γενικότητα
Τα θετικά κατά Gram βακτήρια είναι -όπως μπορεί να συναχθεί από το δικό τους όνομα- θετικά για τη χρώση Gram διατηρώντας ένα πορφυρό χρώμα αφού υποβληθούν σε μια τέτοια εργαστηριακή ανάλυση.
Βακτηριακό κυτταρικό τοίχωμα
Το βακτηριακό κυτταρικό τοίχωμα μπορεί να οριστεί ως ένα είδος άκαμπτου "δοχείου" που περικλείει το βακτηριακό κύτταρο δίνοντάς του μια ορισμένη ευρωστία και κλιματισμό του σχήματος του.
Το θεμελιώδες συστατικό του κυτταρικού τοιχώματος είναι η πεπτιδογλυκάνη (αλλιώς γνωστή ως βακτήρια ή μουκλεπεπτίδιο μουρεΐνης ).
Η πεπτιδογλυκάνη είναι ένα πολυμερές που αποτελείται από μεγάλες γραμμικές πολυσακχαριτικές αλυσίδες, ενωμένες μεταξύ τους με σταυροειδείς δεσμούς μεταξύ υπολειμμάτων αμινοξέων.
Οι αλυσίδες πολυσακχαριτών αποτελούνται από την επανάληψη ενός δισακχαρίτη, που αποτελείται από δύο μονοσακχαρίτες, την Ν-ακετυλογλυκοζαμίνη (ή NAG ) και το Ν-ακετυλομουραμικό οξύ (ή NAM ), που συνδέονται μαζί με γλυκοσιδικούς δεσμούς του τύπου β-1, 6.
Οι δισακχαρίτες στη συνέχεια συνδέονται μεταξύ τους με γλυκοσιδικούς δεσμούς τύπου β-1, 4.
Συνδεδεμένο με κάθε μόριο NAM βρίσκουμε ένα πενταπεπτίδιο (δηλαδή "ουρά" πέντε αμινοξέων) το οποίο τελειώνει με δύο ίσα αμινοξέα, συγκεκριμένα, με δύο μόρια D-αλανίνης .
Ακριβώς αυτές οι τερματικές D-αλανίνες οι οποίες - μετά από τη δράση του ενζύμου τρανσπεπτιδάση - επιτρέπουν τον σχηματισμό σταυροειδών δεσμών εντός της πεπτιδογλυκάνης.
Πιο συγκεκριμένα, η τρανσπεπτιδάση δημιουργεί έναν πεπτιδικό δεσμό μεταξύ του τρίτου αμινοξέος μιας αλυσίδας πολυσακχαρίτη και του τέταρτου αμινοξέος της παράλληλης αλυσίδας πολυσακχαρίτη.
λειτουργίες
Το κυτταρικό τοίχωμα δεν παίζει μόνο προστατευτικό ρόλο ενάντια στο βακτηριακό κύτταρο αλλά επίσης ρυθμίζει τη μεταφορά των ουσιών μέσα σε αυτό.
Ως εκ τούτου, μπορεί να αναφερθεί ότι οι κύριες λειτουργίες του κυτταρικού τοιχώματος είναι:
- Αποτρέψτε την διάσπαση των βακτηριακών κυττάρων λόγω της οσμωτικής πίεσης. Στην πραγματικότητα, πολύ συχνά, τα βακτήρια ζουν σε υποτονικά περιβάλλοντα, δηλαδή σε περιβάλλοντα όπου υπάρχουν μεγάλες ποσότητες νερού και οι οποίες είναι "πιο αραιωμένες" από το εσωτερικό περιβάλλον του βακτηριακού κυττάρου. Αυτή η διαφορά στη συγκέντρωση αναγκάζει το νερό να περάσει από το εξωτερικό περιβάλλον (λιγότερο συγκεντρωμένο) στο βακτηριακό κύτταρο (πιο συγκεντρωμένο) σε μια προσπάθεια εξίσωσης της συγκέντρωσης μεταξύ των δύο περιβαλλόντων. Η ανεξέλεγκτη εισροή νερού θα μπορούσε να προκαλέσει τη διόγκωση του βακτηριακού κυττάρου μέχρι να σκάσει (οσμωτική λύση).
Η λειτουργία του κυτταρικού τοιχώματος είναι ακριβώς να αντισταθεί στην εξωτερική πίεση του νερού, εμποδίζοντας έτσι τη διόγκωση και τη βακτηριακή λύση.
- Προστατεύστε τη μεμβράνη πλάσματος και το κυτταρικό περιβάλλον από μόρια ή ουσίες επιβλαβείς για τον ίδιο ρυθμό.
