BACTERIS ANAEROBIS: CARACTERÍSTIQUES, TIPUS, ESPÈCIES, CULTIU - BIOLOGIA - 2025

Les bacteris anaerobis són aquelles que no utilitzen l'oxigen en els seus processos metabòlics. De fet, moltes d'aquests bacteris no poden sobreviure en ambients en els quals aquest element es troba present, ja que els resulta tòxic.

Un dels processos metabòlics que duen a terme aquest tipus de bacteris i que ha estat més àmpliament estudiat és la fermentació. Aquest és un procés que té una gran quantitat d'aplicacions a nivell industrial, relacionades amb la producció de begudes alcohòliques, iogurt i vinagre, entre altres productes.

Bacteroides, gènere de bacteris anaeròbies. Font: US gov

De la mateixa manera, moltes d'aquests bacteris tenen el seu hàbitat natural dins el cos humà, trobant principalment en el tracte gastrointestinal. Algunes són innòcues, però altres causen diverses patologies en l'organisme, moltes de les quals poden desembocar en la mort.

Característiques

Els bacteris anaeròbies es troben entre els primers éssers vius que van sorgir al planeta. És important destacar que fa milers d'anys, quan les primeres formes de vida van començar a sorgir, els nivells d'oxigen en l'atmosfera eren realment baixos. A causa d'això, els primers organismes que es van desenvolupar comptaven amb altres mecanismes cel·lulars per obtenir energia.

De fet, per a moltes de les espècies que integren a el grup dels bacteris anaeròbies l'oxigen és altament tòxic. És per això que alguns bacteris es troben en hàbitats en els quals no hi ha presència d'oxigen.

Així mateix, hi ha bacteris anaerobis que suporten viure en presència de quantitats molt petites d'oxigen, pel que poden situar-se en una major varietat d'ambients. Algunes d'aquests bacteris formen part de la microbiota regular de l'ésser humà, específicament a nivell de la cavitat bucal i de el tracte gastrointestinal.

D'altra banda, aquests bacteris duen a terme la fermentació. Aquest és un procés catabòlic mitjançant el qual es degraden compostos orgànics a altres més senzills en absència d'oxigen. És realitzat principalment per bacteris anaerobis.

Així mateix, no hi ha un sol tipus de fermentació. Depenent del producte obtingut hi ha diversos tipus, com la fermentació acètica, làctica i alcohòlica, entre d'altres.

En aquests bacteris funcionen a la perfecció els diversos sistemes enzimàtics en absència d'oxigen. Això es deu al fet que utilitzen com a acceptors d'electrons a altres compostos com el fumarat, nitrat o sulfat.

És oportú esmentar que moltes dels bacteris anaeròbiques constitueixen agents patògens de l'ésser humà. Entre les més conegudes i estudiades es poden esmentar les espècies dels gèneres Porphyromonas, Clostridium i Prevotella, entre d'altres.

Tipus de bacteris anaerobis

Moltes de les bacteris anaerobis no poden resistir trobar-se en ambients en què hi hagi oxigen, perquè aquest és tòxic per a elles. No obstant això, també hi ha algunes, tot i no utilitzar l'oxigen, poden sobreviure en ambients en els quals hi ha diferents concentracions d'aquest gas.

Tenint en compte això, els bacteris anaerobis poden dividir-se en tres tipus: anaeròbies obligades, aerotolerantes i anaeròbies facultatives.

anaeròbies obligades

També són conegudes com bacteris anaerobis estrictes. Són aquelles que no utilitzen l'oxigen per cap procés metabòlic. La seva tolerància a aquest gas és variable. D'acord a això, els bacteris anaeròbies obligades es classifiquen en:

- Estrictes: toleren només concentracions d'oxígens per sota de l'0,5%.

