Gramnegatīvās baktērijas definīcija, struktūra, LPS un veselības ietekme

Gramnegatīvās baktērijas ir baktērijas, kas neaiztur kristālvioletās krāsas krāsojumu. Grama krāsojuma testā pēc kristālvioletās krāsas pievieno pretkrāsu - safranīnu. Tas visas gramnegatīvās baktērijas iekrāso sarkanā vai rozā krāsā.

Tas notiek tāpēc, ka ārējā membrāna aizkavē traipa iekļūšanu. Pats tests ir noderīgs, lai klasificētu divus atšķirīgus baktēriju veidus, pamatojoties uz to baktēriju šūnu sieniņu strukturālajām atšķirībām. Grampozitīvās baktērijas saglabā kristālvioletā krāsvielu, kad tās mazgā atkrāsojošā šķīdumā. Salīdzinājumā ar grampozitīvajām baktērijām gramnegatīvās baktērijas ir izturīgākas pret antibiotikām, jo to šūnu sieniņas ir relatīvi necaurlaidīgas.

Lipopolisaharīdu slānis (LPS slānis) ir svarīgs. Cilvēkiem LPS izraisa iedzimtu imūno reakciju, citokīnu ražošanu un imūnsistēmas aktivizāciju. Citokīnu ražošanas rezultātā parasti rodas iekaisums.

Šūnu uzbūve un atšķirības no grampozitīvām baktērijām

Gramnegatīvām baktērijām ir karakteristiska divslāņu šūnu siena:

• Ārējā membrāna — satur Lipopolisaharīdus (LPS), fosfolipīdus un proteīnus (piem., porīnus). Ārējā membrāna darbojas kā barjera pret daudziem hidrofobiem savienojumiem un dažiem antibiotikām.
• Periplazmatiskā telpa — starp ārējo un iekšējo (citoplazmas) membrānu, satur plānāko peptidoglikāna (mureīna) slāni starp abām membrānām.
• Iekšējā (citoplazmas) membrāna — klasiskā lipīdu dubultslāņa membrāna, kas regulē vielu transportu uz iekšpusi un no šūnas.

LPS — struktūra un loma

LPS molekula sastāv no trim galvenajām daļām:

• Lipīds A — hidrofobā daļa, kas piestiprināta pie ārējās membrānas un ir galvenais endotoksīna aktīvā sastāvdaļa. Tieši Lipīds A izraisa spēcīgu imūno reakciju.
• Core oligosaharīds — saista Lipīdu A ar O-antigēnu; stabilizē struktūru.
• O-antigēns (O-polimērs) — mainīga cukuru ķēde, kas atšķiras starp sugām un celmiem; to izmanto serotipēšanai un var ietekmēt noturību pret imūnreakcijām.

LPS tiek atbrīvots šūnu sabrukšanas vai lizēšanas laikā (piem., antibiotiku iedarbības rezultātā) un var izraisīt sistēmisku iekaisumu vai septisko šoku, ja organismā ir liels LPS daudzums.

Imūnreakcija uz LPS un veselības ietekme

• LPS saistās ar TLR4/MD-2 receptoru uz fagocītu un citu imūnķermeņu virsmas, aktivējot NF‑κB ceļu un izraisa proiekaisumu citokīnu (piem., TNF-α, IL-1, IL-6) izdalīšanos.
• Nelielā daudzumā tas stimulē aizsardzības atbildi (iepazīšanās ar patogēnu), lielā daudzumā — var novest pie sistēmiskas iekaisuma, asinsspiediena krišanās, koagulācijas traucējumiem un septiskā šoka.
• LPS klīniskie simptomi: drudzis, drebuļi, strauja elpošana, asinsspiediena samazināšanās, orgānu disfunkcija.

