Fizjologiczna flora organizmu człowieka.

1. Anatomiczne rozmieszczenie flory fizjologicznej człowieka.

Ciało człowieka jest organizmem składającym się z komórek eukariotycznych. Zawiera ono jednakże dziesięciokrotnie więcej komórek prokariotycznych niż eukariotycznych. Prokaryota są znaczącym elementem ciała ludzkiego, odgrywającym w nim istotną rolę ochronną i odżywczą. Populacje drobnoustrojów zasiedlające ludzkie ciało tuż po narodzinach pozostają wraz z nim do końca życia i nazywane są mikroflorą ciała ludzkiego. Każda część ciała zasiedlona przez drobnoustroje, zawiera mikroorganizmy dostosowane do warunków danego miejsca. Mikroorganizmy te pełnią funkcje ochronne poprzez zajmowanie miejsca bytowania oraz poprzez zużywanie składników odżywczych, z których korzystać mogłyby patogeny. Dorosły człowiek posiada 10¹⁴ drobnoustrojów (w tym bakterie i grzyby). Flora organizmu człowieka w pewnych warunkach może stanowić zagrożenie dla ciała gospodarza. Warunkami takimi są: zmiana stosunków ilościowych i zmiany jakościowe w mikroflorze ciała ludzkiego (np. zmiana populacji gram-dodatnich bakterii na gram-ujemne w przypadku przyzębia, spowodować może utratę zęba). Choroba powodowana może być również przez florę ciała ludzkiego, jeżeli dojdzie do przełamania mechanizmów obronnych i bakterie będą mogły wniknąć do tkanek i krwioobiegu. Dla osób hospitalizowanych mikroflora stanowi zagrożenie w postaci infekcji pooperacyjnych (Slayers 2003).

Do drobnoustrojów flory fizjologicznej należą zarówno komensale, jak i symbionty. Jakiekolwiek zmiany jakościowe i ilościowe w fizjologicznej florze organizmu człowieka prowadzą do niezwykle poważnych skutków klinicznych. Do takich zaburzeń dochodzić może podczas: długotrwałego stosowania leków antybiotykowych, w pierwotnych lub nabytych stanach obniżenia odporności (niedobory immunologiczne, immunosupresja), w chorobach nowotworowych, w chorobach alergicznych, w chorobach metabolicznych (np. cukrzycy), czy mukowiscydozie. Drobnoustroje zasiedlające organizm człowieka już po narodzinach tworzą różnorodne zbiorowiska, których skład uzależniony jest od panujących w danym środowisku warunków: temperatury, pH, wilgotności, potencjału oksydoredukcyjnego. Na skład mikroflory mają również wpływ: wiek, zmiany w budowie organizmu gospodarza, stan odporności organizmu, nawyki żywieniowe, higieniczne oraz terapia lekowa. Drobnoustroje tworzące populację flory fizjologicznej człowieka podzielić można na dwie grupy:

- drobnoustroje towarzyszące organizmowi przez całe życie (z niewielkimi przerwami), nazywane rodzimymi, stałymi rezydentami,

- drobnoustroje pochodzące od innych ludzi, zwierząt, ze środowiska, nazywane florą przejściową (Szewczyk 2006).

Znaczenie flory fizjologicznej człowieka

1. Działanie ochronne - konkurowanie z mikroorganizmami chorobotwórczymi.

2. Działanie odżywcze - dostarczanie substancji odżywczych dla organizmu człowieka.

3. Potencjalne źródło infekcji - choroby po zmianie mikroflory i drobnoustroje oportunistyczne (Szewczyk 2006).

1. Powierzchnia skóry

Na skórze człowieka znajduje się 10⁴, 10⁵ drobnoustrojów, po kąpieli (po naniesieniu ich na skórę z wody) nawet 10⁶ drobnoustrojów. Skóra człowieka nie jest dla mikroorganizmów środowiskiem sprzyjającym do życia. Jest to miejsce suche, pełne obumarłych komórek, o pH lekko kwaśnym (nieodpowiednim dla większości drobnoustrojów chorobotwórczych). Istnieją jednak organizmy kolonizujące skórę, mające na nią wpływ korzystny, lub nie wpływające na nią (Slayers 2003). Na liczebność drobnoustrojów na skórze mają wpływ: temperatura i wilgotność środowiska, poziom higieny osobistej (zmniejszanie populacji patogenów nawet o 90%; rezydenci namnażają się i po kilku godzinach ich ilość wraca do normy) (Szewczyk 2006).

Mikroflora skóry to głównie ziarniaki i pałeczki gram-dodatnie (Slayers 2003, Szewczyk 2006). Flora osób starszych wraz z wiekiem zmienia się na gram-ujemną. Na skórze dominują bakterie gram-dodatnie (w związku z większą odpornością na warunki panujące tam): Staphylococcus aureus (u 5-25% populacji ludzkiej); Propionibacterium acnes (gram-dodatnie pałeczki, bezwzględne beztlenowce) (Szewczyk 2006), żyją one w mieszkach włosowych, były podejrzewane o tworzenie trądziku, nie jest to jednak do końca prawda, pomimo iż są izolowane ze stanów ropnych to nie powodują one ich; Staphylococcus epidermidis- gronkowiec biały (u 80-100% populacji ludzkiej) (Slayers 2003). Ludzie starsi posiadają na skórze Candida albicans (pod paznokciami, pomiędzy palcami), grzyb ten stanowi naturalną florę jeżeli nie powoduje stanów grzybiczych. Bakterie gram-ujemne (np. pałeczka okrężnicy) występują na skórze w okolicy odbytu, jako drobnoustroje przejściowe, które są łatwo usuwane podczas zabiegów higienicznych (Szewczyk 2006).