- Moderades: poden tolerar concentracions d'oxigen que oscil·len entre el 2 i el 8%.

anaeròbies aerotolerantes

Aquestes són bacteris que, tot i que no utilitzen a l'oxigen per dur a terme cap procés cel·lular, poden viure en hàbitats en els quals aquest està present. Un exemple clàssic d'aquest tipus de bacteri és la Pronibacterium acnespio, causant de molts casos d'acne.

anaeròbies facultatives

Els bacteris anaerobis facultatives no utilitzen l'oxigen per als seus processos metabòlics, però poden viure en presència d'aquest, ja que no és tòxic per a elles. Principalment realitzen el procés de fermentació per obtenir l'energia necessària. Entre els bacteris anaeròbies facultatives més conegudes es troben l'Escherichia coli i la Staphylococcus aureus.

Espècies de bacteris anaerobis

Per facilitar l'estudi dels bacteris anaerobis, se les pot agrupar d'acord a la seva forma i al seu tinció a: cocos gram negatius, cocos gram positius, bacils gram negatius i bacils gram positius.

-Cocos gram negatius

Dins d'aquest grup es troben diversos gèneres com Veillonella i Megasphaera.

Veillonella

Aquest és un gènere de bacteris gram negatives molt reconegudes pel seu potencial fermentatiu. Aquests bacteris fermenten el lactat a acetat i propionat a través d'una via metabòlica coneguda com a via de l'metilmalonil-CoA.

Així mateix, es troben formant part integral de la microbiota de certes parts de el cos com la cavitat bucal i el tracte gastrointestinal.

-Cocos gram positius

Són bacteris de forma arrodonida que a l'tenyir-se amb el pigment de gram adopten un característic color violeta.

Anaerococcus

Els bacteris d'aquest gènere es troben formant part de la flora bacteriana de el cos humà. No obstant això, és possible que sigui la causant de certs processos patològics. Aquest bacteri ha estat aïllada de l'flux vaginal, d'abscessos en els ovaris i de certes ferides cròniques.

Així mateix, en diferents estudis de casos clínics s'ha establert que les espècies d'aquest gènere poden causar una gran gamma d'infeccions en el tracte urinari, així com també en la sang.

Peptoestreptococcus

És un gènere de bacteris que sovint causen el desenvolupament de patologies en l'ésser humà. A més, formen part de la microbiota de certes mucoses de l'organisme, com ara la bucofaríngea i la genitourinaria.

-Bacilos gram negatius

Són bacteris que tenen forma de bastó allargat i que es caracteritzen per adquirir un color fúcsia quan són sotmeses a el procés de tinció de Gram. Aquest grup de bacteris anaeròbies abasta a diversos gèneres.

Prevotella

Es tracta d'un gènere de bacteris que es troben freqüentment com a components de la flora bacteriana de la cavitat oral, el tracte gastrointestinal i la cavitat vaginal. Malgrat això, quan les condicions normals de el cos canvien, aquests bacteris proliferen de manera descontrolada.

Quan això passa, les Prevotella ocasionen el desenvolupament de certes infeccions, sent les més comunes les que es presenten a nivell de la mucosa periodontal. També s'han aïllat de pacients que pateixen de artirtis reumatoide.

-Bacilos gram positius

A aquest grup pertanyen bacteris amb forma de bastó que tenen en la seva paret cel·lular una capa gruixuda de peptidoglicà que reté les partícules de colorant de gram, donant-li una coloració violeta. A aquest grup pertanyen una àmplia varietat d'espècies que causen diverses malalties i patologies en l'ésser humà.

Clostridium botulinum

És un bacteri gram positiva que es caracteritza per produir espores, les quals constitueixen un agent infecciós per a l'ésser humà. De la mateixa manera, aquest bacteri sintetitza i allibera certes toxines, la funció principal és paralitzar els músculs.

Entre les malalties que genera aquest bacteri es poden esmentar el botulisme alimentari, que afecta el tracte gastrointestinal, i el botulisme infantil, que afecta els nens petits i és ocasionada per la ingesta directa d'espores.

