Bakterie beztlenowe – ważny czynnik etiologiczny zakażeń u człowieka

(1)

Praca poglądowa

Forum Zakażeń 2011;2(3):99–101 © Evereth Publishing, 2011

Katarzyna Jermakow | Grażyna Gościniak

Bakterie beztlenowe – ważny czynnik

etiologiczny zakażeń u człowieka

Anaerobic bacteria – important factor of human infections

Katedra i Zakład Mikrobiologii Akademii Medycznej im. Piastów Śląskich we Wrocławiu

} Katarzyna Jermakow, Katedra i Zakład Mikrobiologii Akademii Medycznej im. Piastów Śląskich we Wrocławiu, ul. Chałubińskiego 4, 50-368 Wrocław, Tel.: (71) 784 12 93, Fax: (71) 784 01 17, e-mail: jermakow@mbio.am.wroc.pl

Wpłynęło: 12.09.2011 Zaakceptowano: 20.09.2011

Streszczenie: Ważnym składnikiem flory fizjologicznej człowie-ka są bakterie beztlenowe. W wyniku naruszenia bariery anato-micznej, na skutek urazów tkanek czy zabiegów chirurgicznych, może dojść do przeniesienia mikroflory i rozwinięcia się ciężkich, ropnych infekcji. Są to zakażenia endogenne, więc miejsce wystę-powania powikłań ropnych koreluje z naturalnym miejscem byto-wania beztlenowców. Ścisłe przestrzeganie procedur pobierania i przesyłania materiałów ropnych w kierunku beztlenowców gwa-rantuje skuteczność izolacji i terapii zakażenia.

Słowa kluczowe: bakterie beztlenowe | zakażenia endogenne Abstract: An anaerobic bacteria are important component of hu-man physiological flora. Destruction of natural defense mecha-nism caused by tissue injury or surgery, may lead to development of heavy, purulent, endogenous infection that is consequence of transfer of microflora to sterile body tissue. Similar to other en-dogenous infections, the etiologic agents of purulent, anaerobic complications show positive correlation with normal composi-tion of microbiota in particular body area. Thus, compliance with procedures of clinical specimen collection and transport to the laboratory of purulent materials is crucial for the survival of the microorganisms. It has significant influence on anaerobic bacteria isolation, diagnosis of infection and suitable therapy.

Key words: anaerobic bacteria | endogenous infections

Mikroflora jamy ustnej występuje w ślinie, na powierzch-ni zębów i języka oraz w szczelinach dziąsłowych. Drobno-ustroje występują tam w ogromnej ilości, porównywalnej do przewodu pokarmowego. Szacuje się, że liczba bakterii na

1 ml śliny lub 1 g materiału z płytki nazębnej wynosi 109_–1012

CFU (ang. colony forming units) – jednostki tworzące kolo-nię). Porównując stosunek bakterii beztlenowych do tleno-wych w ślinie i na powierzchni zębów (1:1) oraz w szczelinie dziąsłowej (1000:1), widać wyraźnie, że bakterie beztlenowe występują przede wszystkim w kieszonkach przyzębnych, gdzie jest najniższy potencjał oksydoredukcyjny w całej jamie ustnej [1, 2]. Do gatunków najczęściej spotykanych w jamie ustnej zaliczamy następujące rodzaje: Prevotella, Fusobacterium, Peptostreptococcus, Veillonella, Eubacterium, Bifidobacterium oraz promieniowce Actinomyces. Niestety, większość tych bakterii podczas metabolizowania związków organicznych syntetyzuje kwasy demineralizujące szkliwo, a więc są to bakterie mające swój czynny udział w wywo-ływaniu chorób jamy ustnej, głównie próchnicy zębów czy chorób przyzębia [3, 4].

Górne drogi oddechowe są również skolonizowane przez bakterie, ale jest ich zdecydowanie mniej niż w jamie

ust-nej (103_–104_{CFU/1 g). Dużo niższy jest również stosunek}

bakterii beztlenowych do tlenowych (3–5:1). Najczęściej spotykanymi rodzajami drobnoustrojów beztlenowych są: Prevotella, Porphyromonas, Peptostreptococcus, Veillonella, Actinomyces. Zasiedlają głównie błonę śluzową nosa i zatok oraz krypty migdałków i mogą być przyczyną przewlekłego zapalenia zatok czy ucha środkowego. Do poważniejszych powikłań, których źródłem jest beztlenowa flora górnych dróg oddechowych i/lub jamy ustnej, należy zachłystowe zapalenie płuc czy ropnie mózgu [2, 3, 5].

