باسیل چیست؟ — انواع، ویژگی ها و بیماری ها به زبان ساده
باسیل ها باکتریهای میلهای شکل هستند که میتوانند برای انسان مفید یا مضر باشند. در سال 2001، اسپورهای باکتریایی که عامل سیاه زخم بودند، از طریق سیستم پستی ایالات متحده به چندین سازمان و افراد ارسال شد. این منجر به مرگ پنج نفر و 17 عفونت دیگر شد. باکتریهای ایجاد کننده سیاه زخم تنها یکی از عوامل بیماریزا در باسیل ها هستند. در این مقاله به بررسی و تعریف باسیل ها، انواع آنها، ویژگیهای ساختاری و بیماریهای مرتبط با آنها میپردازیم.
باسیل چیست؟
«باسیل ها» (bacilli) جمع «باسیلوس» (bacillus)، به شکل خاصی از باکتریها اشاره دارد. باسیلوس، هر یک از جنس باکتریهای هوازی یا بیهوازی به شکل میلهای، گرم مثبت یا گرم منفی بوده که به طور گسترده در خاک و آب و حتی بدن انسان یافت میشوند. آنها شامل باکتریهایی هستند که باعث خراب شدن غذا میشوند و همچنین باکتریهایی که مسئول برخی بیماریها هستند. اصطلاح باسیلوس به طور کلی برای همه باکتریهای استوانهای یا میلهای به کار رفته است.
اعضای مفید خانواده باسیل برای ساخت آنتی بیوتیک یا هم زیستی با دستگاه گوارش انسان و کمک به هضم استفاده میشوند. بزرگترین گونه باسیل های شناخته شده، B. megaterium ، حدود 1/5 میکرومتر عرض و طول آن 4 میکرومتر است. باسیلوس اغلب به صورت زنجیرهای ایجاد میشود. بسیاری از گونههای باسیل دارای طیف گستردهای از تواناییهای فیزیولوژیکی هستند که به آنها اجازه میدهد در هر محیط طبیعی زندگی کنند.
اسپورهای تشکیل شده در باسیلها در برابر گرما، سرما، اشعه، خشک شدن و ضدعفونی کنندهها مقاوم هستند، به عنوان مثال باسیلوس آنتراسیس برای اسپور شدن نیاز به اکسیژن دارد. این محدودیت پیامدهای مهمی برای اپیدمیولوژی و کنترل آن دارد. در شرایط in vivo، باسیلوس آنتراسیس یک کپسول پلی پپتیدی (پلی گلوتامیک اسید) تولید میکند که از آن در برابر فاگوسیتوز محافظت میکند. جنس Bacillus و Clostridium خانواده Bacillaceae را تشکیل میدهند. گونهها با استفاده از معیارهای مورفولوژیکی و بیوشیمیایی شناسایی میشوند.
کلمه bacillus (یا جمع آن bacilli) نیز یک اصطلاح عمومی برای توصیف مورفولوژی هر باکتری میلهای شکل است. این اصطلاح کلی به این معنا نیست که فرد عضو کلاس Bacilli یا جنس Bacillus است. بنابراین، لزوماً متضمن گروه مشابهی از ویژگیها نیست. همه اعضای کلاس Bacilli میلهای شکل نیستند و بسیاری دیگر از باکتریهای میلهای شکل که در آن طبقه قرار نمیگیرند وجود دارد. اهمیت اکولوژیکی و بالینی باکتریهای باسیلوس شامل موارد زیر است:
- باکتریهای باسیلوس قابلیت زنده ماندن در شرایط شدید مانند pH بالا (B. alcalophilus)، درجه حرارت بالا (B. thermophilus) و غلظت بالای نمک را دارند، زیرا طبیعت آنها همه جا وجود دارد.
- یکی از گونههای باکتری باسیلوس یعنی Bacillus thuringiensis توانایی تولید سموم را دارد که میتواند حشرات را از بین ببرد و بنابراین آنها در طبیعت حشره کش هستند.
- باکتریهای B. siamensis میتوانند از ورود عوامل بیماریزای گیاهی به دلیل داشتن ترکیبات ضد میکروبی در آنها جلوگیری کنند.
- تعداد کمی از گونههای باسیلوس به طور طبیعی برای جذب DNA با ترانسفورماسیون مستعد هستند.
- Bacillus subtilis بعنوان یک ارگانیسم مهم عمل میکند و همچنین یک فساد کننده مواد غذایی قابل توجه است که منجر به خرابی در نان و غذاهای مرتبط میشود.
- Bacillus subtilis همچنین تولید و ترشح آنتی بیوتیکها را انجام میدهد.
- Bacillus coagulans همچنین به عنوان یک فاسد کننده غذایی از محصولات بسیار اسیدی و بر پایه گوجه فرنگی عمل میکند.
تاریخچه باسیل ها
در سال 1877 گیاه شناس آلمانی «فردیناند کوهن» (Ferdinand Cohn) توصیف معتبری از دو شکل مختلف باسیل یونجه (که امروزه به عنوان Bacillus subtilis شناخته میشود) ارائه داد: یکی که میتواند در معرض گرما کشته شود و دیگری که در برابر حرارت مقاوم است. وی فرمهای مقاوم در برابر حرارت را اسپور (اندوسپور) نامید و کشف کرد که این اشکال خفته میتوانند به حالت رویشی یا فعال در حال رشد تبدیل شوند. امروزه مشخص شده است که همه گونههای باسیلوس در شرایط نامساعد محیطی میتوانند اسپور خفته تشکیل دهند. این اندوسپورها ممکن است برای مدت طولانی زنده بمانند. اندوسپورها در برابر حرارت، مواد شیمیایی و نور خورشید مقاوم هستند و به طور گستردهای در طبیعت، در درجه اول در خاک، که از آن به ذرات گرد و غبار حمله میکنند، پخش میشوند.
برخی از انواع باکتریهای باسیلوس برای انسانها، گیاهان یا سایر موجودات مضر هستند. به عنوان مثال، «باسیلوس سرئوس» (B. cereus) گاهی باعث فساد غذاهای کنسروی و مسمومیت غذایی کوتاه مدت میشود. «باسیلوس سوبتیلیس» (B. subtilis) یکی از آلایندههای رایج کشتهای آزمایشگاهی است (لوئی پاستور را در بسیاری از آزمایشات خود آزار داده است) و اغلب بر روی پوست انسان یافت میشود. اکثر سویههای باسیلوس برای انسان بیماریزا نیستند اما ممکن است به عنوان موجودات خاکی به طور اتفاقی انسان را آلوده کنند. B. thuringiensis سمی (سم Bt) تولید میکند که باعث ایجاد بیماری در حشرات میشود.
ساختار باسیل ها
باسیلوس یکی از سه شکل اولیه باکتری است. باکتری باسیلوس (یا جمع آن باسیلی) دارای سلولهای میلهای شکل است. این سلولها میتوانند در چندین ترتیب مختلف وجود داشته باشند که شامل موارد زیر است:
- مونوباسیلوس: پس از تقسیم تک سلولی میلهای شکل باقی میماند.
- «دیپلوباسیلی» (Diplobacilli): سلولها پس از تقسیم به صورت جفت باقی میمانند.
- استرپتوباسیلها: سلولها پس از تقسیم در زنجیره باقی میمانند.
- پالیسادها: سلولهای زنجیرهای به جای انتها به پهلو در کنار هم چیده شده و تا حدی به هم متصل شده اند.
- کوکوباسیلوس: باسیلهای کوتاه با شکل بیضی مختصری هستند که شبیه باکتری کوکوس هستند.
باسیل های گرم مثبت و گرم منفی
روشهای زیادی برای طبقه بندی باکتریها وجود دارد. یک روش بر اساس غشای سلولی است. در سال 1884، یک باکتری شناس به نام کریستین گرم آزمایشی ایجاد کرد که میتواند مشخص کند که آیا یک باکتری دارای غشای ضخیم و مشبک به نام پپتیدوگلیکان است یا خیر. باکتریهای دارای پپتیدوگلیکان ضخیم گرم مثبت نامیده میشوند. اگر لایه پپتیدوگلیکان نازک باشد، به عنوان گرم منفی طبقه بندی میشود.
به عنوان مثال باکتری اشرشیاکولی (E. coli) باکتریهای باسیل یا میلهای شکل گرم منفی بوده و اکثر سویههای E. coli که در بدن ما زندگی میکنند بی ضرر هستند و حتی عملکردهای مفیدی مانند هضم غذا، جذب مواد مغذی و تولید ویتامین K را ارائه میدهند. با این حال، سایر سویهها بیماریزا هستند و میتوانند باعث بیماری روده، عفونت ادراری و مننژیت شوند. در ادامه برخی از مهم ترین گروههای باکتریهای باسیل را بررسی کرده ایم.
