Gramnegativne bakterije: definicija, zgradba in odpornost na antibiotike
Razlaga gramnegativnih bakterij: definicija, celična zgradba, vloga LPS in mehanizmi odpornosti proti antibiotikom ter posledice za vnetja in zdravljenje.
Gramnegativne bakterije so bakterije, ki pri Gramovem barvanju ne zadržijo barvila kristalne vijolice. Postopek običajno vključuje nanašanje kristalne vijolice, fiksacijo z jodovo raztopino, dekoloracijo z alkoholom in protibarvanje s safraninom; pri gramnegativnih vrstah dekolorizacija odstrani vijolično barvo in safranin celice obarva rdeče ali rožnato. Test je uporabno diagnostično orodje za razvrščanje dveh osnovnih tipov bakterij glede na razlike v celičnih stenah: grampozitivne bakterije ohranijo vijolično barvo, gramnegativne pa ne.
Zgradba celične ovojnice
Gramnegativne bakterije imajo značilno večplastno celično ovojnico, ki vključuje:
- zunanjo membrano z lipopolisaharidi (LPS) in vgrajenimi beljakovinami (porini);
- tanko peptidoglikansko plast (peptidna stena) v periplazmatskem prostoru;
- notranjo (citoplazemsko) membrano, ki obdaja citoplazmo.
Zunanja membrana deluje kot dodatna pregrada, ki omejuje prehod velikih in hidrofilnih molekul ter nekaterih antibiotikov. Porini so kanali, skozi katere lahko nekatera manjša molekularna sredstva prehajajo, a njihova selektivnost vpliva na dovzetnost za zdravila. V periplazmi se nahajajo tudi encimi, ki sodelujejo pri presnovi, razgradnji hranil in razgradnji antibiotikov.
Lipopolisaharidi (LPS) in imunološki odziv
Pomembna sestavina zunanje membrane je plast lipopolisaharidov (LPS). Strukturno LPS vključuje lipid A (endotoksin), jedrno oligosaharidno komponento in O-antigen. Pri ljudeh LPS sproži prirojeni imunski odziv z vezavo na receptorje (npr. TLR4), kar vodi do sproščanja citokinov in aktivacije imunskega sistema. Prekomerna produkcija citokinov lahko povzroči močno vnetje in v hujših primerih sistemski vnetni odziv ter septični šok. Vnetje je zato pogosta in klinično pomembna posledica okužb z gramnegativnimi bakterijami.
Mehanizmi odpornosti proti antibiotikom
Gramnegativne bakterije so pogosto bolj odporne na antibiotike kot grampozitivne zaradi več dejavnikov. Najpomembnejši mehanizmi vključujejo:
- neprepustna zunanja membrana in zmanjšana permeabilnost preko porinov;
- proizvodnja beta-laktamaz (vključno z razširjenimi spektralnimi beta-laktamazami — ESBL, ter karbapenemazami), ki razgrajujejo beta-laktamska zdravila;
- efflux potiski (črpalke), ki aktivno izločajo antibiotike iz celice;
- spremembe tarčnih mest (mutacije proteinov, ribosomov ali encimov), ki zmanjšajo vezavo zdravila;
- plazmidi in prenos genov (horizontalni prenos), ki omogočajo hitro širjenje odpornosti med različnimi bakterijskimi vrstami;
- biofilmi, kjer so bakterije zaščitene z ekstracelularnim matriksom in so manj dovzetne za antibiotike in imunski sistem.
Klinični pomen in pogoste vrste
Gramnegativne bakterije povzročajo širok spekter okužb: sepsa, okužbe sečil, pljučnice, intraabdominalne okužbe, okužbe ran in bolnišnične okužbe (npr. pri invazivnih medicinskih posegih). Pogosti rodovi in vrste vključujejo Escherichia, Klebsiella, Pseudomonas, Acinetobacter, Salmonella, Shigella, Neisseria in Haemophilus. Nekatere vrste so posebno zaskrbljujoče zaradi večje odpornosti in povezave z zdravstvenimi ustanovami.
Diagnostika, zdravljenje in preprečevanje
Laboratorijsko se gramnegativne bakterije razlikujejo z Gramovim obarvanjem, kulturo na selektivnih gojiščih in molekularnimi metodami (PCR, sekvenciranje). Zdravljenje zahteva izbor ustreznega antibiotika na podlagi antibiograma; pogosto je potrebna kombinirana terapija pri hudih okužbah ali pri okužbah z večkratno odpornimi sevi. V primeru okužb z endotoksini (LPS) je podpora bolniku (npr. zdravljenje septičnega šoka) ključna poleg ciljne antibiotične terapije.
Preprečevanje vključuje strogo higieno rok, aseptične postopke v zdravstvenih ustanovah, nadzor nad uporabo antibiotikov (antimikrobna politika), cepljenja tam, kjer so na voljo, in ukrepe za preprečevanje širjenja odpornih sevi (izolacija, spremljanje bolnišničnih okužb).
Kratek povzetek
Gramnegativne bakterije so opredeljene z odzivom na Gramovo obarvanje, imajo značilno zunanjo membrano z LPS in tanjšo peptidoglikansko steno ter so pogosto bolj odporne na antibiotike zaradi kombinacije fizičnih pregrad in genetskih mehanizmov odpornosti. Zaradi kliničnih posledic, kot so hude sistemske okužbe in širjenje odpornosti, so pomemben fokus diagnostične in preventivne medicine.
Struktura gramnegativne celične stene
Grampozitivne in negativne bakterije se razlikujejo predvsem po zgradbi celične stene.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj so gramnegativne bakterije?
O: Gramnegativne bakterije so vrsta bakterij, ki pri barvanju ne zadržijo barvila kristalne vijolice.
V: Kako se gramnegativne bakterije prepoznajo pri Gramovem barvanju?
O: Pri Gramovem obarvanju se za kristalno vijoličnim barvilom doda kontrastir, imenovan safranin. To vse gramnegativne bakterije obarva z rdečo ali rožnato barvo.
V: Zakaj se gramnegativne bakterije pri Gramovem barvanju obarvajo rdeče ali rožnato?
O: Gramnegativne bakterije se obarvajo rdeče ali rožnato, ker zunanja membrana preprečuje prodiranje kristalno vijoličnega barvila.
V: Zaradi česa so gramnegativne bakterije bolj odporne proti antibiotikom?
O: V primerjavi z grampozitivnimi bakterijami so gramnegativne bakterije odpornejše proti antibiotikom zaradi razmeroma nepropustne celične stene.
V: Kakšen je pomen lipopolisaharidne plasti pri gramnegativnih bakterijah?
O: Plast lipopolisaharida (LPS) v gramnegativnih bakterijah je pomembna, ker pri ljudeh sproži prirojen imunski odziv, proizvodnjo citokinov in aktivacijo imunskega sistema.
V: Kaj je posledica proizvodnje citokinov, ki jo sproži LPS pri ljudeh?
O: Posledica proizvodnje citokinov, ki jo sproži LPS pri ljudeh, je vnetje.
V: Kakšna je uporabnost Gramovega obarvanja?
O: Gramov test je uporaben pri razvrščanju dveh različnih vrst bakterij na podlagi strukturnih razlik med njihovimi celičnimi stenami.
Iskati