Omawiane bakterie wytwarzają biofilmy / błony biologiczne (czynniki sprzyjające adhezji do plastików, mogące dostać się z plastikowych rurek kroplówki przez igłę do krwioobiegu). Również plastikowe implanty mogą zostać nią zakażone, stanowi to niebezpieczeństwo, ponieważ bakterie w biofilmach są w znacznym stopniu odporne na działanie antybiotyków. Wystarczył krótki okres od wyprodukowania pierwszych elementów plastikowych używanych w lecznictwie, aby gronkowiec biały zaadaptował się do stworzonej mu przez człowieka sposobności powodowania infekcji. Nawet impregnowanie cewników i rurek środkami przeciwbakteryjnymi nie skutkuje, ponieważ bakteria ta skutecznie i ciągle uodparnia się na coraz to nowe antybiotyki (Slayers 2003).

Procesami zapobiegającymi osiedlaniu się drobnoustrojów chorobotwórczych na skórze są: złuszczanie się naskórka, kwaśny odczyn skóry, hamowanie wzrostu wielu bakterii przez kwasy tłuszczowe, działanie lizozymu (wytwarzanego przez gruczoły łojowe), aktywność tkanki limfatycznej (keratynocyty, limfocyty T, komórki śródbłonka naczyń) (Szewczyk 2006).

Tab.1. Przykładowe organizmy stanowiące stałą i przejściową mikroflorę skóry

Ziarenkowce gram-dodatnie	Staphylococcus epidermidis (potencjalny patogen), Staphylococcus hominis, Staphylococcus haemolyticus, Staphylococcus aureus,- nosicielstwo, Streptococcus (pałeczki jamy ustnej), Enterococcus faecalis, Micrococcus spp.
Pałeczki gram-dodatnie	Corynabacterium spp., Propionibacterium spp., Bacillus spp.
Pałeczki gram-ujemne	Acinetobacter spp., Escherichia coli
Prątki	Mycobacterium smegmatis (sporadycznie w okolicach narządów płciowych)
Grzyby drożdżopodobne	Candida spp., Pityrosporum spp.

Czynnikami etiologicznymi zakażeń skóry mogą być bakterie, wirusy, grzyby, oraz pasożyty. Zakażenia skóry przebiegać mogą w postaci: rumienia, ropnych ognisk zapalnych, wysypki, owrzodzeń, martwicy tkanki podskórnej oraz mięśni (Szewczyk 2006).

2. Jama ustna i drogi oddechowe

Jama ustna, zęby i przyzębie, gardło

Specyficznym miejscem zasiedlanym przez mikroflorę są: jama ustna i gardło (część wspólna układu oddechowego i pokarmowego). W ich obrębie wyróżnić można dwa obszary: miękki - błony śluzowe warg, policzków, podniebienia, migdałków podniebiennych, dziąseł, języka, oraz twarde- zęby (Szewczyk 2006).

Jest to miejsce ciągle narażone na napływ różnego rodzaju drobnoustrojów pochodzących z powietrza, czy też z pokarmu. Istnieje zatem szereg sposobów obrony organizmu. Jedną z takich metod jest wytwarzanie śliny, która opłukuje błony śluzowe. Ślina zawiera jony sodu, potasu, wapnia, chlorki, węglany, oraz fosforany utrzymujące w jamie ustnej pH obojętne. Występujące w ślinie lizozym i laktoperoksydaza są enzymami o działaniu przeciwbakteryjnym. W zapobieganiu kolonizacji bakterii chorobotwórczych w jamie ustnej uczestniczą: tkanka limfatyczna (związana z błonami śluzowymi, oskrzelami, jamą nosową) oraz obecne na powierzchniach śluzówek wydzielnicze IgA. Odporność kolonizacyjna, tworzona przez bakterie flory fizjologicznej ogranicza możliwości zasiedlenia jamy ustnej przez patogeny (Szewczyk 2006).

W trakcie życia mikroflora jamy ustnej i gardła podlega ciągłym zmianom. Miejsca te są zasiedlane już podczas porodu i zaraz po nim (Szewczyk 2006). Pierwsze jamę ustną i gardło zasiedlają paciorkowce pochodzące od matki (gram-dodatnie ziarniaki, np. Streptococcus salivarius), później następuje dalszy ciąg kolonizacji innymi drobnoustrojami (Lactobacillus, oraz bakterie beztlenowe). U ludzi dorosłych skład gatunkowy jamy ustnej i gardła jest dość zróżnicowany (drobnoustroje tlenowe, beztlenowe) i podlega ciągłym wahaniom (Slayers 2003). W jamie ustnej występują gram-dodatnie ziarniaki, paciorkowce α hemolityczne, zieleniejące; bakterie: Streptococcus salivarius, Streptococcus sanguis, Streptococcus mutans, Streptococcus pneumoniae u 50-60% populacji ludzkiej; pałeczki gram-ujemne z rodziny Lactobacillus, Bacteroides, Actinomyces, Peptostreptococcus (beztlenowiec), Veillonella (beztlenowa dwoinka), Fusobacterium, Treponema denticolac (Slayers 2003, Szewczyk 2006). Noworodki w zależności od sposobu porodu posiadają inna florę. Podczas porodu naturalnego, ich skóra zasiedlana jest przez bakterie z pochwy kobiety, w trakcie porodu poprzez cesarskie cięcie, inne bakterie zasiedlają ciało noworodka, mogą to nawet być drobnoustroje pochodzące z patogennych szczepów szpitalnych. Z kanału rodnego naniesione są Lactobacillus. U młodych organizmów przeważają drobnoustroje gram-dodatnie, natomiast u starszych szala przeważa się na korzyść gram-ujemnych oraz Candida albicans. U nasady języka i na tylnej ścianie gardła występują gram-dodatnie ziarniaki Rothia mucilaginosa (dawna nazwa Stomatococcus mucilaginosus) (Szewczyk 2006). W gardle występować mogą drobnoustroje takie jak: Corynebacterium, Staphylococcus aureus, Bifidobacterium. Wymienione wyżej populacje drobnoustrojów jamy ustnej są charakterystyczne dla osób w średnim wieku (Slayers 2003, Szewczyk 2006).

