Clostridia (Clostridium) — anaerobas baktērijas: toksīni, patogēni

Uzzini visu par Clostridia (Clostridium) — obligāti anaerobām baktērijām, sporu veidošanu, bīstamajiem toksīniem (botulīns, tetanospazmīns) un cilvēku patogēniem.

Clostridia ir Firmicutes klase, kurā ietilpst Clostridium un citas līdzīgas ģintis.

Klostrīdi ir obligāti anaerobi. Tām nav aerobās elpošanas, un skābeklis tām ir toksisks. Visas Clostridium ģints sugas ir grampozitīvas un var veidot sporas.

Pētījumi liecina, ka tie nav monofiliska grupa. Patiesībā tās ir ļoti polifītiskas. To radniecība nav noteikta. Lielākā daļa no tām tiek iekļautas Clostridiales, bet tā nav dabiska grupa. Visticamāk, nākotnē tā tiks definēta no jauna.

Lielākā daļa Clostridium ģints sugu ir saprofītiski organismi, kas sastopami daudzviet, galvenokārt augsnē. Tomēr šajā ģintī ir arī daži cilvēku patogēni. Dažu Clostridium ģints pārstāvju producētie toksīni ir vieni no bīstamākajiem zināmajiem. Kā piemērus var minēt tetanus toksīnu (pazīstams kā tetanospazmīns), ko ražo C. tetani, un botulīna toksīnu, ko ražo C. botulinum.

Ievērojamas šīs klases sugas:

• Clostridium perfringens (gangrēna, saindēšanās ar pārtiku)
• Clostridium difficile (pseidomembranozais kolīts)
• Clostridium tetani (stingumkrampji)
• Clostridium botulinum (botulisms)
• Clostridium acetobutylicum
• Clostridium haemolyticum
• Clostridium novyi
• Clostridium oedematiens

Heliobaktērijas arī pieder pie klostrīdiju klases.

Bioloģiskās un mikrobioloģiskās īpašības

Clostridia parasti ir stieņveida (bacilli) grampozitīvas baktērijas ar sporu veidošanas spēju. Sporulācija ļauj izdzīvot nelabvēlīgos apstākļos — sporas ir izturīgas pret siltumu, žāvēšanu un ķīmiskajiem faktoriem. Dažām sugām sporas atrodas termināli (piem., C. tetani), dažām — subtermināli vai centrāli.

Tām parasti piemīt fermentatīvs metabolisms, tās nespēj veikt aerobās elpošanas ķēdes, tāpēc skābeklis var būt toksisks—to izskaidro trūkums dažiem antioksidatīviem enzīmiem (kā superoksīda dismutāze, katalāze). Tomēr pastāv variācijas: dažas sugas ir vairāk aerotolerantas nekā citas.

Toksīni un patogenitāte

Dažas clostrīdiju sugas producē izteikti toksīnus ar specifisku darbības mehānismu:

• Tetanospazmīns (tetanus toksīns) — blokē inhibitoro neirotransmiteru (GABA un glicīna) izdalīšanos muguras smadzenēs, izraisot spastisku paralīzi un krampjus.
• Botulīna toksīns — inhibē acetilholīna sekrēciju perifēros neirona sinapsēs, izraisot flāksu paralīzi un elpošanas mazspēju; ir vairāk serotipu (A–G) ar atšķirīgu klīnisko nozīmi. Botulīna toksīnu izmanto arī medicīnā kā Botox.
• C. difficile toksīni (A un B) — izraisa bīstamu zarnu iekaisumu (pseidomembranozo kolītu), bieži pēc antibiotiku lietošanas, kas iznīcina normālo zarnu mikrofloru.
• C. perfringens toksīni — alfa-toksīns (lecitināze) var izraisīt audu nekrozi un gāzveida gangrēnu; citu tipu enterotoksīni saistīti ar pārtikas izraisītu saindēšanos.

Kliniskā nozīme — slimības un simptomi

Galvenās klīniskās izpausmes:

• Stingumkrampji (tetanus) — sāpes, žokļa spasm (trismus), generalizēti muskuļu krampji, elpošanas grūtības.
• Botulisms — diplopija, ptoze, sausums mutē, norīšanas grūtības, progresējoša muskuļu vāja, elpošanas paralīze.
• Gāzveida gangrēna (clostridiālā gangrēna) — strauja audu nekroze, sāpju zudums zonā, ādas zili-melna krāsa, putošanās zem ādas un sistēmiska saindēšanās (sepsis).
• Clostridium difficile infekcija — caureja, drudzis, vēdera sāpes; smagos gadījumos — pseudomembrānas, ileuss un toksiska megakolona risks.
• Pārtikas saindēšanās — parasti īslaicīga caureja un vēdera krampji (piem., C. perfringens).

