Клостридии (Clostridia) — анаеробни спорообразуващи грам-положителни бактерии

Клостридиите са клас Firmicutes, включващ Clostridium и други подобни родове. Това са основно грам-положителни, нитратно-неизискващи бактерии, отличаващи се с възможността да образуват резистентни спори и да преживяват в среди без кислород.

Морфология и основни характеристики

Клостридиите са обикновено прави или леко извити бацили, които при оцветяване по Грам се виждат като грам-положителни клетки. Много видове образуват ендоспори, които са устойчиви на топлина, дехидратация и химични влияния и позволяват преживяване в неблагоприятни условия. При някои представители спората е терминална или субтерминална и може да променя формата на клетката.

Метаболизъм и околна среда

Клостридиите са задължителни анаероби. При тях липсва аеробно дишане, а кислородът е токсичен за тях — той нарушава ензимните системи и образуването на енергия. За енергия те използват ферментация и възможно разграждане на аминокиселини и въглехидрати, често с образуване на газове и силни миризми. Поради анаеробния си характер, повечето видове се срещат в среди с ниско съдържание на кислород като почвата, донна кал, хам ботнически отпадъци и гастроинтестиналния тракт на животните и човека.

Таксономия и филогения

Проучванията показват, че те не са монофилетична група. Всъщност те са силно полифилетични. Връзките им не са сигурни. Повечето от тях са поставени в Clostridiales, но това не е естествена група и вероятно ще бъде предефинирана и реорганизирана с напредъка на геномните изследвания. Някои видове вече са преразпределени в други родове (например някои щамове, свързани с Clostridium difficile, се поставят в рода Clostridioides).

Екология и роля в природата

Повечето видове от рода Clostridium са сапрофитни организми, които разграждат органична материя и участват в кръговрата на веществата. Те са важни за разлагането на растителни и животински остатъци в почвата и седиментите. Някои видове са част от нормалната микробиота на човешкия и животинския гастроинтестинален тракт, докато други могат да бъдат opportunистични патогени.

Патогенност, токсини и клинично значение

Родът съдържа важни човешки и животински патогени. Токсините, произвеждани от някои представители на рода Clostridium, са сред най-опасните известни биологични молекули. Примери за това са тетанусният токсин (известен като тетаноспасмин), произвеждан от C. tetani, и ботулиновият токсин, произвеждан от C. botulinum. Тези екзотоксини действат невротоксично и могат да предизвикат тежки, понякога смъртоносни неврологични прояви.

Други фактори за вирулентност включват ензими като фосфолипаза (алфа-токсин) на Clostridium perfringens, която разрушава клетъчни мембрани и може да доведе до тъканна некроза (гангрена).

Заболявания, асоциирани с клостридии

Забележителни видове от този клас са:

• Clostridium perfringens (Гангрена, хранително отравяне) — може да предизвика газова гангрена (мионекроза), тежки меки тъканни инфекции и хранителни натравяния чрез ентеротоксина си.
• Clostridium difficile (псевдомембранозен колит) — често асоцииран с антибиотично ползване, предизвиква диария, колит и в тежки случаи токсичен мегаколон. Забележете, че таксономията на този вид е предмет на промени (виж по-горе).
• Clostridium tetani (тетанус) — причина за спазми, ригидност и сериозни неврологични нарушения; профилактиката е чрез имунизация.
• Clostridium botulinum (ботулизъм) — води до флаксидни паралитични синдроми при консумация на контаминирана храна, при деца (инфантилен ботулизъм) или при ранови инфекции; лечението включва антитоксин и интензивна поддържаща терапия.
• Clostridium acetobutylicum — известен с индустриалното производство на ацетон и бутили (традиционна ацето-бутилавна ферментация) и биотехнологични приложения.
• Clostridium haemolyticum — патоген при животни, асоцииран с хемолитични процеси.
• Clostridium novyi — може да причини газова гангрена и други инвазивни инфекции; използван е и експериментално в онколитични терапии.
• Clostridium oedematiens — асоцииран с образуване на оток и меки тъканни инфекции.

Диагноза и лабораторни аспекти

Диагнозата често се основава на клинична картина, микроскопско изследване (грам-положителни бацили), култивиране при анаеробни условия и идентификация чрез биохимични тестове или молекулярни методи (PCR, секвениране). Поради устойчивите спори, стерилизацията и дезинфекцията изискват специфични мерки.

Лечение и профилактика

Лечението зависи от вида и заболяването: за инфекции с клостридии се използват антибиотици (напр. метронидазол, ванкомицин, фидаксимицин при C. difficile), антитоксини (при ботулизъм и тетанус) и хирургична интервенция при некротични меки тъкани. Профилактиката включва имунизация срещу тетанус, правилно консервиране и обработка на храните, адекватна ранова хигиена и рационално използване на антибиотици, за да се намали риска от дисбактериоза и C. difficile инфекции.

Индустриално и приложно значение

Някои клостридии имат положително икономическо значение: Clostridium acetobutylicum се използва за производство на разтворители и биогорива; други видове участват в биоремедиация и деградация на отпадъци. Изследванията върху ензими и токсини също имат приложение в биотехнологията и медицината (напр. ботулинов токсин в неврологията и естетиката при строга дозировка и контрол).

Хелиобактериите също са членове на клас Clostridia — това са фотосинтезиращи анаероби, срещани в почвите и водните среди, които показват разнообразие в метаболизма и екологията в рамките на класа.

Въпроси и отговори

Въпрос: Кой е класът Firmicutes, който включва Clostridium?

В: Представителите на род Clostridium задължителни анаероби ли са?

В: Монофилетични или полифилетични са видовете от род Clostridium?

В: Къде се срещат повечето видове от този род?

В: Какви токсини произвеждат някои представители на този клас?

В: Кои други организми принадлежат към този клас?

В: Посочете пет забележителни вида, принадлежащи към този клас?

Търсене по буква