Zmiany gatunkowe w jamie ustnej spowodować mogą nadmierny rozrost jednej z populacji flory fizjologicznej, lub umożliwić mogą zasiedlenie tego miejsca przez patogeny. Jedną z przyczyn stosowania terapii antybiotykowych, bądź u ludzi o słabej odporności (np. u ludzi z HIV, czy nowotworem), choroby wywoływać może Candida albicans. Niewłaściwa higiena jamy ustnej, skład pożywienia powodujący zakwaszenie środowiska wiążą się z nadmiernym namnożeniem bakterii Streptococcus mutans co w konsekwencji doprowadza do próchnicy. U osób noszących protezy, bardzo często dochodzi do zaburzeń jakościowych i ilościowych w naturalnej florze jamy ustnej i gardła, na korzyść grzybów drożdżopodobnych (Slayers 2003, Szewczyk 2006). Drożdże powodować mogą w jamie ustnej afty (pleśniawki). Jest to białawy nalot złożony z obumarłych komórek ciała gospodarza, występujący na języku i w gardle. Kandydoza u ludzi z osłabioną odpornością, może powodować postać ogólnoustrojową, w której drożdże poprzez krwioobieg roznoszone są po całym organizmie. Taka forma zakażenia organizmu, może być śmiertelna (Slayers 2003, Szewczyk 2006). W jamie ustnej występuje również Streptococcus pneumoniae (najczęstsza przyczyna zapaleń ucha u dzieci i zapaleń płuc u dorosłych). Około jedna czwarta populacji jest nosicielami tej bakterii, która podczas stanów obniżonej odporności organizmu atakuje go i powoduje chorobę. Takie osłabienie odporności płuc spowodowane może być infekcją wywołaną przez wirusa grypy, dlatego też grypa bardzo często poprzedza zapalenie płuc (Szewczyk 2006).

Przyzębie, zęby

Obszar przyzębia obejmuje brzeg dziąsła, przy którym wystaje ząb (Slayers 2003).

W miejscu tym występują bakterie gram-dodatnie i gram-ujemne, aerotolerancyjne beztlenowce lub bezwzględne beztlenowce. Mikroflora ta obejmuje głównie ziarniaki gram-dodatnie na zębach, bakterie gram-dodatnie i gram-ujemne na dziąsłach. Tworzą one płytkę nazębną na powierzchni korzenia zęba (płytka poddziąsłowa). Jeżeli dojdzie do zmiany omawianej mikroflory na gram-ujemną, towarzyszy temu pojawienie się krętków. Bakterie te wytwarzają proteazy, powoduje to uszkodzenie tkanki dziąsła, co w konsekwencji prowadzić może do utraty zęba (Slayers 2003). Niski potencjał oksydoredukcyjny kieszonek dziąsłowych sprzyja rozwojowi w nich pałeczek beztlenowych (Bacteroides, Prevotella) (Szewczyk 2006). Na zębach drobnoustroje występują obsadzone na cienkiej warstwie glikoprotein śliny. Na płytce nazębnej najliczniej występują pałeczki Actinomyces (bezwzględne beztlenowce, gram-dodatnie, komórki rozgałęzione, przypominające grzyby) i niektóre paciorkowce, np. Streptococcus mutans, Streptococcus milleri. Większość z bakterii występujących na zębach to bakterie kwasu mlekowego. Do bakterii tych należą: Streptococcus sanguis, Streptococcus salivarius. Drobnoustroje występujące na powierzchni policzków i języka, różnią się od tych występujących na zębach. Drobnoustroje beztlenowe występują w jamie ustnej w szczelinie dziąsłowej. Im człowiek jest starszy, tym bardziej złożona staje się mikroflora nazębna (Szewczyk 2006).

Bakteriami powodującymi choroby przyzębia są: Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia, Fusobacterium, czy Treponema denticola (Slayers 2003). Choroby przyzębia dotykają głównie ludzi starszych (Szewczyk 2006).

Nos, drogi oddechowe

Mikroflora nosa to głównie ziarniaki gram-dodatnie (Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis) (Slayers 2003, Szewczyk 2006). Nos oraz jama nosowo-gardłowa zasiedlane są bakteriami mniej licznie niż jama ustna. W krtani występuje nieliczna mikroflora, kompatybilna z tą występującą na tylnej ścianie gardła. Tchawica kolonizowana jest sporadycznie przez te same bakterie. Oskrzela, oskrzeliki, pęcherzyki płucne oraz zatoki przynosowe u zdrowego człowieka, są wolne od drobnoustrojów (osadzaniu ich zapobiegają nabłonek rzęskowy, śluz, odruchy kaszlu) (Szewczyk 2006).

Błony śluzowe jamy nosowo-gardłowej mogą być u nosicieli zajmowane przez drobnoustroje potencjalnie chorobotwórcze, takie jak: Staphylococcus aureus, Neisseria meningitidis. Około jedna trzecia gronkowców złocistych wytwarza białkową toksynę, enterotoksynę. Toksyna ta w przypadku jej połknięcia wywołuje nagłe wymioty i skurcze jelita. Poważnym problemem jest nosicielstwo gronkowca złocistego wśród personelu medycznego. Bakteria ta jest główna przyczyną zakażeń ran pooperacyjnych oraz krwi, nabywanych w placówkach służby zdrowia. Około jedna trzecia populacji jest nosicielem gronkowca złocistego. W celu ograniczenia nosicielstwa omawianej bakterii wśród personelu medycznego, stosuje się antybiotyk mupirocynę(Slayers 2003).

