جراثيم لاهوائية

الجراثيم اللاهوائية anaerobic organism أو anaerobe هي أي عضية لا تحتاج أكسجين جزيئي للنمو. وقد تتفاعل سلباً أو حتى تموت إذا وُجِد أكسجين حر. وعلى العكس، الجراثيم الهوائية (aerobic organism أو aerobe) هي عضية تحتاج بيئة أكسجينية. والجراثيم اللاهوائية قد تكون وحيدة الخلية (مثل الأوليات، بكتريا) أو عديدة الخلايا. معظم الطحالب هي حتماً جراثيم هوائية ، إذ تتطلب أكسجين للبقاء. إلا أن بعض الأنواع، مثل الفطريات الأصيصية Chytridiomycota المقيمة في معدة الاجترار الأولى للبقر، هي حتماً لاهوائية؛ لأنه في تلك الأنواع، التنفس اللاهوائي هو المستخدم لأن الأكسجين سيـُبطـِل الأيض أو يقتل تلك الجراثيم. المياه العميقة للمحيطات هي أيضاً بيئة غير أكسجينية شائعة.

Spinoloricus nov. sp.، هي حيوان، بأعماق البحر المتوسط، يتأيض بالهيدروجين، ويفتقد المتقدرات وبدلاً من ذلك يستخدم الهيدروجينوسومات.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 أول رصد

في رسالته بتاريخ 14 يونيو 1680 إلى الجمعية الملكية، وصف أنطون ڤان ليؤڤن‌هوك تجربة قام بها بملء أنبوبين زجاجيين متماثلين لنصفهما بمسحوق الفلفل المطحون، ثم أضاف لهما ماء مطر نظيف. قام ڤان ليؤڤن‌هوك بإغلاق أحد الأنابيب الزجاجية باستخدام اللهب وترك الأنبوب الزجاجي الآخر مفتوحًا. بعد عدة أيام ، اكتشف في الأنبوب الزجاجي المفتوح "عددًا كبيرًا جدًا من الحيوانات الصغيرة جدًا ، من نوع الغواصين التي لها حركتها الخاصة". لم يتوقع فان ليوينهوك رؤية أي حياة في الأنبوب الزجاجي المختوم ، فاجأته "نوعاً من جزيئات الحيوانات الحية التي كانت مستديرة وأكبر من النوع الأكبر الذي قلته كان في المياه الأخرى." أصبحت الظروف في الأنبوب المختوم لاهوائية تمامًا بسبب استهلاك الأكسجين بواسطة الكائنات الحية الدقيقة الهوائية.

وفي 1913 كرر مارتينوس بايرنك تجربة ڤان ليؤڤن‌هوك وتعرف على Clostridium butyricum كجراثيم لاهوائية بارزة في الأنبوب المعزول لمزيج الفلفل والماء. وقد علق بايرنك:

'نحن بذلك توصلنا للاستنتاج البارز أنه، بما لا يدع مجال للشك، فإن ڤان ليؤڤن‌هوك في تجربته مع الأنبوب المغلق تماماً قد زرع وشاهد جراثيم لاهوائية، وهي التي ستحدث مرة أخرى فقط بعد 200 سنة، تحديداً في 1862 على يد پاستير. من المفهوم أن ليؤڤن‌هوك، قبل مائة عام من اكتشاف الأكسجين وتكوين الهواء، لم يكن على دراية بمعنى ملاحظاته. لكن حقيقة أنه لاحظ في الأنبوب المغلق زيادة ضغط الغاز الناجم عن البكتيريا المخمرة، بالإضافة إلى رؤية البكتيريا، تثبت على أي حال أنه لم يكن مراقباً جيداً فحسب، بل كان أيضًا قادرًا على تصميم تجربة من خلالها يمكن استخلاص استنتاج.'

 التصنيف

Aerobic and anaerobic bacteria can be identified by growing them in test tubes of thioglycollate broth:
1: Obligate aerobes need oxygen because they cannot ferment or respire anaerobically. They gather at the top of the tube where the oxygen concentration is highest.
2: Obligate anaerobes are poisoned by oxygen, so they gather at the bottom of the tube where the oxygen concentration is lowest.
3: Facultative anaerobes can grow with or without oxygen because they can metabolize energy aerobically or anaerobically. They gather mostly at the top because aerobic respiration generates more adenosine triphosphate (ATP) than either fermentation or anaerobic respiration.
4: Microaerophiles need oxygen because they cannot ferment or respire anaerobically. However, they are poisoned by high concentrations of oxygen. They gather in the upper part of the test tube but not the very top.
5: Aerotolerant organisms do not require oxygen as they metabolize energy anaerobically. Unlike obligate anaerobes, however, they are not poisoned by oxygen. They can be found evenly spread throughout the test tube.

ونقصد بها الجراثيم اللاهوائية المجبرة تصنف الجراثيم اللاهوائية حسب تنفسها إلى:

1. microairo tolerant.
2. microairo phile

• وتتضمن الجراثيم المجبرة التي لا تعيش بوجود الأوكسجين، والأكسجين بالنسبة لها سام. أي أن مستقبل الالكترونات النهائي هو مادة غير الأوكسجين مثل الكبريت، السوكينات الحديد، أو أي مادة عضوية. أي أن السيتوكرومات التنفسية فيها لا تستقبل الأوكسجين ولذا هي بحاجة لأوساط خاصة عند الزرع تحتوي مستقبل للإلكترونات مناسب.
• تتميز هذه الجراثيم بأن أنزيم الفلافو بروتين يقابل البيروكسيداز والكاتالاز الموجودة عند الجراثيم الهوائية.

وهذا الأنزيم لا يتحمل وجود الأوكسجين، ويمكن أن يتخرب مباشرة، حيث يتراكم فيه الماء الأوكسجيني (مادة حارقة) بوجود الأوكسجين، وهذا يؤدي إلى موت سريع للجرثوم لأن الماء الأوكسجيني مخثر للبروتينات. وبما أنه لا يوجد كاتالاز فبالتالي لا يتفكك الماء الأوكسجيني المتراكم. ويتخرب الفلافوبروتين وبالتالي لا يوجد طريقة لتصريف الطاقة أي سير الالكترونات.

• يجب الانتباه إلى عدة إجراءات بالنسبة للجراثيم اللاهوائية:

التعامل مع هذه الجراثيم مختلف عن التعامل مع الجراثيم الاهوائية ولذا ندرسها مع بعضها مع أنها مختلفة تصنيفياً وهنا تختلف طريقة أخذ العينة والتي يجب أن تؤخذ إما بالقثطرة أو الإبر من مناطق عميقة لا ترى الأكسجين.

 أخذ العينة

لا يمكن أخذ العينة المرضية منها مثل أي عينة مرضية أخرى لأنها بوجود الهواء تموت. وكذلك لا يمكن أخذ المسحات لها لأنها لا تنتج جراثيم لا هوائية أي يجب وجود طريقة لأخذها غير طريقة المسحات (العينة المباشرة) فتؤخذ بالمحاقن من مناطق عميقة بطريقة لا تمس الأوكسجين. ويمكن بهذه الطريقة أن نزرع الدم والسائل الدماغي الشوكي والقيح أما أخذ البول فيتم بإبرة فوق العانة (أي نأخذ البول من المثانة، وهذا يقوم به الأطباء وليس المخبريين). أما القشع فيتم أخذه بإبرة في القص أو بواسطة قثاطر خاصة الخراجات أيضاً بمحاقن خاصة.

