باکتری‌ها و توکسین‌ها

باکتری شناسی - باسیل ها و کلستریدیوم ها

• باسیل‌های گرم مثبت اسپوردار دو دسته مهم بیماری‌زا برای انسان هستند: Bacillus و Clostridium.

باسیلوس آنتراسیس (Bacillus anthracis)

• یک باکتری گرم مثبت، میله‌ای شکل، بسیار بزرگ و به شکل مستطیل با انتهای نوک تیز است.
• اسپور تولید می‌کند که در مرکز باکتری قرار دارد.
• عامل بیماری سیاه زخم است.
• سه فرم اصلی: پوستی، گوارشی و تنفسی.
• فرم پوستی شایع‌ترین نوع (حدود 95 درصد) است.
• فرم گوارشی بسیار نادر اما مرگ و میر 100 درصد دارد.
• فرم تنفسی تا 70 درصد مرگ و میر دارد و به دلیل تماس با پشم دام‌ها شایع است.
• بیماری سیاه زخم از انسان به انسان منتقل نمی‌شود.
• در کشت، کلونی آن شبیه سر مدوزا (Medusa's Head) یا پیچ‌درپیچ است و فاقد همولیز می‌باشد.
• باسیلوس آنتراسیس، دو پلاسمید دارد که فاکتورهای بیماری‌زایی (virulence factors) را کد می‌کنند:
  • Pxo 1: کد کننده‌ی اکسوتوکسین آن.
  • Pxo 2: کد کننده‌ی کپسول آن که از پلی‌پپتید و اسید آمینه Glutamic acid - D ساخته شده است. کپسول از فاگوسیتوز توسط فاگوسیت‌ها جلوگیری می‌کند و معمولاً در بافت تولید می‌شود (in vivo)، ولی در محیط کشت تولید نمی‌شود.
• توکسین آنتراکس شامل سه بخش است:
  • PA (Protecive Antigen): نقش محافظتی دارد و ساختاری تشکیل می‌دهد که توکسین برای ورود به سلول و تاثیرگذاری بر بافت آماده می‌کند، زیرا نقش اتصال به گیرنده‌های سلولی را دارد. این بخش حیاتی است، بدون آن توکسین تأثیری ندارد و از نظر ایمونولوژیکی بخش مهم توکسین است که از آن در تولید واکسن استفاده می‌شود.
  • EF (Edema Factor): تولید cAMP را سبب می‌شود.
  • LF (Lethal Factor): روی فاکتورهایی تأثیر می‌گذارد و در نهایت سبب نکروز بافت می‌شود.
• در صورت وجود فقط فاکتور ادم و کشندگی، توکسین غیر فعال است. اگر PA و LF وجود داشته باشد، توکسین فقط کشندگی دارد. اگر همه سه بخش وجود داشته باشند، توکسین ادم و کشندگی دارد.
• پیشگیری از سیاه زخم با واکسیناسیون دام‌ها امکان‌پذیر است، که در کشورهای فقیر به ندرت انجام می‌شود.
• درمان با پنی‌سیلین، اما مقاومتی در حال افزایش گزارش می‌شود. برای فرم پوستی، آموکسی‌سیلین اثر بخشی خوبی دارد، اما ترکیبات سیپروفلوکساسین و دوکسی‌سایکلین برای درمان مناسب‌تر هستند.

باسیلوس سِریوس (Bacillus cereus)

• یک باکتری گرم مثبت است.

• به گاستروانتریت و بیماری‌های چشمی مرتبط است و می‌تواند در موارد سپسیس و پنومونی رخ دهد.

• در محیط کشت بلاد آگار همولیز دارد.

• دو نوع انتروتوکسین تولید می‌کند که عامل بیماری‌های گوارشی هستند:

  • توکسین مقاوم به گرما: علائم استفراغی ایجاد می‌کند.
  • توکسین حساس به گرما: علائم اسهالی ایجاد می‌کند.

• فرم مقاوم به گرما بیشتر با برنج‌های آلوده مرتبط است، چرا که اسپورهای باکتری مقاوم به گرما هستند و وقتی برنج پخته می‌شود، اسپورها جوانه می‌زنند، توکسین ایجاد می‌کنند و استفراغ ایجاد می‌شود. یا اسپورها در هوا وجود دارند و وارد برنج می‌شوند.