- Ρυθμίστε την είσοδο θρεπτικών ουσιών στο βακτηριακό κύτταρο.
Όλα τα περιγραφόμενα μέχρι στιγμής μπορούν να βρεθούν τόσο στα Gram-θετικά όσο και στα Gram-αρνητικά τοιχώματα.
Ωστόσο, δεδομένου ότι ο σκοπός αυτού του άρθρου είναι να διευκρινισθούν οι ιδιαιτερότητες των θετικών κατά Gram βακτηριδίων, μόνο τα χαρακτηριστικά του κυτταρικού τοιχώματος του τελευταίου θα περιγραφούν κατωτέρω και το Gram-αρνητικό τοίχωμα δεν θα ληφθεί υπόψη.
Gram-θετικό κυτταρικό τοίχωμα
Στο θετικό κατά Gram τοίχωμα ο πεπτιδικός δεσμός μεταξύ των πολυσακχαριτικών αλυσίδων της πεπτιδογλυκάνης σχηματίζεται μέσω μίας γέφυρας πενταγλυκίνης, η οποία είναι μία γέφυρα αποτελούμενη από πέντε μόρια γλυκίνης (ένα αμινοξύ).
Το θετικό κατά Gram κυτταρικό τοίχωμα είναι ομοιόμορφο και σχετικά παχύ (20-80 nm). Αποτελείται από διάφορα στρώματα πεπτιδογλυκάνης τα οποία διασταυρώνονται με τεϊκοϊκά οξέα (πολυμερή αλκοολών και φωσφορικών αλάτων).
Το θετικό κατά Gram τοίχωμα είναι πολύ πολικό και επιτρέπει τη διείσδυση υδρόφιλων μορίων (όπως αυτά που χρησιμοποιούνται στη χρώση Gram που θα περιγραφεί παρακάτω) αλλά όχι από υδρόφοβες ενώσεις.
Γραμμική κηλίδα
Η λεκιά Gram είναι μια διαδικασία που σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε το 1884 από έναν Δανό βακτηριολόγο, Hans Christian Gram.
Το πρώτο στάδιο αυτής της διαδικασίας περιλαμβάνει την προετοιμασία ενός θερμού επιχρίσματος (δηλαδή ενός λεπτού υμενίου από το προς ανάλυση υλικό). Με άλλα λόγια, ένα δείγμα των βακτηρίων που πρόκειται να αναλυθούν τοποθετείται σε μια αντικειμενοφόρο πλάκα και - μέσω της χρήσης θερμότητας - οι μικροοργανισμοί θανατώνονται και μπλοκαριστούν στην ίδια την ολίσθηση (θερμή στερέωση). Μετά την προετοιμασία του επιχρίσματος, μπορείτε να προχωρήσετε με τον πραγματικό χρωματισμό.
Η τεχνική χρώσης Gram περιλαμβάνει τέσσερις κύριες φάσεις.
Βήμα 1
Η ζεστατισμένη επιδερμίδα πρέπει να καλύπτεται με τη βαφή κρύσταλλο ιώδες (επίσης γνωστή ως ιώδη γεντιανής) για τρία λεπτά. Με αυτό τον τρόπο όλα τα βακτηριακά κύτταρα θα γίνουν μοβ.
Βήμα 2
Σε αυτό το σημείο, το διάλυμα Lugol (ένα υδατικό διάλυμα ιωδίου και ιωδιούχου καλίου, που ορίζεται ως παράγοντας χάραξης καθώς είναι ικανό να σταθεροποιήσει το χρώμα) χύνεται πάνω στην ολίσθηση και αφήνεται να δράσει για περίπου ένα λεπτό.
Το διάλυμα Lugol είναι πολικό και διεισδύει στο βακτηριακό κύτταρο όπου συναντά το κρυσταλλικό ιώδες με το οποίο σχηματίζει ένα υδρόφοβο σύμπλεγμα.
Επειδή το Gram-θετικό κυτταρικό τοίχωμα είναι πολικό, το υδρόφοβο σύμπλοκο κρύσταλλο-ιωδίου δεν μπορεί να διασχίσει αυτόν τον τρόπο που παραμένει μπλοκαρισμένο μέσα στο ίδιο το βακτηριακό κύτταρο.
Βήμα 3
Η πλάκα πλένεται με λευκαντικό (συνήθως αλκοόλη ή ακετόνη) για περίπου είκοσι δευτερόλεπτα. Κατόπιν πλύνετε με νερό για να σταματήσετε τη δράση του λευκαντικού.
Στο τέλος αυτής της φάσης, τα θετικά κατά Gram βακτηριακά κύτταρα θα έχουν διατηρήσει το μοβ χρώμα.
