Գրամ բացասական բակտերիա

Գրամ բացասական բակտերիա, բակտերիաներ, որոնք բակտերիաների տարբերակման Գրամի գունավորման մեթոդով չեն պահպանում մանուշակագույն բյուրեղապակու գունավորումը [1]։ Դա պայմանավորված է բջջաթաղանթով, որը բաղկացած է բարակ պեպտիդոգլիկանային բջջապատից, որը գտնվում է ներքին ցիտոպլազմային թաղանթի և բակտերիայի արտաքին պատիճի միջև։

Գրամ-բացասական Pseudomonas aeruginosa բակտերիաների մանրադիտակային պատկեր (կարմրավարդագույն ցուպիկներ)

Գրամ բացասական բակտերիաներ հայտնաբերվել են ամենուր՝ գործնականում Երկրի վրա բոոր էկոհամակարգերում, որտեղ կյանքը հնարավոր է։ Գրամ բացասական բակտերիաների օրինակ է աղիքային ցուպիկը, ինչպես նաև շատ ախտածին բակտերիաներ, ինչպիսիք են Pseudomonas aeruginosa, Clamydia trachomatis և Yersinia pestis բակտերիաները։ Դրանք կարևոր բժշկական մարտահրավերներ են, քանի որ նրանց պատիճը պաշտպանում է նրանց շատ հակաբիոտիկներից (ներառյալ պենիցիլինից), լվացող միջոցներից, որոնք , որպես կանոն, վնասում են բջջաթաղանթի պեպտիդոգլիկանները, և լիզոցիմից, որը կենդանիների օրգանիզմում արտադրվող հակամանրէային սպիտակուց է և պայմանավորում է բնածին բնական իմունիտետը։ Նաև դրանց բջջապատի արտաքին թերթիկը կազմված է լիպոպոլիսախարիդից, որը կազմված է A լիպիդից։ Վերջինս առաջացնում է տոքսիկ ռեակցիա, երբ, բակտերիան լիզիսի է ենթարկվում իմունային բջիջների կողմից։ Այս տոքսիկ ռեակցիան ներառում է տենդ, հաճախացած շնչառություն և արյան ցածր ճնշում․ կյանքին վտանգ սպառնացող վիճակ, որը կոչվում է սեպտիկ շոկ [2]։

Հակաբիոտիկների որոշ դասեր նախատեսված են թիրախավորելու գրամ բացասական բակտերիաները, որոնցից են ամինոպենիցիլինները, ուրեիդոպենիցիլինները, ցեֆալոսպորինները, բետա-լակտամ-բետալակտամային ինհաբիտոր կոմբինացիաները (օր․՝ պիպերացիլին-տազոբակտամ), ֆոլաթթվային անտագոնիստները, քուինոլոնները և կարբապենեմները։ Սրանցից շատերը նաև պայքարում են գրամ դրական բակտերիաների դեմ։ Դեղերը, որոնք հատուկ թիրախավորում են գրամ բացասական օրգանիզմները, ներառում են ամինոգլիկոսիդները, մոնոբակտամները (ազտրեոնամ) և կիպրոֆլոքացին։

ԱռանձնահատկություններԽմբագրել

 
Գրամ բացասական բատերիայի բջջապատի կառուցվածքը
 
Գրամ դրական և բացասական բակտերիաները ակնհայտորեն տարբերվում են իրենց բջջապատի կառուցվածքով


Գրամ բացասական բակտերիաները դրսևորում է հետևյալ առանձնահատկությունները․

  1. Ներքին բջջաթաղանթը առկա է (ցիտոպլազմային)
  2. Բարակ պեպտիդոգլիկանային թաղանթ առկա է (այն ավելի բարակ է գրամ դրական բակտերիաների օրգանիզմում)
  3. Ունի բջջապատ, որի արտաքին թիթեղիկը բաղկացած է լիպոպոլիսախարիդներից (ԼՊՍ, ինչը բաղկացած է A լիպիդից, բազիսային պոլիսախարիդային միջուկից և Օ սոմատիկ անտիգենից), իսկ ներքին թիթեղիկը՝ ֆոսֆոլիպիդներից
  4. Պորին սպիտակուց կա բջջապատում, որը գործում է որպես անցուղի հատուկ մոլեկուլների համար
  5. Բջջապատի և ցիտոպլազմային թաղանթների միջև կա տարածք, որը լցված է գելանման հեղուկով և կոչվում է պերիպլազմ
  6. Եթե մտրակ առկա է, ապա այն երկու սկավառակի փոխարենը չորսն են
  7. Տեյխոյաթթուները կամ լիպոտեյխոյաթթուները բացակայում են
  8. Լիպոպրոտեինները ամրացված են պոլիսախարիդային շերտին
  9. Որոշները պարունակում են Բրաունի լիպոպրոտեին, որը կապում է ցիտոպլազմային թաղանթը և պեպտիդոգլիկային շղթաների միջև կովալենտային կապի միջոցով
  10. Մեծ մասը, շատ քիչ բացառություններով, սպոր չի գոյացնում։

