบกับ แบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนชนิดเลือกใช้ออกซิเจน เทียบกับ แบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนชนิดทนต่อออกซิเจน
• การเพาะเลี้ยงแบบไม่ใช้ออกซิเจนและความไวต่อออกซิเจน
• สารพิษต่อระบบประสาทของคลอสตริเดีย (บาดทะยัก, โบทูลินัม)
• คลอสตริเดียที่ทำลายเนื้อเยื่อ (ก๊าซแกงกรีน)
• Clostridioides difficile และลำไส้ใหญ่อักเสบที่เกิดจากสารพิษ
• Bacteroides และการก่อตัวของฝี
• การติดเชื้อแบบผสมและการติดเชื้อจากจุลินทรีย์ประจำถิ่น

Mechanisms

แบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนชนิดที่ต้องไม่สัมผัสออกซิเจนขาดเอนไซม์ป้องกัน (เช่น catalase และ superoxide dismutase) ที่จำเป็นในการทำให้ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาของออกซิเจนเป็นกลาง ดังนั้นพวกมันจึงต้องการสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนต่ำและวิธีการเพาะเลี้ยงแบบไม่ใช้ออกซิเจนโดยเฉพาะ แบคทีเรียคลอสตริเดียก่อให้เกิดโรคส่วนใหญ่ผ่านสารพิษภายนอกเซลล์ (exotoxins): สารพิษต่อระบบประสาทบาดทะยักและโบทูลินัมเป็นหนึ่งในสารพิษที่ร้ายแรงที่สุดที่รู้จักกัน โดยจะยับยั้งการหลั่งสารสื่อประสาท ในขณะที่สายพันธุ์ที่ทำลายเนื้อเยื่อ (histotoxic species) จะผลิตเอนไซม์และสารพิษที่ทำลายเนื้อเยื่อ Clostridioides difficile ผลิตสารพิษที่ทำลายเยื่อบุลำไส้ใหญ่ โดยทั่วไปมักเกิดขึ้นหลังจากยาปฏิชีวนะไปรบกวนจุลินทรีย์ในลำไส้ที่ทำหน้าที่ป้องกัน (Leffler & Lamont, 2015) แบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนแกรมลบ เช่น Bacteroides โดยปกติเป็นจุลินทรีย์ประจำถิ่นที่เป็นประโยชน์ แต่จะกลายเป็นเชื้อก่อโรคเมื่อถูกเคลื่อนย้ายไปยังบริเวณที่ปราศจากเชื้อ ซึ่งแคปซูลของพวกมันและการทำงานร่วมกับสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ส่งเสริมการก่อตัวของฝี (Wexler, 2007)

Clinical relevance

แบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนเป็นสาเหตุของปัญหาทางคลินิกที่แตกต่างกัน ได้แก่ ฝี การสำลักและการติดเชื้อเนื้อเยื่ออ่อนส่วนลึก โรคที่เกิดจากสารพิษ และลำไส้ใหญ่อักเสบที่เกี่ยวข้องกับการใช้ยาปฏิชีวนะ และพวกมันจะพบได้มากในบริเวณที่เนื้อเยื่อตายหรือมีออกซิเจนน้อย เนื้อหานี้อธิบายชีววิทยาและการจำแนกประเภทที่ทำให้การติดเชื้อแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นหมวดหมู่ที่สอดคล้องกันในฐานะข้อมูลอ้างอิง โดยไม่ได้ให้เกณฑ์การวินิจฉัยหรือคำแนะนำในการรักษา

Epidemiology

Clostridioides difficile เป็นสาเหตุหลักของอาการท้องร่วงที่เกี่ยวข้องกับการดูแลสุขภาพและลำไส้ใหญ่อักเสบที่เกี่ยวข้องกับการใช้ยาปฏิชีวนะ (Leffler & Lamont, 2015) แบคทีเรียสกุล Bacteroides เป็นแบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนที่แยกได้บ่อยที่สุดจากตัวอย่างทางคลินิกและมีบทบาทสำคัญในการติดเชื้อในช่องท้องและการติดเชื้อแบบผสมอื่น ๆ (Wexler, 2007) ในขณะที่บาดทะยักและโบทูลิซึม แม้ว่าจะไม่พบบ่อยในปัจจุบันในพื้นที่ที่มีการฉีดวัคซีนและมาตรการความปลอดภัยของอาหาร แต่ยังคงเป็นโรคร้ายแรงที่เกิดจากสารพิษ

Evidence & guidelines

บทความทบทวนที่ครอบคลุมใน New England Journal of Medicine (Leffler & Lamont, 2015) และ Clinical Microbiology Reviews (Wexler, 2007) พร้อมด้วยตำราจุลชีววิทยาทางการแพทย์มาตรฐาน ได้วางกรอบชีววิทยาและความสัมพันธ์ทางคลินิกของการติดเชื้อแบบไม่ใช้ออกซิเจน การจัดการกลุ่มอาการเฉพาะ (เช่น การติดเชื้อ C. difficile, การป้องกันบาดทะยัก) ได้รับการกล่าวถึงในแนวทางปฏิบัติทางคลินิกเฉพาะที่อ้างอิงไว้ในที่อื่น

History

จุลชีววิทยาของแบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนพัฒนามาจากการศึกษาการหมักและการติดเชื้อในบาดแผลในศตวรรษที่ 19 โดยปาสเตอร์ได้ตระหนักว่าสิ่งมีชีวิตบางชนิดสามารถดำรงชีวิตได้โดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน โรคที่เกิดจากคลอสตริเดีย ได้แก่ บาดทะยัก โบทูลิซึม และก๊าซแกงกรีน ได้รับการจำแนกลักษณะในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 20 และการพัฒนาการเพาะเลี้ยงแบบไม่ใช้ออกซิเจนที่เชื่อถือได้ในปลายศตวรรษนั้น ทำให้แบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนแกรมลบและบทบาทของพวกมันในการติดเชื้อแบบผสมเป็นที่ประจักษ์อย่างเป็นระบบ

Key figures

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

Seminal works

• leffler-2015
• wexler-2007

Frequently asked questions

การที่แบคทีเรียเป็นแบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนชนิดที่ต้องไม่สัมผัสออกซิเจนหมายความว่าอย่างไร?

แบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนชนิดที่ต้องไม่สัมผัสออกซิเจนไม่สามารถเจริญเติบโตได้ในที่ที่มีออกซิเจน และมักจะถูกทำลายโดยออกซิเจน เนื่องจากขาดเอนไซม์ที่ทำลายสารพิษที่เป็นผลพลอยได้จากปฏิกิริยาของออกซิเจน สิ่งมีชีวิตดังกล่าวจึงต้องการสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนต่ำและเทคนิคการเพาะเลี้ยงแบบไม่ใช้ออกซิเจนพิเศษ

เหตุใดการติดเชื้อแบบไม่ใช้ออกซิเจนจึงมักก่อให้เกิดฝี?

แบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจนเจริญเติบโตได้ดีในเนื้อเยื่อที่มีออกซิเจนน้อยและเนื้อเยื่อที่ตายแล้ว และมักจะทำงานร่วมกับแบคทีเรียอื่น ๆ การเจริญเติบโตของพวกมัน แคปซูล และการตอบสนองของร่างกายในการสร้างผนังกั้น ส่งเสริมการเกิดโพรงปิดที่มีหนอง ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของฝี