algemeenheid
Gram-positieve bacteriën zijn - zoals uit hun eigen naam kan worden afgeleid - positief voor de Gram-kleuring door een paarse kleur te behouden na te zijn onderworpen aan een dergelijke laboratoriumanalyse.
Bacteriële celwand
De bacteriële celwand kan worden gedefinieerd als een soort stijve "container" die de bacteriecel omhult, waardoor deze een zekere robuustheid krijgt en zijn vorm conditioneert.
De fundamentele component van de celwand is peptidoglycan (ook bekend als bacterieel of mureïne mucopeptide ).
Peptidoglycan is een polymeer dat bestaat uit lange lineaire polysaccharideketens, die met elkaar verbonden zijn door verknopingen tussen aminozuurresiduen.
De polysaccharideketens zijn samengesteld door de herhaling van een disaccharide, bestaande uit twee monosacchariden, het N-acetylglucosamine (of NAG ) en het N-acetylmuraminezuur (of NAM ), aan elkaar gebonden door glycosidebindingen van het β-1-type 6.
De disachariden worden vervolgens aan elkaar gehecht met ß-1, 4-type glycosidebindingen.
Gekoppeld aan elk molecuul NAM vinden we een pentapeptide (dat wil zeggen een "staart" van vijf aminozuren) dat eindigt met twee gelijke aminozuren, in het bijzonder met twee moleculen van D-Alanine .
Het zijn juist deze terminale D-alanines die - na de actie van het enzym transpeptidase - de vorming van dwarsverbindingen binnen het peptidoglycan mogelijk maken.
Preciezer gezegd, het transpeptidase veroorzaakt een peptidebinding tussen het derde aminozuur van een polysaccharideketen en het vierde aminozuur van de parallelle polysaccharideketen.
functies
De celwand speelt niet alleen een beschermende rol tegen de bacteriële cel, maar reguleert ook het transport van stoffen daarin.
Daarom kan worden gesteld dat de belangrijkste functies van de celwand zijn:
- Voorkom de afbraak van bacteriële cellen als gevolg van osmotische druk. In feite leven bacteriën vaak in hypotone omgevingen, dat wil zeggen in omgevingen waarin grote hoeveelheden water aanwezig zijn en die "meer verdund" zijn dan de interne omgeving van de bacteriecel. Dit concentratieverschil zorgt ervoor dat het water vanuit de externe omgeving (minder geconcentreerd) de bacteriële cel binnenkomt (meer geconcentreerd) in een poging de concentratie tussen de twee omgevingen gelijk te maken. De ongecontroleerde intrede van water zou ervoor zorgen dat de bacteriële cel opzwelt totdat deze barst (osmotische lysis).
De functie van de celwand is juist om de externe druk van het water te weerstaan, waardoor zwelling en bacteriële lysis worden voorkomen.
- Bescherm het plasmamembraan en de cellulaire omgeving tegen moleculen of stoffen die schadelijk zijn voor dezelfde hartslag.
- Pas de invoer van voedingsstoffen in de bacteriecel aan.
Alles wat tot nu toe is beschreven, kan zowel in de grampositieve als gramnegatieve wanden worden gevonden.
Aangezien het doel van dit artikel echter is om de eigenaardigheden van Gram-positieve bacteriën te verduidelijken, worden hieronder alleen de kenmerken van de celwand van de laatste beschreven en wordt de Gram-negatieve wand niet beschouwd.
Grampositieve celwand
In de Gram-positieve wand wordt de peptidebinding tussen de polysaccharideketens van het peptidoglycan gevormd door een pentaglycinebrug, dat wil zeggen een brug bestaande uit vijf glycine-moleculen (een aminozuur).
De Gram-positieve celwand is uniform en relatief dik (20-80 nm). Het bestaat uit verschillende lagen peptidoglycan die worden doorsneden door teicoïnezuren (polymeren van alcoholen en fosfaten).
De Gram-positieve wand is zeer polair en maakt de permeatie mogelijk van hydrofiele moleculen (zoals die gebruikt in de Gram-kleuring die hieronder zal worden beschreven) maar niet van hydrofobe verbindingen.