Tab.2. Stała i przejściowa, przykładowa mikroflora jamy nosowo-gardłowej i błon śluzowych nosa

Ziarenkowce gram-dodatnie	Staphylococcus epidermidis, Streptococcus spp., Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus (nosicielstwo, potencjalny pathogen)
Ziarenkowce gram-ujemne	Moraxella spp., Neisseria meningitidis- nosicielstwo
Pałeczki gram-dodatnie	Corynebacterium spp., Corynebacterium diphteriae (nosicielstwo)
Pałeczki gram-ujemne	Haemophilus spp. (Haemophilus influenzae- nosicielstwo)

Czynnikami etiologicznymi zakażeń są w tym przypadku bakterie, wirusy i grzyby. Do chorób należą tutaj: zakażenia migdałków podniebiennych, gardła, nagłośni, krtani, zatok obocznych nosa, ucha środkowego, tchawicy, oskrzeli, oskrzelików, oraz płuc (Szweczyk 2006).

3. Układ pokarmowy

Przełyk i żołądek

Są to miejsca, w których u zdrowych ludzi drobnoustroje występują przejściowo. Drobnoustroje pojawiać mogą się tam z pokarmu, jamy ustnej i gardła. W żołądku są jednak szybko zabijane przez soki trawienne (pH około 1,0-3,0). U ludzi z wadliwie działającym układem pokarmowym (niedokwaśność, spowolnienie perystaltyki jelit) mikroorganizmy mogą kolonizować żołądek (Szewczyk 2006, Slayers 2003).

Istnieje kilka gatunków drobnoustrojów patogennych występujących w żołądku to: Mycobacterium tuberculosis, Helicobacter pylori (gram-ujemna pałeczka) (Slayers 2003)- żyjąca w śluzówce żołądka, gdzie wytwarza ureazę alkalizującą miejscowo środowisko. Wytwarza też cytotoksynę która uszkadzając śluzówkę powoduje nowotwory żołądka. Bakteria ta powoduje też wrzody żołądka, w krajach rozwijających się znaczna część populacji jest nosicielem tej bakterii, nie mając żadnych objawów chorobowych. W krajach rozwiniętych nosicielstwo jej nie jest już tak popularne. U 20% populacji ludzkiej występuje w żołądku również Metanobrevibacter smithi.

Jelito cienkie

W początkowym odcinku jelita cienkiego występują nieliczne drobnoustroje (dwunastnica, jelito czcze). Fakt ten związany jest z obecnością w tym miejscu żółci i soku trzustkowego, kwaśnym odczynem środowiska (pH 4,0-5,0) oraz szybkim przesuwaniem się treści związanej z wydajną perystaltyką jelit (Szewczyk 2006, Slayers 2003). Powoduje to wymywanie drobnoustrojów, pozostawiając tylko te przyczepione do ścian jelita (Slayers 2003).

Największe zagęszczenie bakterii w jelicie cienkim występuje w okolicach zastawki krętniczo-kątniczej, w ostatnim odcinku przed jelitem grubym (bakterie beztlenowe i względnie beztlenowe, gram-dodatnie i gram-ujemne). Przepływ zawartości jelita jest tam dużo wolniejszy, pH zmienia się na obojętne, stężenie bakterii w tym miejscu wynosi około 10⁶ komórek w mililitrze (Slayers 2003).

Jelito grube

Środowisko jelita grubego charakteryzuje się wolniejszą perystaltyką, pH obojętnym, odpowiednim dla większości drobnoustrojów (Szewczyk 2006). Bakterie kałowe są ciągle usuwane, wraz z odchodami. W związku z tym ciągle i intensywnie się namnażają (Szewczyk 2006). Okrężnica jest przystosowana do przetrzymywania bakterii (Szewczyk 2003). Bakterie przytwierdzać mogą się do niestrawionych elementów roślinnych. Przebywać mogą również w warstwie mucyny, nawilżającej jelito i zapobiegającej przedostaniu się drobnoustrojów do błony śluzowej okrężnicy (Szewczyk 2006).

Jako pierwsze w jelitach noworodków pojawiają się pałeczki okrężnicy, zużywające występujący tam tlen. W stworzonych warunkach beztlenowych pojawiają się Bacteroides. Mikroflora dziecka przeistacza się w mikroflorę występującą u dorosłego człowieka około dwa lata (Slayers 2003). Drobnoustroje okrężnicy dostają się do okrężnicy dziecka z rąk osób z otoczenia tegoż dziecka. Pomimo iż bakterie okrężnicy należą do bezwzględnych beztlenowców, przez krótki okres potrafią przetrwać w warunkach tlenowych. W żołądku niemowlęcia występuje ponadto mniejsze zakwaszenie niż u dorosłego człowieka, w związku z czym część bakterii, które dostały się tam z jamy ustnej przeżywa i dostają się do jelit (Slayers 2003). Flora jelitowa niemowląt i noworodków (karmionych naturalnie) składa się wyłącznie z Bifidobacterium, Lactococcus, oraz Lactobacillus (Szewczyk 2006). Ten stan rzeczy zmienia się wraz ze wzrostem dziecka (Slayers 2003).

