Drobnoustroje – odwieczni sublokatorzy organizmów

Drobnoustroje – odwieczni sublokatorzy organizmów

Farmakoterapia
Farmakoterapia
Drobnoustroje – odwieczni
sublokatorzy organizmów
Wśród licznych czynników wpływających pozytywnie
na życie człowieka podstawowe znaczenie mają drobnoustroje – od milionów lat związane z jego organizmem
w rozwoju ewolucyjnym. Decydują one o jakości współżycia z ludźmi. Dzielimy je według różnych kryteriów.
Drobnoustroje symbiotyczne są bezwzględnie potrzebne do wykształcenia w okresie wczesnego dzieciństwa
i do podtrzymywania w okresie dojrzałości licznych funkcji, a wśród nich
zdolności obronnych. Dla organizmu
ważne są również „dobrosąsiedzkie”
stosunki z drobnoustrojami komensalnymi, nieszkodliwymi, ale korzystającymi
z „opieki” organizmu. Trzecia grupa to
drobnoustroje chorobotwórcze, bardziej
lub mniej niebezpieczne dla organizmu.
Do drobnoustrojów zalicza się dużą ilościowo grupę żywych tworów, bardzo zróżnicowaną pod
względem budowy zewnętrznej
i wewnętrznej, sposobów rozmnażania się, środowiska, w którym
żyją, i przydatności dla potrzeb
człowieka.
Łączą je małe rozmiary, podobne metody badania, podobne techniki hodowli
na pożywkach sztucznych oraz podobne mechanizmy odpowiedzi obronnych
organizmu na ich niekorzystne działanie.
Pod względem budowy komórki i sposobu rozmnażania się można drobnoustroje podzielić na:
•jednokomórkowe – bakterie, riketsje,
chlamydie, mikoplazmy, pierwotniaki
i niektóre grzyby (drożdże),
•wielokomórczaki – cechuje je brak
pełnych przegród między komórkami (grzyby),
•twory komórkopodobne – wirusy,
priony.
Bakterie
Bakterie są 10–100 razy większe od
wirusów, a przeciętne ich wymiary
32
wahają się między 1 µm a 10 µm.
Zależnie od gatunku bakterie mają
kształt kulisty, walcowaty lub skręcony. Ich błona komórkowa zawiera
specjalne rusztowanie – ścianę komórkową. Brak jest jądra, ponieważ
substancje chromatynowe pełniące
funkcje jądra nie są otoczone błoną
jądrową. Bakterie mają tak wykształconą przemianę materii, że mogą żyć
i rozmnażać się nie tylko w organizmach żywych, lecz i w środowisku
nieożywionym – np. na sztucznych
pożywkach w cieplarkach. Bakterie
rozmnażają się w zasadzie przez
prosty podział bezpłciowy na dwie
komórki potomne, bez przygotowawczych przemian wewnątrz komórki.
Szybkość podziałów jest różna – pałeczki okrężnicy w warunkach hodowli sztucznej dzielą się co 20 minut,
a prątki gruźlicy raz na kilkadziesiąt
godzin. Przeciętny czas podziałów
waha się w granicach 2–5 godzin.
Bakterie zasiedlają wszystkie środowiska i mikrośrodowiska – żyją w wodach
słodkich i słonych, w glebie, w mułach
mórz i oceanów, w organizmach ludzi,
zwierząt i roślin. Ze względu na szkodliwość dla organizmu ludzkiego można
je podzielić na:
•symbiotyczne – wspomagające organizm,
•komensalne – obojętne dla zdrowia organizmu,
•chorobotwórcze.
Z poznanych kilkunastu tysięcy gatunków
i odmian bakterii tylko 7% ma związek
z organizmem człowieka, w tym połowa jest chorobotwórcza.
Riketsje
Riketsje są to bardzo małe, pałeczkowate bakterie. Od innych bakterii różnią się tym, że nie rosną na pożywkach
sztucznych, lecz tylko w organizmach
żywych lub w hodowlach komórek
in vitro. Cecha ta utrudnia badanie i rozpoznawanie tych drobnoustrojów. Drugą
cechą odróżniającą riketsje od innych
bakterii jest to, że z jednego organizmu
(chorego lub nosiciela) do drugiego
(zdrowego) przenoszone są głównie
przez owady (wszy, pchły, kleszcze).
Riketsje wywołują ciężkie choroby zwane riketsjozami, zarówno u ludzi, jak
i u zwierząt, również hodowlanych.
W Polsce z riketsjoz występował dur
plamisty – obecnie niespotykany – oraz
bardzo rzadka choroba Brilla.