Gram-kleuring
De Gram-kleuring is een procedure die werd bedacht en ontwikkeld in 1884 door een Deense bacterioloog, Hans Christian Gram.
De eerste fase van deze procedure omvat de bereiding van een heet uitstrijkje (dwz een dunne film van het te analyseren materiaal). Met andere woorden, een monster van de te analyseren bacteriën wordt op een glaasje geplaatst en - door het gebruik van warmte - de micro-organismen worden gedood en geblokkeerd op de glaasjes zelf (hete fixatie). Na het uitstrijken van het uitstrijkje, kunt u doorgaan met de eigenlijke kleuring.
De Gram-kleuringstechniek omvat vier hoofdfasen.
Stap 1
Het heet gefixeerde uitstrijkje moet gedurende drie minuten worden bedekt met de kristalviolette kleurstof (ook bekend als gentiaan violet). Op deze manier worden alle bacteriecellen paars.
Stap 2
Op dit punt wordt de oplossing van Lugol (een waterige oplossing van jodium en kaliumjodide, gedefinieerd als een etsmiddel omdat het de kleur kan fixeren) op de glasplaat gegoten en deze laat men ongeveer een minuut werken.
De oplossing van Lugol is polair en penetreert de bacteriële cel waar deze het kristalviolet ontmoet waarmee het een hydrofoob complex vormt.
Omdat de Gram-positieve celwand polair is, kan het hydrofobe kristal-jodiumcomplex het niet kruisen en blijft het dus geblokkeerd in de bacteriecel zelf.
Stap 3
De plaat wordt gewassen met een bleekmiddel (gewoonlijk alcohol of aceton) gedurende ongeveer twintig seconden. Was het vervolgens met water om de werking van het bleekmiddel te stoppen.
Aan het einde van deze fase hebben de Gram-positieve bacteriecellen de paarse kleur behouden.
Gram-negatieve cellen, aan de andere kant, zullen verkleurd zijn. Dit gebeurt omdat de alcohol de lipopolysacharidestructuur van het externe membraan die typisch Gram-negatief is, aanvalt in het Gram-positieve, waardoor het verlies van de eerder geabsorbeerde kleurstof wordt vergemakkelijkt.
Stap 4
Een tweede kleurstof (meestal zuur fuchsine of safranine ) wordt toegevoegd aan de glaasje en een paar minuten om te handelen.
Aan het einde van deze fase krijgen de cellen van de Gram-negatieve bacteriën die in de vorige fase verkleuringen hebben ondergaan een kleur die varieert van roze tot rood.
Soorten grampositieve bacteriën
De grote Gram-positieve groep omvat veel bacteriesoorten.
Hieronder worden enkele van de bacteriën die tot deze geweldige categorie behoren in het kort vermeld.
Stafylokokken (of stafylokokken)
Stafylokokken zijn cocci (dwz bolvormige bacteriën) behorende tot de familie Staphylococcaceae . Stafylokokken groeien in clusters.
Van de verschillende soorten pathogene stafylokokken herinneren we ons:
- Staphylococcus aureus, verantwoordelijk voor verschillende infecties van het genito-urinekanaal, van het sneeuwsysteem, van de huid, van botten, van gewrichten, van het cardiovasculaire systeem, van de luchtwegen en van het oog. Bovendien is deze bacterie ook verantwoordelijk voor opportunistische infecties die verband houden met een verzwakking van het immuunsysteem van de gastheer, nosocomiale opportunistische infecties (dwz infecties die worden gecontracteerd binnen gezondheidscentra) en door voedsel overgedragen ziekten.
- Staphylococcus epidermidis, verantwoordelijk voor infecties van het cardiovasculaire systeem, opportunistische infecties die gepaard gaan met een compromis van het immuunsysteem van de gastheer en nosocomiale opportunistische infecties.
- Stafylokok saprophyticus, verantwoordelijk voor infecties van de urinewegen.
In het algemeen worden antibiotica gebruikt tegen dit type bacteriën, zoals penicillinen, vancomycine, daptomycine, cefalosporinen of fluoroquinolonen.