Bakterie znajdujące się w omawianym miejscu należą do gram-dodatnich i gram-ujemnych, bezwzględnie beztlenowych. W niewielkiej ilości występują w okrężnicy archeony, wytwarzające metan (Szewczyk 2003). W okrężnicy jest bardzo dużo związków odżywczych, w związku z tym stężenie bakterii jest tam duże (Szewczyk 2006). Drobnoustroje jelita grubego to najliczniejsza grupa mikroorganizmów w ciele człowieka (30% masy kałowej to bakterie, 10¹² bakterii w gramie treści jelitowej) (Slayers 2003, Szewczyk 2006). Wśród bakterii występują w okrężnicy: Bacteroides 2/3 bakterii; Bifidobacterium bifidum 1/3 bakterii; Escherichia coli; rodzina Enterococcus (faecium, faecalis); Clostridium difficile; Clostridium perfringens. Z kału wyizolowanych zostało ponad trzysta gatunków mikroorganizmów (90% to bezwzględne beztlenowce- pałeczki gram-ujemne i gram-dodatnie; laseczki i ziarniaki gram-dodatnie). Enterobacteriaceae (względnie beztlenowe gram-ujemne pałeczki jelitowe) stanowią 0,5% liczby bakterii kałowych (Szewczyk 2006). Bacteroides (25% masy kałowej). Odgrywają one ważną rolę podczas fermentacji wielocukrów. Kolejnym typem bakterii okrężnicy są gram-dodatnie beztlenowce (Eubacterium, Peptostreptococcus, Clostridium) (Slayers 2003).

Mikroflora okrężnicy działa ochronnie, pod warunkiem jednak iż pozostaje na swoim miejscu. Niektóre gatunki powodować mogą infekcje w okolicznościach takich jak: operacje chirurgiczne, dostanie się do krwioobiegu. Escherichia coli może być przyczyną śmierci po pęknięciu wyrostka robaczkowego. Enterococcus (gram-dodatnie ziarniaki, niezwykle oporne na antybiotyki), mogą być przyczyną pooperacyjnych infekcji u pacjentów o obniżonej odporności. Uwolnienie Bacteroides (Bacteroides fragilis) z okrężnicy wywołać może powstawanie ropni w każdym narządzie ciała (Slayers 2003). Stosowanie leków przeciwbakteryjnych skutecznie zaburza występowanie naturalnej flory jelit, powrót do stanu równowago może trwać bardzo długo (Szewczyk 2006). W układzie pokarmowym istotna rolę ochronną pełni tkanka limfatyczna GALT- gastrointestinal-associated lymphoid tissue, największe jej skupienia znajdują się w jelitach. Na powierzchni nabłonka jelitowego występują liczne skupienia wydzielniczych IgA (Szewczyk 2003).

Spory Clostridium botulinum (przyczyna botulizmu u dorosłych), spotykane często w żywności np. miodzie, po dostaniu się do okrężnicy dorosłego człowieka nie czynią większych szkód, nawet jeżeli wykiełkują. Natomiast w okrężnicy dziecka gdzie konkurencja drobnoustrojów jest mniejsza, spory po wykiełkowaniu wytworzyć mogą neurotoksynę botulizmu. Toksyna ta jest wchłaniana z okrężnicy i spowodować może śmiertelny paraliż, zwany botulizmem dziecięcym. Rzekomobłoniaste zapalenie okrężnicy, to kolejna choroba dotycząca jelit człowieka. U osób po leczeniu antybiotykami (szczególnie silnie działającymi na bakterie okrężnicy), następuje spadek ilości prawidłowej mikroflory występującej w tym rejonie. W związku z pojawieniem się wolnego miejsca, zaczynają namnażać się tam Clostridium difficile. Bakterie te wydzielają dwie silnie trujące toksyny, powodujące uszkodzenie nabłonka okrężnicy, co w przeciągu kilku dni spowodować może śmierć gospodarza. Jedynie około 5% populacji dorosłych jest nosicielami Clostridium difficile, a rzekomobłoniaste zapalenie okrężnicy pojawiło się jako skutek uboczny stosowania leków antybiotykowych (Slayers 2003).

W okrężnicy głównym źródłem węgla i energii dla bakterii są wielocukry. Należą do nich wielocukry roślinne spożywane przez człowieka (nie strawione przez enzymy jelitowe), takie jak: celuloza, ksylan i pektyna. Do okrężnicy dostają się również wielocukry wytwarzane przez człowieka takie jak: mucyna czy mukopolisacharyd (wielocukier spajający komórki, uwalniany gdy komórki jelita złuszczają się). Produkty końcowe fermentacji wielocukrów to głównie octan, propionian i maślan. Są to związki wchłaniane przez komórki błony śluzowej okrężnicy i zużywane jako źródło węgla i energii. W tym kontekście okrężnicę uważać można za narząd trawienny, składający się z komórek prokariotycznych. Energia uzyskiwana z fermentacji w okrężnicy to 7-10% całkowitej energii uzyskiwanej przez człowieka z pokarmu. Bakterie okrężnicy wytwarzają witaminy, niezbędne dla organizmu człowieka. W okrężnicy występuje dużo wielocukrów i białek, brak jest tam cukrów prostych i aminokwasów. Ponadto panują tam warunki beztlenowe. Naukowcy w laboratoriach muszą więc zapewnić bakteriom okrężnicy odpowiednie warunki hodowli (Slayers 2003).