Chlamydie
Chlamydie są to bardzo małe, ziarniakowate lub pałeczkowate bakterie, podobne do riketsji. Ich nazwa pochodzi
od błony otaczającej komórkę (chlamydos – płaszcz). Chlamydie różnią się
od riketsji charakterystycznym sposobem rozmnażania wewnątrz zakażonych komórek w organizmie lub in vitro.
W licznych organizmach, np. ptaków,
chlamydie żyją jako komensale – oportuniści (nosicielstwo), a stamtąd, jako ze
źródeł zakażenia, przenoszone są do
organizmów zdrowych. Od chorych
lub nosicieli chlamydie przenoszone są
bezpośrednio, np. drogą płciową, lub
– częściej – za pośrednictwem czynników środowiska, takich jak powietrze,
kurz, woda.
Chlamydie są chorobotwórcze dla ptaków, ludzi i innych ssaków. W Polsce
najbardziej znana jest choroba ptasia
(ornitoza, papuzica), często występująca jako choroba zawodowa u pracowników ferm, ubojni drobiu – głównie
kaczek. Do innych chorób powodowanych przez chlamydie należy ziarniniak
weneryczny oraz pływalniane zapalenie spojówek. Leczenie tych chorób nie
jest zbyt trudne, ponieważ chlamydie
są wrażliwe na działanie większości
znanych antybiotyków.
Mikoplazmy
Mikoplazmy (mycoplasma) to nowo
wydzielona grupa drobnoustrojów
podobnych do bakterii, zarówno pod
względem wyglądu zewnętrznego,
jak i budowy wewnętrznej. Od bakterii
różnią się tym, że nie posiadają ściany
komórkowej wewnątrz błony komórkowej – dlatego w systematyce zaliczono
je do „miękkoskórnych”. Brak ściany
komórkowej jest głównym powodem
oporności tych drobnoustrojów na działanie antybiotyków hamujących syntezę
ściany komórkowej, czyli na działanie
penicyliny i cefalosporyn. Podobnie
jak bakterie mikoplazmy rosną i rozmnażają się także poza organizmem,
na pożywkach sztucznych, specjalnie
wzbogaconych w białko.
Dotychczas nie poznano gatunków
mikoplazm żyjących w symbiozie z organizmem ludzi i zwierząt. Izolowane
z organizmu człowieka mikoplazmy są
komensalami błon śluzowych układu
moczowo-płciowego i układu oddechowego. Niektóre gatunki są dla nas
chorobotwórcze. Wywołują głównie
nietypowe zapalenia płuc.
Grzyby
Grzyby to jednokomórkowe lub komórczakowate albo wielokomórkowe
rośliny niemające barwników fotosyntetycznych, a więc nieprzyswajające dwutlenku węgla z powietrza, co
różni je od pozostałych roślin – jest to
bowiem jedyna cecha, która łączy tę
gromadę, obejmującą ok. 150 tysięcy
gatunków. Grzyby nie mają korzeni i liści, wytwarzają natomiast plechę. Są
cudzożywne (heterofity), tzn. korzystają
ze związków organicznych syntetyzowanych przez inne żywe organizmy,
głównie przez rośliny zielone.
Budowa wewnętrzna komórek grzybów
jest złożona. W odróżnieniu od bakterii i mikoplazm mają prawdziwe jądro
z błoną jądrową. Są duże – ich wymiary
sięgają od kilku do kilkudziesięciu mikrometrów. Pod względem biochemicznym
i fizjologicznym komórki grzybów mają
rozbudowany system przemiany materii
i dlatego nawet gatunki pasożytnicze,
chorobotwórcze dla ludzi i zwierząt,
łatwo żyją zarówno w środowisku naturalnym (gleba), jak i sztucznym na
specjalnych pożywkach.
Grzyby zasiedlają wszystkie środowiska i mikrośrodowiska na Ziemi. Mogą
również rozwinąć się w jamie ustnej i na
błonach śluzowych. Liczne gatunki mają
cechy korzystne dla człowieka. Przy ich
udziale wytwarza się m.in. piwo, wino,
alkohole, witaminy, antybiotyki.
Niektóre grzyby są jednak chorobotwórcze dla ludzi – głównie są to kandydozy (drożdżyce) skóry, jamy ustnej
i błon śluzowych narządów płciowych.
Priony
Priony (proteinaceous infectious particie
– białkowe cząsteczki zakaźne) – samoreplikujące się białka; są to patogeny o najprostszej budowie białkowej.