ԴասակարգումԽմբագրել

Բջջի ձևի հետ մեկտեղ Գրամի գունավորման մեթոդը արագ տարբերակման գործիք է և նախկինում օգտագործվել է բակտերիայի վերնաթագավորության տեսակները խմբավորելու համար: Պատմականորեն, Monera թագավորությունը, ըստ Գրամի գունավորման մեթոդի, բաժանվում էր 4 տիպերի՝ Firmacutes (գրամ դրականներ), Gracillicutes (գրամ բացասականներ), Mollicutes (բջջապատ չունեցող) ու Mendocutes (պեպտիդոգլիկանից զուրկ բջջապատ) [3]։ 1987 թվականից սկսած գրամ-բացասական բակտերիաների մոնոֆիլիան հերքվել է մոլեկուլային ուսումնասիրությունների արդյունքում [4]:

ՏաքսոնոմիաԽմբագրել

Բակտերիաները ավանդաբար դասակարգվում են՝ հիմնվելով Գրամի գունավորման մեթոդի վրա, և բաժանում գրամ-դրական (կամ մոնոդերմ, «միաթաղանթ») և գրամ-բացասական ( կամ դիդերմ, «երկթաղանթանի») խմբերի: Ավանդաբար կարծում էին, որ խմբերը ներկայացնում են տոհմեր, այսինքն` լրացուցիչ թաղանթը զարգացել է միայն ժամանակի ընթացքում, այնպես որ գրամ-բացասական բակտերիաները ավելի սերտորեն կապված են միմյանց հետ, քան որևէ գրամ-դրական բակտերիաներ: Չնայած դա հաճախ ճիշտ է, որոշ դեպքերում դասակարգման համակարգը խափանվում է, տոհմային խմբավորումները չեն համապատասխանում ներկման արդյունքին [5] [6] [7] [8]: Այսպիսով, Գրամի գունավորումը չի կարող հուսալիորեն օգտագործվել բակտերիաների միջտեսակային կապերը գնահատելու համար: Այնուամենայնիվ, գունավորումը հաճախ տալիս է հուսալի տեղեկատվություն բջջաթաղանթի կազմի մասին՝ տարբերելով արտաքին լիպիդային թաղանթի առկայությունը կամ բացակայությունը [9]:

Պրոկարիոտիկ օրգանիզմների այս երկու կառուցվածքային տարբեր խմբերից, ենթադրվում է, որ մոնոդերմային պրոկարիոտները առավել հին են: Հիմնվելով մի շարք տարբեր դիտարկումների վրա, ներառյալ, որ գրամ-դրական բակտերիաները հակաբիոտիկների հիմնական ռեակտորներն են, և որ գրամ-բացասական բակտերիաները, ընդհանուր առմամբ, դիմացկուն են դրանց նկատմամբ, առաջարկվել է, որ երկշերտ բջջապատը գրամ-բացասական բակտերիաների օրգանիզմներում (դիդերմեր) զարգացավ որպես պաշտպանիչ մեխանիզմ հակաբիոտիկների ընտրության ճնշման դեմ: [5] [6] [9] [10] Որոշ բակտերիաներ, ինչպիսիք են Deinococcus-ը, որոնք գունավորվում են գրամ-դրական`պեպտիդոգլիկանի խիտ շերտի առկայության պատճառով, բայց և ունեն երկշերտ բջջապատ, առաջարկվում են որպես միջանկյալներ մոնոդերմ (գրամ-դրական) և դիդերմ (գրամ-բացասական) բակտերիաների միջև անցման ժամանակ: Դիդերմային բակտերիաները կարող են նաև հետագա տարբերակել լիպոպոլիսախարիդ (LPS) չունեցող պարզ դիդերմերի, որոնցում բջջապատը բաղկացած է միկոլաթթվից (օրինակ միկոբակտերիաները), և դիդերմային բակտերիաների միջև, որոնք հնէաբանական տիպային բակտերիաներ, որոնցում բջջապատը չի պարունակում լիպոպոլիսախարիդ: [7] [8] [11]

Տեսակների օրինակներԽմբագրել

Պրոտեոբակտերիաները գրամ բացասական բակտերիաների կարևոր տիպն է, որը որը ներառում է աղիքային ցուպիկը, սալմոնելլաները, շիգելաները, էնտերոբակտերիաները, պսևդոմոնասները, մորաքսելլաները, հելիկոբակտերիաները, ստենոտրոփոմոնները, բդելլովիբրիոները, քացախաթթվային բակտերիաները, լեգիոնելլաները և այլն։ Այլ մեծ գրամ բացասական բակտերիաների խմբեր են ցիանոբակտերիաները, սպիրոխետները, կանաչ ծծմբաբակտերիաները և կանաչ ոչ-ծծմբաբակտերիաները։