انواع باسیل های گرم مثبت
یک باسیل گرم مثبت دیواره سلولی خارجی فراتر از غشای پپتیدوگلیکان ندارد. این ویژگی باعث قدرت جذب بیشتر آن میشود. لایه پپتیدوگلیکان آن بسیار ضخیم تر از لایه پپتیدوگلیکان روی باسیلهای گرم منفی است. باسیلهای گرم مثبت شبیه میلهها هستند. همچنین میتوان آنها را بر اساس تشکیل اسپور و اینکه آیا برای زنده ماندن نیاز به اکسیژن دارند، مشخص کرد. در ادامه انواع باکتریهای باسیل گرم مثبت را مورد بررسی قرار میدهیم.
لاکتوباسیل ها چه هستند؟
این گروه باسیل های بزرگ نقش مهمی و متنوع در سلامت انسان ایفا میکنند. لاکتوباسیلها ارگانوتروپهای میلهای شکل، گرم مثبت، تخمیری، بیهوازی یا میکروآئروفیلیک اختیاری هستند. به طور معمول، آنها میلههای مستقیم ایجاد میکنند، اما در شرایط خاصی اشکال مارپیچی یا کوکوباسیلاری مشاهده شده است. لاکتوباسیلها متعلق به باکتریهای اسید لاکتیک هستند و بخش عمدهای از این گروه را تشکیل میدهند. همانطور که از نامشان مشخص است، آنها اسید لاکتیک تولید میکنند و از تخمیر لاکتوز، گلوکز و سایر قندها از طریق متابولیسم هموفرمانتتیو، انرژی را به لاکتات میرسانند.
حدود 85 تا 90 درصد قند مورد استفاده در فرآیند تخمیر به اسید لاکتیک تبدیل میشود. با این حال، برخی از لاکتوباسیلهای هتروفرمانتتیو وجود دارند که علاوه بر اسید لاکتیک از قندها، الکل تولید میکنند. این مکانیسم تولید اسید رشد دهنده سایر موجودات را مهار میکند و از رشد لاکتوباسیلهایی که در محیطهای با pH پایین رشد میکنند، حمایت میکند. زمان تولید لاکتوباسیلها بین 25 تا چند صد دقیقه است. دمای مطلوب رشد از 30 تا 40 درجه سانتی گراد متغیر است، اگرچه برخی از سویههای گرما دوست به خوبی رشد میکنند و در دمای حدود 45 درجه سانتی گراد متابولیسم بسیار فعال دارند.
لاکتوباسیلها در همه جا وجود دارند و به طور معمول بیضرر هستند. در انسان و حیوانات، آنها در دستگاه گوارش یافت میشوند و بسیاری از عملکردهای مفید، از جمله تنظیم ایمنی، سرکوب عوامل بیماریزا و حفظ فلور روده را انجام میدهند. از نظر معایب، لاکتوباسیلها مواد گیاهی را تجزیه میکنند و مسئول خراب شدن سبزیجات، میوهها، نوشیدنیها و سایر مواد مغذی هستند. L. casei و L. brevis دو مورد از شایعترین موجودات فاسد کننده آبجو هستند. بسیاری از مطالعات، اثر مفید یک میکرو فلور روده سالم حاوی لاکتوباسیلوس را نشان داده اند. نقشهای درمانی بالقوه آنها شامل ضد التهاب، ضد سرطان و تقویت سیستم ایمنی بدن، از جمله مزایای دیگر آن است. در نتیجه، لاکتوباسیلها اغلب به عنوان مکمل پروبیوتیک به غذاها اضافه میشوند.
اکتینومایسس
باسیل های «اکتینومایسس» (Actinomyces) یک جنس از کلاس باکتریهای Actinobacteria است. همه آنها گرم مثبت هستند. گونههای Actinomyces بی هوازی اختیاری هستند (بجز A. meyeri و A. israelii بیهوازی اجباری هستند) و در شرایط بیهوازی به بهترین وجه رشد میکنند. گونههای اکتینومایسس ممکن است اندوسپور تشکیل دهند، در حالی که باکتریهای جداگانه میلهای شکل هستند، کلنیهای اکتینومایسس شبکههای شاخهای از هیفها را ایجاد میکنند. گونههای اکتینومایسس در خاک و در میکروبیوتای حیوانات از جمله میکروبیوتای انسان در همه جا، وجود دارند. آنها به دلیل نقش مهمی که در اکولوژی خاک ایفا میکنند شناخته میشوند.
این باسیل ها تعدادی آنزیم تولید میکنند که به تجزیه مواد گیاهی ارگانیک، لیگنین و کیتین کمک میکند بنابراین، حضور آنها در تشکیل کمپوست مهم است. گونههای خاصی در فلور پوست، فلور دهانی، فلور روده و فلور واژینال انسان و دام مشترک هستند. آنها همچنین به دلیل ایجاد بیماری در انسان و دام شناخته میشوند، معمولاً وقتی به طور فرصت طلبانه از طریق زخمها به داخل بدن بدن دسترسی پیدا میکنند. مانند سایر عفونتهای فرصت طلب، افراد مبتلا به نقص ایمنی در معرض خطر بیشتری هستند. مانند سایر بی هوازیهای دیگر، گونههای اکتینومایسس حساس هستند، بنابراین کشت و جداسازی آنها آسان نیست.
بیماری زایی و درمان اکتینومایسس
اکتینوباکتریها باسیل هایی هستند که به طور معمول در لثهها وجود دارند و شایع ترین علت عفونت در روشهای دندانپزشکی و آبسههای دهانی هستند. بسیاری از گونههای Actinomyces پاتوژنهای فرصت طلب انسان و سایر پستانداران، به ویژه در حفره دهان هستند. در موارد نادر، این باکتریها میتوانند باعث ایجاد اکتینومیکوز شوند، بیماری که با تشکیل آبسه در دهان، ریهها یا دستگاه گوارش مشخص میشود.
اکتینومیکوزیس اغلب توسط A. israelii ایجاد میشود، که ممکن است باعث اندوکاردیت نیز شود، اگرچه علائم حاصله ممکن است شبیه علائم ناشی از عفونتهای دیگر گونههای باکتریایی باشد.
شکل دیگر اکتینومیکوز بیماری قفسه سینه است که اغلب به عنوان نئوپلاسم اشتباه تشخیص داده میشود، زیرا تودهای را تشکیل میدهد که تا دیواره قفسه سینه امتداد دارد. این ناشی از آسپیراسیون موجودات از دهان به حلق است. علائم شامل درد قفسه سینه، تب و کاهش وزن است. بیماریهای شکمی یکی دیگر از تظاهرات اکتینومیکوز است. این میتواند منجر به ایجاد یک سینوس شود که به دیواره شکم یا ناحیه پریانال تخلیه میشود. اکتینومیکوز لگن یک عارضه نادر اما اثبات شده در استفاده از وسایل داخل رحمی است. در موارد شدید، آبسههای لگنی ممکن است ایجاد شوند. درمان اکتینومیکوز لگن مرتبط با دستگاههای داخل رحمی شامل برداشتن آبسهها و درمان آنتی بیوتیکی است.
اکتینومایکوزیس زمانی مورد توجه قرار میگیرد که بیمار دچار پیشرفت مزمن بیماری در بافتهای بدن شود که گاهی اوقات شبیه به جِرم است، رشد سینوسی که ممکن است بهبود یابد و عود کند و عفونت مقاوم به درمان پس از یک دوره معمولی آنتی بیوتیکها انجام شود. درمان اکتینومایکوزیس شامل آنتی بیوتیک هایی مانند پنی سیلین یا آموکسی سیلین به مدت 5 تا 12 ماه و همچنین جراحی در صورت گسترده بودن بیماری است.
باسیلوس
باسیلوس تیرهای از باکتریهای گرم مثبت و میلهای شکل است که از اعضای Firmicutes با 266 گونه نامگذاری شده است.
این اصطلاح همچنین برای توصیف شکل باسیل یا میله برخی از باکتریها استفاده میشود و همانطور که بیان شد جمع Bacilli نام طبقه باکتریهایی است که این جنس به آنها تعلق دارد. گونههای باسیلوس میتوانند هوازی اجباری یعنی وابسته به اکسیژن باشند یا بی هوازیهای اختیاری یعنی دارای توانایی ادامه زندگی در غیاب اکسیژن باشند. در صورت استفاده از اکسیژن یا وجود آن، گونههای باسیلوس کشت شده برای آنزیم کاتالاز مثبت هستند. باسیلوس میتواند خود را به اندوسپورهای بیضی تبدیل کند و سالها در این حالت خاموش بماند. گزارش شده است که اندوسپور یک گونه از مراکش از گرم شدن تا دمای 420 درجه سانتی گراد زنده مانده است.
