ANAEROBE BAKTERIEN: EIGENSCHAFTEN, TYPEN, ARTEN, KULTUR - BIOLOGIE - 2025

Die anaeroben Bakterien sind solche, die keinen Sauerstoff in ihren Stoffwechselprozessen verwenden. Tatsächlich können viele dieser Bakterien in Umgebungen, in denen dieses Element vorhanden ist, nicht überleben, da es für sie toxisch ist.

Einer der Stoffwechselprozesse, die von dieser Art von Bakterien ausgeführt werden und der am häufigsten untersucht wurde, ist die Fermentation. Dies ist ein Verfahren, das auf industrieller Ebene eine Vielzahl von Anwendungen hat, unter anderem in Bezug auf die Herstellung von alkoholischen Getränken, Joghurt und Essig.

Bacteroides, eine Gattung anaerober Bakterien. Quelle: US-Regierung

In ähnlicher Weise haben viele dieser Bakterien ihren natürlichen Lebensraum im menschlichen Körper, der hauptsächlich im Magen-Darm-Trakt vorkommt. Einige sind harmlos, andere verursachen verschiedene Pathologien im Körper, von denen viele zum Tod führen können.

Eigenschaften

Anaerobe Bakterien gehören zu den ersten Lebewesen auf dem Planeten. Vor Tausenden von Jahren, als die ersten Lebensformen auftauchten, war der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre sehr niedrig. Aus diesem Grund hatten die ersten Organismen, die entwickelt wurden, andere zelluläre Mechanismen, um Energie zu gewinnen.

Tatsächlich ist Sauerstoff für viele Arten, aus denen die Gruppe der anaeroben Bakterien besteht, hochgiftig. Aus diesem Grund kommen einige Bakterien in Lebensräumen vor, in denen kein Sauerstoff vorhanden ist.

Ebenso gibt es anaerobe Bakterien, die das Leben in Gegenwart sehr geringer Mengen Sauerstoff unterstützen, sodass sie in einer größeren Vielfalt von Umgebungen lokalisiert werden können. Einige dieser Bakterien sind Teil der regulären menschlichen Mikrobiota, insbesondere auf der Ebene der Mundhöhle und des Magen-Darm-Trakts.

Andererseits führen diese Bakterien eine Fermentation durch. Dies ist ein katabolischer Prozess, bei dem organische Verbindungen in Abwesenheit von Sauerstoff zu einfacheren Verbindungen abgebaut werden. Es wird hauptsächlich von anaeroben Bakterien durchgeführt.

Ebenso gibt es keine einzige Art der Fermentation. Abhängig vom erhaltenen Produkt gibt es verschiedene Arten, wie z. B. Essig-, Milchsäure- und Alkoholfermentation.

In diesen Bakterien funktionieren die verschiedenen Enzymsysteme in Abwesenheit von Sauerstoff perfekt. Dies liegt daran, dass sie andere Verbindungen wie Fumarat, Nitrat oder Sulfat als Elektronenakzeptoren verwenden.

Es ist angebracht zu erwähnen, dass viele der anaeroben Bakterien menschliche Krankheitserreger darstellen. Unter den bekanntesten und untersuchten Arten sind unter anderem die Arten der Gattungen Porphyromonas, Clostridium und Prevotella zu nennen.

Arten von anaeroben Bakterien

Viele der anaeroben Bakterien können nicht widerstehen, sich in Umgebungen zu befinden, in denen Sauerstoff vorhanden ist, da dies für sie giftig ist. Es gibt jedoch auch einige, die, obwohl sie keinen Sauerstoff verwenden, in Umgebungen überleben können, in denen unterschiedliche Konzentrationen dieses Gases vorliegen.

In diesem Sinne können anaerobe Bakterien in drei Typen unterteilt werden: obligate anaerobe, aerotolerante und fakultative anaerobe.

Obligatorische Anaerobier

Sie sind auch als strenge anaerobe Bakterien bekannt. Sie sind diejenigen, die keinen Sauerstoff für einen Stoffwechselprozess verwenden. Ihre Toleranz gegenüber diesem Gas ist variabel. Demnach werden obligate anaerobe Bakterien klassifiziert in:

- Streng: Verträgt nur Sauerstoffkonzentrationen unter 0,5%.

- Mäßig: Sie vertragen Sauerstoffkonzentrationen zwischen 2 und 8%.

Aerotolerante Anaerobier

Dies sind Bakterien, die, obwohl sie keinen Sauerstoff zur Durchführung eines zellulären Prozesses verwenden, in Lebensräumen leben können, in denen er vorhanden ist. Ein klassisches Beispiel für diese Art von Bakterien ist Pronibacterium acnespio, das viele Fälle von Akne verursacht.

Fakultative Anaerobier

Fakultative anaerobe Bakterien verwenden keinen Sauerstoff für ihre Stoffwechselprozesse, können jedoch in Gegenwart von Sauerstoff leben, da dieser für sie nicht toxisch ist. Sie führen hauptsächlich den Fermentationsprozess durch, um die notwendige Energie zu erhalten. Zu den bekanntesten fakultativen anaeroben Bakterien gehören Escherichia coli und Staphylococcus aureus.

Anaerobe Bakterienarten

Um die Untersuchung anaerober Bakterien zu erleichtern, können sie nach ihrer Form und Färbung in gramnegative Kokken, grampositive Kokken, gramnegative Stäbchen und grampositive Stäbchen eingeteilt werden.

-Gram negative Kokos

Innerhalb dieser Gruppe sind mehrere Gattungen wie Veillonella und Megasphaera.

Veillonella

Dies ist eine Gattung von gramnegativen Bakterien, die für ihr Fermentationspotential bekannt ist. Diese Bakterien fermentieren Lactat zu Acetat und Propionat über einen Stoffwechselweg, der als Methylmalonyl-CoA-Weg bekannt ist.

Ebenso sind sie ein wesentlicher Bestandteil der Mikrobiota bestimmter Körperteile wie der Mundhöhle und des Magen-Darm-Trakts.

-Gram positive Kokosnüsse

Es handelt sich um runde Bakterien, die, wenn sie mit dem Grammpigment angefärbt werden, eine charakteristische violette Farbe annehmen.

Anaerococcus

Bakterien dieser Gattung sind Teil der Bakterienflora des menschlichen Körpers. Es ist jedoch möglich, dass dies die Ursache für bestimmte pathologische Prozesse ist. Dieses Bakterium wurde aus Vaginalausfluss, Ovarialabszessen und bestimmten chronischen Wunden isoliert.

Ebenso wurde in verschiedenen klinischen Fallstudien festgestellt, dass Arten dieser Gattung eine Vielzahl von Infektionen sowohl im Harntrakt als auch im Blut verursachen können.

Pepto-Streptococcus

Es ist eine Bakteriengattung, die beim Menschen häufig zur Entwicklung von Pathologien führt. Darüber hinaus sind sie Teil der Mikrobiota bestimmter Körperschleimhäute wie Oropharyngeal und Urogenital.

-Gram negative Bazillen

Sie sind Bakterien, die eine längliche Stabform haben und dadurch gekennzeichnet sind, dass sie eine Fuchsia-Farbe annehmen, wenn sie dem Gram-Färbeprozess unterzogen werden. Diese Gruppe anaerober Bakterien umfasst mehrere Gattungen.

Prevotella

Es ist eine Bakteriengattung, die häufig als Bestandteile der Bakterienflora der Mundhöhle, des Magen-Darm-Trakts und der Vaginalhöhle vorkommt. Trotzdem vermehren sich diese Bakterien unkontrolliert, wenn sich die normalen Körperbedingungen ändern.

In diesem Fall verursacht Prevotella die Entwicklung bestimmter Infektionen, von denen die häufigsten auf der Ebene der Parodontalschleimhaut auftreten. Sie wurden auch aus Patienten mit rheumatoider Arthritis isoliert.

-Gram positive Bazillen

Diese Gruppe umfasst stäbchenförmige Bakterien, die in ihrer Zellwand eine dicke Schicht Peptidoglycan aufweisen, die die Grammfarbstoffpartikel zurückhält und ihr eine violette Farbe verleiht. Diese Gruppe umfasst eine Vielzahl von Arten, die beim Menschen verschiedene Krankheiten und Pathologien verursachen.