• مدت کمون این بیماری کوتاه است (1-6 ساعت بعد از مصرف) و بیماری خو خود محدود می‌شود - self limiting.

• فرم اسهالی آن به سبزیجات، گوشت و سس‌ها مربوط می‌شود. مدت کمون آن می‌تواند طولانی‌تر باشد.

• علائم بیماری آن عبارتند از تهوع، اسهال و گرفتگی‌های شکمی.

• مشکل چشمی: مخصوصاً در افراد ایمنی‌کم، به دلیل فاکتورهای باکتریایی مثل Cereolysin و Necrotic toxin و فسفولیپاز C که می‌تواند به درگیری چشم منجر شود و حتی به کوری منجر شود.

• درمان: برای فرم چشمی بسیار مهم است و باید سریعاً با استفاده از آنتی‌بیوتیک هایی مثل وانکومایسین، گنتامایسین، سیپروفلوکساسین و کلیندامایسین درمان شود. این باکتری‌ها به طور ذاتی در برابر پنی‌سیلین‌ها و سفالوسپورین‌ها مقاوم هستند.

• باسیل‌های زیادی وجود دارند که از آنها در کاربردهای مختلف استفاده می‌شود (مثل باسیلوس استئاروترموسیلوس برای کنترل کیفیت اتوکلاوها).

کلستریدیوم‌ها (Clostridium)

• باسیل‌های گرم مثبت هستند و بر خلاف باسیلوس آنتراسیس، انتهای گرد دارند.
• تنوع زیادی در جایگاه اسپورهایشان وجود دارد: مرکزی، انتهایی و ساب‌انتهایی.
• در باسیل‌ها، اسپورها مرکز باکتری را تشکیل می‌دهند. اما در کلستریدیوم‌ها، دیواره تورم می‌کند.
• باسیل‌های گرم مثبت بی هوازی اجباری در شرایط هوایی نمی‌توانند رشد کنند.
• تعداد زیادی از آنها وجود دارند، ولی معمولاً برای انسان بیماری زا نیستند. چند مورد از انواع آنها برای انسان بیماریزا هستند.
• چهار نوع شایع که بیماری خطرناکی ایجاد می‌کنند:
  • کلستریدیوم دیفیسیل: اسهال و کولیت ایجاد می‌کند.
  • کلستریدیوم پرفرین جنس: از مسمومیت غذایی تا بیماری نکروتیک ایجاد می‌کند.
  • کلستریدیوم تتانی: عامل تتانوس (کزاز)
  • کلستریدیوم بوتولینوم: عامل بوتولیسم
• در سیستم گوارش انسان، روده‌ها شرایط بی هوازی را برای کلستریدیوم‌های گرم مثبت بی هوازی فراهم می‌کنند.
• برای رشد آنها در آزمایشگاه، شرایط بی هوازی لازم است.
• برخی از انواع تحمل کننده اکسیژن هستند (aerocell tolerant).

کلستریدیوم تتانی (Clostridium tetani)

• اسپور انتهایی دارد.
• در آب، خاک و مجرای گوارشی حیوانات وجود دارد.
• دو توکسین تولید می‌کند که مهمترین عوامل بیماریزا هستند:
  • تتانواسپاسمین (tetanospasmin): دو رشته پپتیدی با یک بند دی‌سولفیدی به هم متصل هستند که جدا می‌شوند. زنجیره سبک A، بخش اصلی کاری را انجام می‌دهد.
  • تانولیزین (tetonolysin).
• تتانواسپاسمین، ترکیبات و پروتئین‌های فضای سیناپسی را مهار می‌کند.
• در شرایط تحریک، وزیکول‌ها در فضای سیناپسی آزاد می‌شوند تا به نورون بعدی برسند و تحریک ایجاد کنند. ولی تتانواسپاسمین مهارکننده‌ها را مهار می‌کند. در نتیجه تحریک دائم می‌شود و اسپاسم رخ می‌دهد.
• این بیماری چهار فرم دارد: عمومی، موضعی، سرفه‌ای و نوزادی.
• علائم: خنده‌ی شیطانی (Risus sardonicus)، تریسموس (قفل شدن فک)، اپستوتونوس (انقباض عضلات پشت ران).
• درمان: متروونیدازول. پنی‌سیلین هم مناسب است، اما می‌تواند روی آنها اثر مهاری بگذارد. بستری شدن، ایزوله شدن بیمار و تزریق آرام بخش.