تشکیل اندوسپور معمولاً در اثر کمبود مواد مغذی ایجاد میشود: باکتری در دیواره سلولی خود تقسیم میشود و یک طرف آن طرف دیگر را میبلعد. آنها اسپور واقعی نیستند. اسپورها در برابر گرما، سرما، اشعه، خشک شدن و ضدعفونی کنندهها مقاوم هستند. گونهها با استفاده از معیارهای مورفولوژیکی و بیوشیمیایی شناسایی میشوند. از آنجا که اسپورهای بسیاری از گونههای باسیلوس در برابر حرارت، اشعه، مواد ضدعفونی کننده و خشک شدن مقاوم هستند، حذف آنها از مواد دارویی و آزمایشگاهی دشوار است و عامل مکرر آلودگی هستند. این باسیل ها نه تنها در برابر حرارت، اشعه و غیره مقاوم هستند، بلکه در برابر مواد شیمیایی مانند آنتی بیوتیکها نیز مقاوم هستند. گونههای باسیلوس در صنایع غذایی به عنوان موجودات فاسد کننده مشکل ساز شناخته میشوند. باسیلوسها در طبیعت در همه جا یافت میشوند. این دو گونه باسیلوس از نظر پزشکی قابل توجه هستند: B. anthracis باعث سیاه زخم و B. cereus باعث مسمومیت غذایی میشوند.
بسیاری از گونههای باسیلوس میتوانند مقدار زیادی آنزیم تولید کنند مانند تولید آلفا آمیلاز مورد استفاده در هیدرولیز نشاسته و پروتئاز سابتیلیسین مورد استفاده در مواد شوینده که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرند. B. subtilis یک مدل ارزشمند برای تحقیقات باکتریایی است. برخی از گونههای باسیلوس میتوانند لیپوپپتیدها، به ویژه سورفاکتینها و مایکوسوبتیلینها را سنتز و ترشح کنند.
اهمیت اکولوژیکی و بالینی باسیلوس
گونههای باسیلوس در طبیعت فراگیر هستند، به عنوان مثال در خاک آنها میتوانند در محیطهای شدید مانند pH بالا (B. alcalophilus)، درجه حرارت بالا (B. thermophilus) و غلظت بالای نمک (B. halodurans) وجود داشته باشند. B. thuringiensis سمی تولید میکند که میتواند حشرات را از بین ببرد و بنابراین به عنوان حشره کش استفاده میشود. B. siamensis دارای ترکیبات ضد میکروبی است که عوامل بیماریزای گیاهی مانند قارچ Rhizoctonia solani و Botrytis cinerea را مهار میکند و با انتشار فرار باعث رشد گیاه میشوند. برخی از گونههای باسیلوس به طور طبیعی برای جذب DNA با ترانسفورماسیون صلاحیت دارند. برخی از موار مهم بالینی و اکولوژیکی جنس باسیلوسی در ادامه توضیح داده شده اند:
- دو گونه باسیلوس از نظر پزشکی قابل توجه هستند: «باسیلوس آنتراسیس» (B. anthracis) ، که باعث سیاه زخم میشود و «باسیلوس سرئوس» (B. cereus)، که با علائمی مشابه علائم ایجاد شده توسط استافیلوکوک باعث مسمومیت غذایی میشود. باسیلوس سرئوس سموم تولید میکند که 2 مجموعه مختلف از علائم شامل سم استفراغ که میتواند باعث استفراغ و حالت تهوع شود و اسهال را ایجاد میکند.
- «باسیلوس تورینجسیس» (B. thuringiensis) یک عامل بیماریزای مهم حشرات است و گاهی برای کنترل آفات حشرات مورد استفاده قرار میگیرد.
- «باسیلوس سوبتیلیس» (B. subtilis) یک ارگانیسم مدل مهم است. همچنین یک فاسد کننده غذایی قابل توجه است که باعث ایجاد فساد در نان و غذاهای مرتبط میشود. باسیلوس سوبتیلیس همچنین میتواند آنتی بیوتیک تولید و ترشح کند.
- برخی از سویههای محیطی و تجاری B. coagulans ممکن است در فساد مواد غذایی با اسیدهای فراوان و محصولات گوجه فرنگی نقش داشته باشند.
کلستریدیوم
کلستریدیوم جنس باسیل های گرم مثبت است. این جنس شامل چندین عامل بیماریزای مهم انسانی از جمله عوامل ایجاد کننده بیماری بوتولیسم و کزاز است. این جنس قبلاً علت مهم اسهال را شامل میشد، Clostridioides difficile، که در سال 2016 در جنس Clostridiodies طبقه بندی شد. آنها بی هوازیهای اجباری هستند که قادر به تولید اندوسپورها هستند.
آندوسپورهای کلستریدیوم دارای یک سنجاق بولینگ یا شکل بطری هستند که آنها را از سایر اندوسپورهای باکتریایی که معمولاً به شکل تخم مرغی هستند متمایز میکند. گونههای کلستریدیوم در خاکها و روده حیوانات، از جمله انسان زندگی میکنند. کلستریدیوم ساکن طبیعی دستگاه تناسلی و سالم زنان است.
بیماری زایی کلستریدیوم
باسیل کلستریدیوم حاوی حدود 250 گونه است که شامل باکتریهای رایج زنده و همچنین عوامل بیماریزای مهم است. گونههای اصلی مسئول بیماری در انسان عبارتند از:
- کلستریدیوم بوتولینوم میتواند سم بوتولینوم را در غذا یا زخمها تولید کند و باعث بوتولیسم شود. این سم با عنوان بوتاکس شناخته میشود و در زیبایی برای فلج کردن ماهیچههای صورت به منظور کاهش علائم پیری استفاده میشود. همچنین دارای کاربردهای درمانی متعدد دیگری است.
- Clostridium perfringens باعث ایجاد طیف گستردهای از علائم میشود، از مسمومیت غذایی گرفته تا سلولیت، فاشییت، انتریت نکروتیک و گانگرن گازی (یک عفونت باکتریایی است که در میان بافتهای در معرض نکروز، گاز تولید میکند).
- کلستریدیوم تتانی باعث کزاز میشود.
- Clostridium sordellii میتواند در موارد فوق العاده نادر پس از سقط جنین پزشکی باعث عفونت کشنده شود.
درمان کلستریدیوم
به طور کلی، درمان عفونت کلستریدیال پنی سیلین G با دوز بالا است که ارگانیسم به آن مستعد است. Clostridium welchii و Clostridium tetani به سولفونامیدها پاسخ میدهند. کلستریدیا همچنین در مقابل تتراسایکلینها، کارباپنمها (ایمی پنم)، مترونیدازول، ونکومایسین و کلرامفنیکل حساس است. سلولهای رویشی باسیل کلستریدیا در برابر حرارت مقاوم هستند و با حرارت کوتاه در دمای بالای 72 تا 75 درجه سانتی گراد از بین میروند. تخریب حرارتی اسپورهای کلستریدیوم به دمای بالاتر (بالای 121/1 درجه سانتی گراد، برای مثال در اتوکلاو) و زمان پخت طولانیتر (20 دقیقه، با چند مورد استثنایی بالای 50 دقیقه در مقالات) نیاز دارد. Clostridia و Bacilli کاملاً مقاوم در برابر اشعه هستند. افزودن نمکهای لیزوزیم، نیترات، نیتریت و اسید پروپیونیک باعث مهار کلستریدیا در غذاهای مختلف میشود.
کورینه باکتریوم
کورینه باکتریومها یک جنس باسیل های گرم مثبت بوده و بیشتر آنها هوازی هستند. آنها باسیل (میلهای شکل) هستند و در برخی از مراحل زندگی، به طور خاص، به شکل چماق هستند، که از نام جنس الهام گرفته است. آنها به طور گستردهای در طبیعت در میکروبیوتای حیوانات (از جمله میکروبیوتای انسانی) توزیع میشوند، اغلب بی ضرر هستند و بیشتر در روابط متقابل با میزبان آنها وجود دارد. برخی از آنها مانند C. glutamicum در محیطهای صنعتی مفید هستند. برخی دیگر میتوانند باعث بیماریهای انسانی شوند، از جمله مهمترین آنها دیفتری است که توسط C. diphtheriae ایجاد میشود. کورینه باکتریومها مانند انواع مختلف میکروبیوتا معمولاً بیماریزا نیستند، اما گاهی اوقات به طور فرصت طلبانه از دسترسی غیر معمول به بافتها (از طریق زخم) یا ضعف دفاع میزبان استفاده میکنند.
این گروه از باسیل ها همچنین ممکن است بیضوی به نظر برسند. آنها هوازی یا بیهوازی معمولی، شیمیوآرگوتروف هستند. کورینه باکتریها حتی در محیط غنی شده به آرامی رشد میکنند. در شرایط تغذیهای، همه برای رشد به بیوتین نیاز دارند. برخی از سویهها نیز نیاز به تیامین و PABA دارند. برخی از گونههای کورینه باکتریها با ژنومهای توالی دار بین 2/5 تا 3/0 میلیون جفت باز دارند. باکتریها در محیط لوفلر، آگار خون و تریپتیکاز سویا آگار (TSA) رشد میکنند. گونههای کورینه باکتریها معمولاً در طبیعت در خاک، آب، گیاهان و محصولات غذایی یافت میشوند. گونههای غیر دیفتیروئید کورینه باکتریها حتی در مخاط و فلور طبیعی پوست انسان و حیوانات یافت میشود.
