18-anaeroplar

Anaeroplar

Anaeropların Tanımlanması

• Bakteriler, oksijen ve karbondioksit ihtiyaçlarına göre sınıflandırılır.
• Bu sınıflandırma, organizmanın katı besiyerinde (genellikle koyun kanlı agar) dört farklı ortamda çoğalma yeteneğinin kıyaslanması ile yapılır:
  • Ortam havası (%21 oksijen, %0.03 karbondioksit)
  • Karbondioksit inkübasyonu (%15 oksijen ve %5-%10 karbondioksit)
  • Mikroaerofilik (%5 oksijen)
  • Anaerobik

Oksijen Gereksinimlerine Göre Bakteri Sınıflaması

• Zorunlu aeroplar: %15-%21 oksijen gerektirir (örneğin, Mycobacteria, Fungi).
• Mikroaerofil: %5 oksijen gerektirir (örneğin, Campylobacter, Helicobacter).
• Fakültatif anaerop: Çok çeşitli oksijen derecelerinde yaşayabilir (örneğin, Enterobacteriaceae, birçok stafilokok ve bazı streptokoklar).
• Aerotoleran anaeroplar: Oksijenin azalmış konsantrasyonlarında yaşayabilir (örneğin, Propionibacterium, Clostridium).
• Zorunlu anaeroplar: %0 oksijen gerektirir (örneğin, Bacteroides, Fusobacterium).
• Kapnofil: %5-%10 karbondioksit gerektirir (örneğin, Neisseria, Haemophilus).

Anaeropların Genel Özellikleri

• Anaeroplar, yaşamaları ve çoğalmaları için oksijene ihtiyaç duymayan organizmalardır.
• Oksijenin direkt toksik etkisi, bu organizmaların oksijenli ortamda üremesini engeller.

Anaeropların Sınıflandırılması

• Oksijene hassasiyetlerinin çeşitliliği nedeniyle ılımlı ve katı anaeroplar olarak sınıflandırılabilirler.
• Ilımlı anaeroplar: (örn; Bacterioides fragilis, Fusobacterium nucleatum, Prevotella melaninogenica) %2-8'den fazla oksijenli ortamda çoğalamazlar. Kanlı agar yüzeyinde hava ile temasa birkaç saat dayanabilirler, fakat çoğalmaları için anaerob ortama ihtiyaçları vardır.
• Zorunlu anaeroplar: (Clostridium haemolyticum, Clostridium novyi tip B ve bazı treponemalar) %0.05'den daha fazla oksijenli ortamda çoğalamazlar ve hava ile temastan sonra dakikalar içinde ölürler.

Diğer Anaerop Türleri

• Katı anaeroplar insan enfeksiyonu ile nadiren ilişkilidir.
• Aerotoleran anaeroplar moleküler oksijen içeren atmosferde çoğalabilir fakat en iyi anaerob ortamda ürerler.
• Fakültatif anaeroplar oksijene ihtiyaç duymazlar, fakat eğer mevcut ise onu kullanırlar.

Neden Anaerobturlar?

• Birkaç teori geliştirilmiştir:
  • Oksijen toksisitesi
  • Koruyucu enzimlerin olmayışı
  • Oksijenin bakteriyostatik ve bakterisidik etkileri

Oksijen Toksisitesi

• Oksijen organikler ile reaksiyona girer.
• Elektron yakalar ve serbest radikaller oluşturur.

Serbest Radikallerin Etkileri

• Yüksek derecede tepki oluşturan, kısa ömürlü kimyasallardır.
• Yaşamın temelini oluşturan nitrojen, sülfür, hidrojen ve karbon bileşiklerini yıkıma uğratır.
• Oksijen parçalar veya hücresel sistemde farklı bileşikler olan kullanışsız küçük gıda metabolitleri oluşturur.
• Oksijen üreme için yaşamsal olan enzimler, nükleik asitler, vitaminler ve yağlar ile birleşir.

Moleküler Oksijen ve Toksisite

• Moleküler oksijenin kendisi bazı anaeroplar için toksik olabilmektedir.
• Maddeler indirgenmiş oksijen ürettiklerinde daha da toksik.
• Oksidasyon-redüksiyon reaksiyonları boyunca, moleküler oksijen elektron ilavesi ile indirgenir.
  • $O<em>2 + e^- \rightarrow O</em>2^-$ (süperoksit anyon)
  • $O<em>2^- + e^- + 2H^+ \rightarrow H</em>2O_2$ (hidrojen peroksit)
  • $H<em>2O</em>2 + e^- + H^+ \rightarrow H_2O + OH^+$ (Hidroksil radikali)
  • $OH + e^- + H^+ \rightarrow H_2O$

Koruyucu Enzimlerin Olmaması

• Oksijen süperoksit anyonlardan ve toksik derivelerinden koruyan enzimler (süperoksit dismutaz ve katalaz).
• Anaeroplarda koruyucu enzimlerden bazıları veya hiçbiri yok.