W jelicie cienkim ogólna liczba bakterii wynosi

102_{– 10}4 _{CFU na gram masy kałowej, a stosunek bakterii}

beztlenowych do tlenowych wynosi 1:1. W układzie pokar-mowym bakterie beztlenowe zaczynają dominować dopiero w jelicie krętym. W okrężnicy ilość bakterii na 1 g stolca

to 1011_–1013_{CFU, a stosunek bakterii beztlenowych do}

tle-Bakterie beztlenowe stanowią istotny składnik stałej flory fizjologicznej człowieka. Cechą wspólną bakterii tlenowych i beztlenowych wchodzących w skład mikroflory jest zdol-ność do wywoływania zakażeń oportunistycznych – na sku-tek immunosupresji, naruszenia bariery anatomicznej z prze-mieszczeniem flory czy miejscowego niedotlenienia tkanek, wywołują zakażenia o charakterze endogennym. Najważniej-szym źródłem tych bakterii jest powierzchnia błony śluzowej: jamy ustnej, górnych dróg oddechowych, przewodu pokar-mowego i układu płciowego kobiet oraz skóra.

Artykuł jest dostępny na zasadzie dozwolonego użytku osobistego. Dalsze rozpowszechnianie (w tym umieszczanie w sieci) jest zabronione i stanowi poważne naruszenie przepisów prawa autorskiego oraz grozi sankcjami prawnymi.

(2)

100 © Evereth Publishing, 2011 Forum Zakażeń 2011;2(3)

nowych wynosi 1000:1. Dominujące w jelicie różne gatunki z rodzaju Bacteroides tworzą wspólną grupę BFG (Bactero-ides fragilis group). W grupie tej znajdują się gatunki Bac-teroides fragilis, B. ovatus, B. distasonis, B. vulgatus, B. the-taiotaomicron. Dla przykładu, niektóre szczepy Bacteroides fragilis wytwarzają toksynę – fragilizynę (ETBF), która ma właściwości enterotoksyny i odpowiada za występowanie biegunek u dzieci i dorosłych [2, 6]. W układzie pokarmo-wym oprócz grupy BFG znajdują się jeszcze drobnoustroje z rodzaju Bifidobacterium, Eubacterium, Bilophila, Clostri-dium, Peptostreptococcus. Śródbrzuszne zakażenia florą beztlenową mają miejsce najczęściej na skutek urazów, za-biegów chirurgicznych i nowotworów, kiedy dochodzi do wydostania się zawartości jelita do jamy otrzewnej i/lub niedotlenienia tkanek w wyniku upośledzenia transportu tlenu. Są to ciężkie i zagrażające życiu zapalenia otrzewnej, zapalenie dróg żółciowych oraz ropnie narządów wewnętrz-nych. Na oddziałach długoterminowej opieki medycznej, jako następstwo stosowania antybiotyków o szerokim spek-trum przeciwdrobnoustrojowym, może pojawić się u pa-cjentów biegunka, której przyczyną jest nadmierny rozwój Clostridium difficile wytwarzającej cytotoksyny białkowe A i B. Źródłem tej bakterii jest najczęściej własny przewód pokarmowy, ale i środowisko szpitalne. Laseczka ta wy-twarza przetrwalniki, na które nie działają ani antybiotyki, ani szereg środków stosowanych w dezynfekcji środowiska szpitalnego [7].

Układ płciowy kobiet jest skolonizowany przez liczne

bakterie (107_–109_{CFU/ml) z rodzaju Lactobacillus,}

Bifido-bacterium i Peptostreptococcus. Dwa pierwsze rodzaje pod-czas procesów metabolicznych fermentacyjnych tworzą

kwas mlekowy, tym samym obniżając poziom pH pochwy i ograniczając rozwój innych, potencjalnie patogennych bakterii. W stanie zdrowia w pochwie stosunek bakterii bez-tlenowych do bez-tlenowych wynosi 5:1 [2]. Gdy pod wpływem różnych czynników dojdzie do zaburzenia składu flory, zna-cząco rośnie liczba bakterii beztlenowych (1000:1), głównie Gardnerella vaginalis i Bacteroides spp., wywołując wagino-zę bakteryjną (ang. bacterial vaginosis – BV) [8]. Ponadto, 1–10% kobiet jest nosicielem laseczek Clostridium w dro-gach płciowych. Laseczki te mogą być poważnym zagro-żeniem, szczególnie, jeśli nosicielstwo dotyczy Clostridium perfringens.

Skóra to dominacja dwóch rodzajów bakterii beztleno-wych: Propionibacterium i Peptostreptococcus. Wykazują one ochronne działanie dla skóry, tworząc kwas propionowy, produkt uboczny fermentacji węglowodanów, który działa niekorzystnie na rozwój innych, potencjalnie chorobotwór-czych drobnoustrojów. Stosunek beztlenowców do bakterii tlenowych na skórze wynosi 1:1. Nieprawidłowa pielęgnacja może zmienić skład ilościowy i jakościowy flory fizjologicz-nej skóry, doprowadzając do zaburzeń jej funkcji. Na skutek nieprawidłowego złuszczania keratynocytów i utrudnione-go usuwania sebum z gruczołów łojowych w okresie dojrze-wania, powstają zmiany zapalne. W zalegającej wydzielinie łojowej chętnie namnażają się bakterie, nasilając ten pro-ces [9]. Szczególnie duży udział ma w tym Gram-dodatnia pałeczka beztlenowa Propionibacterium, która jako mikro-flora skóry zasiedla mieszki łojowo-włosowe i doprowadza do rozwoju trądziku.

Podział bakterii beztlenowych chorobotwórczych nie jest łatwy. Biorąc pod uwagę zdolność do tworzenia

prze-Miejsce występowania Rodzaje bakterii beztlenowych

Zakażenia endogenne

Jama ustna Actinomyces,

Bifidobacterium, Eubacterium, Fusobacterium, Peptostreptococcus, Prevotella, Veillonella

Tworzenie płytki nazębnej, zapalenie przyzębia, martwica miazgi zębowej, zakażenie kanałów zębowych, ropnie podśluzówkowe, wrzodziejące zapalenie dziąseł, angina Ludwiga, angina Plaut-Vincenta, promienica szyjno-twarzowa, bakterie-mie pochodzenia zębowego

Górne drogi odde-chowe Actinomyces, Peptostreptococcus, Porphyromonas, Prevotella, Veillonella

Ropne zapalenie zatok, przewlekłe zapalenie ucha środkowego, ropnie mózgu pochodzenia usznego, przewlekłe zapalenie migdałków, zachłystowe zapalenie płuc, ropnie płuc, ropniaki opłucnej, promienica płucno-opłucnowa Przewód pokarmowy Bacteroides,

Bifidobacterium, Eubacterium, Peptostreptococcus

Zapalenie dróg żółciowych, ropne zapalenie wyrostka robaczkowego, zapalenie otrzewnej, promienica brzuszna, ropnie narządów we-wnętrznych, ropnie okołoodbytnicze Układ płciowy kobiet Bacteroides,

Bifidobacterium, Gardnerella, Peptostreptococcus

Zakażenie pochwy (BV), ropnie dróg rodnych, zakażenie błony śluzowej macicy, stany zapalne łożyska, błon płodowych, poronienia septyczne, zakażenia narządów miednicy mniejszej

Skóra Peptostreptococcus,

Propionibacterium

Ropnie skóry i tkanki podskórnej, trądzik, zaka-żenia ran kąsanych, oparzeniowych, odleżyn, martwica odmrożeń, pourazowe zapalenie kości

Tabela 1. Udział bakterii beztlenowych w za-każeniach pochodzenia endogennego [1–3, 5, 6, 10].

(3)

Forum Zakażeń 2011;2(3)

trwalników, okazuje się, że bakterie beztlenowe, które nie tworzą przetrwalników, stanowią dużą grupę różnych ga-tunków. W większości wchodzą w skład flory fizjologicznej, najczęściej wywołują zakażenia mieszane (bakterie tlenowe – beztlenowe – mikroaerofilne), o charakterze endogennym (Tabela 1). Natomiast beztlenowce przetrwalnikujące to głównie rodzaj Clostridium. Laseczki Clostridium wywołu-ją zakażenia monobakteryjne (jeden czynnik etiologiczny zakażenia) i najczęściej wywołują choroby o pochodzeniu egzogennym (drobnoustroje pochodzą ze środowiska). Do chorób takich zaliczamy zgorzel gazową (Clostridium per-fringens), tężec (Clostridium tetani), zatrucie jadem kiełba-sianym (Clostridium botulinum).