کلستریدیوم بوتولینوم (Clostridium botulinum)

• عامل بوتولیسم است. اسپور subterminal تولید می‌کند و انواع مختلفی از توکسین دارد (type 7).
• برخی انواع برای انسان بیماری زا هستند (a, b, e, f).
• نوع C برای پرندگان و نوع E برای غذاهای دریایی (مانند ماهی) است.
• توکسین آن بر عکس تتانواسپاسمین است. توکسین آزاد شدن تحریک کننده در سیناپس را مهار می‌کند مثلاً استیل کولین (که وزیکول‌های آن آزاد می‌شوند تا در فضای سیناپسی به نورون بعدی برسند و تحریک ایجاد شود) را بلاک می‌کند و تحریک اتفاق نمی‌افتد. این بلاکینگ به فلج شل منجر می‌شود.
• سه نوع بیماری بوتولیسم: کلاسیک، غذایی و نوزادی.
• بوتولیسم نوزادی: مهم است که به کودکان زیر دو سال عسل ندهیم به دلیل احتمال وجود اسپورهای باکتری در عسل که شرایط بی هوازی برای رشد بوجود آورده و بوتولیسم ایجاد می‌کند در نوزادان.
• علائم: خشکی دهان، گشاد شدن مردمک، ضعف، گیجی و نهایتاً فلج عضلات تنفسی.
• درمان: مترینیدازول و تزریق آنتی‌توکسین.

کلستریدیوم پرفرین جنس (Clostridium perfringens)

• کم‌یابتر است و کم اسپور تولید می‌کند و خیلی سریع رشد می‌کند.
• تنوع توکسین‌های آن زیاد است و بر اساس تعداد توکسین‌ها به نوع A ، B ، E و D تقسیم می‌شود.
• بعضی از توکسین‌ها برای انسان بیماریزا هستند (مثل آلفا، بتا، اپسیلون و یوتا).
• آلفا توکسین یک لیسیتیناز است که می‌تواند سبب نکروز بافت شود و همه‌ی توکسین های دیگر منجر به التهاب و نکروز روده می‌شوند.
• آلفا توکسین همولیک دو زون ایجاد می‌کند. در محیط حاوی شیر یک تخمیر طوفانی ایجاد می‌کند که حالتی چرخشی در لوله دیده می‌شود.
• نوع A شایع‌ترین فرم در گانقارین گازی است.

کلستریدیوم دیفیسیل (Clostridium difficile)

• در سال 2018، خانواده‌اش تغییر کرد و به خانواده پپتوآسترتوئکوکس اضافه شد و به آن کلستردوئیدس گفته می‌شود.
• بیماری اصلی ایجاد شده توسط آن کولیت غشای کاذب است.
• در بیمارانی که بستری طولانی مدت هستند و به طور مکرر تحت آنتی‌بیوتیک‌ درمانی قرار می‌گیرند، ایجاد می‌شود.
• آنتی بیوتیک‌ها فلور میکروبی روده را از بین می‌برند.
• اسپور در میکروب‌ها وجود دارد و وارد روده می‌شود، کلونیزه می‌شود توکسین تولید می‌کند و سلول‌های بافت روده را از بین می‌برد.
• یک کولیت با غشای زرد رنگ روی سطح روده ایجاد می‌کند که می‌تواند حتی سبب نکروز و پارگی روده شود و اسهال شدیدی ایجاد کند که می‌تواند برای فرد مرگبار باشد.
• حاوی 3 نوع توکسین است (B، A و توکسین دو تایی یا باینری).
• درمان: قطع آنتی بیوتیک‌های موجود و استفاده از آنتی بیوتیک دیگر (متروونیدازول و وانکومایسین).