Oksijenin Öldürücü Etkisi

• Anaeroplarda iki fazda ilerler:
  • Birinci faz: Anaerop oksijene maruz kaldığında metabolik fonksiyonlar için kullanılabilecek olan elektronlar, moleküler oksijeni indirgemede kullanılır. Sonuçta büyüme ve yeni hücre yapılarının sentezi için gerekli enerji miktarında azalma olur.
  • Bu azalma üremenin yavaşlaması veya tamamen durması ile sonuçlanır (Bakteriyostatik etki).
• Oksijene maruziyet kısa ise bu olay geri dönüşlüdür.
• Eğer anaeroplar bu noktadan sonra anaerop çevreye konulursa elektronlar normal metabolik işlemlerde (enerji üretimi, hücre büyümesi) kullanılabilir.
• Anaeroplar oksijenli ortamda kalmaya devam ederse, faz iki oluşur.
• Faz iki: Öldürücüdür, oksijenin etkisi geri dönüşsüzdür. Süperoksit anyonları, hidroksil radikalleri ve hidrojen perokside bağlıdır.
• Faz iki bundan dolayı bakteriyosidik etkilidir.

Anaeropların Bulunduğu Yerler

• İn vivo bakteriler üredikleri bölgede daha düşük redoks potansiyeli olması eğilimindedir.
• Sonuç olarak miks organizma ile kolonize anatomik vücut bölgeleri sıklıkla zorunlu anaeropları üremesi için elverişli durum sağlarlar.
• Birçok bilim adamı anaeropların yaklaşık 3-4 milyar yıl önce ılık ve sığ sularda, güneşin öldürücü UV ışınlarından korunan bölgelerde ortaya çıktığına inanır.
• Bu düşünce ile dünyamızda yaşam yüzlerce milyon yıl anaerop olarak kaldı.
• Günümüzde anaeroplar sadece spesifik ekolojik bölgelerde bulunur:
  • Toprak, tatlı su ve tuzlu su çökeltilerinde
  • Hayvan ve insanların flora elemanı olarak

Anaeropların Kökeni

• Hayvanların vücudlarının dışında bulunan anaeroplar ekzojen anaeroplar olarak adlandırılır ve ekzojen tip enfeksiyonlara neden olurlar.
• Hayvanların vücudunda bulunan anaeroplara endojen anaeroplar denir ve endojen enfeksiyonlara yol açarlar.

Ekzojen Kaynaklı Anaerop Enfeksiyonları

• Ekzojen kaynaklı anaerop enfeksiyonlarda en sık etkenler şunlardır:
  • Clostridium cinsi
  • Sarcina ventriculi
  • Fusobacterium ulcerans
  • Desulfovibrio desulfuricans
  • Desulfomonas spp.
• Enfeksiyonlardan izole edilen anaeropların çoğu endojen kaynaklıdır.

Spesifik Anatomik Bölgelerdeki Anaeroplar

• Mukozal yüzeylerde (oral kavite, GİS, GÜS) anaeroplar aeroblardan sayıca üstündür.
• Bu yoğun kolonize yüzeyler endojen anaerop enfeksiyonları için kaynak teşkil eder.
• Çoğu aslında faydalıdır fakat steril vücut alanlarına geçtiklerinde ölümcül hastalık oluştururlar.
• Spesifik anatomik bölgelerdeki mikrofloranın bilinmesi faydalıdır.
• Bu bölgelere komşu alanlarda veya buralarda oluşacak enfeksiyonlarda muhtemel organizmayı tahmin etme imkanı sağlar.

Vücut Bölgelerindeki Anaeroplar

• Deri: Propionibacterium, Peptostreptococcus
• Üst Solunum Yolu: Peptostreptococcus, Actinomyces, Propionibacterium, Campylobacter, Fusobacterium, Prevotella, Veillonella
• Oral Kavite: Peptostreptococcus, Actinomyces, Eubacterium, Campylobacter, Fusobacterium, Prevotella, Veillonella, Bifidobacterium, Porphyromonas
• Barsak: Peptostreptococcus, Actinomyces, Eubacterium, Campylobacter, Fusobacterium, Prevotella, Veillonella, Bifidobacterium, Bilophila, Sutterella, Bacterioides fragilis grup, Porphyromonas
• Genitoüriner Sistem: Fusobacterium, Peptostreptococcus, Bifidobacterium, Prevotella, Veillonella, Mobiluncus