Clostridium tetani

Aquest bacteri és molt coneguda en el camp de la medicina i ha estat objecte de nombrosos estudis sobre els efectes que genera en l'organisme. A l'igual que la resta dels bacteris de l'gènere Clostridium, aquest bacteri produeix endòspores, les quals són molt resistents als components ambientals.

Clostridium tetani. Font: Content Providers (s): CDC

Així mateix, aquest bacteri ocasiona en els éssers humans una patologia que es coneix com tètanus. Aquesta malaltia és ocasionada per l'ingrés de les espores a l'organisme, les quals germinen i comencen a sintetitzar i alliberar les toxines pròpies d'aquesta espècie.

Quan això passa, les espores interfereixen amb la transmissió dels impulsos nerviosos, ocasionant que els músculs pateixin dolorosos espasmes.

Diferències amb els bacteris aerobis

La principal diferència que hi ha entre els bacteris anaerobis i els bacteris aerobis es refereix a l'ús de l'oxigen ia la capacitat de poder desenvolupar-se en presència o absència d'aquest element.

En aquest sentit, els bacteris anaerobis no utilitzen l'oxigen per cap dels seus processos interns d'obtenció d'energia. Per contra, els bacteris aerobis si el fan servir com a acceptor d'electrons durant el procés de la respiració cel·lular, mitjançant el qual degraden molècules de compostos orgànics com la glucosa, obtenint gran quantitat d'energia.

Així mateix, hi ha bacteris anaerobis que, a part de no utilitzar a l'oxigen en els seus diversos processos, tampoc poden estar en ambients rics en oxigen, ja que aquest element és altament tòxic per a elles. En lloc de la respiració cel·lular, executen la fermentació.

Una altra de les diferències notòries entre els dos tipus de cèl·lules té a veure amb el seu hàbitat. Els bacteris aerobis es troben en entorns en què hi ha una àmplia disponibilitat d'oxigen, en tant que els bacteris anerobias sobreviuen en ambients en els quals hi ha absència total d'oxigen o en el qual les concentracions d'oxigen són molt baixes.

Cultiu de bacteris anaerobis

El cultiu dels bacteris anaerobis és un procés en el qual s'han de seguir totes les precaucions necessàries per evitar cometre algun error. Aquí és important tenir en compte que algunes espècies de bacteris anaerobis no poden tenir cap tipus de contacte amb l'oxigen, ja que aquest pot ser un agent tòxic per a elles.

Un dels elements a tenir més en compte quan es va a realitzar un cultiu al laboratori és el mitjà de cultiu que s'ha d'utilitzar. Cada grup de bacteris té certs requeriments específics.

Mitjans de cultiu

En l'actualitat són molts els mitjans de cultiu que poden utilitzar per a la sembra de qualsevol tipus de bacteris. En el cas específic dels bacteris anaeròbies, el mitjà de cultiu requereix de l'addició d'algun agent reductor, com ara el tioglicolat o la cisteïna.

Així mateix, per optimitzar els resultats que s'espera obtenir, es pot afegir algun indicador redox, que evidenciï la possible presència d'oxigen, com ara la resazurina.

Els mitjans de cultiu més usats i recomanats per sembrar bacteris anaerobis són:

- Agar sang per anerobios: conté, entre altres coses, extracte de carn, extracte de llevats, NaCl, glucosa i peptona, entre d'altres.

- Agar xocolata: no és molt utilitzat per conrear bacteris anaerobis. No obstant això, gràcies als seus components és possible fer-les créixer allà.

- Agar alcohol fenil etílic amb sang: aquest mitjà s'utilitza molt per aïllar degudament als bacteris anaeròbies.

- Agar Columbia amb colistina i àcid nalidíxic.

- tioglicolat: generalment es troba enriquit amb L-cistina, hemina i vitamina K.