Բժշկական առումով գրամ բացասական կոկերը ընդգրկում են չորս ցեղեր, որոնք հարուցում են սեռական ճանապարհով փոխանցվող վարակներ (Neisseria gonorrhoeae), մենինգիտ (Neisseria meningitidis) և շնչառական համախտանիշներ (Moraxella catarrhalis, Haemophilus influenzae

Բժշկական առումով գրամ բացասական բացիլները ներառում են տեսակների բազմազանություն։ Դրանցից որոշները հարուցում են առաջնային շնչառական վարակներ (Klebsiella pneumoniae, Legionella pneumophila, Pseudomonas aeruginosa), առաջնային միզուղիների վարակներ (Escherichia coli, Proteus mirabilis, Enterobacter cloacae, Serratia marcescens) և առաջնային աղեստամոսքային վարակներ (Helicobacter pylori, Salmonella enteritidis, Salmonella typhi):

Գրամ բացասական բակտերիաները կապված են նաև հիվանդանոցային վարակների հետ։ Օրինակ՝ Acinetobacter baumannii-ը, որը հիվանդանոցների ինտենսիվ թերապիայի բաժանմունքում հարուցում է բակտերեմիա, երկրորդային մենինգիտ և երկրորդային օջախային թոքաբորբ։

Բակտերիաների տրանսֆորմացիաԽմբագրել

Տրանսֆորմացիան հորիզոնական գենի փոխանցման երեք գործընթացներից մեկն է, որի դեպքում էկզոգեն գենետիկական նյութը մի բակտերիայից անցնում է մյուսին: [12] Տրանսֆորմացիայի ժամանակ գենետիկական նյութը անցնում է շրջակա միջավայր, և կլանումն ամբողջովին կախված է ստացող բակտերիայից:

2014 թվականի տվյալներով բակտերիաների շուրջ 80 տեսակ տրանսֆորմացիայի ունակ է, մոտավորապես հավասարաչափ և՛ գրամ-դրական, և՛ գրամ-բացասական բակտերիաներ: [12] Տրանսֆորմացիան ուսումնասիրվել է բժշկական տեսանկյունից այնպիսի կարևոր գրամ բացասական բակտերիաների մոտ, ինչպիսիք են Helicobacter pylori, Legionella pneumophila, Neisseria meningitidis, Neisseria gonorrhoeae, Haemophilus influenzae և Vibrio cholerae: [13]

ԲուժումԽմբագրել

Գրամ բացասական բակտերիաների եզակի առանձնահատկություններից մեկը նրա բջջապատի կառուցվածքն է։ Դրա արտաքին շերտը կազմված է կոմպլեքս լիպոպոլիսախարիդից (ԼՊՍ), որի լիպիդային հատվածը գործում է որպես էնդոտոքսին։ Եթե գրամ բացասական բակտերիան մուտք է գործել արյան մեջ, ապա ԼՊՍ-ն կարող է առաջացնել տոքսիկ ռեակցիա։ Սա հանգեցնում է տենդի, հաճախացած շնչառության և արյան ցածր ճնշման։ Սա էլ կարող է հանգեցնել կյանքին սպառնացող վիճակի, որը կոչվում է սեպտիկ շոկ [2]։

Բջջապատը բակտերիային պաշտպանում է որոշ հակաբիոտիկներից, ներկերից և լվացող միջոցներից, որոնք սովորաբար վնասում են կա՛մ ցիտոպլազմատիկ թաղանթը, կա՛մ պեպտիդեգլիկանային շղթան։ Բջջապատը ապահովում է այս բակտերիաների դիմադրությունը լիզոցիմին և պենիցիլինին։ Պերիպլազմատիկ տարածքը նաև պարունակում է ֆերմենտներ, որոնք քայքայում կամ չեզոքացնում են հակաբիոտիկները։ Դեղերը սովորաբար գրամ բացասական վարակները բուժելու համար։ Այդ նպատակով օգտագործվում են ամինո-, կարբօքսի- և ուրեիդոպենիցիլիններ (ամպիցիլին, ամոքսիցիլին, պիպերցիլին, տիկարցիլին)։ Այս դեղերը կարող են համակցվել բետա-լակտամային ինհաբիտորների հետ, որպեսզի չեզոքացնեն ֆերմենտների ակտիվությունը (որոնք կոչվում են բետա-լակտամազներ) պերիպլազմատիկ տարածքում։ Դեղերի այլ դասեր, որոնք ունեն գրամ բացասական սպեկտր, ներառում են ցեֆալոսպորինները, մոնոբակտամները ազտրեոնամ, ամինոգլիզիդները, կուինոլոնները, մակրոլիդները, քլորամֆենիկոլը, ֆոլաթթվի անատգոնիստներ և կարբապենեմներ [14]։