Klinik Örnekler ve Anaeroplar

• Solunum sistemdeki anaeropların bilinmesi aspirasyon pnömonisi için önemlidir.
• Ekspektore balgam ve swapla alınmış oral örnekler ağız içi anaeropların kontamine etmesi nedeniyle anaeroplar için uygun örnekler değildir.
• Deride anaeroplar içinde en çok Propionibacterium acnes sıktır.
• Yüzeyel yara veya abselerde iğne ve şırınga ile aspirasyon, sürüntü örneklerine göre daha iyidir.
• GÜS’de üretranın distal kısmı anaeroplar ile kolonizedir.
• Vajinal ve servikal sekresyonlardaki bakterilerinin %50’si anaeroptur.
• Vajinal veya servikal sürüntü örneklerinden üretilen anaeropların enfeksiyon etkeni veya kontaminat olarak ayırt etmek zor olduğundan bu örnekler anaerop kültür için uygun değildir.

Bakteri Türleri ve Kolonizasyon

• Tahminen 500-1000 tür bakteri insan vücudunda yaşar.
• Bunlardan 300-400’ü kolonda bulunur.
• İnsanlarda anaerobik yumuşak doku enfeksiyonlarından ve anaerobik bakteriyemide en sık izole edilen etken Bacteroides fragilis'dir.
• Bacterioides cinsleri intestinal mikroflorasının %1’e yakınını oluşturur.
• Bacteroides vulgatus, Bacteroides thetaiotaomicron ve Bacteroides distasonis insan dışkısında en sık izole edilen bakteri türleridir.

Dışkı Örnekleri ve Anaerop Kültürü

• Dışkı örneklerinin rutin anaerop kültürleri yapılmaz.
• Hastada pseudomembranöz enterokolit ve/veya antibiyotik ilişkili ishal şüphesi varsa Clostridium difficile için yapılır veya toksini araştırılır.

Anaerop Enfeksiyonlar İçin Hastayı Hazırlayan Faktörler

• En sık predispozan faktörler:
  • Mukoz membranların veya derinin travması
  • Vasküler staz
  • Doku nekrozu
  • Dokudaki redoks potansiyelinin azalması
• Fakat tam mekanizma bilinmiyor.
• Diğer patojenik bakterilerde olduğu enzimler, kapsül ve adherans faktörleri gibi çeşitli virülans faktörlerini üretirler.
• Ek olarak beta-laktamaz, kondroidin sülfat, fibrinolizin, heparinaz, lökosidin ve endotoksin.

Anaeropların Virülans Faktörleri

Anaeropların Karıştığı Enfeksiyonlarda Belirtiler

• Anaeropların karıştığı infeksiyonlar genellikle pürülandır.
• Lökosit olmaması anaeropların olaya karışmadığını göstermez.
• Anaeropların neden olduğu birçok ciddi infeksiyonda sitotoksinlerin ve diğer histotoksik virülans faktörleri nötrofillerin, makrofajların ve diğer hücrelerin yıkımıyla nekrotizan ilerleyişe katkıda bulunur.

Enfeksiyona Anaeropların Karıştığını Düşündüren Belirtiler

• Enfeksiyon mukozal yüzeyle yakın ilişkili
• Aminoglikozid tedavisine rağmen infeksiyon devam ediyor
• Kötü koku (Porphyromonas ve Fusobacterium spp.)
• Çok miktarda gaz (Clostridium spp.)
• Siyah renk veya kiremit rengi floresan (Porphyromonas ve Prevotella spp.)
• Sülfür granülleri (aktinomikozis)
• Gram boyamada farklı karakteristik morfolojiler (Bacterioides ve Fusobacterium oldukça pleomorfik, Fusobacterium nucleatum; fuziform, Clostridium spp; geniş, gram pozitif çomak, spor yok)

Teşhis İpuçları ve Dikkat Edilmesi Gerekenler

• İndikatörlerin bir çoğu doktorlarda anaeropların varlığı şüphesi uyandırsada birçok spesifik değildir.
• Örnek olarak, gelen materyalde çok miktarda gaz oluşumu E. coli veya karışık enterik bakteri gibi organizmalara bağlı olabilir.
• Benzer şekilde genellikle anaeropları içeren örneklerle ilişkili kötü koku olamayabilir.
• Anaeropları içeren bir çok infeksiyon miksdir.
• Polimikrobiyal infeksiyonlardaki bakteriler arasındaki ilişki simbiyotiktir.

Sıklıkla Karşılaşılan Anaeroplar ve Onların Enfeksiyonları

• Taksonomik olarak insan klinik örneklerinde bulunan anaerobik bakteriler iki ana gruba ayrılırlar:
  • Endospor yapabilenler
  • Endospor yapamayanlar
• Spor mevcudiyeti, gram boyama reaksiyonu ve hücre morfolojisi anaerop bakterilerin uygun identifikasyon testleri yapılana kadar ilk identifikasyonu için yeterlidir.

