Anaeroobid: määratlus, tüübid ja mõju tervisele

Anaeroobid — määratlus, peamised tüübid (kohustuslikud, fakultatiivsed, aerotolerantsed jne) ja nende mõju tervisele: haigused, toksiinid ning kasulikud mikroobid.

Anaeroobne organism on mis tahes elusolend, mis ei vaja kasvuks hapnikku. Anaeroobid elavad ja paljunevad kohtades, kus hapniku kontsentratsioon on madal või puudub täielikult — näiteks pinnase sügavuses, seedetrakti sügavates osades, mädanevates haavades või setetes.

• Kohustuslikud anaeroobid — surevad või nende kasv peatub, kui nad puutuvad kokku atmosfääri hapniku tasemega.
• Fakultatiivsed anaeroobid — võivad kasutada hapnikku, kui see on olemas; hapniku puudumisel nad aga vahetavad ainevahetust ja kasutavad anaerobseid teid.
• Aerotolerantsed anaeroobid — taluvad hapnikku ja võivad selle juures ellu jääda, kuid ei kasuta hapnikku lõpliku elektronaktseptorina; nende ainevahetus on peamiselt fermentatiivne.

Tüübid ja hapnikutaluvuse nüansid

Mikroaerofiilid on organismid, kes vajavad hapnikku, kuid ainult väikestes kontsentratsioonides (madalas mikromolaarses vahemikus); nende kasvu pärsib normaalne hapniku kontsentratsioon (ligikaudu 200 mikromolaarset). Nanaerobid ei kasva mikromolaarse hapniku kontsentratsiooni juures, kuid võivad kasvada nanomolaarse hapniku juures ning sellest kasu saada. Erinevad anaeroobid asetuvad hapnikugradiendil erinevatesse niššidesse — sügavamates ja tihedamates materjalides on hapnik sageli vähe või puudub täielikult, mis soodustab anaeroobide levikut.

Metaboolised strateegiad

Kohustuslikud anaeroobid kasutavad energia saamiseks sageli fermentatsiooni või anaeroobset hingamist. Kui fakultatiivsed anaeroobid satuvad hapniku kätte, eelistavad nad aeroobset hingamist (sest see annab rohkem ATP-d); hapniku puudumisel liiguvad mõned neist kääritamisele ja teised anaeroobsele hingamisele. Aerotolerantsed organismid on rangelt fermentatiivsed. Mikroaeroobid teostavad peamiselt aeroobset hingamist, kuid mõned neist võivad hädaolukorras teha ka anaeroobset hingamist.

Keskkond ja ökosüsteemne roll

Anaeroobid mängivad olulist rolli orgaanilise aine lagundamises ja toitaineringes. Nad osalevad näiteks:

• sõnnikus ja setetes toimuvates lagunemisprotsessides;
• reovee puhastamises (anaeroobne digestioon toodab metaani);
• piimhappe ja teiste fermentatsioonitoodete tootmises (fermenteeritud toidud ja probiootikumide tootmine);
• lämmastiku ringkäigul, näiteks denitrifikatsioonis, kus nitraat muudetakse läbi anaeroobse protsessi lämmastikuks.

Mõju tervisele ja meditsiiniline tähtsus

Mõned anaeroobsed bakterid toodavad toksiine — näiteks teetanuse või botuliini toksiine — mis on väga ohtlikud kõrgematele organismidele, sealhulgas inimestele. Anaeroobid on seotud erinevate haiguslike seisunditega:

• sügavad haava- ja pehmete kudede infektsioonid (mädad, abstsessid), kus hapniku puudumine loob soodsa keskkonna;
• põletikud kõhuõõnes, kaaries ja periodontaalsed infektsioonid, kus esinevad erinevad anaeroobsed liigid;
• aspiratsioonikopsupõletik ja kopsuabstsessid (eriti kui mõni suust või seedetraktist pärit materjal satub kopsudesse);
• süsteemsed toksiinidest põhjustatud mürgistused — näiteks botulism ja teetanus.

Anaeroobsete infektsioonide ravi nõuab sageli kombinatsiooni sobivast antibiootikumist (näiteks metronidazol, klindamütsiin või beetalaktamaasi inhibiitoriga kombineeritud ravimid, sõltuvalt tundlikkusest) ja kirurgilisest drenaažist või nekrektoomiast, et eemaldada hapnikuga piiratud mädane kude. Õige mikrobioloogiline diagnoos on oluline, sest anaeroobid ei ilmu alati standardsetes aeroobsetes kultuurides.

Kultiveerimine ja laboritingimused

Anaeroobide kasvatamine laboris nõuab hapniku eemaldamist või vähendamist. Levinud meetodid hõlmavad anaerobseid kambreid, anaerobseid purke või jäke (GasPak), spetsiaalseid toitekeskkondi ja redoksindikaatoreid (nt resasuriin). Anaeroobide identifitseerimisel kasutatakse mikroskoopiat, kultuuri tingimusi ja kaasaegseid molekulaarseid meetodeid (nt PCR, mass-spektromeetria). Laboris töötades tuleb järgida bioloogilise ohutuse nõudeid, eriti kui käsitletakse toksiine või patogeenseid liike.

Mikrobioloogilised ja biokeemilised alused hapnikutundlikkusele

Hapnik kahjustab anaeroobe peamiselt reaktiivsete hapnikuliikide (ROS) kaudu. Aerobiilised organismid kaitsevad end ensüümidega nagu superoksiiddismutaas, katalaas ja peroksüdaas. Paljudel rangelt anaeroobsetel organismidel puuduvad või on nõrgad need kaitsesüsteemid, mistõttu hapnik on nende jaoks toksiline.

Kuidas ära tunda ja ennetada anaeroobseid infektsioone?

• Õige haavahooldus ja puhtus vähendavad riski, et haavasse satub anaeroobset mikroorganismi.
• Kõhuvigastuste ja kirurgiliste protseduuride ajal õige aseptika ning vajadusel profülaktiline antibiootikumravi.
• Kui tekib sügav mädaline või ebameeldiva lõhnaga haav, palavik või laienenud turse, pöörduge arsti poole — anaeroobseid infektsioone tuleb tihti ravida invasiivselt (drainimine) koos antibiootikumidega.

Anaeroobid on mitmekesine ja ökoloogiliselt tähtis organismide rühm — nad võivad olla nii kasulikud (fermentatsioon, biogaasi tootmine, seedetrakti mikrobiota) kui ka ohtlikud (toksiinide tootmine, sügavad infektsioonid). Mõistmine, kuidas nad suhestuvad hapnikuga ja milliseid ainevahetusviise nad kasutavad, on oluline nii loodusteadustes kui meditsiinis.

Küsimused ja vastused

K: Mis on anaeroobne organism?

K: Mis vahe on kohustusliku anaeroobse ja fakultatiivse anaeroobse vahel?

K: Mis on aerotolerantne organism?

K: Mis on mikroaerofiil?

K: Mis on nanaerobid?

K: Millised on erinevad viisid, kuidas anaeroobsed organismid saavad energiat toota?

K: Kas mõned anaeroobsed bakterid toodavad ohtlikke toksiine?

Otsing