Գրամ բացասական բակտերիաների ախտածնությունը հաճախ պայմանավորված է նրանց բջջաթաղանթում առկա որոշակի նյութեր, հատկապպես ԼՊՍ-ն։ Մարդկանց մոտ ԼՊՍ-ի առկայությունը հրահրում է բնական իմունիտետը, ակտիվացնում է իմունային համակարգը և արտադրում է ցիտոկիններ (հորմոնալ ռեգուլատորներ)։ Բնական իմունիտետը պատասխանում է ԼՊՍ-ին, սակայն այն ախտածին չէ և չի առաջացնում հիվանդություններ։

ԾանոթագրություններԽմբագրել

  1. Baron S, ed. (1996)։ «Structure»։ Baron's Medical Microbiology (4th ed.)։ Univ of Texas Medical Branch։ ISBN 978-0-9631172-1-2։ PMID 21413343 
  2. 2,0 2,1 Pellitier LL Jr, "Microbiology of the Circulatory System" "NCBI Bookshelf", April 18, 2017
  3. Gibbons N. E., Murray R. G. E. (1978)։ «Proposals Concerning the Higher Taxa of Bacteria»։ International Journal of Systematic Bacteriology 28 (1): 1–6։ doi:10.1099/00207713-28-1-1 
  4. Woese CR (June 1987)։ «Bacterial evolution»։ Microbiol. Rev. 51 (2): 221–71։ PMC 373105։ PMID 2439888։ doi:10.1128/MMBR.51.2.221-271.1987 
  5. 5,0 5,1 Gupta RS (December 1998)։ «Protein phylogenies and signature sequences: A reappraisal of evolutionary relationships among archaebacteria, eubacteria, and eukaryotes»։ Microbiol. Mol. Biol. Rev. 62 (4): 1435–91։ PMC 98952։ PMID 9841678։ doi:10.1128/MMBR.62.4.1435-1491.1998 
  6. 6,0 6,1 Gupta RS (2000)։ «The natural evolutionary relationships among prokaryotes»։ Crit. Rev. Microbiol. 26 (2): 111–31։ PMID 10890353։ doi:10.1080/10408410091154219 
  7. 7,0 7,1 «Secretion and subcellular localizations of bacterial proteins: a semantic awareness issue»։ Trends Microbiol. 17 (4): 139–45։ April 2009։ PMID 19299134։ doi:10.1016/j.tim.2009.01.004 
  8. 8,0 8,1 Sutcliffe IC (October 2010)։ «A phylum level perspective on bacterial cell envelope architecture»։ Trends Microbiol. 18 (10): 464–70։ PMID 20637628։ doi:10.1016/j.tim.2010.06.005 
  9. 9,0 9,1 Gupta RS (August 1998)։ «What are archaebacteria: life's third domain or monoderm prokaryotes related to gram-positive bacteria? A new proposal for the classification of prokaryotic organisms»։ Mol. Microbiol. 29 (3): 695–707։ PMID 9723910։ doi:10.1046/j.1365-2958.1998.00978.x 
  10. Gupta RS (August 2011)։ «Origin of diderm (gram-negative) bacteria: antibiotic selection pressure rather than endosymbiosis likely led to the evolution of bacterial cells with two membranes»։ Antonie van Leeuwenhoek 100 (2): 171–82։ PMC 3133647։ PMID 21717204։ doi:10.1007/s10482-011-9616-8 
  11. «Negativicoccus succinicivorans gen. nov., sp. nov., isolated from human clinical samples, emended description of the family Veillonellaceae and description of Negativicutes classis nov., Selenomonadales ord. nov. and Acidaminococcaceae fam. nov. in the bacterial phylum Firmicutes»։ Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 60 (Pt 6): 1271–9։ June 2010։ PMID 19667386։ doi:10.1099/ijs.0.013102-0 
  12. 12,0 12,1 «Bacterial transformation: distribution, shared mechanisms and divergent control»։ Nat. Rev. Microbiol. 12 (3): 181–96։ 2014։ PMID 24509783։ doi:10.1038/nrmicro3199 
  13. «Cues and regulatory pathways involved in natural competence and transformation in pathogenic and environmental Gram-negative bacteria»։ FEMS Microbiol. Rev. 37 (3): 336–63։ 2013։ PMID 22928673։ doi:10.1111/j.1574-6976.2012.00353.x 
  14. «NEJM Journal Watch: Summaries of and commentary on original medical and scientific articles from key medical journals»։ www.jwatch.org