Tab.3. Przykładowa stała i przejściowa flora przewodu pokarmowego dorosłego człowieka

Jama ustna i gardło	Ziarenkowce gram-dodatnie	Streptococcus mitis, Streptococcus mutans, Streptococcus salivarius, Streptococcus milleri, Streptococcus pneumoniae (potencjalny patogen), Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus (nosicielstwo), Rothia mucilaginosa, Peptostreptococcus spp., Peptococcus spp., Anaerococcus spp., Finegoldia spp., Micromonas spp., Peptoniphilus spp.
		Ziarenkowce gram-ujemne	Neisseria spp., Neisseria meningitides (nosicielstwo), Moraxella spp., Veillonella spp.
		Pałeczki gram-dodatnie	Corynebacterium spp., Corynebacterium diphtheria (nosicielstwo), Actinomyces spp., Propionibacterium spp., Lactobacillus spp.
		Pałeczki gram-ujemne	Haemophilus spp. (Haemophilus influenzae- nosicielstwo), Bacteroides spp., Prevotella spp., Fusobacterium spp., Porphyromonas spp.
		Krętki	Treponema spp.
Przełyk	Brak mikroflory
Żołądek	Pałeczka gram-ujemna	Helicobacter pylori (potencjalny patogen)
Jelito cienkie: dwunastnica, jelito czcze	Ziarenkowce gram-dodatnie	Enterococcus spp.
		Pałeczki gram-dodatnie	Lactobacillus spp.
		Pałeczki gram-ujemne	Escherichia coli (potencjalny patogen)
	Jelito kręte i grube	Pałeczki gram-ujemne	Beztlenowe: Bacteroides spp. (potencjalny patogen), Prevotella spp., Porphyromonas spp., Fusobacterium spp.
				Względnie beztlenowe: Escherichia coli (potencjalny patogen), Proteus spp., Enterobacter spp., Klebsiella spp., Citrobacter spp.; Salmonella spp., Shigella spp.(nosicielstwo)
				Tlenowe: Pseudomonas spp., Acinetobacter spp.
		Pałeczki gram-dodatnie	Clostridium spp. (potencjalny pathogen- Clostridium difficile), Actinomyces spp., Lactobacillus spp., Eubacterium spp.
		Ziarenkowce gran-dodatnie	Enterococcus spp. (potencjalny patogen), Peptococcus spp., Peptostreptococcus spp., Anaerococcus spp., Finegoldia spp., Micromonas spp., Peptoniphilus spp., Streptococcus spp., Staphylococcus spp.

Zakażenia przewodu pokarmowego spowodowane mogą być przez bakterie, wirusy oraz pierwotniaki. Skutkami zakażeń mogą być: nieżyt żołądka, nieżyt żołądka i jelit, zapalenie jelita cienkiego i okrężnicy, zapalenie jelita grubego (okrężnicy) (Szewczyk 2006).

4. Układ moczowo-płciowy

Układ moczowy

W warunkach fizjologicznych, układ moczowy: nerki, pęcherz moczowy, moczowody, górny odcinek przewodu moczowo-płciowego są wolne od drobnoustrojów (Szewczyk 2006). Dolna część cewki moczowej u kobiet i u mężczyzn może być miejscem występowania licznych drobnoustrojów (Szewczyk 2006). W cewce moczowej występują drobnoustroje gram-dodatnie (ok. 10³-10⁴ bakterii).

Prawidłowo działający układ moczowo-płciowy ma zdolność do samowyjaławiania się dzięki: mechanicznemu wypłukiwaniu drobnoustrojów związanym z opróżnianiem pęcherza moczowego, kwaśnemu odczynowi moczu i wydzieliny pochwy, obecności białka Tamma-Horsfalla (zapobiegającemu przyleganiu drobnoustrojów), obecności naturalnej mikroflory omawianych okolic, bakteriobójczemu działaniu mukopolisacharydów błony śluzowej pęcherza moczowego, obecności wydzielniczej IgA, złuszczaniu się komórek nabłonka dróg moczowych, fagocytarnej aktywności leukocytów czy przeciwbakteryjnemu działaniu wydzieliny gruczołu krokowego (Szewczyk 2006).

Tab.4. Przykładowe drobnoustroje stanowiące naturalną mikroflorę ujścia cewki moczowej

Ziarenkowce gram-dodatnie	Staphylococcus epidermidis, Enterococcus spp., Streptococcus spp., Peptococcus spp., Peptostreptococcus spp.
Pałeczki gram-dodatnie	Corynebacterium spp., Lactobacillus spp., Eubacterium spp., Propionibacterium spp.
Pałeczki gram-ujemne	Bacteroides spp., Prevotella spp., Porphyromonas spp., Fusobacterium spp., Enterobacteriaceae

Infekcje układu moczowego dotyczyć mogą: zakażeń górnych i dolnych dróg moczowych (Szewczyk 2006).

Układ płciowy

Mikroflora pochwy (pH pochwy to 4-4,5) jest najbliższa swoim składem mikroflorze jamy ustnej. Występują tu bakterie gram-dodatnie: Lactobacillus, Bifidobacterium bifidum. Jak również Corynebacterium, oraz gram-ujemne Bacteroides u starszych kobiet (Slayers 2003). Bakteriami dominującymi są tu Lactobacillus (Slayers 2003). Wkrótce po narodzinach w ciele noworodka utrzymuje się wysoki poziom estrogenów (pochodzących od matki), dzięki czemu pochwa dziewczynek zasiedlana jest przez pałeczki kwasu mlekowego (Lactobacillus)- tzw. pałeczki Doederleina. Fermentują one glikogen wytwarzany przez komórki nabłonka pochwy, zaś powstający tam kwas mlekowy zakwasza środowisko (pH 3,6-4,6) uniemożliwiając kolonizację innym drobnoustrojom. Po 2-3 tygodniach poziom estrogenów obniża się, poziom glikogenu obniża się, pH pochwy staje się obojętne, zmienia się jakość flory (Staphylococcus epidermidis, Enterococcus spp., Corynebacterium spp., Bacteroides spp., Peptococcus spp., Porphyromonas spp., Gardnerella vaginalis). W okresie dojrzewania poziom estrogenu podnosi się, poziom glikogenu również wzrasta, w środowisku pochwy ponownie pojawiają się pałeczki kwasu mlekowego. Pałeczki kwasu mlekowego stanowią 96% składu prawidłowej mikroflory pochwy kobiet w okresie rozrodczym. W okresie pomenopauzowym mikroflora pochwy przypomina tą u dziewczynek przez okresem pokwitania (Szewczyk 2006). Na błonie śluzowej pochwy występują liczne drobnoustroje, których skład zmienia się i jest jak wspomniano powyżej, ściśle związany z aktywnością hormonalną ciała (estrogeny) (Szewczyk 2006).