 التعامل مع العينة

إذا تركنا المحقن يتعرض للهواء، فإن الجراثيم اللاهوائية ستموت لذلك نكون قد حضرنا أوساط توضع فيها أنابيب خاصة. وبعد وضع العينة نضع فوقها زيت البارافين فوراً، وبهذه الطريقة نزرع جراثيم لا هوائية وهذا بالنسبة للزرع في الأوساط السائلة أو للتكثير. أما الأوساط الصلبة: فهناك عدة طرق منها: الجرة jar : حيث يكون في أعلى الجرة شبكة بلاديوم وهو معدن وسيط يجعل الأوكسجين يتحد مع الهدروجين (بهدوء) بدون انفجار. وتكون مرفق معها ظرف gas bag فيه سترات وكربونات وزنك أو بورات الصوديوم. وهذه المواد مولدة لـ CO2 والهيدروجين. فإذا دخل الأوكسجين فإنه يتفاعل مع الهيدروجين ويتشكل ماء على سطح الجرة الشفافة. فكلما نفتح الجرة نضع قليلاً من الظرف ونغلقها حتى يبقى الجو بداخلها لا هوائي. وحتى نعرف هل الجو داخل الجرة فيه أوكسجين أو لا ، نستخدم مشعر أكسدة وإرجاع مثل الريزورسين وأزرق الميتلين، وهذه المشعرات يختلف لونها بوجود الأوكسجين. إذا كانت الجرة غير مغلقة جيداً أو مادة الظرف غير كافية نعرف ذلك. طريقة تستخدم في المشافي، حيث يكون عدد العينات كبير، فنستخدم حاضنة لا هوائية، يكون جدارها مغطى ببلاديوم ومربوطة على مضخة مخلية تسحب الهواء. وبجانبها يوجد جرات H2،CO2 (نحتاجه بالفيروسات)،ونتروجين، وهي عوضاً عن الظرف وباعتبار هناك هيدروجين فإذا فتحنا الحاضنة، وأغلقناها ندخل قليلاً من الهواء فيتفاعل الأوكسجين مع الهيدروجين وتتشكل قطيرات ماء على أطراف الجدار ويسحب مع المخلية. وهذه الحاضنة تفيد بالعمل المخبري، كوننا وضعنا فيها CO2 وهو كما نعلم أثقل من الهيدروجين فإذا فتحنا الحاضنة ستخرج غيمة CO2 لا نراها فالطاولة التي نعمل عليها يصبح عليها غيمة CO2 وإذا لم نحرك الهواء فتبقى حوالي عشرة دقائق، نستطيع أن نعمل فيها لأن الجو لاهوائي أصبح على الطاولة. ولكن عادة عند استخدام طريقة الجرة في المخابر يتم العمل بسرعة.

 الأوساط المستخدمة

يشترط في هذه الأوساط أن تكون حاوية دائماً على مواد مرجعة، فإذا دخل على الوسط أوكسجين منحل (من الهواء أو الماء). يتفاعل فوراً مع المادة المرجعة قبل التفاعل مع الجرثوم. من هذه المواد التيوغليكولات: ونضع أيضاً دائماً مشعر أكسدة وإرجاع لنعرف هل الوسط صالح للعمل أم لا. من هذه الأوساط:

• وسط B. Y. G.

(ببتيون B، خمائر (Yeast)Y، غلوكوز G).

• وسط Reseneu and shelder.
• وسط كولمبيا.

وسط أغار بالدم العادي أو أغار بالشوكولا ولكن بشرط وضعهم بجو لا هوائي (داخل الجرة) ووجود مواد مرجعة (الهيدروجين أقوى المواد المرجعة الموضوعة في الجرة).

 متى تحدث الالتهابات بالجراثيم اللاهوائية؟

1. الجروح: حيث أن الجراثيم الهوائية تنمو بأي جرح، وبعد استهلاكها للأوكسجين الموجود بالمنطقة يصبح الجو قابلاً لنمو الجراثيم اللاهوائية.
2. العمليات الجراحية: خاصة الهضمية والنسائية والإجهاضات، والعمليات في الحوض أو البطن والجهاز التناسلي الأنثوي.

وذلك لأنه كما قلنا سابقاً من أصل 1110 جرثومة الموجودة في 1 غ من البراز (الأمعاء)، 94% منهم هي جراثيم لاهوائية. فأي عملية جراحية في الأمعاء أو التنظير تؤدي لانتقال الجراثيم المعوية إلى الدم، وبالتالي تحدث التهاب بجراثيم لاهوائية.