Clostridium botulinum

Es ist ein grampositives Bakterium, das durch die Produktion von Sporen gekennzeichnet ist, die einen Infektionserreger für den Menschen darstellen. Auf die gleiche Weise synthetisiert und setzt dieses Bakterium bestimmte Toxine frei, deren Hauptfunktion darin besteht, die Muskeln zu lähmen.

Unter den Krankheiten, die dieses Bakterium hervorruft, können wir Nahrungsmittelbotulismus erwähnen, der den Magen-Darm-Trakt betrifft, und Säuglingsbotulismus, der Kleinkinder betrifft und durch die direkte Aufnahme von Sporen verursacht wird.

Clostridium tetani

Dieses Bakterium ist auf dem Gebiet der Medizin bekannt und Gegenstand zahlreicher Studien zu den Auswirkungen, die es auf den Körper hat. Wie die übrigen Bakterien der Gattung Clostridium produziert dieses Bakterium Endosporen, die sehr resistent gegen Umweltbestandteile sind.

Clostridium tetani. Quelle: Inhaltsanbieter: CDC

Ebenso verursacht dieses Bakterium beim Menschen eine als Tetanus bekannte Pathologie. Diese Krankheit wird durch den Eintritt von Sporen in den Körper verursacht, die keimen und beginnen, die Toxine dieser Art zu synthetisieren und freizusetzen.

In diesem Fall stören die Sporen die Übertragung von Nervenimpulsen, wodurch die Muskeln schmerzhaft krampfen.

Unterschiede zu aeroben Bakterien

Der Hauptunterschied zwischen anaeroben und aeroben Bakterien besteht in der Verwendung von Sauerstoff und der Fähigkeit, sich in Gegenwart oder Abwesenheit dieses Elements zu entwickeln.

In diesem Sinne verwenden anaerobe Bakterien keinen Sauerstoff für ihre internen Energieerzeugungsprozesse. Im Gegenteil, aerobe Bakterien verwenden es als Elektronenakzeptor während des Prozesses der Zellatmung, wodurch sie Moleküle organischer Verbindungen wie Glucose abbauen und eine große Energiemenge erhalten.

Ebenso gibt es anaerobe Bakterien, die, abgesehen davon, dass sie in ihren verschiedenen Prozessen keinen Sauerstoff verwenden, nicht in sauerstoffreichen Umgebungen vorkommen können, da dieses Element für sie hochgiftig ist. Anstelle der Zellatmung laufen sie fermentiert.

Ein weiterer bemerkenswerter Unterschied zwischen den beiden Zelltypen hängt mit ihrem Lebensraum zusammen. Aerobe Bakterien kommen in Umgebungen vor, in denen Sauerstoff weit verbreitet ist, während aneroide Bakterien in Umgebungen überleben, in denen kein Sauerstoff vorhanden ist oder in denen die Sauerstoffkonzentrationen sehr niedrig sind.

Anaerobe Bakterienkultur

Die Kultivierung anaerober Bakterien ist ein Prozess, bei dem alle erforderlichen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden müssen, um Fehler zu vermeiden. Hierbei ist zu beachten, dass einige Arten anaerober Bakterien keinerlei Kontakt mit Sauerstoff haben können, da dies für sie ein toxisches Mittel sein kann.

Eines der Elemente, die bei der Durchführung einer Kultur im Labor berücksichtigt werden müssen, ist das zu verwendende Kulturmedium. Jede Gruppe von Bakterien hat bestimmte spezifische Anforderungen.

Kulturmedien

Gegenwärtig gibt es viele Kulturmedien, die zur Aussaat jeder Art von Bakterien verwendet werden können. Im speziellen Fall von anaeroben Bakterien erfordert das Kulturmedium die Zugabe eines Reduktionsmittels wie Thioglycollat ​​oder Cystein.

Ebenso kann zur Optimierung der erwarteten Ergebnisse ein Redoxindikator hinzugefügt werden, der das mögliche Vorhandensein von Sauerstoff wie Resazurin anzeigt.