Liczba bakterii zmienia się wzraz z cyklem menstruacyjnym. Bakterie mlekowe w pochwie mają działanie ochronne. Kobiety biorące antybiotyki, często zapadają na infekcję wywołaną przez drożdże, Candida albicans (drożdżyca). Lactobacillus wytwarza w pochwie kwas mlekowy, który nadaje temu miejscu odczyn lekko kwaśny. Ponadto bakterie te wytwarzają nadtlenek wodoru, który jest produktem ubocznym metabolizmu Lactobacillus. Flawoproteina reaguje z tlenem wytwarzając rodnik ponadtlenkowy, który jest przekształcany w nadtlenek wodoru. Nadtlenek wodoru ogranicza rozwój drożdży i innych potencjalnie patogennych drobnoustrojów (Slayers 2003). Górne odcinki narządów płciowych pozbawione są mikroorganizmów. U kobiet śluz szyjki macicy zawiera lizozym (substancję o właściwościach przeciwbakteryjnych), co stanowi naturalną ochronę tego miejsca przed inwazją mikroorganizmów (Szewczyk 2006).

Głównym źródłem związków odżywczych są dla drobnoustrojów śluz i wydzielina pochwy. Są to substancje obfite w cukry, aminokwasy i witaminy (Slayers 2003).

Tab.5. Przykładowe drobnoustroje stanowiące naturalną mikroflorę pochwy dorosłej kobiety:

Pałeczki gram-dodatnie	Lactobaacillus spp., Corynebacterium spp., Clostridium spp., Eubacterium spp.
Ziarenkowce gram-dodatnie	Staphylococcus epidermidis, Enterococcus spp., Streptococcus agalactiae, Peptococcus spp., Peptostreptococcus spp., Anaerococcus spp., Finegoldia spp., Micromonas spp., Peptoniphilus spp.
Pałeczki gram-ujemne	Bacteroides spp., Prevotella spp., Porphyromonas spp., Fusobacterium spp., Enterobacteriaceae, Acinetobacter spp., Gardnerella vaginalis
Ziarenkowce gram-ujemne	Veillonella spp.
Grzyby drożdżopodobne	Candida spp.(potencjalny patogen)

Zakażenia błony śluzowej pochwy: vaginitis- stan zapalny błony śluzowej pochwy, wywołany zakażeniami grzybami, bakteriami oraz pierwotniakami. Waginoza jest bakteryjnym zakażeniem pochwy. Bakteryjne zapalenie pochwy jest skutkiem zmiany populacji drobnoustrojów z gram-dodatnich na gram-ujemne. Objawem takiego zapalenia jest wydzielina o rybim zapachu. Zapach ten pochodzi od amin wytwarzanych ze zmienionej jakościowo mikroflory pochwy. Bakteryjne zapalenie pochwy związane może być z przedwczesnymi porodami. Przez otwór w szyjce macicy sperma wnika do jej wnętrza. Miejsce to jest również obszarem, przez który dostać mogą się do macicy i do jajowodów bakterie. Mikroorganizmy wywoływać mogą zapalenie jajowodów (Szewczyk 2006).

5. Narząd wzroku

W worku spojówkowym występuje niewiele drobnoustrojów. Zasiedlają one głównie brzegi powiek. Wydzielany przez gruczoły łzowe płyn zwilża spojówki, a zawarty w nim lizozym (enzym przeciwbakteryjny) uniemożliwia drobnoustrojom przedostanie się do głębszych partii oka. W wyniku podrażnienia śluzówki oka dochodzi do zapaleń spojówki w związku z zakażeniem drobnoustrojami (Szewczyk 2006).

Tab.6. Stała i przejściowa przykładowa mikroflora oka

Ziarenkowce gram-dodatnie	Staphylococcus epidermidis, Streptococcus spp.
Pałeczki gram-dodatnie	Corynebacterium spp.
Pałeczki gram-ujemne	Haemophilus spp.

Do zakażeń oka dojść może dzięki działaniu bakterii i wirusów. Obejmować ono może zapalenia spojówek, zapalenia rogówki, zapalenia mieszków włosowych powiek (Szewczyk 2006).

1. Pozytywne oddziaływania flory fizjologicznej na organizm człowieka

Flora fizjologiczna ma znaczenie dla zdrowia, dla prawidłowego funkcjonowania organizmu człowieka. Drobnoustroje flory fizjologicznej:

- syntezują witaminy, np. Escherichia coli K(krzepnięcie), B₁ (tiaminę), B₂ (ryboflawinę), B₆ (pirydoksynę), B₁₂ (cyjanokobalaminę),

- bakterie jelitowe wytwarzają enzymy wspomagające trawienie,

- bakterie jelitowe wytwarzają metabolity hamujące wzrost bakterii chorobotwórczych, inhibitory: nadtlenek wodoru, amoniak, siarkowodór; związki organiczne (niskocząsteczkowe kwasy tłuszczowe- działające hamująco na Salmonella; bakteriocyny wytwarzane przez pałeczkę okrężnicy),

- zajmują nisze ekologiczne, czyli tzw. miejsca wiązania uniemożliwiając innym drobnoustrojom zasiedlanie tego środowiska (tworzą odporność kolonizacyjną), poprzez wytwarzanie kwaśnych produktów oraz obniżanie potencjału oksydoredukcyjnego,

- sprzyjają wytwarzaniu mucyny- substancji chroniącej tkanki gospodarza przed przypadkową adhezją innych komórek drobnoustrojów,

- pobudzają układ odpornościowy do produkcji przeciwciał,

- produkują: antybiotyki; bakteriocyny (substancje przeciwbakteryjne)-polipeptydy (antybiotyki- kolastyna, granicydyna, tyrocydyna) (Slayers 2003, Szewczyk 2006).

