Algemeenheid
Gram-positieven zijn bacteriën die - zoals kan worden afgeleid uit hun naam - positief testen op Gram-kleuring die een paarse kleur behoudt na een dergelijke laboratoriumanalyse te hebben ondergaan.
Bacteriële celwand
De bacteriële celwand kan worden gedefinieerd als een soort stijve "container" die de bacteriële cel omsluit, waardoor deze een bepaalde sterkte krijgt en zijn vorm conditioneert.
De fundamentele component van de celwand is de peptidoglycaan (ook wel bekend als bacteriële mucopeptide of murein).
Peptidoglycaan is een polymeer dat bestaat uit lange lineaire polysacharideketens, die met elkaar zijn verbonden door verknopingen tussen aminozuurresiduen.
Polysacharideketens zijn samengesteld uit de herhaling van een disacharide, die op zijn beurt bestaat uit twee monosachariden, de N-acetylglucosamine (of ZEUREN) en zuur N-acetylmuramic (of NAAM), met elkaar verbonden door β-1,6-glycosidebindingen.
De disachariden worden vervolgens aan elkaar gekoppeld met glycosidebindingen van het β-1,4-type.
Gekoppeld aan elk molecuul van NAM vinden we a pentapeptide (dwz een "staart" van vijf aminozuren) eindigend met twee gelijke aminozuren, in het bijzonder met twee moleculen van D-Alanine.
Het zijn juist deze terminale D-alanines die - na de werking van het transpeptidase-enzym - de vorming van verknopingen in het peptidoglycaan mogelijk maken.
Meer precies, het transpeptidase veroorzaakt een peptidebinding tussen het derde aminozuur van een polysacharideketen en het vierde aminozuur van de parallelle polysacharideketen.
Functies
De celwand oefent niet alleen een beschermende rol uit naar de bacteriecel, maar reguleert ook het transport van stoffen erin.
Daarom kan worden gezegd dat de belangrijkste functies van de celwand zijn:
- Voorkom afbraak van bacteriële cellen door osmotische druk. In feite leven bacteriën heel vaak in hypotone omgevingen, dat wil zeggen in omgevingen waar grote hoeveelheden water aanwezig zijn en die "meer verdund" zijn dan de interne omgeving van de bacteriecel. Dit concentratieverschil zorgt ervoor dat het water uit de externe omgeving (minder geconcentreerd) naar de binnenkant van de bacteriecel (meer geconcentreerd) in een poging om de concentratie tussen de twee omgevingen gelijk te maken. Het ongecontroleerd binnendringen van water zou ervoor zorgen dat de bacteriecel opzwelt totdat deze barst (osmotische lysis).
De functie van de celwand is juist om weerstand te bieden aan de externe druk van water, waardoor zwelling en bacteriële lysis worden voorkomen. - Bescherm het plasmamembraan en de celomgeving tegen moleculen of stoffen die schadelijk zijn voor de bacteriën zelf.
- Regel de binnenkomst van voedingsstoffen in de bacteriële cel.
Alles wat tot nu toe is beschreven, is zowel in de Gram-positieve als in de Gram-negatieve muren te vinden.
Aangezien het doel van dit artikel is om de eigenaardigheden van Gram-positieve bacteriën te verduidelijken, zullen alleen de kenmerken van de celwand van deze laatste hieronder worden beschreven en zal de Gram-negatieve wand niet worden beschouwd.
Gram-positieve celwand
In de Gram-positieve wand wordt de peptidebinding tussen de polysacharideketens van het peptidoglycaan gevormd door een pentaglycine brug, dat wil zeggen, een brug bestaande uit vijf moleculen glycine (een aminozuur).
De celwand van Gram-positieve is uniform en relatief dik (20-80 nm). Het bestaat uit talrijke peptidoglycaanlagen die worden doorsneden door theïnezuren (polymeren van alcoholen en fosfaten).
De Gram-positieve wand is zeer polair en laat de permeatie toe van hydrofiele moleculen (zoals die gebruikt in de Gram-kleuring die hieronder zal worden beschreven), maar niet van hydrofobe verbindingen.
Gramkleuring
Gramkleuring is een proces dat in 1884 is bedacht en ontwikkeld door een Deense bacterioloog, Hans Christian Gram.
De eerste stap van deze procedure omvat de voorbereiding van een uitstrijkje (dwz een dunne film van het te analyseren materiaal) dat door warmte wordt gefixeerd. Met andere woorden, een monster van de te analyseren bacteriën wordt op een glaasje geplaatst en - door het gebruik van warmte - worden de micro-organismen op het glaasje zelf gedood en geblokkeerd (hotfixatie). Na het voorbereiden van het uitstrijkje, kunt u doorgaan met de eigenlijke kleuring.
De Gram-kleuring techniek heeft vier hoofdstappen.
Fase 1
Het door warmte gefixeerde uitstrijkje moet worden bedekt met de kleurstof kristalviolet (ook bekend als gentiaanviolet) gedurende drie minuten. Door dit te doen, worden alle bacteriecellen paars.
Fase 2
Op dit punt, la Lugols oplossing (een waterige oplossing van jodium en kaliumjodide, gedefinieerd als een beitsmiddel, omdat het de kleur kan fixeren) en laat men ongeveer een minuut inwerken.
De oplossing van Lugol is polair en dringt de bacteriecel binnen waar het het kristalviolet ontmoet waarmee het een hydrofoob complex vormt.
Omdat de Gram-positieve celwand polair is, kan het kristalviolet-jodium hydrofobe complex deze niet passeren, waardoor het opgesloten blijft in de bacteriële cel zelf.
Fase 3
Het objectglaasje wordt ongeveer twintig seconden gewassen met bleekmiddel (meestal alcohol of aceton). Daarna wordt het gewassen 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.
De Gram-negatieve cellen daarentegen zullen verkleurd zijn. Dit gebeurt omdat de alcohol de lipopolysaccharidestructuur van het externe membraan aanvalt dat typisch is voor Gram-negatief en afwezig is bij Gram-positief, waardoor het verlies van de eerder geabsorbeerde kleurstof wordt vergemakkelijkt.
Fase 4
Een tweede kleurstof wordt aan het objectglaasje toegevoegd (meestal zuur fuchsine of safranine) en laat het een paar minuten inwerken.
Aan het einde van deze fase krijgen de cellen van Gram-negatieve bacteriën die in de vorige fase een verkleuring hebben ondergaan, een kleur variërend van roze tot rood.
Soorten Gram-positieve bacteriën
De grote Gram-positieve groep omvat veel bacteriesoorten.
Hieronder worden enkele van de bacteriën die tot deze grote categorie behoren kort opgesomd.
Stafylokokken (of Staphylococcus)
Stafylokokken zijn kokken (d.w.z. bolvormige bacteriën) die behoren tot de familie van Staphylococcenaceae. Stafylokokken groeien in clusters.
Van de verschillende soorten pathogene stafylokokken herinneren we ons:
- Staphylococcus aureus, verantwoordelijk voor verschillende infecties van het urogenitale stelsel, het zenuwstelsel, de huid, de botten, de gewrichten, het cardiovasculaire systeem, de luchtwegen en het oog.Bovendien is deze afranseling ook verantwoordelijk voor geassocieerde opportunistische infecties die het immuunsysteem van de gastheer in gevaar brengen , nosocomiale opportunistische infecties (dwz infecties opgelopen in gezondheidsinstellingen) en voedselvergiftiging.
- Staphylococcus epidermidis, verantwoordelijk voor "infecties van het cardiovasculaire systeem", opportunistische infecties geassocieerd met een aangetast immuunsysteem van de gastheer en "nosocomiale opportunistische infecties.
- Staphylococcus saprophyticusverantwoordelijk voor urineweginfecties.
Over het algemeen worden antibiotica zoals penicillines, vancomycine, daptomycine, cefalosporines of fluorochinolonen gebruikt tegen dit type bacteriën.
Streptococcus (of Streptococcus)
Streptokokken zijn kokken die in paren of in ketens groeien. Streptokokken zijn in staat toxines te produceren die rode bloedcellen kunnen vernietigen, dat wil zeggen dat ze hemolytische activiteit hebben.
Streptokokken kunnen op hun beurt worden onderverdeeld volgens de mate van hemolyse die ze veroorzaken. Daarom kunnen we onderscheiden:
- Streptokokken alfa-hemolytica (of α-hemolytica) die "gedeeltelijke hemolyse;
- Streptokokken bèta-hemolytica (of β-hemolytica) die "totale hemolyse;
- Streptokokken gamma-hemolytica (of γ-hemolytica) 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 gastheren met een gecompromitteerd immuunsysteem.
- Streptococcus agalactiaeverantwoordelijk voor infecties bij de foetus en pasgeborene, infecties van het zenuwstelsel en de luchtwegen.
- Streptococcus pneumoniae, verantwoordelijk voor infecties van de luchtwegen, het zenuwstelsel, het cardiovasculaire systeem, de spijsverteringsklieren, de buikholte en opportunistische infecties die verband houden met het aantasten van het immuunsysteem van de gastheer.
Meestal worden bètalactam- en macrolide-antibiotica gebruikt tegen streptokokken.
Clostridia (of Clostridium)
Clostridia zijn bacillen (dwz cilindrische bacteriën) die - in ongunstige omgevingsomstandigheden - sporen kunnen genereren om te overleven.
Van 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 maagdarmkanaal. Het is de belangrijkste oorzaak van pseudomembraneuze colitis die kan optreden bij patiënten die langdurig en in hoge doses worden behandeld met verschillende soorten antibiotica. Tegen infecties van Clostridium difficileantibiotica zoals metronidazol, chlooramfenicol, vancomycine of erytromycine worden meestal gebruikt.
- Clostridium tetani, verantwoordelijk voor tetanus (of spastische verlamming). Over het algemeen worden metronidazol of benzylpenicilline gebruikt tegen deze afstraffing. Er is ook een vaccin beschikbaar om infectie te voorkomen.
- Clostridium botulinum, verantwoordelijk voor botulisme (of slappe verlamming).
Corinebacteriën (of Corynebacterium)
Corinebacteriën zijn bacillen die behoren tot de familie van Corynenacteriaceae.
Onder de talrijke exponenten van dit genre herinneren we ons de Corynebacterium diphteriae verantwoordelijk voor cutane difterie en respiratoire difterie.
De antibiotica die gewoonlijk worden gebruikt om difterie te behandelen, zijn penicillines, cefalosporines, clindamycine en erytromycine.
Er is ook een vaccin beschikbaar om infectie te voorkomen.
Andere Gram-positieven
Andere Gram-positieve bacteriën zijn:
- Bacillus anthracis (bekend als miltvuur), verantwoordelijk voor het ontstaan van cutane, pulmonale en gastro-intestinale miltvuur;
- Listeria monocytogenes, een bacil die verantwoordelijk is voor het ontstaan van meningitis, encefalitis, meningo-encefalitis en hersenabcessen;
- Enterococcus faecium en Enterococcus faecalis, twee cocci die normaal de bacteriële darmflora van de mens bevolken, maar die verantwoordelijk kunnen zijn voor nosocomiale opportunistische infecties van de urinewegen, septikemie of endocarditis.
.jpg)