Streptokokken (of Streptococcus)
Streptokokken zijn cocci die in paren groeien of ketens vormen. Streptokokken zijn in staat om toxinen te produceren die in staat zijn rode bloedcellen te vernietigen, dat wil zeggen ze hebben hemolytische activiteit.
Streptokokken kunnen op hun beurt worden onderverdeeld in overeenstemming met de mate van hemolyse die zij induceren. We kunnen daarom onderscheiden:
- Alfa-hemolytische (of α-hemolytische) streptokokken die gedeeltelijke hemolyse veroorzaken;
- Beta-hemolytische (of β-hemolytische) streptokokken die totale hemolyse veroorzaken;
- Gamma-hemolytische (of γ-hemolytische) streptokokken die geen hemolyse veroorzaken.
Onder de pathogene streptokokken herinneren we ons:
- Streptococcus pyogenes, verantwoordelijk voor infecties van de luchtwegen, huid, botten, gewrichten, cardiovasculair systeem, spijsverteringsklieren en peritoneale holte. Bovendien is het ook verantwoordelijk voor opportunistische infecties bij gasten met een aangetast immuunsysteem.
- Streptococcus agalactiae, verantwoordelijk voor infecties bij de foetus en pasgeborenen, infecties van het zenuwstelsel en de luchtwegen.
- Streptococcus pneumoniae, verantwoordelijk voor infecties van de luchtwegen, het zenuwstelsel, het cardiovasculaire systeem, spijsverteringsklieren, peritoneale holtes en opportunistische infecties die gepaard gaan met aantasting van het immuunsysteem van de gastheer.
Meestal worden bèta-lactam en macrolide-antibiotica gebruikt tegen streptokokken.
Clostridium (of Clostridium)
Clostridia zijn bacillen (dwz cilindrische bacteriën) die - in ongunstige omgevingsomstandigheden - in staat zijn om sporen te genereren om te overleven.
Onder de verschillende bestaande pathogene clostridia herinneren we ons:
- Clostridium difficile, deze bacterie kan deel uitmaken van de normale menselijke bacteriële flora en is verantwoordelijk voor opportunistische infecties van het maag-darmkanaal. Het is de hoofdoorzaak van pseudomembraneuze colitis die kan voorkomen bij patiënten die langdurig worden behandeld en bij hoge doses met verschillende soorten antibiotica. Antibiotica zoals metronidazol, chlooramfenicol, vancomycine of erytromycine worden meestal gebruikt tegen Clostridium difficile- infecties.
- Clostridium tetani, verantwoordelijk voor tetanus (of spastische verlamming). Over het algemeen worden metronidazol of benzylpenicilline tegen deze bacterie gebruikt. Een vaccin is ook beschikbaar om infectie te voorkomen.
- Clostridium botulinum, verantwoordelijk voor botulisme (of slappe verlamming).
Corinebacteria (of Corynebacterium)
De chorinebacteriën zijn bacillen die behoren tot de familie Corynenacteriaceae .
Onder de talrijke exponenten van dit geslacht, herinneren wij ons aan de Corynebacterium diphteriae die verantwoordelijk is voor cutane difterie en respiratoire difterie.
De antibiotica die gewoonlijk worden gebruikt om difterie te behandelen zijn penicillines, cefalosporines, clindamycine en erytromycine.
Een vaccin is ook beschikbaar om infectie te voorkomen.
Overig Gram-positief
Andere Gram-positieve bacteriën zijn:
- Bacillus anthracis (anthrax genaamd), verantwoordelijk voor het ontstaan van cutane, pulmonale en maagdarm miltvuur;
- Listeria monocytogenes, een bacil die verantwoordelijk is voor het ontstaan van meningitis, encefalitis, meningoencephalitis en hersenabcessen;
- Enterococcus faecium en Enterococcus faecalis, twee cocci die normaal de humane intestinale bacteriële flora bevolken, maar die mogelijk verantwoordelijk zijn voor nosocomiale opportunistische infecties van de urinewegen, septikemie of endocarditis.