Τα Gram-αρνητικά κύτταρα, από την άλλη πλευρά, θα αποχρωματιστούν. Αυτό συμβαίνει επειδή το αλκοόλ προσβάλλει τη λιποπολυσακχαριτική δομή της εξωτερικής μεμβράνης που είναι χαρακτηριστική του αρνητικού κατά Gram και απουσιάζει στο θετικό κατά Gram, διευκολύνοντας έτσι την απώλεια της προηγουμένως απορροφούμενης χρωστικής ουσίας.
Βήμα 4
Μια δεύτερη χρωστική ουσία (συνήθως, φουκσίνη οξέος ή σαφρανίνη ) προστίθεται στη διαφάνεια και αφήνουν λίγα λεπτά για δράση.
Στο τέλος αυτής της φάσης, τα κύτταρα των Gram-αρνητικών βακτηρίων που έχουν υποστεί αποχρωματισμό στην προηγούμενη φάση θα πάρουν χρώμα που κυμαίνεται από ροζ έως κόκκινο.
Τύποι θετικών κατά Gram βακτηρίων
Η μεγάλη Gram-θετική ομάδα περιλαμβάνει πολλά βακτηριακά είδη.
Παρακάτω, θα αναφερθούν σύντομα ορισμένα από τα βακτήρια που ανήκουν σε αυτή τη μεγάλη κατηγορία.
Staphylococci (ή Staphylococcus)
Οι σταφυλόκοκκοι είναι κοκκία (δηλαδή σφαιρικά βακτήρια) που ανήκουν στην οικογένεια Staphylococcaceae . Οι σταφυλόκοκκοι αναπτύσσονται σε ομάδες.
Μεταξύ των διαφόρων τύπων παθογόνων σταφυλόκοκκων, υπενθυμίζουμε:
- Staphylococcus aureus, υπεύθυνος για διάφορες λοιμώξεις του ουροποιητικού συστήματος, του συστήματος χιονιού, του δέρματος, των οστών, των αρθρώσεων, του καρδιαγγειακού συστήματος, της αναπνευστικής οδού και του οφθαλμού. Επιπλέον, αυτά τα βακτήρια είναι επίσης υπεύθυνα για ευκαιριακές λοιμώξεις που σχετίζονται με την εξασθένιση του ανοσοποιητικού συστήματος του ξενιστή, τις νοσοκομειακές ευκαιριακές λοιμώξεις (δηλαδή μολύνσεις που έχουν συσσωρευτεί μέσα στις εγκαταστάσεις υγείας) και τις ασθένειες που μεταδίδονται από τα τρόφιμα.
- Staphylococcus epidermidis, υπεύθυνος για λοιμώξεις του καρδιαγγειακού συστήματος, ευκαιριακές μολύνσεις που σχετίζονται με συμβιβασμό του ανοσοποιητικού συστήματος του ξενιστή και νοσοκομειακές ευκαιριακές μολύνσεις.
- Staphylococcus saprophyticus, υπεύθυνος για λοιμώξεις του ουροποιητικού συστήματος.
Γενικά, αντιβιοτικά χρησιμοποιούνται έναντι αυτού του τύπου βακτηρίων, όπως πενικιλλίνες, βανκομυκίνη, δαπτομυκίνη, κεφαλοσπορίνες ή φθοροκινολόνες.
Στρεπτόκοκκοι (ή Streptococcus)
Οι στρεπτόκοκκοι είναι κόκκοι που αναπτύσσονται σε ζεύγη ή σχηματίζουν αλυσίδες. Οι στρεπτόκοκκοι είναι ικανοί να παράγουν τοξίνες ικανές να καταστρέφουν τα ερυθροκύτταρα, δηλαδή έχουν αιμολυτική δράση.
Οι στρεπτόκοκκοι μπορούν με τη σειρά τους να υποδιαιρεθούν ανάλογα με τον βαθμό αιμόλυσης που προκαλούν. Μπορούμε επομένως να διακρίνουμε:
- Αλφα-αιμολυτικοί (ή α-αιμολυτικοί) στρεπτόκοκκοι που προκαλούν μερική αιμόλυση.
- Βήτα-αιμολυτικοί (ή β-αιμολυτικοί) στρεπτόκοκκοι που προκαλούν ολική αιμόλυση.
- Γαμμα-αιμολυτικοί (ή γ-αιμολυτικοί) στρεπτόκοκκοι που δεν προκαλούν αιμόλυση.