- Agar KVLB (kanamicina, vancomicina, sang lacada): específicament per bacils gram negatius.

procediment

Una vegada que s'ha seleccionat el medi de cultiu a utilitzar, d'acord al bacteri que es vol cultivar, es pot començar amb el procediment. En aquest sentit, s'ha de crear un ambient totalment anaeròbic, en què no hi hagi oxigen. Per aconseguir això, es poden seguir dos procediments:

- Mètode de l'hidròxid de sodi - àcid pirogálico: aquest mètode es basa en l'obtenció d'un ambient anaeròbic mitjançant una reacció química, emprant, en comptes d'un agent reductor, un catalitzador. Es tracta d'un procediment delicat i potencialment perillós.

- Ús de flascons anaeròbics: aquest tipus de flascons són molt útils per al cultiu d'organismes anaeròbics. No obstant això, només s'utilitza amb organismes que poden resistir un contacte lleu amb petits nivells d'oxigen.

Així mateix, s'ha de crear una mena de buit per a procedir a l'cultiu. Això es pot fer de diverses maneres: desplaçant a l'oxigen amb altres gasos, absorbint a l'oxigen a través de mètodes químics o biològics o bé usant agents reductors.

Cultiu de Clostridium perfringens. Font: Photo Credit: Content Providers (s): CDC / Dr. Stuart E. Starr

Un cop duts a terme aquests passos, es realitza la inoculació per procedir a incubar el cultiu i esperar el temps prudencial per estudiar les colònies obtingudes. El temps d'espera dependrà de l'espècie que s'estigui conreant.

Hi ha espècies de creixement ràpid (18-24 hores) com Clostridium perfringens i hi ha altres que tenen creixement lent (5-7 dies) com Propionibacterium.

Mètodes per al compte en placa

Aquests mètodes es fan servir per a conèixer el nombre aproximat dels microorganismes que es troben en un cultiu. En el cas dels bacteris anaerobis, hi ha diverses tècniques que permeten realitzar el recompte.

No obstant això, pel fet que moltes d'aquests bacteris no poden entrar en contacte directe amb l'oxigen perquè és tòxic, s'ha de tenir molt de compte a l'hora de posar en pràctica aquestes tècniques.

En aquest sentit, aquí es van a descriure dos mètodes: el nombre més probable (per aeròbies estrictes) i el mètode d'estès de placa (per anaeròbies facultatives i microaerófilas)

Mètode de el nombre més probable

Aquesta tècnica està basada en la determinació de la presència o absència de microorganismes en alguna mostra. Això es fa en rèpliques de dissolucions consecutives. El principi darrere d'aquest mètode és que una única cèl·lula viva es pot desenvolupar, produint d'aquesta manera un cultiu tèrbol.

Per dur a terme aquest procés, cal fer una sèrie de dissolucions seriades de la mostra de l'cultiu. Per això, és important emprar un mitjà de cultiu líquid amb els requeriments nutricionals. Un cop fet això, es procedeix a incubar els tubs d'assaig a l'espera que els microorganismes creixin.

Ja transcorregut el temps prudencial, els tubs d'assaig en què es van inocular una o més cèl·lules bacterianes adquiriran un aspecte tèrbol.

Conforme es van revisant els tubs en els quals el factor de dissolució va augmentant, aquests s'observen progressivament menys tèrbols, ja que contenen cada vegada menys cèl·lules bacterianes. Això és així fins arribar a un punt en què ja no hi haurà cap microorganisme o només un.

Finalment, l'estimat de la densitat poblacional s'obté a partir de el patró d'ocurrència en les dissolucions seriades ia través de l'ús d'una taula probabilística estàndard que ha estat dissenyada per a tal fi.

Mètode d'estès en placa

Aquest és un mètode força senzill. En primer lloc, s'han de disposar diverses càpsules de Petri amb el medi de cultiu de manera ordenada. Posteriorment, es realitza la inoculació d'1 ml de dissolució en cada càpsula. És important destacar que en les dissolucions es troba el microorganisme que es vol comptabilitzar.