Diagnostika

Diagnostika balstās uz klīnisko attēlu un laboratorijas testiem:

• Anaeroba kultūra uz speciālas barotnes (jāizvairās no skābekļa); Gram krāsojums parāda grampozitīvas stieņu formas un var redzēt sporas.
• Toksīna noteikšana seroloskopiski vai mūsdienīgāk — ar molekulārajām metodēm (PCR) un imunoassajām (ELISA) speciāli botulīna vai tetanospazmīna gadījumā.
• C. difficile — GDH tests kopā ar toksīna testu vai PCR diagnostika no izkārnījumiem; endoskopija smagās formās var atklāt pseudomembrānas.
• Attēldiagnostika (rentgens, CT) var palīdzēt gāzveida gangrēnas gadījumā, parādot gāzes kolekcijas mīkstajos audos.

Ārstēšana

Ārstēšana atšķiras atkarībā no fenotipa:

• Tetanus: rensācija ar tetana imunoglobulīnu, rēķina un rīkines simptomātiska ārstēšana (muskulatūras relaksanti, ventilācija), un antibiotikas (piem., metronidazols) infekcijas mazināšanai.
• Botulisms: specifiska antitoksīna administrācija (ja pieejams), intensīvā terapija ar ventilācijas atbalstu, brūču debridements infekcijas gadījumā.
• Gāzveida gangrēna (C. perfringens): steidzama ķirurģiska debridement, plaša spektra antibiotikas (bieži penicilīns kopā ar klindamicīnu vai metronidazolu), un adjuvantā terapija (hiperbariskā skābekļa terapija var būt noderīga).
• C. difficile: pirmās līnijas ir orālie vankomicīns vai fidaksomicīns; smagās vai recidivējošās formas — fekāliju mikrobiotas transplantācija (FMT) var būt ļoti efektīva. Svarīga ir arī antibiotiku lietošanas restrukturēšana.

Profilakse un drošība

Profilaktiski pasākumi iekļauj:

• Vaccināciju pret tetanu (DTaP, Tdap) kā galveno preventīvu stratēģiju.
• Pareiza pārtikas apstrāde un konservēšanas prakse, lai novērstu C. botulinum un C. perfringens izraisītas saindēšanās.
• Antibiotiku mērena lietošana un infekciju kontroles pasākumi slimnīcās, lai samazinātu C. difficile izplatību.
• Rūpīga brūču kopšana un ātra medicīniska apkope pēc traumas vai deguna ievainojumiem, lai novērstu klostrīdiju invāziju.

Rūpnieciskā un ekoloģiskā nozīme

Dažām clostrīdijām ir pozitīva loma: Clostridium acetobutylicum tradicionāli izmantots organisko šķīdinātāju (acetona, butanola, etanola) ražošanā (A–B–E fermentācija). Klostrīdijas ir svarīgas organisko vielu degradācijā augsnēs un nogulumos, kā arī lauksaimniecībā un mazo skābekļa vidi nosacītu fermentāciju procesos.

Taksonomiskie aspekti

Kā minēts iepriekš, klasifikācija ir sarežģīta — monofiliska grupa netiek apstiprināta, un daudzas sugas, kas tradicionāli pieder pie Clostridium, tiek pārvietotas uz citām ģintīm vai klasteriem, lai atspoguļotu filogenētiskās attiecības. Literatūrā un diagnostikā joprojām tiek lietoti gan tradicionālie, gan jaunie nosaukumi, tāpēc svarīgi sekot jaunākajām taksonomijas izmaiņām.

Kopsavilkumā — clostrīdijas ir anaerobas, sporu veidojošas grampozitīvas baktērijas ar plašu ekoloģisko lomu, dažas no tām spēj izraisīt smagas un potenciāli letālas slimības, galvenokārt pateicoties specifiskiem toksīniem; profilakse (piem., vakcinācija, pārtikas drošība, antibiotiku piesardzība) un ātra diagnostika/ārstēšana ir būtiska slimību kontrolēšanai.

Jautājumi un atbildes

J: Kāda ir Firmicutes klase, kurā ietilpst Clostridium?

J: Vai Clostridium ģints pārstāvji ir obligāti anaerobi?

J: Vai Clostridium ģints sugas ir monofiliskas vai polifiliskas?

J: Kur var atrast lielāko daļu šīs ģints sugu?

J: Kādus toksīnus ražo daži šīs klases pārstāvji?

Kādi citi organismi pieder šai klasei?

J: Nosauciet piecas ievērojamas sugas, kas pieder pie šīs klases?

Meklēt pēc burta