Według badaczy mogą zawierać krótki
oligonukleotyd (DNA) – są to białka
kodujące swoją replikację, a podczas
samoodtwarzania się zmieniające normalne ciągi przemiany materii w komórkach i niszczące ich fizjologiczne funkcje.
Priony wywołują choroby o przebiegu
podobnym do chorób wirusowych o tzw.
długim (powolnym) okresie wylęgania.
Za priony uważa się czynniki etiologiczne rzadko występujących chorób
ośrodkowego układu nerwowego u ludzi (np. kuru – encefalopatia) i zwierząt
(np. scrapie – trzęsawka owiec).
Wirusy
Wirusy są najmniejszymi tworami zdolnymi do rozmnażania się. Wielkość ich mierzy się w nanometrach (1 nm = 109 cm).
Wirusy to ogromne drobiny chemiczne
złożone z kwasu dezoksyrybonukleinowego albo rybonukleinowego, okrytego
cieńszą lub grubszą, niekiedy podwójną
otoczką białkową. W odróżnieniu od
innych drobnoustrojów nie mają one
zdolności do rozmnażania się poza
żywymi komórkami organizmu lub drobnoustroju, do którego są przystosowane
ewolucyjnie. Makrocząsteczka wirusa,
zwana wirionem, poza komórką, w której pasożytuje, jest „martwa”. Biernie
wciągnięta przez sąsiednią żywą komórkę, po skomplikowanym procesie
biochemicznego włączenia się w ciąg
jej przemiany materii i po wprowadzeniu doń planu swej budowy (DNA lub
RNA) tak zmienia syntezę w komórce,
że ta zaczyna pracować na korzyść
wirusa. Wewnątrz komórki pojawia
się coś na kształt fabryki elementów
wirusa. Jego rozmnażanie polega na
kopiowaniu na jednej matrycy swoich
kilkunastu lub kilkuset nowych makrocząsteczek. Jest to zupełnie inny sposób rozmnażania się niż pozostałych
mikro- i makroorganizmów – odgrywa
ono podstawową rolę w rozwoju chorób
wywołanych przez wirusy (niszczenie
zakażonych komórek), a także uniemożliwia lekarzom stosowanie leków działających przyczynowo. Jeśli stosuje się
leki hamujące syntezę cząsteczek wirusa,
to równocześnie hamują one syntezę
prawidłowych elementów w komórce
i komórka ginie. Czas od zakażenia
komórki do rozpoczęcia kopiowania
wirusów wynosi średnio 2–5 godzin.
Wirusy kataru mogą rozpocząć proces
kopiowania się już po 30 minutach od
zakażenia komórki.
Wirusy są pasożytami bezwzględnymi
– niszczą komórki tych gospodarzy, do
których są przystosowane ewolucyjnie.
Liczne odmiany wirusów po połączeniu
się z aparatem genetycznym komórki
gospodarza nie namnażają się i nie
niszczą jej w sposób nagły, ale tak
zmieniają naturalne drogi przemian, że
komórka może przekształcić się w komórkę niepełnosprawną, np. komórka
nerwowa przestaje przewodzić bodźce,
lub w komórkę nowotworową – znane są liczne nowotwory wywołane
przez wirusy.
33
Farmakoterapia
Dotychczas wykryto i opisano kilka tysięcy gatunków i odmian wirusów pasożytujących w organizmach zwierząt,
roślin, bakterii, glonów i grzybów. Około
600 gatunków jest chorobotwórczych
dla ludzi i dość często równocześnie
dla zwierząt (wirusowe choroby odzwierzęce). Walka z chorobami wirusowymi
polega głównie na profilaktyce swoistej
– stosowaniu szczepień ochronnych.
Pierwotniaki
Pierwotniaki należą do typu bezkręgowców. Zalicza się tu w pełni samodzielne
jednokomórkowe zwierzęta o wielkości
od 3 µm do 3 mm, mające dobrze wykształconą błonę komórkową, cytoplazmę oraz jedno lub kilka jąder, a także
zróżnicowane i wyspecjalizowane organelle, spełniające różne fizjologiczne
czynności wewnątrz komórki. Niektóre
gatunki są pasożytami bezwzględnymi,
żyjącymi tylko w innych organizmach.
Nieliczne są przyczyną bardzo groźnych chorób człowieka i zwierząt, np.
zarodźce malarii.
