Clostridia: beztlenowe bakterie — charakterystyka, gatunki, choroby

Clostridia — beztlenowe bakterie: charakterystyka, groźne gatunki i choroby (tężec, botulizm, C. difficile). Poznaj toksyny, epidemiologię i metody zapobiegania.

Clostridia są klasą Firmicutów, w tym Clostridium i innych podobnych rodzajów. Obejmują one wiele gatunków o istotnym znaczeniu ekologicznym i medycznym.

Clostridia są obowiązkowe dla beztlenowców. Nie posiadają tlenowego oddechu i większość z nich prowadzi fermentacyjny sposób życia; obecność tlenu jest dla wielu z nich toksyczna. W warunkach niekorzystnych potrafią wytwarzać przetrwalniki — zarodniki — które umożliwiają przetrwanie w środowisku przez długi czas. Historycznie większość przedstawicieli rodzaju Clostridium opisywano jako Gram-dodatnie, choć w praktyce barwienie może być zmienne u niektórych szczepów.

Analizy filogenetyczne pokazują, że grupa ta nie jest monofiletyczna, lecz wysoce polifilityczna. Taksonomia rodzaju i powiązanych grup nadal jest przedmiotem rewizji — część gatunków została już przeniesiona do nowych rodzajów (np. niektóre szczepy klasyfikowane wcześniej jako Clostridium). Większość opisywanych taksonów znajduje się tradycyjnie w rządzie Clostridiales, lecz ten układ może ulegać dalszym zmianom.

Większość gatunków z rodzaju Clostridium to organizmy saprofityczne, szeroko rozpowszechnione w środowisku — w glebie, osadach, próchnie, a także w przewodzie pokarmowym ludzi i zwierząt. Jednak wśród nich znajdują się ważne patogeny ludzkie i zwierzęce. Toksyny produkowane przez niektóre gatunki należą do najsilniejszych znanych biotoksyn: np. toksyna tężcowa (tetanospazmina) produkowana przez C. tetani oraz toksyna botulinowa produkowana przez C. botulinum, obie działają na przekazywanie sygnałów nerwowych i powodują ciężkie zaburzenia ruchowe.

Cechy morfologiczne i metaboliczne

Clostridia to zwykle formy cylindryczne (pałeczki), bezwzględnie lub względnie beztlenowe. Wiele gatunków wytwarza egzotoksyny o różnym mechanizmie działania (neurotoksyny, hemolizyny, fosfolipazy). Przetrwalniki powstają wewnątrz komórki i zwiększają odporność na wysychanie, wysoką temperaturę i środki dezynfekcyjne.

Znaczenie medyczne i mechanizmy toksyn

Toksyna tężcowa (tetanospazmina) blokuje uwalnianie inhibitorów hamujących w ośrodkowym układzie nerwowym, co prowadzi do skurczów spastycznych i ryzyka niewydolności oddechowej. Toksyna botulinowa hamuje uwalnianie acetylocholiny w synapsach nerwowo‑mięśniowych, powodując wiotkie porażenie mięśni i także może zagrażać życiu poprzez porażenie mięśni oddechowych. Inne toksyny, np. toksyny C. perfringens (takie jak alfa‑toksyna — fosfolipaza), prowadzą do nekrozy tkanek (gangrena gazowa) i hemolizy.

Wybrane gatunki — krótki opis

• Clostridium perfringens (Gangrena, zatrucie pokarmowe)
• Clostridium difficile (pseudobłoniaste zapalenie okrężnicy)
• Clostridium tetani (Tężec)
• Clostridium botulinum (Botulizm)
• Clostridium acetobutylicum
• Clostridium hemolyticum
• Clostridium novyi
• Clostridium oedematiens

Poniżej krótkie dodatkowe informacje o najważniejszych z wymienionych:

• Clostridium perfringens: częsta przyczyna zakażeń tkanek miękkich, w tym gangreny gazowej; produkuje toksyny niszczące błony komórkowe i tkanki. Może też wywoływać ostre zatrucia pokarmowe po spożyciu skażonych produktów.
• Clostridium difficile: związany z zapaleniem okrężnicy po antybiotykoterapii; wytwarza toksynę A i B, które uszkadzają śluzówkę jelita. Leczenie obejmuje specyficzne antybiotyki, a w przypadkach nawrotowych skuteczna bywa też transplantacja mikrobioty kałowej (FMT).
• Clostridium tetani: powoduje tężec — szczepy wnikające do rany wytwarzają tężcową toksynę; zapobieganie poprzez szczepienia toksoidem tężcowym.
• Clostridium botulinum: źródło botulizmu pokarmowego (toksyna w słabo zakonserwowanej żywności), a także botulizmu niemowlęcego (kolonizacja przewodu pokarmowego niemowląt). Leczenie polega na podaniu surowicy przeciwtoksynowej i intensywnej terapii podtrzymującej.

Taksonomia i nazewnictwo

Ze względu na filogenetyczne zróżnicowanie wiele szczepów historycznie umieszczonych w rodzaju Clostridium jest stopniowo przenoszonych do innych, lepiej odzwierciedlających ich powiązania filogenetyczne rodzajów. Przykładem jest przeniesienie niektórych szczepów powodujących zakażenia jelitowe do nowego rodzaju Clostridioides (np. Clostridium difficile, obecnie często zapisywany jako Clostridioides difficile).

Zapobieganie i leczenie

Profilaktyka obejmuje: szczepienia przeciw tężcowi (toksoid), odpowiednie przygotowywanie i konserwację żywności, higienę ran i opiekę nad ranami po urazach, unikanie niepotrzebnej antybiotykoterapii (zmniejsza ryzyko zakażeń C. difficile). Leczenie zależy od choroby — od chirurgicznego oczyszczenia ran i antybiotyków w zakażeniach tkanek, przez surowice i intensywną terapię w botulizmie i tężcu, po specyficzne antybiotyki i metody przywracania mikrobioty w zakażeniach jelitowych.

Uwaga: stwierdzenie, że „Helobakterie należą również do klasy Clostridia” jest nieprawidłowe. Bakterie z rodzaju Helicobacter zaliczane są do innego szczepu (Proteobacteria) i nie są spokrewnione z Clostridiami — możliwe jest jedynie mylne podobieństwo w nazwie lub pomyłka terminologiczna.

Pytania i odpowiedzi

P: Co to jest klasa Firmicutes, która obejmuje Clostridium?

P: Czy przedstawiciele rodzaju Clostridium są obligatoryjnymi beztlenowcami?

P: Czy gatunki z rodzaju Clostridium są monofiletyczne czy polifiletyczne?

P: Gdzie można znaleźć większość gatunków tego rodzaju?

P: Jakie toksyny wytwarzają niektórzy przedstawiciele tej klasy?

P: Jakie inne organizmy należą do tej klasy?

P: Wymień pięć godnych uwagi gatunków należących do tej klasy?

Szukaj według litery