Die am häufigsten verwendeten und empfohlenen Kulturmedien zum Aussäen anaerober Bakterien sind:

- Blutagar für Anerobios: Enthält unter anderem Fleischextrakt, Hefeextrakt, NaCl, Glucose und Pepton.

- Schokoladenagar: Es wird nicht häufig zur Kultivierung anaerober Bakterien verwendet. Dank seiner Komponenten ist es jedoch möglich, sie dort wachsen zu lassen.

- Ethylphenylalkohol-Agar mit Blut: Dieses Medium wird häufig zur ordnungsgemäßen Isolierung anaerober Bakterien verwendet.

- Columbia-Agar mit Colistin und Nalidixinsäure.

- Thioglycollat: Es ist im Allgemeinen mit L-Cystin, Hämin und Vitamin K angereichert.

- KVLB-Agar (Kanamycin, Vancomycin, lackiertes Blut): speziell für gramnegative Bazillen.

Prozess

Sobald das zu verwendende Kulturmedium entsprechend den zu kultivierenden Bakterien ausgewählt wurde, kann das Verfahren beginnen. In diesem Sinne muss eine völlig anaerobe Umgebung geschaffen werden, in der kein Sauerstoff vorhanden ist. Um dies zu erreichen, können zwei Verfahren befolgt werden:

- Natriumhydroxid-Pyrogallinsäure-Methode: Diese Methode basiert auf der Gewinnung einer anaeroben Umgebung durch chemische Reaktion unter Verwendung eines Katalysators anstelle eines Reduktionsmittels. Es ist ein heikles und möglicherweise gefährliches Verfahren.

- Verwendung von anaeroben Kolben: Diese Art von Kolben ist sehr nützlich für die Kultivierung von anaeroben Organismen. Es wird jedoch nur bei Organismen angewendet, die einem leichten Kontakt mit geringen Sauerstoffmengen standhalten können.

Ebenso muss eine Art Vakuum geschaffen werden, um mit der Kultivierung fortzufahren. Dies kann auf verschiedene Arten erfolgen: Verdrängung von Sauerstoff durch andere Gase, Absorption von Sauerstoff durch chemische oder biologische Methoden oder Verwendung von Reduktionsmitteln.

Kultur von Clostridium perfringens. Quelle: Bildnachweis: Inhaltsanbieter: CDC / Dr. Stuart E. Starr

Sobald diese Schritte durchgeführt wurden, wird eine Inokulation durchgeführt, um die Kultur zu inkubieren und auf die angemessene Zeit zu warten, um die erhaltenen Kolonien zu untersuchen. Die Wartezeit hängt von der Art ab, die kultiviert wird.

Es gibt schnell wachsende Arten (18-24 Stunden) wie Clostridium perfringens und andere Arten mit langsamem Wachstum (5-7 Tage) wie Propionibacterium.

Methoden zur Plattenzählung

Diese Methoden werden verwendet, um die ungefähre Anzahl von Mikroorganismen herauszufinden, die in einer Kultur gefunden werden. Im Fall von anaeroben Bakterien gibt es verschiedene Techniken, die das Zählen ermöglichen.

Da jedoch viele dieser Bakterien nicht in direkten Kontakt mit Sauerstoff kommen können, weil dieser giftig ist, muss beim Üben dieser Techniken äußerste Vorsicht walten lassen.

In diesem Sinne werden hier zwei Methoden beschrieben: die wahrscheinlichste Anzahl (für strenge Aerobic) und die Plaque-Ausbreitungsmethode (für fakultative und mikroaerophile Anaerobier).

Höchstwahrscheinlich Zahlenmethode

Diese Technik basiert auf der Bestimmung der Anwesenheit oder Abwesenheit von Mikroorganismen in einer Probe. Dies erfolgt in Replikaten aufeinanderfolgender Lösungen. Das Prinzip hinter dieser Methode ist, dass sich eine einzelne lebende Zelle entwickeln kann, wodurch eine trübe Kultur entsteht.