Després, amb ajuda d'una vareta de vidre s'estén homogèniament el material inoculat abastant tota la superfície de l'medi de cultiu.

Finalment s'incuben les càpsules de Petri en les condicions requerides durant el temps necessari per a cada tipus de microorganisme. Finalment, es comptabilitzen les colònies que s'hagin generat.

malalties causades

Moltes de les bacteris anaerobis són coneguts patògens per a l'home i produeixen malalties i patologies que fins i tot poden arribar a comprometre la vida de l'individu.

Infeccions a nivell de la cavitat bucal

La cavitat bucal és l'ambient ideal per a molts bacteris anaerobis, les quals proliferen allà i generen certes patologies com la periodontitis, gingivitis necrosante i abscessos, entre d'altres.

La majoria d'aquestes infeccions cursen amb dolor, lesions a nivell de la mucosa i supuració de pus, amb el conseqüent augment de la temperatura corporal.

Entre els bacteris causants, Porphyromonas gingivalis és la que s'aïlla amb més freqüència en aquestes lesions.

infeccions intestinals

Una de les vies d'infecció d'aquest tipus de bacteris és mitjançant la ingestió, ja sigui d'espores (en el cas de bacteris esporulades) o d'aliments i aigua contaminada.

En aquests casos, els bacteris s'ancoren a l'intestí i comencen a produir danys a nivell de la mucosa intestinal, desencadenant símptomes com: febre, dolor abdominal, evacuacions líquides, distensió abdominal, nàusees i malestar general.

Els bacteris anaeròbiques que poden generar aquest quadre clínic són Clostridium difficile i Escherichia coli, entre d'altres.

infeccions cutànies

Algunes d'aquests bacteris, a l'entrar en contacte amb alguna ferida oberta, poden infectar-la. D'ocórrer això, es poden generar infeccions cutànies severes, com ara la gangrena gasosa, l'agent causal és la Clostridium perfringes.

Entre els símptomes de la gangrena gasosa es poden comptar: butllofes plenes de líquid sanguinolent, emfisema subcutani, dolor intens i febre elevada, entre d'altres.

Una altra patologia causada per bacteris anaerobis a nivell cutani és la fascitis necrotitzant, en la qual la infecció es propaga més enllà de el teixit cutani, afectant fins i tot a la fàscia que envolta els músculs.

Entre els seus símptomes hi ha el dolor agut, eritema intens, butllofes i amb molta freqüència, gangrena. Entre els agents causants d'aquesta patologia figura la Staphylococcus aureus.

referències

1. Brook I. (2016) Diseases caused by non-spore-forming anaerobic bacteri. In: Goldman L, Schafer AI, eds. Goldman-Cecil Medicine. 25th ed. Philadelphia, PA
2. Carrol, K., Hobden, J., Miller, S., Morse, S., Mietzner, T., Detrick, B., Mitchell, T. i Sakanari, J. Microbiologia mèdica. Mc Graw and Hill. 27a edició
3. Corrals, L., Antolinez, D., Bohórquez, J. i Corredor, A. (2015). Bacteris anaerobis: processos que realitzen i contribueixen a la sostenibilitat de la vida al planeta. NOVA 13 (23) 55-81
4. Curtis, H., Barnes, S., Schneck, A. i Massarini, A. (2008). Biologia. Editorial Mèdica Panamericana. 7è edició.
5. Holt, J. (1994) Bergey 's Manual of Determinative Bacteriology. Williams & Wilkins. 9th edition.
6. Mc Faddin (1985) Mitjana for isolation-cultivation-identification-maintance of medical bacteri. Vol 1. Baltimore.
7. Quintero, L. (2009). Infeccions per bacteris anaerobis: criteris de maneig clínic i procediments micro biològics de diagnòstic. Revista Logos, Ciència & Tecnologia. 1 (1) 121-136