برخی از گونهها به دلیل اثرات بیماریزا در انسان و سایر حیوانات شناخته شده اند. شاید قابل توجه ترین آن C. diphtheriae باشد که تنها پس از تعامل با باکتریوفاژ توانایی تولید سم دیفتری را پیدا میکند. سایر گونههای بیماریزا در انسان عبارتند از: C. amycolatum ، C. striatum ، C. jeikeium ، C. urealyticum و C. phylotypes همه اینها به عنوان عوامل بیماریزا در بیماران مبتلا به نقص ایمنی مهم هستند. گونههای بیماریزا در سایر حیوانات عبارتند از C. bovis و C. renale مشخص شده است که این جنس بخشی از میکروبیوم بزاق انسان است.
بیماری زایی کورینه باکتریوم
قابل توجه ترین عفونت انسان دیفتری است که توسط C. diphtheriae ایجاد میشود. این یک عفونت حاد و مسری است که با غشاهای کاذب سلولهای اپیتلیال مرده، گلبولهای سفید خون، گلبولهای قرمز خون و فیبرین که در اطراف لوزهها و پشت گلو ایجاد میشود، مشخص میشود. در کشورهای توسعه یافته، این بیماری غیر معمول است که در افراد واکسینه نشده، به ویژه کودکان در سنین مدرسه، بیماران مسن، نوتروپنیک یا دارای نقص ایمنی و افرادی که دارای وسایل مصنوعی مانند دریچههای قلب مصنوعی، شانت یا کاتتر هستند، رخ میدهد.
بیشتر در کشورهای در حال توسعه شایع است گاهی اوقات میتواند زخمها، ولو، ملتحمه و گوش میانی را آلوده کند و به علاوه میتواند در داخل بیمارستان پخش شود. چندین گونه باعث بیماری در حیوانات میشوند که مهمترین آنها C. pseudotuberculosis است که باعث ایجاد بیماری لنفادنیت کازوز میشود و برخی نیز در انسان بیماریزا هستند. برخی به میزبانهای سالم حمله میکنند، در حالی که برخی دیگر به افراد دارای نقص ایمنی حمله میکنند. اثرات عفونت شامل لنفادنوپاتی گرانولوماتوز، پنومونیت، فارنژیت، عفونتهای پوستی و اندوکاردیت است. اندوکاردیت کورین باکتریال بیشتر در بیماران با دستگاههای داخل عروقی دیده میشود. چندین گونه کورینه باکتریوم میتوانند باعث تریکومیکوز آگزیلاریس شوند. C. striatum ممکن است باعث بوی زیر بغل شود.
گونههای غیر بیماریزای باسیل کورینه باکتریوم برای کاربردهای صنعتی بسیار مهم مانند تولید آمینو اسیدها، نوکلئوتیدها و سایر عوامل تغذیهای استفاده میشود. گونههای کورینه باکتریوم در تولید انبوه اسیدهای آمینه مختلف از جمله گلوتامیک اسید، یک افزودنی غذایی که با سرعت 1/5 میلیون تن در سال تولید میشود، استفاده شده است. بیان فاکتور رشد اپیدرمی فعال از نظر عملکرد در C. glutamicum ایجاد شده است، بنابراین پتانسیل تولید پروتئینهای انسانی در مقیاس صنعتی را نشان میدهد. برخلاف باکتریهای گرم منفی، گونههای گرم مثبت کورینه باکتریوم فاقد لیپوپلی ساکاریدهایی هستند که به عنوان اندوتوکسینهای آنتی ژنیک در انسان عمل میکنند.
لیستریا
لیستریا یک جنس از انواع باسیل ها است که به عنوان انگل درون سلولی در پستانداران عمل میکند. گونههای لیستریا گرم مثبت، میلهای شکل و بی هوازی به صورت اختیاری هستند و اندوسپور تولید نمیکنند. عامل اصلی بیماریزای جنس لیستریا L. monocytogenes است. این معمولاً عامل بیماری نسبتاً نادر بیماری باکتریایی لیستریوز (عفونت ناشی از خوردن غذای آلوده به باکتری) است. لیستریوز میتواند در زنان باردار، نوزادان تازه متولد شده، بزرگسالان با سیستم ایمنی ضعیف و افراد مسن بیماری جدی ایجاد کند و در سایر افرادی که به شدت آلوده شده اند باعث ایجاد گاستروانتریت (التهابات روده و معده) شود. لیستریوز یک بیماری جدی برای انسان است و شکل آشکار این بیماری دارای میزان مرگ و میر حدود 20 درصد است. گونه L. ivanovii پاتوژن پستانداران، به ویژه نشخوارکنندگان است و به ندرت باعث ایجاد لیستریوز در انسان شده است. دوره نهفتگی آن میتواند از سه تا 70 روز متغیر باشد.
در زیر میکروسکوپ، گونههای لیستریا به صورت میلههای کوچکی ظاهر میشوند که گاهی در زنجیرهای کوتاه مرتب میشوند. در اسمیرهای مستقیم، ممکن است کوکوئید باشند و با استرپتوکوک اشتباه گرفته شوند. سلولهای بلندتر ممکن است شبیه کورینه باکتریها باشند. فلاژلا در دمای اتاق تولید میشود، اما در دمای 37 درجه سانتی گراد نیست. فعالیت همولیتیک روی آگار خون به عنوان نشانگر برای تشخیص L. monocytogenes از دیگر گونههای لیستریا استفاده شده است، اما این یک معیار کاملاً قطعی نیست. ممکن است برای تمایز بین گونههای مختلف لیستریا، خصوصیات بیوشیمیایی بیشتری لازم باشد. لیستریا در خاک یافت میشود که میتواند منجر به آلودگی سبزیجات شود. حیوانات میتوانند ناقل باشند. لیستریا در گوشتهای نپخته، سبزیجات پخته، میوهها از جمله طالبی و سیب، شیر پاستوریزه یا غیر پاستوریزه، غذاهای تهیه شده از شیر و غذاهای فرآوری شده یافت شده است. پاستوریزاسیون و پخت کافی لیستریا را از بین میبرد.
با این حال، ممکن است آلودگی پس از پخت و قبل از بسته بندی ایجاد شود. به عنوان مثال، کارخانههای فرآوری گوشت که غذاهای آماده، مانند هات داگ و گوشت آماده تولید میکنند، باید از سیاستها و روشهای بهداشتی گستردهای برای جلوگیری از آلودگی به لیستریا پیروی کنند. لیستریا مونوسیتوژنز معمولاً در خاک، آب جاری، فاضلاب، گیاهان و غذا یافت میشود. لیستریا مسئول لیستریوز، یک بیماری نادر اما به طور بالقوه کشنده از طریق غذا است. میزان مرگ و میر موردی برای افرادی که دارای شکل شدید عفونت هستند ممکن است به 25 درصد برسد. گرچه L. monocytogenes عفونت پذیری کمی دارد، مقاوم است و میتواند در دمای 4 درجه سانتی گراد (دمای یخچال) تا 37 درجه سانتی گراد (دمای داخلی بدن) رشد کند. لیستریوز یک بیماری جدی است و ممکن است بیماری به صورت مننژیت ظاهر شود یا به دلیل توانایی نفوذ در لایه اندوتلیال جفت، نوزادان را تحت تأثیر قرار دهد.
بیماری زایی باسیل لیستریا
لیستریا از دستگاه سلولی برای پیشروی در داخل سلول میزبان استفاده میکند. این باکتری باعث پلیمریزاسیون مستقیم اکتین توسط پروتئین غشایی ActA میشود، بنابراین سلول باکتری را به اطراف هل میدهد. اکثر باکتریهای لیستریا قبل از اینکه بتوانند باعث عفونت شوند توسط سیستم ایمنی مورد حمله قرار میگیرند. با این حال، آنهایی که از پاسخ اولیه سیستم ایمنی بدن فرار میکنند، از طریق مکانیسمهای درون سلولی پخش میشوند که از آنها در برابر عوامل ایمنی گردش خون (AMI) محافظت میکند. پس از فاگوسیتوز، باکتری توسط اندامک فاگولیزوزوم اسیدی سلول میزبان کپسوله میشود. با این حال، لیستریا با لیز کردن کل غشای واکوئل با همولیزین ترشح شده، از فاگولیزوزوم فرار میکند، که اکنون به عنوان اگزوتوکسین لیستریولیزین O مشخص میشود. سپس باکتریها در داخل سیتوپلاسم سلول میزبان تکثیر میشوند.