1. أمراض نقص التروية: حيث تؤدي لنقص كبيرة بالأكسجة في العضو المصاب نتيجة نقص الهيموغلوبين ونقص الدوران، وبالتالي يصبح الجو مهيأ أكثر للإصابة بالجراثيم اللاهوائية.
2. مرض السكري: حيث تكون نسبة السكر عالية، وبالتالي هي مؤهبة للإنتان ولنمو الجراثيم الهوائية، وبعدها تنمو الجراثيم اللاهوائية وكذلك الأمراض الاستقلابية المزمنة.
3. وجود أجسام غربية: مثل طلق ناري وإصابات الحروب أو القثطرة، ومسامير التثبت والبلاستيك والصفائح والكولاجين فأي جسم غريب يؤدي لتشكيل منطقة ليس فيها تروية وعادة هذه الجروح عميقة، مما يؤدي للإصابة بالجراثيم اللاهوائية.
4. نقص المناعة.
5. السرطانات.
6. الكحوليين.

 أعراض الإصابة بالجراثيم اللاهوائية:

1. تجرثم دم : فالأكسجين فيه لا يكون ظاهراً وإنما محبوس داخل الكريات الحمراء.
2. خراجات، حيث أن 90% من الخراجات تكون لا هوائية ، خراجات الدماغ نسبة 80% منها تكون نتيجة جراثيم لا هوائية أما خراجات الرئة الناتجة عن جراثيم لا هوائية فهي أقل لوجود الأكسجين بنسبة كبيرة.

ولهذا من المهم معرفة العينة من أين أخذت وكيف أخذت (معرفة قصة العينة) وهذه وظيفة الطبيب.

1. التهابات أذن وسطى وداخلية.
2. ذات رئة.
3. التهاب صفاق.
4. التهاب جروح عميقة.
5. التهاب في حالة الحروق الواسعة.
6. خراجات الكبد.
7. التهابات نسائية بعد الإجهاض وحمى النفاس.

لذلك بعد العمليات الجراحية يضع الأطباء مفجرات ليطلقوا هواء ويخرجوا القيح. وحتى أنهم يضعوا ماء أوكسجيني، وذلك لأن الجراثيم اللاهوائية مشكلة كبيرة.

 التشخيص

أي منطقة معرضة للهواء ننفي إصابتها بالجراثيم الهوائية. شكل المستعمرات بعد الزرع:

• شكلها مميز، فكل جرثوم له شكل مميز، (عكس الجراثيم الهوائية التي لكل مجموعة منها شكل).

الرائحة الخاصة.

• يمكن إجراء تجارب بيوكيميائية خاصة كتجارب السكاكر البسيطة، وتخمير الغلوكوز والسكروز وذلك عن طريق التخمر (لأنه لا يوجد أكسدة حيث أنه لا يوجد هواء).
• يمكن إجراء التحسس على الصادات لأنها مقاومة لمعظم الصادات وهذا يفيد بالمعالجة أيضاً. فهي لا تتحسس على الأمينوغليكوزيدات.

 المعالجة

الصادات المستخدمة هي: البيتالاكتامية، السيفالوسبورينات، الكلورامفنكول، الميترونيدازول (يستخدم مضاد طفيليات، ولكنه يفيد للجراثيم اللاهوائية).

• حديثاً استخدم في التشخيص الكروماتوغرافيا الغازية بتقنية شبيهة للـ .
• كل جرثوم لا هوائي تخميره للغلوكوز يعطي مجموعة حموض عضوية طيارة، فإذا أخذنا المنتج الجرثومي ووضعناه على GC فيعطينا على مخرج الجهاز طيف من الحموض حسب الوزن الجزيئي للحموض.

وكل جرثوم له طيف خاص فإذا كانت لدينا الأطياف الخاصة بالجراثيم، فيمكن أن نعرف بدقة كاملة نوع الجرثوم بدون أن نزرع وهذا يتم فعلاً حيث يأخذوا عينة الدم، ويضعوها في جهاز GC وفوراً نعرف الجرثوم من العينات المرضية فالدم لا يحتوي بشكل طبيعي على حموض عضوية طيارة إلا إذا وجد التهاب بجرثوم معين.

تتكون الجراثيم اللاهوائية من عصيات أو مكورات إيجابية الغرام أو سلبية الغرام. العصيات إيجابية الغرام مثل Clostridium (المطثيات)، أما العصيات سلبية الغرام فمثل باكتروئيد.

 انظر ايضا

جراثيم هوائية

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .