generalitet
Gram-positive bakterier er - som det kan udledes af deres eget navn - positive for Gram-pletten ved at beholde en lilla farve efter at have været udsat for sådan laboratorieanalyse.
Bakteriel cellevæg
Den bakterielle cellevæg kan defineres som en slags stiv "beholder", der omslutter bakteriekellen, hvilket giver en vis robusthed og konditionerer sin form.
Den grundlæggende komponent i cellevæggen er peptidoglycan (ellers kendt som bakterielt eller murein mucopeptid ).
Peptidoglycan er en polymer bestående af lange lineære polysaccharidkæder, sammenføjet ved tværbindinger mellem aminosyrerester.
Polysaccharidkæderne er sammensat ved gentagelse af et disaccharid, der består af to monosaccharider, N-acetylglucosamin (eller NAG ) og N-acetylmuraminsyren (eller NAM ), bundet sammen af glycosidbindinger af β-1-typen, 6.
Disacchariderne bindes derefter til hinanden med β-1, 4-type glycosidbindinger.
Forbundet til hvert molekyle af NAM finder vi et pentapeptid (dvs. en "hale" på fem aminosyrer), der slutter med to lige aminosyrer, især med to molekyler D-Alanin .
Det er netop disse terminale D-Alaniner, som - efter virkningen af enzymtranspeptidasen - tillader dannelsen af tværbindinger i peptidoglycanen.
Mere præcist opstår transpeptidasen en peptidbinding mellem den tredje aminosyre i en polysaccharidkæde og den fjerde aminosyre i den parallelle polysaccharidkæde.
Funktioner
Cellevæggen spiller ikke kun en beskyttende rolle mod bakteriecellen, men regulerer også transporten af stoffer i den.
Derfor kan det siges, at cellevæggenes hovedfunktioner er:
- Forebyggelse af nedbrydning af bakterieceller på grund af osmotisk tryk. Faktisk lever meget bakterier i hypotoniske omgivelser, det vil sige i miljøer, hvor der er store mængder vand, og som er "mere fortyndede" end bakteriecellens indre miljø. Denne forskel i koncentrationen får vandet til at passere fra det eksterne miljø (mindre koncentreret) ind i bakteriecellen (mere koncentreret) i et forsøg på at udligne koncentrationen mellem de to miljøer. Den ukontrollerede indtrængning af vand ville medføre, at bakteriecellen svulmer, indtil den bryder (osmotisk lysis).
Funktionen af cellevæggen er netop at modstå det ydre tryk i vandet, hvilket forhindrer hævelse og bakteriel lysering.
- Beskyt plasmamembranen og det cellulære miljø fra molekyler eller stoffer, der er skadelige for det samme slag.
- Juster indtræden af næringsstoffer i bakteriecellen.
Alt, der er beskrevet indtil videre, findes både i Gram-positive og Gram-negative vægge.
Men da formålet med denne artikel er at klarlægge egenskaberne hos Gram-positive bakterier, vil kun de karakteristiske egenskaber ved den sidstnævnte cellevæg blive beskrevet nedenfor, og den Gram-negative væg vil ikke blive betragtet.
Gram-positiv cellevæg
I den Gram-positive væg dannes peptidbindingen mellem polysaccharidkæderne i peptidoglycanen via en pentaglycinbro, det er en bro bestående af fem glycinmolekyler (en aminosyre).
Den gram-positive cellevæg er ensartet og forholdsvis tyk (20-80 nm). Den består af flere lag peptidoglycan, der skæres af teisk syrer (polymerer af alkoholer og fosfater).
Den gram-positive væg er meget polær og tillader permeation af hydrofile molekyler (såsom dem der anvendes i Gram-pletten, der vil blive beskrevet nedenfor) men ikke af hydrofobe forbindelser.
Gram plet
Gram pletten er en procedure udtænkt og udviklet i 1884 af en dansk bakteriolog, Hans Christian Gram.
Den første fase af denne procedure involverer fremstilling af et varmt smear (dvs. en tynd film af det materiale, der skal analyseres). Med andre ord er en prøve af de bakterier, der skal analyseres, anbragt på et dias, og ved hjælp af varme dræbes mikroorganismerne og blokeres på selve diaset (hot fixation). Efter forberedelsen af smeden kan du fortsætte med den faktiske farve.
Gramfarvningsteknikken omfatter fire hovedfaser.
Trin 1
Det hot-fix smear skal dækkes med krystal violet farvestof (også kendt som gentian violet) i tre minutter. På denne måde bliver alle bakteriecellerne lilla.
Trin 2
På dette tidspunkt hældes Lugols opløsning (en vandig opløsning af iod og kaliumiodid, defineret som et ætsemiddel, da det er i stand til at fikse farven) hældes på glideren, og det får lov til at virke i ca. et minut.
Lugols opløsning er polær og trænger ind i bakteriecellen, hvor den møder krystalviolen, med hvilken den danner et hydrofobt kompleks.
Da den gram-positive cellevæg er polær, kan det krystal-iod-hydrofobe kompleks ikke krydse det og forbliver således blokeret i selve bakteriecellen.
Trin 3
Glideren vaskes med en blegemiddel (normalt alkohol eller acetone) i ca. 20 sekunder. Vask derefter det med vand for at stoppe blegens virkning.
Ved afslutningen af denne fase vil de gram-positive bakterieceller have bevaret den lilla farve.
Gram-negative celler vil derimod blive misfarvet. Dette sker, fordi alkoholen angriber lipopolysaccharidstrukturen af den ydre membran, der er typisk for gramnegativ og fraværende i Gram-positiv, hvilket letter tabet af det tidligere absorberede farvestof.
Trin 4
Et andet farvestof (sædvanligvis sur fuchsin eller safranin ) tilsættes til diaset, og et par minutter efterlades at virke.
Ved afslutningen af denne fase vil cellerne i de gramnegative bakterier, der har undergået misfarvning i den foregående fase, tage en farve, der spænder fra pink til rød.
Typer af Gram-positive bakterier
Den store Gram-positive gruppe omfatter mange bakteriearter.
Nedenfor er nogle af de bakterier, der hører til denne store kategori, kort beskrevet.
Staphylococci (eller Staphylococcus)
Staphylococci er cocci (dvs. sfæriske bakterier), der tilhører Staphylococcaceae familien. Staphylococci vokser i klynger.
Blandt de forskellige typer af patogene stafylokokker husker vi:
- Staphylococcus aureus, der er ansvarlig for forskellige infektioner i genito-urinvejen, af snesystemet, af huden, af knogler, af leddene, i det kardiovaskulære system, i luftvejen og i øjet. Desuden er denne bakterie også ansvarlig for opportunistiske infektioner forbundet med svækkelse af værts immunsystem, nosokomiale opportunistiske infektioner (dvs. infektioner indgået inden for sundhedsfaciliteter) og fødevarebårne sygdomme.
- Staphylococcus epidermidis, der er ansvarlig for infektioner i det kardiovaskulære system, opportunistiske infektioner forbundet med kompromis med værts immunsystem og nosokomiale opportunistiske infektioner.
- Staphylococcus saprophyticus, der er ansvarlig for infektioner i urinvejen.
Generelt anvendes antibiotika mod denne type bakterier, såsom penicilliner, vancomycin, daptomycin, cephalosporiner eller fluoroquinoloner.
Streptokokker (eller Streptococcus)
Streptokokker er kokkasser, der vokser i par eller danner kæder. Streptokokker er i stand til at producere toksiner, der kan ødelægge røde blodlegemer, dvs. de har hæmolytisk aktivitet.
Streptokokker kan igen opdeles i henhold til graden af hæmolyse de inducerer. Vi kan derfor skelne mellem:
- Alfa-hæmolytiske (eller a-hæmolytiske) streptokokker, der forårsager delvis hæmolyse;
- Beta-hæmolytiske (eller β-hæmolytiske) streptokokker, der forårsager total hæmolyse;
- Gamma-hæmolytiske (eller y-hæmolytiske) streptokokker, der ikke forårsager hæmolyse.
Blandt de patogene streptokokker minder vi om:
- Streptococcus pyogenes, der er ansvarlig for infektioner i luftveje, hud, knogler, led, kardiovaskulær system, fordøjelseskirtler og peritoneal hulrum. Desuden er det også ansvarligt for opportunistiske infektioner hos gæster med kompromitterede immunsystemer.
- Streptococcus agalactiae, der er ansvarlig for infektioner i fosteret og nyfødte, infektioner i nervesystemet og luftveje.
- Streptococcus pneumoniae, der er ansvarlig for infektioner i luftveje, nervesystem, kardiovaskulær system, fordøjelseskirtler, peritoneal hulrum og opportunistiske infektioner forbundet med svækkelse af værts immunsystem.
Beta- lactam og makrolidantibiotika anvendes normalt mod streptokokker.
Clostridium (eller Clostridium)
Clostridia er baciller (dvs. cylindriske bakterier), der - under negative miljøforhold - er i stand til at generere sporer for at overleve.
Blandt de forskellige eksisterende patogene clostridier husker vi:
- Clostridium difficile, denne bakterie kan være en del af den normale humane bakterieflora og er ansvarlig for opportunistiske infektioner i mave-tarmkanalen. Det er hovedårsagen til pseudomembranøs kolitis, som kan forekomme hos patienter behandlet i lang tid og i høje doser med forskellige typer af antibiotika. Antibiotika såsom metronidazol, chloramphenicol, vancomycin eller erythromycin anvendes sædvanligvis mod Clostridium difficile infektioner.
- Clostridium tetani, ansvarlig for stivkrampe (eller spastisk lammelse). Generelt anvendes metronidazol eller benzylpenicillin mod disse bakterier. En vaccine er også tilgængelig for at forhindre infektion.
- Clostridium botulinum, ansvarlig for botulisme (eller slap lammelse).
Corinebakterier (eller Corynebacterium)
Chorinbakterierne er baciller, der tilhører familien Corynenacteriaceae .
Blandt de mange eksponenter af dette slægt husker vi Corynebacterium diphteriae, der er ansvarlig for kutan difteri og respiratorisk difteri.
De antibiotika, der normalt anvendes til behandling af difteri, er penicilliner, cephalosporiner, clindamycin og erythromycin.
En vaccine er også tilgængelig for at forhindre infektion.
Andet gram-positiv
Andre gram-positive bakterier er:
- Bacillus anthracis (kendt som miltbrand), der er ansvarlig for indtræden af kutan, pulmonal og gastrointestinal miltbrand;
- Listeria monocytogenes, en bacillus ansvarlig for opstart af meningitis, encephalitis, meningoencephalitis og hjerneabcesser;
- Enterococcus faecium og Enterococcus faecalis, to cocci, der normalt befolker den humane intestinale bakterieflora, men som kan være ansvarlige for nosokomiale opportunistiske infektioner i urinvejen, septikæmi eller endokarditis.