سپس لیستریا باید به پیرامون سلول حرکت کند تا عفونت را به سایر سلولها منتقل کند. در خارج از بدن، لیستریا دارای تحرک فلاژلار است، که گاهی اوقات به عنوان تحرک ناگهانی توصیف میشود. با این حال، در دمای 37 درجه سانتیگراد، تاژکها متوقف میشوند و در عوض باکتری اسکلت سلولی سلول میزبان را برای حرکت غصب میکند. جلوگیری از لیستریوز به عنوان یک بیماری منتقله از طریق غذا مستلزم رعایت بهداشت مؤثر سطوح تماس با غذا است. اتانول یک ضد عفونی کننده موضعی مؤثر در برابر لیستریا است. نگهداری غذاها در خانه در یخچال زیر 4 درجه سانتیگراد از رشد باکتری جلوگیری میکند. محصولات لبنی غیر پاستوریزه ممکن است خطری ایجاد کنند. پختن همه گوشتها (از جمله گوشت گاو، مرغ و غذاهای دریایی) تا دمای داخلی ایمن، به طور معمول 73 درجه سانتیگراد، عامل بیماریزا را از بین میبرد.
درمان لیستریا
در لیستریوز غیر تهاجمی، باکتریها اغلب در داخل دستگاه گوارش باقی میمانند و باعث ایجاد علائم خفیفی میشوند که تنها چند روز طول میکشد و فقط به مراقبت حمایتی نیاز دارد. درد عضلانی و تب در موارد خفیف را میتوان با مسکنهای بدون نسخه و اسهال و گاستروانتریت را در صورت نیاز با داروهای بدون نسخه درمان کرد. در لیستریوزیس مهاجم، باکتریها به جریان خون و سیستم عصبی مرکزی گسترش یافته اند. درمان شامل تزریق داخل وریدی آنتی بیوتیک با دوز بالا و مراقبتهای بیمارستانی (معمولاً کمتر از 2 هفته) است که بستگی به گستردگی عفونت دارد. آمپی سیلین، پنی سیلین یا آموکسی سیلین اغلب برای لیستریوز تهاجمی تجویز میشود و جنتامایسین اغلب در بیماران مبتلا به نقص سیستم ایمنی اضافه میشود. برای موثر بودن درمان، آنتی بیوتیک باید به سلول میزبان نفوذ کرده و به پروتئین 3 (PBP3) متصل به پنی سیلین متصل شود. سفالوسپورینها برای درمان لیستریوز مؤثر نیستند.
درمان سریع عفونتهای لیستری در بارداری برای جلوگیری از آلودگی باکتری به جنین بسیار مهم است و ممکن است آنتی بیوتیکها حتی در لیستریوزیس غیر تهاجمی به زنان باردار داده شوند. این امر در سه ماهه سوم بسیار مهم است زیرا در این مدت ایمنی با واسطه سلول کاهش مییابد. لیستریوزیس در صورت ابتلا به بارداری میتواند پیامدهای طولانی مدت شامل مرده زایی، زایمان زودرس، سپسیس نوزادان و مننژیت داشته باشد. این درمانهای خوراکی در موارد کمتر شدید میتواند شامل آموکسی سیلین یا اریترومایسین باشد. علاوه بر آنتی بیوتیکها، ممکن است به زنان باردار مبتلا توصیه شود که از سونوگرافی برای نظارت بر سلامت جنین استفاده کنند. گاهی اوقات دوزهای بیشتری آنتی بیوتیک به زنان باردار داده میشود تا از نفوذپذیری بند ناف و جفت اطمینان حاصل شود.
پروپیونی باکتریوم
پروپیونی باکتریوم یک جنس باکتری گرم مثبت، بی هوازی و میلهای شکل است که به دلیل متابولیسم منحصر به فرد خود نامگذاری شده است، آنها میتوانند اسید پروپیونیک را با استفاده از آنزیمهای غیر معمول ترانس کربوکسیلاز سنتز کنند. اعضای آنها در درجه اول انگلهای اختیاری و مشترک انسانها و حیوانات دیگر هستند که در داخل و اطراف غدد عرق، غدد چربی و دیگر مناطق پوست زندگی میکنند.
آنها تقریباً در همه جا وجود دارند و برای اکثر افراد مشکلی ایجاد نمیکنند، اما پروپیونی باکتریها در آکنه و سایر بیماریهای پوستی نقش دارند. اعضای جنس پروپیونی باکتریوم به طور گستردهای در تولید ویتامین B12، ترکیبات تتراپیرول و اسید پروپیونیک و همچنین در صنایع پروبیوتیک و پنیر استفاده میشوند.
بیماری زایی پروپیونی باکتریوم
پروپیونی باکتریومها باکتریهای مشترکی هستند که گاها میتوانند باعث بیماریهای عفونی شوند. بیشترین مورد از این عفونتها آکنه ولگاریس است که ناشی از Cutibacterium acnes بود. این یک بیماری التهابی مزمن است که در اثر انسداد واحدهای پیلوسیک ایجاد میشود که باعث ضایعات التهابی، ضایعات غیر التهابی یا ترکیبی از هر دو در صورت، گردن یا قفسه سینه میشود.
آکنه ولگاریس را نمیتوان به عنوان یک بیماری عفونی تعریف کرد، زیرا باکتری در اکثر افراد بدون ایجاد ضایعات یافت میشود. در بیشتر موارد، C. acnes در زیر کومدونها گرفتار میشود و در آنجا تکثیر یافته و میکروکومدونهایی را ایجاد میکنند که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیستند و بعداً میتوانند ساختارهایی مانند کمدون بسته (سر سفید) و کمدون باز ایجاد کنند. این کومدونها میتوانند پاره شوند و مواد فولیکولی داخل درم را آزاد کنند. تصور میشد که علت این پارگی اثر غیر مستقیم متابولیسم چربی توسط باکتریها است، اما بعداً مشخص شد که باکتریها با تولید عواملی مانند پروتئازها، هیالورونیدازها و نورامینیدازها که ممکن است در نازک شدن اپیتلیوم نقش داشته باشند، در پارگی کمدوم نقش دارند.
انواع باسیل های گرم منفی
علیرغم در دسترس بودن درمان ضد میکروبی قوی و پیشرفت در مراقبتهای حمایتی، عفونت جریان خون یک علت اصلی بیماری و مرگ و میر است. باکتریمی (به معنى وجود باکترى در خون) ناشی از باسیل های گرم منفی یک مشکل مهم در بیماران بستری در بیمارستان و افراد ساکن اجتماع است. این باسیل ها به دلیل افزایش مقاومت چند دارویی مشکلات درمانی جدی ایجاد میکنند. سپسیس باسیل گرم منفی (سپسیس یا گَندخونی یا پَلَشتخونی نوعی التهاب است که سراسر بدن را فرا میگیرد و به دلیل عفونت پیش میآید) با شوک میزان مرگ و میر 12 تا 38 درصد است. میزان مرگ و میر تا حدودی بستگی به این دارد که آیا بیمار آنتی بیوتیک درمانی به موقع و مناسب را دریافت میکند یا خیر. شیوع باسیل های گرم منفی تقریباً یک چهارم تا نیمی از همه عفونتهای گردش خون را بسته به منطقه جغرافیایی، شروع عفونت در بیمارستان یا اجتماع و سایر عوامل خطر بیمار ایجاد میکنند. در ادامه انواع باسیل های گرم منفی و بیماریزایی آنها را معرفی میکنیم.
باکتریوئید ها چه هستند؟
«باکتریوئیدها» (Bacteroides) جنس باکتریهای گرم منفی و بی هوازی اجباری هستند. گونههای باکتریوئیدها باسیل های فاقد اندوسپور هستند و بسته به گونه ممکن است متحرک یا غیر متحرک باشند. غشاهای باکتریوئیدها در موجودات باکتریایی غیرمعمول بوده، حاوی اسفنگولیپیدها هستند. گونههای باکتروئیدها معمولاً متقابل هستند و مهمترین بخش میکروبیوم گوارشی پستانداران را تشکیل میدهند که در آن نقش اساسی در پردازش مولکولهای پیچیده به مولکولهای سادهتر در روده میزبان ایفا میکنند. آنها میتوانند در صورت وجود از قندهای ساده استفاده کنند. با این حال، منابع اصلی انرژی برای گونههای باکتریوئید در روده مشتق از میزبان و گلیکان گیاهی است. مطالعات نشان میدهد رژیم غذایی طولانی مدت به شدت با ترکیب میکروبیوم روده ارتباط دارد، کسانی که مقدار زیادی پروتئین و چربیهای حیوانی مصرف می کنند عمدتا دارای باکتریوئیدها هستند در حالی که برای کسانی که کربوهیدرات بیشتری مصرف میکنند، گونه Prevotella غالب است.
بیماری زایی باکتریوئید ها
گونههای باکتریوئیدها همچنین با حذف عوامل بیماریزای احتمالی از همزیستی در روده میزبان خود سود میبرند. برخی از گونهها (برای مثال B. fragilis) پاتوژنهای فرصت طلب انسانی هستند که باعث عفونت حفره صفاقی، جراحی دستگاه گوارش و آپاندیسیت از طریق ایجاد آبسه، مهار فاگوسیتوز و غیر فعال کردن آنتی بیوتیکهای بتا لاکتام میشوند. اگرچه گونههای باکتریوئیدها بی هوازی هستند، اما به طور گذرا هوازدگی دارند و بنابراین میتوانند در حفره شکمی زنده بمانند. به طور کلی، باکتروئیدها به انواع مختلفی از آنتی بیوتیکها مانند β- لاکتامها، آمینوگلیکوزیدها مقاوم هستند و اخیراً بسیاری از گونهها در برابر اریترومایسین و تتراسایکلین مقاومت نشان داده اند. این سطح بالای مقاومت آنتی بیوتیکی این نگرانی را ایجاد کرده است که گونههای باکتریوئیدها ممکن است به مخزنی برای مقاومت در سایر گونههای باکتریایی بسیار بیماریزا تبدیل شوند. بامتریوئیدها به کلیندامایسین حساس هستند.
سیتروباکترها
سیتروباکتر از جنس باکتریهای گرم منفی در خانواده Enterobacteriaceae است. گونههای سیتروباکتر با قابلیت تبدیل تریپتوفان به ایندول (C. koseri تنها سیتروباکتری است که معمولاً دارای ایندول مثبت است)، تخمیر لاکتوز و استفاده از مالونات متفاوت است. سیتروباکتر توانایی تجمع اورانیوم را با ساخت مجتمعهای فسفات نشان میدهد. این باکتریها تقریباً در همه جا در خاک، آب، فاضلاب و غیره یافت میشوند. همچنین میتوان آنها را در روده انسان یافت. آنها به ندرت منبع بیماریها هستند، به جز عفونتهای دستگاه گوارش، دستگاه ادراری و مننژیت نوزاد و سپسیس. سویههای C. freundii دارای ژنهای AMC القایی هستند که مقاومت را در برابر آمپی سیلین و سفالوسپورینهای نسل اول رمزگذاری میکنند. علاوه بر این، جدا شدههای سیتروباکتر ممکن است در برابر بسیاری از آنتی بیوتیکهای دیگر در نتیجه ژنهای مقاومتی که با پلاسمید رمزگذاری شده اند، مقاوم باشند.
باسیل های انتروباکتر
انتروباکتر از جنس باسیلهای گرم منفی، معمولاً بی هوازی، میله ای شکل و باکتریهای بدون اسپور از خانواده Enterobacteriaceae هستند. چندین گونه از این باکتریها بیماریزا هستند و باعث ایجاد عفونتهای فرصت طلب در میزبانان دارای نقص ایمنی (معمولاً در بیمارستان) و در افرادی که تحت تهویه مکانیکی هستند، میشوند. مجاری ادراری و تنفسی شایع ترین محلهای عفونت هستند. جنس Enterobacter از گروه کلی فرم باکتریها است. جنس انتروباکتر لاکتوز را با تولید گاز در طی انکوباسیون 48 ساعته در دمای 35 تا 37 درجه سانتی گراد در حضور نمکهای صفراوی و مواد شوینده تخمیر میکند. مطالعات اخیر نشان داده است که وجود Enterobacter cloacae B29 در روده یک فرد چاق بیمار، به چاقی بیشتر بیمار کمک کرده است.
اشرشیا اکولی
اشریشیا تیرهای از باکتریهای گرم منفی، بدون اسپور، بی هوازی و باسیل شکل از خانواده Enterobacteriaceae است. در گونههایی که ساکنان دستگاه گوارش حیوانات خونگرم هستند، گونههای اشرشیا بخشی از ویتامین K مشتق شده از میکروب را برای میزبان خود تأمین میکنند. تعدادی از گونههای اشریشیا بیماریزا هستند. این جنس از نام تئودور اشریش، کاشف اشرشیاکلی نامگذاری شده است. اشریشیا با رشد هوازی و بیهوازی و دمای مطلوب 37 درجه سانتی گراد هوازی معمولی است. باسیل اشریشیا معمولاً توسط تاژک متحرک است، از کربوهیدراتهای قابل تخمیر گاز تولید میکند و لیزین را دکربوکسیله نکرده و آرژنین را هیدرولیز نمیکند.
بیماری زایی اشرشیا کولی
در حالی که بسیاری از انواع اشریشیا از اعضای مشترک میکروبیوتای روده هستند، انواع خاصی از برخی گونهها، که مهمترین آنها سروتیپهای E. coli هستند، عامل بیماریزای انسان بوده و شایع ترین علت عفونتهای مجاری ادراری، منابع مهم بیماریهای گوارشی، از اسهال ساده گرفته تا شرایطی مانند اسهال خونی و همچنین طیف گستردهای از سایر حالتهای بیماریزا که به طور کلی به عنوان اشریشیوز کولون طبقه بندی میشوند هستند. در حالی که E. coli مسئول اکثریت قریب به اتفاق بیماریهای مربوط به اشریشیا است، سایر اعضای این جنس نیز در بیماریهای انسانی نقش دارند. اشریشیا با عدم تعادل میکروبیوتای دستگاه تناسلی تحتانی زنان ارتباط دارد. این گونهها با التهاب همراه هستند.
کلبسیلا
«کلبسیلا» (Klebsiella) از جنس باکتریهای گرم منفی، اکسیداز منفی، باسیل شکل با کپسول برجسته بر پایه پلی ساکارید است. گونههای کلبسیلا در همه جا در طبیعت یافت میشوند، آنها را میتوان در آب، خاک، گیاهان، حشرات و سایر حیوانات و انسان یافت. کلبسیلا از نام میکروبیولوژیست آلمانی - سوئیسی ادوین کلبس (1834 - 1913) نامگذاری شده است. اعضای جنس کلبسیلا بخشی از فلور طبیعی انسان و حیوان در بینی، دهان و روده هستند. گونههای کلبسیلا همگی گرم منفی و معمولاً غیر متحرک هستند. آنها در مقایسه با دیگر اعضای خانواده Enterobacteriaceae کوتاهتر و ضخیمتر هستند. سلولهای کلبسیلا میلهای شکل هستند و عموماً 0/3 تا 1/5 میکرومتر عرض و 0/5 تا 5/0 میکرومتر طول دارند. آنها را میتوان به صورت جداگانه، جفت، زنجیرهای یا به هم پیوسته یافت. این گونهها هوازی هستند، دمای ایده آل رشد آنها 35 تا 37 درجه سانتی گراد است، در حالی که سطح ایده آل pH آنها 7/2 است.
بیماری زایی کلبسیلا
گونههای کلبسیلا به طور معمول در بینی، دهان و دستگاه گوارش انسان به عنوان فلور طبیعی یافت میشوند. با این حال، آنها همچنین میتوانند به عنوان عوامل بیماریزای فرصت طلب انسانی رفتار کنند. گونههای کلبسیلا انواع مختلف حیوانات را هم به عنوان فلور طبیعی و هم پاتوژنهای فرصت طلب آلوده میکنند. ارگانیسمهای کلبسیلا میتوانند منجر به طیف گستردهای از بیماریها به ویژه ذات الریه، عفونتهای مجاری ادراری، سپسیس، مننژیت، اسهال، صفاقی صفرا و عفونتهای بافت نرم شوند. گونههای کلبسیلا همچنین در بیماریزایی اسپوندیلیت آنکیلوزان و سایر بیماریهای اسپوندیلوآرتروپاتی نقش دارند.
اکثر عفونتهای کلبسیلا انسانی توسط K. pneumoniae و پس از آن K. oxytoca ایجاد میشود. عفونتها در سنین بسیار جوان، بسیار مسن و کسانی که دارای بیماریهای زمینهای دیگر مانند سرطان هستند، شایعتر است و اکثر عفونتها شامل آلودگی توسط یک دستگاه پزشکی تهاجمی میشود. سویههای جدا شده مقاوم به دارو همچنان یک عامل بیماریزای مهم باکتریایی هستند که به بیمارستان منتقل میشوند، به میزان قابل ملاحظهای به بستری شدن در بیمارستان میافزایند و به ویژه در واحدهای مراقبتهای ویژه مشکل ساز هستند.
سودوموناس
«سودوموناس» (Pseudomonas) یک باسیل گرم منفی است، متعلق به خانواده Pseudomonadaceae و شامل 191 گونه معتبر توصیف شده است. سهولت کشت آنها در شرایط آزمایشگاهی و در دسترس بودن تعداد فزایندهای از توالیهای ژنوم سودوموناس، این جنس را به یک گزینه عالی برای تحقیقات علمی تبدیل کرده است. به دلیل وجود گسترده آنها در آب و دانههای گیاهان مانند دو لپهایها، سودوموناس در اوایل تاریخ میکروبیولوژی مشاهده شد. اعضای این جنس این ویژگیهای مشخص را نشان میدهند:
- میلهای شکل
- گرم منفی
- یک یا چند تاژک متحرک دارند.
- هوازی
- فاقد اسپور
- کاتالاز مثبت
- اکسیداز مثبت
تعداد قابل توجهی سلول میتوانند اگزوپلی ساکاریدهای مرتبط با تشکیل بیوفیلم تولید کنند. ترشح اگزوپلی ساکاریدها مانند آلژینات، فاگوسیتوز شدن سودوموناس توسط گلبولهای سفید خون پستانداران را دشوار میکند. تولید اگزوپلی ساکارید همچنین به بیوفیلمهای همزیست سطحی کمک میکند که حذف آنها از سطوح آماده سازی غذا دشوار است. رشد سودوموناس در خراب کردن غذاها میتواند بوی میوهای ایجاد کند.