Anaerop Bakterilerin Genel Sınıflandırılması

• ÇOMAK
  • Gram-pozitif
    • Clostridium
      • C.perfringens
      • C.tetani
      • C. botulinum
      • C.difficile
  • Gram-negatif
    • Bacteroides spp.
    • Prevotella
    • Fusobacterium spp.
• KOK
  • Gram-pozitif
    • Propionibacterium
    • Peptostreptococcus
  • Gram-negatif
    • Veillonella

Gram Pozitif Sporlu Anaerob Basiller (Clostridium spp.)

• Ekzojen infeksiyonlar: botulismus, gazlı gangren, gıda zehirlenmesi, tetanus, pseudomembranöz enterokolit
• Endojen infeksiyonlar: bakteriyemi, baş boyun inf, beyin apsesi, aspirasyon pnömonisi, akciğer apsesi, ampiyem, batın içi ve jinekolojik inf, yumuşak doku inf
• Clostridium’lar doğada (toprak, tatlı su kaynakları, deniz dibi) bol miktarda bulunan, çoğu mezofilik bakterilerdir.
• Sporlu, zorunlu anaerop, Gram pozitif, basil. İnsan ve hayvanların bağırsak florasında, kırlarda ve kentsel ortamlarda, toz toprak arasında bulunan bakterilerdir.
• Clostridium botulinum dışındaki bakteriler doku içine girdiklerinde uygun anaerop koşulları bulduklarında toksin ve enzimleri ile ağır klinik durumlara neden olurlar.
• En patojen olanlarda bile invazyon yeteneği sınırlıdır.
• Clostridium botulinum gıdalar üzerinde üreyerek sindirim sistemi enzimlerine dayanıklı toksinleri ile besin zehirlenmesi yaparlar.

Clostridium Türleri ve Hastalıkları

• C.tetani; tetanoz
• C. perfringens, C. novy, C. septicum, C. bifermantans, C. histolyticum, C. fallax; gazlı gangren
• Clostridium botilinum; besin zehirlenmesi
• Clostridium difficile; pseudomemranöz enterokolit
• Pleomorfik, ikili veya kısa zincirler şeklinde, uçları sivri veya yuvarlak basiller.
• Gram pozitif!!!
• Vankomisin (S)-kolistin (R) testi
• Gram negatif boyananlar: C. ramosum, C. innocuum, C. clostridioforme, C. perfringens, spor oluştuktan sonra C. tetani

Clostridium Türlerinin Koloni Özellikleri

• 1-5 mm, düz, R tipine benzer etrafında çıkıntılar-saçaklar olan koloniler.
• Yayılma (“swarming”) özelliği olan koloniler: C. septicum, C. tetani, C. sporogenes, C. novyi tip A
• Beta hemoliz: C. novyi tip A,C. septicum, çoğu C. botulinum
• Çift zonlu hemoliz: C. pefringens
• Clostridium türleri koloni morfolojisi, Gram boyanma özellikleri, indol, üreaz testi ve lipaz-lesitinaz ve proteolitik etkilerine göre kabaca sınıflandırılabilir.
• Kesin ve tür düzeyinde identifikasyon için karbonhidratlara fermentasyonları ve GLC sonuçları değerlendirilmelidir.
• 16SrRNA gen dizi analizi, floresan in-situ hibridazyon, raman spektroskopi, MALDI-TOF MS yöntemleri gündeme gelmiştir.

Gram Negatif Anaerob Sporsuz Basiller

• Bu grup bakteriler insan ve hayvanların üst solunum yolları, barsak boşluğu ve ürogenital sisteminde normal flora üyesi olarak bulunurlar.
• Klinik önemi olanlar
  • Bacteroides
  • Prevotella
  • Porphyromonas
  • Fusobacterium
• Morfolojik olarak heterojen görülürler. Basil, flaman, fusiform (iğ) veya kokobasil olabilirler.
• Üremeleri için gerekli ısı 35-37 C
• pH :6,3-7,2 dir.
• Zorunlu anaeroptur.
• Pigmentli, pigmentsiz, S ve R tipinde koloniler yapabilir.

Anaerop, sporsuz Gram negatif basillerin ayrılmasında

• hücre ve koloni morfolojisi
• pigment üretimi
• uzun dalga ultraviyole altında floresans verme
• bazı antibiyotiklere direnç ve
• biyokimyasal özelliklerin yararlanılır.

Anaerop Basillerin Türlere Göre Antibiyotik Direnç ve Biyokimyasal Özellikleri

| TÜR | Kanamisin (1000 µgr) | Vankomisin (5 µgr) | Kolistin (10 µgr) | %20 safrada üreme | Katalaz | İndol | Lipaz |