Klostriidid: anaeroobsed Firmicute — liigid, toksiinid ja haigused

Klostriidid: anaeroobsed Clostridium-liigid, nende tugevad toksiinid ja põhjustatavad haigused — teetanus, botulism, C. difficile ning ennetus- ja ravivõimalused.

Klostriidid on firmicute klassi hulka kuuluv rühm, kuhu kuuluvad Clostridium ja sellega suguluselt seotud perekonnad. Need bakterid on levinud looduses (mullas, vees, taimse aine lagunemisel) ning mõned liigid elavad ka sooletraktis.

Omadused

Klostriidid on kohustuslikud anaeroobid — nad ei kasuta aeroobset hingamist ning hapnik on nende jaoks sageli mürgine. Enamik liike on grampositiivsed ja roidekujulised; paljudel on võime moodustada vastupidavaid spoore, mis võimaldavad neil üle elada ebapäraseid keskkonnatingimusi ja levitada end keskkonnas pikka aega.

Paljud klostriidid kasutavad fermentatiivset ainevahetust ja toodavad erinevaid happeid, gaase ning eriti olulisi valke ehk toksiine. Need omadused seletavad nende ökoloogilist rolli saprofüütiliste lagundajatena, aga ka patogeensust teatud liigi puhul.

Taksonoomia ja evolutsioon

Uuringud näitavad, et klostriidid ei moodusta ühtset evolutiivset haru: nad ei ole monofüleetiline rühm, vaid üsna polüfüütilised. Paljusid liike on seetõttu raskem siduda selge taksonoomilise hierarhiaga ja järjestused võivad tulevikus muutuda, kuna molekulaar- ja genoomiuuringud täpsustavad nende omavahelisi sugulussuhteid. Enamik liike on praegu paigutatud järjestusse Clostridiales, kuid see nähtus ei pruugi peegeldada loomulikku filogeneetilist rühmitust.

Levimine ja elupaigad

Enamik perekonna Clostridium liike on saprofüütilised organismid ja neid leidub laialdaselt, eriti mullas, aga ka vees, taimse aine lagunemisel ning loomade ja inimeste seedetraktis. Samas perekonnas on ka olulisi inimpatogeene, mis võivad põhjustada naha- ja pehmekoepõletikke, toidumürgitusi, sooleinfektsioone ning neuroloogilisi haiguseid.

Toksiinid ja haigused

Mõnede Clostridium liikide poolt toodetud toksiinid on tuntud kui väga tugevad ja kliiniliselt olulised. Näited:

• C. tetani — toodab teetanustoksiini (tetanospasmiini), mis põhjustab lihasspasmide ja lõualuu jäikuse (teetanus). Ravimata võib teetanus olla eluohtlik, sest spasmid võivad mõjutada hingamise kontrolli.
• C. botulinum — toodab botuliintoksiini, ühe maailma tugevaima bioloogilise toksiini, mis blokeerib neuromuskulaarse ülekande ja põhjustab lihasnõrkust ja paralüüsi (botulism). Botulismiga patsientidel võib tekkida hingamislihaste halvatus ja vajalik on sageli intensiivravi ja ventilatsioonitugi.
• Clostridium perfringens — võib põhjustada gangreeni (ka gaasgangreen), samuti teatud tüüpi toidumürgitust, mille puhul sooleinfektsioonist tekib kõhulahtisus ja krambid.
• Clostridium difficile — seostatakse sageli antibiootikumide järel tekkivaid soolehäireid ja pseudomembranoosset koliiti, mis võib ulatuda kergetest kõhulahtisustest kuni eluohtliku käärsoole põletikuni. Haiguse patogeneesis on olulisel kohal C. difficile'i toksiinid (tavaliselt toksiin A ja toksiin B).

Lisaks eeltoodule toodavad teised Clostridium liikmed erinevaid hemolüüsivaid ja koehävitavaid ensüüme (nt alfa-toksiin C. perfringens'is), mis soodustavad kudede lagunemist, nekroosi ja süsteemset haigust.

Diagnostika ja ravi

Diagnoos põhineb kliinilisel pildil, anamneesil (nt haav, toiduallikas, antibiootikumide hiljutine kasutus) ja laboratoorsel tuvastusel — anaerobsel kultuuril, spoore kuvamisel, toksiini tuvastamisel (immunoassay, PCR või muude molekulaarsete meetoditega). Näiteks botulismi diagnostika hõlmab toksiinide uuringut patsiendi verest või toidust; C. difficile'i tuvastatakse tihti toksiini või selle geeni järgi.

Ravi sõltub haigusest:

• Teetanus: haava ravi, passiivne immuniseerimine tetanusimmunoglobuliiniga, puhastamine/debridement, antibiootikumid ja sümptomaatiline ravi; oluline on ka vaktsineerimine (primaarvaktsiin ja tõhustusdoosid).
• Botulism: antitoksiin (immuniseeritud seerum), intensiivne toetav ravi (eriti hingamisabi) ning haava või toidu allika kõrvaldamine.
• Gaasgangreen ja invasiivsed pehmekoepõletikud: kiire kirurgiline debridement, hoogne antibiootikumravi (nt penitsilliin koos klindamütsiiniga mõnedes juhu), mõnikord hyperbaarne hapnikuravi lisana.
• C. difficile: sõltuvalt raskusastmest ravitakse nüüd tihti oraalsete antibiootikumidega (nt vancomycin, fidaxomicin) ning korduvate juhtude korral võib kasutada soole mikrobioota siirdamist (FMT). Enamikus kergetes juhtudes tuleb lõpetada haiguse vallandav antibiootikum, kuid raske haigusega tuleb alustada sihipärast ravi.

Ennetus

Ennetamine hõlmab tööstuslikku ja toiduohutuse praktikat (head hügieeni, toidu nõuetekohast kuumutamist ja säilitamist), haavade korrektset puhastamist ja ravimist, tervishoiumeetmeid haiglaväliste infektsioonide vältimiseks ning tetanuse puhul laialdast vaktsineerimist. Tõrjehaiguste ja hospitaalsete nakatumiste puhul on oluline kätehügieen ja antibiootikumide ettevaatlik kasutamine, et vältida näiteks C. difficile'i ülekasvu.

Peamised liigid

Selle klassi ja perekonna märkimisväärsed liigid on järgmised:

• Clostridium perfringens (gangreen, toidumürgitus)
• Clostridium difficile (pseudomembranoosne koliit)
• Clostridium tetani (teetanus)
• Clostridium botulinum (botulism)
• Clostridium acetobutylicum — tuntud ka tööstuslikust kasutusest (nt atsetoon‑butanool etanooli tootmisel fermentatsiooniga).
• Clostridium haemolyticum
• Clostridium novyi
• Clostridium oedematiens

Loetelu sisaldab nii inim- kui ka loomapatogeene ning saprofüütilisi liike. Mitmed liigid on ka uurimis- ja biotehnoloogias olulised, näiteks fermenteerimise ja ensüümide tootmise kontekstis.

Heliobakterid (heliobacterid) ja mõned teised vähem tuntud firmikuteks seotud rühmad on samuti seotud klassiga Clostridia või selle lähikonnas paiknevate taksonoomiliste rühmadega, mis rõhutab seda, et nende taksonoomiline paiknemine võib varieeruda sõltuvalt klassifikatsioonist.

Küsimused ja vastused

K: Milline on firmicutes klass, kuhu kuulub Clostridium?

K: Kas perekonna Clostridium liikmed on kohustuslikud anaeroobid?

K: Kas perekonna Clostridium liigid on mono- või polüfüleetilised?

K: Kus leidub enamik selle perekonna liike?

K: Milliseid toksiine toodavad mõned selle klassi liikmed?

K: Millised teised organismid kuuluvad sellesse klassi?

K: Nimetage viis märkimisväärset liiki, mis kuuluvad sellesse klassi?

Otsing