Beztlenowce wymagają do wzrostu niskiego potencjału oksydoredukcyjnego, dlatego do hodowli używane są pod-łoża, których potencjał redox został obniżony, np. przez do-danie tioglikolanu lub kwasu askorbinowego. Ich wrażliwość na tlen jest bardzo zróżnicowana, np. Bifidobacterium spp., Clostridium histolyticum są aerotolerantami, podczas gdy wysoką wrażliwość na tlen wykazują Gram-ujemne pałeczki Porphyromonas i Fusobacterium.

Bakterie beztlenowe czerpią energię z reakcji oksydore-dukcyjnych w procesie fermentacji – końcowym akceptorem wodoru (elektronów) nie jest tlen, tylko związek organiczny. Dla bakterii beztlenowych atmosfera, w której wzrastają, nie może zawierać więcej niż 0,5% tlenu – w warunkach labora-toryjnych taką atmosferę uzyskujemy za pomocą generato-rów atmosfery zawierających węgiel aktywowany, askorbi-nian sodu i inne związki pochłaniające tlen. W sytuacji, gdy bakterie beztlenowe zostaną wystawione na działanie tlenu, elektrony potrzebne do przeprowadzania procesów meta-bolicznych są wykorzystywane do zredukowania tlenu czą-steczkowego, a to z kolei powoduje zahamowanie wzrostu i namnażania bakterii. Jeśli i na to zabraknie wolnej energii, tlen staje się toksyczny dla beztlenowców, które szybko giną.

Cecha wrażliwości na tlen determinuje zatem wszystkie dalsze procedury postępowania w przypadku podejrzenia zakażenia bakteriami beztlenowymi. Ogromne znaczenie dla ostatecznego wyniku badania i powodzenia w wyizolo-waniu patogenu beztlenowego ma etap pobierania (metoda pobrania, ilość materiału pobranego) i transportu materiału klinicznego (sposób transportu, temperatura i czas wysta-wienia na działanie tlenu podczas transportu próbek). Im wyższe zaangażowanie personelu medycznego w przestrze-ganiu procedur przedlaboratoryjnych, tym wyższa skutecz-ność izolacji beztlenowców i co za tym idzie, powodzenie terapii.

Piśmiennictwo

1. Ciesielska M, Gawrzecka B, Knychalska-Karwan Z, Sendur A. Badanie mi-krobiologiczne i mikologiczne jamy ustnej w przypadkach chorób błony śluzowej. Dent Med Problems 2002;39(1):63–67.

2. Zaremba ML, Borowski J. Bakterie beztlenowe – nieprzetrwalnikujące. In: Zaremba ML, Borowski J (eds). Mikrobiologia lekarska dla studentów me-dycyny. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa, 1997, pp. 316–324. 3. Brook I. Veillonella infections in children. J Clin Microbiol 1996;34(5):1283–1285.

4. Gibbons RJ. Role of adhesion in microbial colonization of host tissues: a contribution of oral microbiology. J Dent Res 1996;75(3):866–870. 5. Zając-Lenczewska I, Kędzia A, Skokowski J, Sternau A. Występowanie

bakterii beztlenowych w popłuczynach pęcherzykowo-oskrzelowych u chorych po operacjach torakochirurgicznych. Med Dośw Mikrobiol 2003;55(2):173–180.

6. Wick EC, Sears CL. Bacteroides spp. and diarrhea. Curr Opin Infect Dis 2010;23(5):470–474.

7. Szczęsny A, Martirosian G. Epidemiologia zakażeń Clostridium difficile. Przegl Epidemiol 2002;56(1):49–56.

8. Mączyńska B, Grześko J, Nowicka J. Rola badań mikrobiologicznych w dia-gnostyce i leczeniu bakteryjnej waginozy i atypowych zakażeń dróg płcio-wych. Forum Zakażeń 2010;1(1–2):1–8.

9. Majewska A, Kierzkowska M, Młynarczyk G. Trądzik pospolity. Zakażenia 2011;11(4):117–120.

10. Maciejewska K, Kędzia A, Zienkiewicz J, Kiewlicz W, Ziemlewski A. Ocena wrażliwości drobnoustrojów beztlenowych izolowanych z krwi chorych leczonych chirurgicznie w obrębie jamy ustnej na wybrane antybiotyki i chemioterapeutyki. Ann Acad Med Gedan 2006;36:133–138.