Wymienione cechy ekologiczne – współdziałanie, obojętność i chorobotwórczość – nie są stałe. W warunkach
nietypowych ulegają one gwałtownej
zmianie, np. pałeczka okrężnicy żyjąca w świetle jelita grubego na błonach
śluzowych i w kale jest bardzo ważnym
symbiotykiem, jeśli jednak zostanie przemieszczona na otrzewną lub do krwi
(zranienie lub przebicie się ropnia),
powoduje ciężkie, często śmiertelne
zakażenie organizmu. Znane są też
zmiany odwrotne. Na przykład pałeczka duru brzusznego (chorobotwórcza
dla człowieka) po przechorowaniu,
a niekiedy bez wyraźnych objawów
choroby staje się komensalem jelit lub
woreczka żółciowego, a stan ten nazywa się nosicielstwem.
Drobnoustroje symbiotyczne
Współżyją one z organizmem i wspomagają go. W jelitach wytwarzają
liczne witaminy, a niekiedy ułatwiają
trawienie niektórych pokarmów. W po34
chwie zdrowej kobiety wytwarzają
kwas mlekowy, nie dopuszczając do
osiedlania się i rozwoju szkodliwych
bakterii i grzybów. W organizmie
niemowlęcia i małego dziecka są
potrzebne do uruchomienia procesów prowadzących do rozwoju prawidłowych mechanizmów odpornościowych.
Bakterioza
Po zastosowaniu antybiotykoterapii,
która niszczy wszystkie bakterie, nie
tylko chorobotwórcze (np. tetracykliny), na błonach śluzowych układu oddechowego powstaje stan bakteriozy,
co może być groźne dla życia, m.in. na
skutek szybko rozwijających się stanów
hipowitaminozy i awitaminozy. Na miejsce zabitych bakterii osiedlają się inne,
niekorzystne lub chorobotwórcze. Jeśli
podaje się z konieczności antybiotyki,
należy równocześnie podawać w postaci leku inne symbiotyki, oporne na
działanie stosowanych leków.
Do najważniejszych dla organizmu
człowieka symbiotycznych gatunków
bakterii należą:
•pałeczka jelitowa – Escherichia coli,
•pałeczki kwasu mlekowego – Lactobacillus,
•pałeczka rozwidlona – Bifidobacterium bifidum.
Drobnoustroje komensalne
Drobnoustroje te korzystają z resztek
(wydzielin i wydalin) innego organizmu, przetwarzając je na swoje potrzeby i nie czyniąc szkody. Żyją one
w organizmie człowieka – na błonach
śluzowych i skórze oraz na nabłonku
niektórych narządów wewnętrznych.
W dużych ilościach występują one na
błonach śluzowych – przede wszystkim układu oddechowego i przewodu
pokarmowego. Bakterie komensale,
żyjąc na błonach śluzowych, utrudniają zasiedlenie się i rozmnażanie innych form bakterii. Obojętność licznych
komensali w stosunku do organizmu
jest chwiejna i zależy od stanu zdro-
wia – przy wszelkich uszkodzeniach
szczelności nabłonka lub naskórka
albo szkliwa zębów drobnoustroje te
przechodzą w stan pasożytnictwa.
Niektóre komensale, zwłaszcza rosnące w warunkach beztlenowych,
gdy stają się patogenne, wzmacniają
działanie bakterii chorobotwórczych.
Stanowią więc jakby drugi rzut zakażenia miejscowego lub ogólnego, przez
co komplikują przebieg choroby zasadniczej. Przykładem współdziałania
kilku gatunków bakterii komensalnych
może być próchnica zębów.
W jelitach obficie występują tlenowe
bakterie komensale:
•paciorkowiec kałowy (Streptococcus
faecalis),
•laseczka sienna (Bacillus subtillis),
a także różne gatunki beztlenowych
bakterii z rodzaju Peptococcus i Streptopeptococcus, Fusobacterium, Bacteroides i in.
W drogach oddechowych, najczęściej
na błonach śluzowych nosa i gardła,
z bakterii komensalnych żyją:
•paciorkowce słabo hemolizujące
krwinki (z rodzaju Streptococcus
i Aerococcus),
•dwoinka nieżytowa (Neisseria sicca),
•dwoinka żółta (Neisseria flava),
•gronkowiec naskórny (Staphylococcus epidermidis),
•gronkowiec ślinowy (Staphylococcus salivarius).
W jamie ustnej, a zwłaszcza w kieszonkach dziąsłowych, oprócz wymienionych wyżej bakterii rosnących
w warunkach tlenowych występują liczne gatunki beztlenowców. W porach
skórnych i na skórze w miejscach gorzej przewietrzanych żyje gronkowiec
naskórny, ziarniak żółty (Micrococcus
luteus), liczne odmiany paciorkowców,
laseczek tlenowych i niektóre gatunki grzybów.
dr n. farm. Barbara Figura