بیماری زایی سودوموناس
گونههای عفونی سودوموناس شامل P. aeruginosa ، P. oryzihabitans و P. plecoglossicida هستند. P. aeruginosa در محیطهای بیمارستانی ظهور مییابد و مشکل ویژه در این محیط است، زیرا دومین عفونت شایع در بیماران بستری در بیمارستان (عفونتهای بیمارستانی) است. این پاتوژنز ممکن است تا حدی به دلیل پروتئینهای ترشح شده از P. aeruginosa باشد. این باکتری دارای طیف گستردهای از سیستمهای ترشحی است که پروتئینهای متعدد مربوط به پاتوژنز سویههای بالینی را صادر میکند. گونه P. syringae یک عامل بیماریزای گیاهی است. بسیاری دیگر از گونههای سودوموناس میتوانند به عنوان عوامل بیماریزای گیاهی عمل کنند، به ویژه همه اعضای زیر گروه P. syringae ، اما P. syringae گستردهترین و بهترین نمونه مورد مطالعه است.
پروتئوس
پروتئوس یک تیره از پروتئوباکتریهای باسیل گرم منفی است. پروتئوس باسیل به طور گسترده در طبیعت به عنوان ساپروفیت پخش میشود و در تجزیه داخل مواد حیوانی، فاضلاب، خاک کود، روده پستانداران و مدفوع انسان و حیوان یافت میشود. آنها پاتوژنهای فرصت طلب هستند که معمولاً مسئول عفونتهای ادراری و عفونی (اغلب بیمارستانی) هستند. سه گونه P. vulgaris ، P. mirabilis و P. penneri پاتوژنهای فرصت طلب انسانی هستند.
بیماری زایی پروتئوس
پروتئوس شامل عوامل بیماریزای مسئول بسیاری از عفونتهای دستگاه ادراری انسان است. P. mirabilis باعث عفونت زخم و مجاری ادراری میشود. اکثر سویههای P. mirabilis به آمپی سیلین و سفالوسپورینها حساس هستند. P. vulgaris به این آنتی بیوتیکها حساسیت ندارد. با این حال، این ارگانیسم کمتر در آزمایشگاه جدا میشود و معمولاً فقط افراد دارای نقص ایمنی را مورد هدف قرار میدهد. P. vulgaris بطور طبیعی در روده انسان و طیف وسیعی از حیوانات و در کود، خاک و آبهای آلوده مشاهده میشود.
سالمونلا
سالمونلا از باکتریهای گرم منفی میلهای شکل (باسیلوس) خانواده Enterobacteriaceae است. دو گونه سالمونلا Salmonella enterica و Salmonella bongori هستند. S. enterica گونهای است و بیشتر به شش زیرگونه تقسیم میشود که شامل بیش از 2600 سروتیپ است. گونههای سالمونلا انتروباکتریایی عمدتا متحرک و بدون اسپور با قطر سلولی بین 0/7 تا 1/5 میکرومتر، طول از 2 تا 5 میکرومتر و تاژکهای پرتریک (در اطراف بدن سلول) هستند. آنها شیمیوتروف هستند، انرژی خود را از واکنشهای اکسیداسیون و کاهش با استفاده از منابع آلی به دست میآورند. آنها همچنین بی هوازیهای اختیاری هستند که قادر به تولید ATP با اکسیژن (هوازی) در صورت موجود بودن، یا استفاده از گیرندههای الکترون دیگر یا تخمیر (بی هوازی) در زمان عدم وجود اکسیژن هستند. گونههای سالمونلا پاتوژنهای درون سلولی هستند، سروتیپهای خاصی باعث بیماری میشوند. بیشتر عفونتها به دلیل خوردن غذای آلوده به مدفوع حیوانات یا مدفوع انسان است.
بیماری زایی سالمونلا
سروتیپهای سالمونلا را میتوان به دو گروه اصلی تیفوئید و غیر تیفوئید تقسیم کرد. سروتیپهای غیر تیفوئیدی میتوانند از حیوان به انسان و از انسان به انسان منتقل شوند. آنها معمولاً فقط به دستگاه گوارش حمله کرده و باعث سالمونلوز میشوند که علائم آن بدون آنتی بیوتیک برطرف میشود. با این حال، در جنوب صحرای آفریقا، سالمونلا غیر تیفوئیدی میتواند تهاجمی باشد و باعث تب پاراتیفوئید شود، که نیاز به درمان فوری با آنتی بیوتیکها دارد. آنها معمولاً فقط به دستگاه گوارش حمله کرده و باعث سالمونلوز میشوند که علائم آن بدون آنتی بیوتیک برطرف میشود. با این حال، در جنوب صحرای آفریقا، سالمونلا غیر تیفوئیدی میتواند تهاجمی باشد و باعث تب پاراتیفوئید شود، که نیاز به درمان فوری با آنتی بیوتیکها دارد. با این حال، در جنوب صحرای آفریقا، سالمونلا غیر تیفوئیدی میتواند تهاجمی باشد و باعث تب پاراتیفوئید شود، که نیاز به درمان فوری با آنتی بیوتیکها دارد.
باسیل سراتیا
«سراتیا» (Serratia) جنس باکتریهای گرم منفی، بی هوازی و میلهای شکل از خانواده Yersiniaceae است. بر اساس فهرست اسامی پروکاریوتی با نامگذاری دائمی (LPSN)، در حال حاضر 19 گونه سراتیا وجود دارد که با نامهای دقیق منتشر شده است. طول آنها معمولاً 1 تا 5 میکرومتر است، اسپور تولید نمیکنند و در آب، خاک، گیاهان و حیوانات یافت میشوند. برخی از اعضای این جنس رنگدانه قرمز مشخصی، پرودیژیوزین تولید میکنند و با تولید سه آنزیم منحصر به فرد DNase (nucA)، لیپاز و ژلاتیناز (سرالسین) میتوان آنها را از سایر اعضای طبقه Enterobacterales متمایز کرد. تصور میشد که سراتیا یک باکتری بی ضرر محیطی است تا اینکه مشخص شد شایع ترین گونه در جنس، S. marcescens، یک عامل بیماریزای فرصت طلب بسیاری از حیوانات، از جمله انسان است.
بیماری زایی سراتیا
اکثر گونههای باسیل سراتیا غیر بیماریزا هستند، اما گونههایی که بیماریزا هستند معمولاً باعث ایجاد عفونت در افراد دارای نقص ایمنی میشوند. S. marcescens گونه اصلی بیماریزا است که حیوانات و گیاهان را آلوده میکند، اما گونههای دیگری که گزارش شده است افراد را آلوده میکنند عبارتند از Serratia plymuthica ، Serratia liquefaciens، Serratia rubidaea ، Serratia odorifera و Serratia fonticola. تصور میشود S. marcescens از طریق انتقال توسط افراد آلوده به غیر آلوده از طریق انتقال دست به دست، تجهیزات بیمارستانی و پرسنل بیمارستان منتقل میشود. در بیمارستان، گونههای سراتیا در بزرگسالان تمایل به همزیستی در مجاری تنفسی و ادراری دارند.
عفونت سراتیا مسئول حدود 2 درصد از عفونتهای بیمارستانی جریان خون، دستگاه تنفسی تحتانی، مجاری ادراری، زخمهای جراحی و پوست و بافت نرم و سایر بیماریهایی است که معمولاً توسط باکتریهای دیگر ایجاد میشود. شیوع مننژیت S. marcescens ، عفونت زخم و آرتریت در بخشهای اطفال رخ داده است. مواردی از آرتریت سراتیا در بیماران سرپایی که تزریق داخل مفصلی دریافت کرده اند گزارش شده است.
شیگلا
شیگلا یک جنس باکتری است که گرم منفی، بی هوازی اختیاری، بدون اسپور، غیر متحرک، میلهای شکل و از نظر ژنتیکی با E. coli ارتباط نزدیک دارد. این جنس به نام کیوشی شیگا نامگذاری شده است، که اولین بار آن را در سال 1897 کشف کرد. شیگلا عامل بیماری شیگلوز انسان، در نخستیهای اولیه باعث بیماری میشود، اما در سایر پستانداران اینطور نیست و فقط در انسان و گوریلها به طور طبیعی یافت میشود. باسیل شیگلا در طول عفونت، معمولاً باعث اسهال خونی میشود. شیگلا یکی از علل اصلی باکتریایی اسهال در سراسر جهان است که تعداد مرگ و میر ناشی از آن هر سال بین 74000 تا 600000 تخمین زده میشود. این یکی از چهار بیماریزای اصلی است که باعث اسهال متوسط تا شدید در کودکان آفریقایی و آسیای جنوبی میشود.