Μεταξύ των παθογόνων στρεπτόκοκκων, θυμόμαστε:
- Streptococcus pyogenes, υπεύθυνος για λοιμώξεις της αναπνευστικής οδού, του δέρματος, των οστών, των αρθρώσεων, του καρδιαγγειακού συστήματος, των πεπτικών αδένων και της περιτοναϊκής κοιλότητας. Επιπλέον, είναι επίσης υπεύθυνη για ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με συμβιβασμένα ανοσοποιητικά συστήματα.
- Streptococcus agalactiae, υπεύθυνος για λοιμώξεις στο έμβρυο και το νεογέννητο, λοιμώξεις του νευρικού συστήματος και της αναπνευστικής οδού.
- Streptococcus pneumoniae, υπεύθυνος για λοιμώξεις της αναπνευστικής οδού, του νευρικού συστήματος, του καρδιαγγειακού συστήματος, των πεπτικών αδένων, της περιτοναϊκής κοιλότητας και των ευκαιριακών λοιμώξεων που σχετίζονται με την εξασθένιση του ανοσοποιητικού συστήματος του ξενιστή.
Συνήθως, αντιβιοτικά β-λακτάμης και μακρολίδης χρησιμοποιούνται έναντι των στρεπτόκοκκων.
Clostridium (ή Clostridium)
Τα κλωστρίδια είναι βακίλλους (δηλ. Κυλινδρικά βακτήρια) που - σε αντίξοες περιβαλλοντικές συνθήκες - είναι σε θέση να παράγουν σπόρια για να επιβιώσουν.
Μεταξύ των διαφόρων υφιστάμενων παθογόνων κλωστριδίων, θυμόμαστε:
- Το Clostridium difficile, αυτό το βακτήριο μπορεί να είναι μέρος της φυσιολογικής βακτηριακής χλωρίδας και είναι υπεύθυνο για ευκαιριακές λοιμώξεις του γαστρεντερικού σωλήνα. Είναι η κύρια αιτία της ψευδομεμβρανώδους κολίτιδας που μπορεί να εμφανιστεί σε ασθενείς που υποβάλλονται σε θεραπεία για μεγάλο χρονικό διάστημα και σε υψηλές δόσεις με διάφορους τύπους αντιβιοτικών φαρμάκων. Τα αντιβιοτικά όπως η μετρονιδαζόλη, η χλωραμφενικόλη, η βανκομυκίνη ή η ερυθρομυκίνη χρησιμοποιούνται συνήθως κατά των λοιμώξεων του Clostridium difficile .
- Clostridium tetani, υπεύθυνος για τετάνου (ή σπαστική παράλυση). Γενικά, η μετρονιδαζόλη ή η βενζυλοπενικιλλίνη χρησιμοποιούνται έναντι αυτού του βακτηριδίου. Ένα εμβόλιο είναι επίσης διαθέσιμο για την πρόληψη της λοίμωξης.
- Clostridium botulinum, υπεύθυνος για την αλλαντίαση (ή χαλαρή παράλυση).
Corinebacteria (ή Corynebacterium)
Τα chorinebacteria είναι βακίλλοι που ανήκουν στην οικογένεια Corynenacteriaceae .
Μεταξύ των πολυάριθμων εκθέτων αυτού του γένους, υπενθυμίζουμε τα Corynebacterium diphteriae που είναι υπεύθυνα για δερματική διφθερίτιδα και αναπνευστική διφθερίτιδα.
Τα αντιβιοτικά που χρησιμοποιούνται συνήθως για τη θεραπεία της διφθερίτιδας είναι οι πενικιλίνες, οι κεφαλοσπορίνες, η κλινδαμυκίνη και η ερυθρομυκίνη.
Ένα εμβόλιο είναι επίσης διαθέσιμο για την πρόληψη της λοίμωξης.
Άλλα Gram θετικά
Άλλα Gram θετικά βακτήρια είναι:
- Bacillus anthracis (γνωστός ως ανθρακί ), υπεύθυνος για την εμφάνιση δερματικού, πνευμονικού και γαστρεντερικού άνθρακα.
- Listeria monocytogenes, ένα βακίλλιο υπεύθυνο για την εμφάνιση μηνιγγίτιδας, εγκεφαλίτιδας, μηνιγγειοεγκεφαλίτιδας και αποστημάτων εγκεφάλου.
- Το Enterococcus faecium και το Enterococcus faecalis, δύο κοκκία τα οποία συνήθως πλημμυρίζουν την ανθρώπινη εντερική βακτηριακή χλωρίδα, αλλά που μπορεί να είναι υπεύθυνα για νοσοκομειακές ευκαιριακές μολύνσεις της ουροφόρου οδού, σηψαιμία ή ενδοκαρδίτιδα.