Um diesen Prozess durchzuführen, ist es notwendig, eine Reihe von seriellen Auflösungen der Kulturprobe durchzuführen. Hierzu ist es wichtig, ein flüssiges Kulturmedium mit den Nährstoffanforderungen zu verwenden. Sobald dies geschehen ist, werden die Reagenzgläser inkubiert, während auf das Wachstum der Mikroorganismen gewartet wird.

Nach Ablauf der angemessenen Zeit erscheinen die Reagenzgläser, in die eine oder mehrere Bakterienzellen eingeimpft wurden, trüb.

Wenn die Röhrchen, in denen der Auflösungsfaktor zunimmt, überprüft werden, werden sie zunehmend weniger trüb, da sie immer weniger Bakterienzellen enthalten. Dies ist der Fall, bis ein Punkt erreicht ist, an dem es keinen oder nur einen Mikroorganismus mehr gibt.

Schließlich wird die Bevölkerungsdichteschätzung aus dem Muster des Auftretens in seriellen Lösungen und unter Verwendung einer Standard-Wahrscheinlichkeitstabelle erhalten, die für diesen Zweck entworfen wurde.

Plattenverteilungsmethode

Dies ist eine ziemlich einfache Methode. Zunächst sollten mehrere Petrischalen mit dem Kulturmedium ordentlich angeordnet werden. Anschließend wird 1 ml Lösung in jede Kapsel eingeimpft. Es ist wichtig zu beachten, dass die Lösungen den zu zählenden Mikroorganismus enthalten.

Dann wird mit Hilfe eines Glasstabs das beimpfte Material homogen auf der gesamten Oberfläche des Kulturmediums verteilt.

Schließlich werden die Petrischalen unter den Bedingungen inkubiert, die für die für jede Art von Mikroorganismus erforderliche Zeit erforderlich sind. Schließlich werden die erzeugten Kolonien gezählt.

Krankheiten verursacht

Viele der anaeroben Bakterien sind bekannte Krankheitserreger für den Menschen und verursachen Krankheiten und Pathologien, die sogar das Leben des Einzelnen gefährden können.

Infektionen in Höhe der Mundhöhle

Die Mundhöhle ist die ideale Umgebung für viele anaerobe Bakterien, die sich dort vermehren und bestimmte Pathologien wie Parodontitis, nekrotisierende Gingivitis und Abszesse erzeugen.

Die meisten dieser Infektionen sind mit Schmerzen, Schleimhautläsionen und Eiterung verbunden, was zu einem Anstieg der Körpertemperatur führt.

Unter den verursachenden Bakterien ist Porphyromonas gingivalis das am häufigsten in diesen Läsionen isolierte.

Darminfektionen

Einer der Infektionswege für diese Art von Bakterien ist die Einnahme von Sporen (bei sporulierten Bakterien) oder kontaminierten Nahrungsmitteln und Wasser.

In diesen Fällen verankern sich die Bakterien im Darm und beginnen, die Darmschleimhaut zu schädigen, was Symptome wie Fieber, Bauchschmerzen, flüssigen Stuhl, Blähungen, Übelkeit und allgemeines Unwohlsein auslöst.

Die anaeroben Bakterien, die dieses Krankheitsbild erzeugen können, sind unter anderem Clostridium difficile und Escherichia coli.

Hautinfektionen

Einige dieser Bakterien können sie infizieren, wenn sie mit einer offenen Wunde in Kontakt kommen. In diesem Fall können schwere Hautinfektionen wie Gasbrand auftreten, dessen Erreger Clostridium perfringes ist.

Zu den Symptomen einer Gasbrandwunde gehören unter anderem: mit blutiger Flüssigkeit gefüllte Blasen, subkutanes Emphysem, starke Schmerzen und hohes Fieber.

Eine andere Pathologie, die durch anaerobe Bakterien auf Hautebene verursacht wird, ist die nekrotisierende Fasziitis, bei der sich die Infektion über das Hautgewebe hinaus ausbreitet und sogar die die Muskeln umgebende Faszie betrifft.

Zu den Symptomen gehören akute Schmerzen, schweres Erythem, Blasen und meistens Gangrän. Zu den Erregern dieser Pathologie gehört Staphylococcus aureus.

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