بیماری زایی شیگلا
عفونت شیگلا معمولاً از طریق بلع ایجاد میشود. بسته به سلامت میزبان، کمتر از 100 سلول باکتریایی میتواند برای ایجاد عفونت کافی باشد. گونههای شیگلا به طور کلی به پوشش اپیتلیال روده بزرگ حمله کرده و باعث التهاب شدید و مرگ سلولهای پوشاننده روده بزرگ میشوند. این التهاب منجر به اسهال و حتی اسهال خونی میشود که نشانههای عفونت شیگلا هستند. برخی از سویههای شیگلا سمومی تولید میکنند که باعث بیماری در طول عفونت میشوند. سویههای S. flexneri سموم SHET1 و ShET2 تولید میکنند که ممکن است باعث اسهال شود. سویههای S. dysenteriae سم شیگا تولید میکنند که همولیتیک مشابه وروتوکسین تولید شده توسط E. coli انتروهموراژیک است. هر دو سم شیگا و وروتوکسین با ایجاد سندرم همولیتیک - اورمیک کشنده ارتباط دارند.
گونههای شیگلا از طریق سلولهای M که در اپیتلیوم روده باریک پراکنده شده اند به میزبان حمله میکنند، زیرا با سطح آپیکلی سلولهای اپیتلیال تعامل ندارند و ترجیح میدهند سمت پایینی را ترجیح دهند. شیگلا از سیستم ترشح نوع III استفاده میکند که به عنوان یک سرنگ بیولوژیکی برای انتقال پروتئینهای موثر سمی به سلول انسانی هدف عمل میکند. پروتئینهای تأثیرگذار میتوانند متابولیسم سلول هدف را تغییر دهند، به عنوان مثال منجر به تجزیه غشاهای واکوئل یا سازماندهی مجدد پلیمریزاسیون اکتین برای تسهیل تحرک درون سلولی باکتریهای شیگلا در داخل سلول میزبان میشود. پس از عفونت، سلولهای شیگلا بصورت درون سلولی تکثیر شده و به سلولهای اپیتلیال مجاور گسترش مییابند و در نتیجه بافتها تخریب شده و آسیب شناسی مشخصه شیگلوز ایجاد میشود.
شایع ترین علائم آن اسهال، تب، تهوع، استفراغ، گرفتگی معده و نفخ است. همچنین به طور معمول شناخته شده است که باعث حرکات بزرگ و دردناک روده میشود. مدفوع ممکن است حاوی خون، مخاط یا چرک باشد. بنابراین، سلولهای شیگلا ممکن است باعث اسهال خونی شوند. در موارد نادر، کودکان خردسال ممکن است دچار تشنج شوند. علائم معمولاً چند روز طول میکشد، اما میتواند هفتهها ادامه یابد. شیگلا به عنوان یکی از عوامل بیماریزای آرتریت واکنشی در سراسر جهان دخیل است.
باسیل ویبریو
«ویبریو» (Vibrio) از جنس باکتریهای گرم منفی است و دارای شکل میله خمیده (کاما) است که چندین گونه از آنها میتوانند باعث عفونت ناشی از غذا شوند، معمولاً با خوردن غذاهای دریایی نپخته مرتبط است. گونههای ویبریو که معمولاً در آب نمک یافت میشوند، بی هوازیهای اختیاری هستند که اکسیداز مثبت هستند و اسپور ایجاد نمیکنند. همه اعضای جنس متحرک هستند. آنها قادرند تاژک قطبی یا جانبی با غلاف یا بدون غلاف داشته باشند. هر کروموزوم منشأ متمایز و مستقل تکثیر دارد و در طول زمان در جنس با هم حفظ میشوند. گونههای ویبریو معمولاً در محیطهای دریایی یافت میشوند. گونههای دریایی ویبریو بسیار مقاوم به نمک هستند و میتوانند در طیف وسیعی از شوری رشد کنند.
بیماری زایی ویبریو
چندین گونه ویبریو بیماریزا هستند. اکثر سویههای بیماریزا با گاستروانتریت همراه هستند، اما همچنین میتوانند زخمهای باز را آلوده کرده و باعث سپسیس شوند. آنها میتوانند توسط حیوانات دریایی متعددی مانند خرچنگ یا میگو حمل شوند و مشخص شده است که در هنگام تماس با انسان باعث عفونتهای کشنده میشود. خطر بیماریهای بالینی و مرگ با عوامل خاصی مانند دیابت کنترل نشده، افزایش سطح آهن (سیروز، بیماری سلول داسی شکل، هموکروماتوز) و سرطان یا سایر شرایط نقص ایمنی افزایش مییابد. گونههای ویبریو بیماریزا عبارتند از V. cholerae (عامل ایجاد کننده وبا) ، V. parahaemolyticus ، V. vulnificus و V. cholerae عموماً توسط آب آلوده منتقل میشود.
هنگامی که باکتری ویبریو بلعیده میشود در درجه اول میتواند منجر به اسهال آبکی همراه با سایر علائم ثانویه شود. ویژگیهای بیماریزا را میتوان با تشخیص حد نصاب تعداد آنها مرتبط دانست، جایی که باکتریها میتوانند عامل قدرت خود را از طریق مولکولهای سیگنال دهنده خود بیان کنند. عفونتهای ویبریو ناشی از غذا اغلب با خوردن صدف خام ایجاد میشود.
درمان ویبریو
مراقبتهای پزشکی به تظاهرات بالینی و وجود بیماریهای زمینهای بستگی دارد. از آنجا که گاستروانتریت (بیماری التهاب معدهای رودهای) ویبریو در اکثر بیماران خود محدود است، نیازی به درمان دارویی خاصی نیست. بیمارانی که تحمل جایگزینی مایع خوراکی را ندارند، ممکن است نیاز به درمان مایع داخل وریدی داشته باشند. اگرچه اکثر گونههای ویبریو به آنتی بیوتیکهایی مانند داکسی سایکلین یا کینولون حساس هستند، اما درمان با آنتی بیوتیک، دوره بیماری یا مدت دفع بیماریزا را کوتاه نمیکند. با این حال، اگر کسی بیمار است و تب بالایی دارد یا بیماری زمینهای دارد، میتوان درمان آنتی بیوتیکی خوراکی با داکسی سایکلین یا کینولون را آغاز کرد. بیماران مبتلا به عفونت زخم ویبریو غیر وبا یا سپسیس بسیار مریضتر هستند و اغلب شرایط بالینی دیگری دارند. درمان شامل موارد زیر است:
- شروع سریع درمان آنتی بیوتیکی موثر (داکسی سایکلین یا کینولون).
- درمان فشرده با جایگزینی مایع تهاجمی و فشار خون بالا و شوک سپتیک برای اصلاح ناهنجاریهای اسید و الکترولیتها که ممکن است با سپسیس شدید همراه باشد.
- فاشيوتومی (نوعی عمل جراحی و به معنای باز کردن فاشیا یا پرده بافتی نازک ولی محکمی که اطراف عضلات اندام) زودرس ظرف 24 ساعت پس از بروز علائم بالينی میتواند در بيماران مبتلا به فاشئيت نکروزان کننده نجات دهنده باشد.
- جراحی ترمیمی مانند پیوند پوست در مرحله بهبودی استفاده میشود.
باسیل یرسینیا
«یرسینیا» (Yersinia) یک تیره باکتری در خانواده Yersiniaceae است. گونههای یرسینیا باکتریهای گرم منفی، کوکوباسیل، چند میکرومتر طول و قطرهایی از یک میکرومتر هستند و بی هوازیهای اختیاری هستند. برخی از اعضای یرسینیا در انسان بیماریزا هستند. به طور خاص، Y. pestis عامل بیماری طاعون است. جوندگان منابع طبیعی باسیل یرسینیا هستند. به ندرت، پستانداران دیگر به عنوان میزبان خدمت میکنند. عفونت ممکن است از طریق خون (در مورد Y. pestis) یا به شیوه غذایی، گاهی اوقات از طریق مصرف محصولات غذایی (به ویژه سبزیجات، محصولات مشتق شده از شیر و گوشت) آلوده به ادرار یا مدفوع آلوده رخ دهد. گمانه زنیها در مورد این که آیا یرسینیا خاص نیز میتواند توسط مکانیسمهای تک یاختهای گسترش یابد یا نه، وجود دارد، زیرا گونههای یرسینیا انگلهای درون سلولی اختیاری هستند.
بیماری زایی یرسینیا
Y. pestis عامل بیماری طاعون است. بیماری ایجاد شده توسط Y. enterocolitica یرسینیوز نامیده میشود. یرسینیا ممکن است با بیماری کرون، یک بیماری التهابی خود ایمنی روده همراه باشد. مبتلایان ایرانی مبتلا به بیماری کرون، مطابق با توانایی غیر معمول این باکتری برای رشد در دمای پایین بیشتر در معرض یخچال و فریزرهای خانگی قرار داشتند. یرسینیا به عنوان یکی از علل آرتریت واکنشی در سراسر جهان شناخته شده است. همچنین، جنس با شبه آپاندیسیت مرتبط است، که منجر به تشخیص نادرست آپاندیسیت میشود.