Antibiotiku pretestība un mehānismi

Gramnegatīvās baktērijas bieži ir grūtāk ārstējamas. Galvenie pretestības mehānismi:

• Samazināta iekļūšana — ārējā membrāna un porīnu izmaiņas samazina antibiotiku iekļūšanu.
• Efflux pumpas — izvada antibiotikas no šūnas ārpusē.
• Enzimātiska inaktivācija — beta‑laktamāzes, tajā skaitā ESBL un karbapenemāzes, kas degrade antibiotikas.
• Plazmīdu pārnese — rezistences gēni tiek ātri izplatīti starp baktērijām.

Tāpēc terapija bieži balstās uz antibiogrammas rezultātiem un var prasīt kombinētu vai rezervju antibiotiku lietošanu.

Paraugprakse, diagnostika un piemēri

• Gram krāsojums: kristālviolets → jods → dekrāsošana ar alkoholu → safranīns. Gramnegatīvās šūnas pēc dekrāsošanas aizkrāso sarkanā/rozā krāsā.
• LPS/endotoksīna detektēšana: Limulus amebocītu lizāta (LAL) tests tiek lietots, lai atklātu endotoksīnu, īpaši medicīnas produktos un šķidrumos.
• Papildu metodes: kultūra, biokemiskie testi, MALDI-TOF, PCR un antibiotiku jutīguma testi.
• Bieži gramnegatīvie patogēni: Escherichia coli, Klebsiella spp., Pseudomonas aeruginosa, Salmonella, Shigella, Neisseria spp., Haemophilus influenzae u.c.

Klīniskā nozīme un ārstēšana

Gramnegatīvās baktērijas izraisa dažādas infekcijas — urīnceļu infekcijas, pneimonijas, gastroenterītu, meningītu un asinsrites infekcijas (bakterēmija, sepsis). Ārstēšana parasti ietver:

• Ātri uzsākt atbilstošu antibiotiku pēc iespējas pēc audiogrāfa vai empīriski, balstoties uz klīniskajām vadlīnijām.
• Subjektīvā un atbalstoša ārstēšana sepsē (intravenoza šķidruma papildināšana, vazopresori, skābekļa terapija, intensīvā aprūpe).
• Fokusēta terapija pēc baktērijas identifikācijas un jutīguma noteikšanas; invazīvo ierīču (piem., katetru) noņemšana, ja tās ir infekcijas avots.
• Dažos gadījumos lieto arī preparātus, kas saista LPS (piem., polimiksīni kā kolistīns), taču to toksicitāte un ierobežotā efektifitāte prasa piesardzību.

Profilakse

• Roku higiēna, sterilizācija, pareiza dezinfekcija instrumentiem.
• Rūpīga antibiotiku lietošana, lai samazinātu rezistences attīstību.
• Vakcinācija pret dažiem gramnegatīviem patogēniem, kur pieejama (piem., meningokoku vakcīnas).
• Dzeramā ūdens un pārtikas drošība, slimību kontrole slimnīcās.

Kopsavilkumā: gramnegatīvās baktērijas atšķiras no grampozitīvajām ar savu ārējo membrānu un LPS klātbūtni. LPS ir spēcīgs imūnmodulators, kas var aizsargāt saimnieku, bet lielā daudzumā — radīt bīstamu sistēmisku iekaisumu. Sapratne par to struktūru, diagnostiku un pretestības mehānismiem ir būtiska efektīvai profilaksei un ārstēšanai.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir gramnegatīvās baktērijas?

J: Kā gramnegatīvās baktērijas identificē pēc Grama krāsojuma?

J: Kāpēc gramnegatīvās baktērijas Grama krāsojuma testā iekrāsojas sarkanā vai rozā krāsā?

J: Kas padara gramnegatīvās baktērijas izturīgākas pret antibiotikām?

J: Kāda ir lipopolisaharīda slāņa nozīme gramnegatīvajās baktērijās?

J: Kāda ir LPS izraisītā citokīnu ražošana cilvēkos?

J: Kāda ir Grama traipu testa lietderība?

Meklēt pēc burta