2. Chorobotwórczość flory fizjologicznej

Pierwszym etapem inwazji organizmu gospodarza jest adhezja, następnie drobnoustrój musi znaleźć wrota zakażenia, namnożyć się w organizmie, rozprzestrzenić się i spowodować zakażenie (Baj 2006). Genomy bakteryjne są strukturami podlegającymi ciągłym zmianom (Baj 2006). Na chorobotwórczość bakterii składają się zakaźność, inwazyjność oraz toksyczność drobnoustrojów (Zaremba 1994). Czynnikami wirulencji bakterii chorobotwórczych, są białka zewnątrzkomórkowe, związane z osłonami komórkowymi, wydzielanymi na zewnątrz komórki bakterii. Białka te modulują procesy metaboliczne komórek gospodarza, zwiększają inwazyjność bakterii, czy też blokują proces fagocytozy (Baj 2006).

Białka bakteryjne dzielimy na endo- i egzotoksyny. Do endotoksyn należy LPS (lipopolisacharyd)bakterii gram-ujemnych. Podczas dużej ilości wydzielonego LPS dochodzi do wstrząsu septycznego / sepsy / posocznicy / szoku toksycznego (zmian w układzie krwionośnym i uszkodzenia wielu narządów). Sepsa skutkuje się wysoką śmiertelnością. Egzotoksyny to w większości białka sekrecyjne drobnoustrojów. Wytwarzane są one zarówno przez drobnoustroje gram-ujemne jak i gram-dodatnie, tlenowe i beztlenowe. Toksyny bakteryjne charakteryzują się ściśle określonymi dawkami letalnymi. Najsilniejszą znaną toksyną bakteryjną jest toksyna botulinowa (jad kiełbasiany). Jest to neurotoksyna, wytwarzana przez bakterię Clostridium botulinum. W związku z ich działaniem na organizm gospodarza wyróżnia się trzy rodzaje toksyn: wpływające na strukturę, metabolizm komórek gospodarza (toksyny AB); oddziałujące z receptorami na powierzchni komórek ssaczych; uszkadzające błonę cytoplazmatyczną (np. poprzez działalność enzymatyczną, np. toksyny zależne od cholesterolu) (Slayers 2003). Pierwszych odkryć toksyn bakteryjnych dokonano w 1888 roku- (toksyna błonicza), 1890 i 1896- (toksyna tężcowa i botulinowa) (Zaremba 1994). Toksyny są to proste lub złożone białka, peptydy, lipopolisacharydy pochodzenia tężcowego, które łączą się z receptorami i uszkadzają komórki. Powodują one zaburzenia w działaniu organizmu gospodarza, prowadząc do choroby lub śmierci organizmu w którym bytują (Zaremba 1994).

Bakterie chorobotwórcze wnikając do organizmu gospodarza spotykają się z różnymi środowiskami. W związku z tym faktem komórka bakterii niezwykle precyzyjnie reguluje ekspresję genów kodujących czynnik wirulencji (Baj 2006). Drobnoustroje uważane za nie patogenne mogą w pewnych warunkach (obniżona odporność gospodarza) powodować infekcje. Termin infekcja (łac. inficere-plamić) oznacza wniknięcie patogenu do organizmu gospodarza, namnożenie się patogenu i kolonizacja organizmu. Takie działania prowadzą do uruchomienia układu odpornościowego gospodarza, co prowadzi do eradykacji, czyli usunięcia drobnoustroju. Pojęcie choroby oznacza kliniczny wynik uszkodzeń tkanek gospodarza, związany z oddziaływaniem nań mikroorganizmów. Jeżeli kolonizacja drobnoustroju nie wiąże się z uszkodzeniem tkanek, dochodzi wówczas do komensalizmu. Drobnoustrój chorobotwórczy oznacza więc mikroorganizm zdolny do wywołania uszkodzeń organizmu gospodarza. Definicja ta obejmuje zarówno drobnoustroje patogenne, jak i drobnoustroje oportunistyczne (chorobotwórcze podczas obniżonej odporności gospodarza) (Baj 2006). Wiele drobnoustrojów stanowiących naturalna florę, to drobnoustroje oportunistyczne. Mianem drobnoustrojów oportunistycznych (warunkowo chorobotwórczych), określa się takie organizmy, które w szczególnych warunkach same mogą być źródłem zakażenia. Występujące w typowym dla siebie ekosystemie (miejscu) stanowią naturalną florę. Jednakże podczas każdego zaburzenia panującej tam równowagi, mogą ujawnić się jako patogeny powodujące zakażenie. Taki stan rzeczy może mieć miejsce podczas zaburzenia ciągłości tkanek, zmiany kwasowości, podczas gdy dojdzie do zmiany składu populacji w danym miejscu. W przypadku flory fizjologicznej można mówić również o nosicielstwie, czyli o drobnoustrojach chorobotwórczych, które trudno jest zaliczyć stricte do flory fizjologicznej. Występują one u ludzi jako skutek przebytych infekcji, nie powodując jednak zakażeń. Tacy ludzie nazywani są nosicielami. Nosiciel stanowi zagrożenie dla innych ludzi, u których patogeny mogą wywołać infekcje (Baj 2006, Kunicki-Goldfinger 1998, Slayers 2003, Szewczyk 2006, Zaremba 1994).

W 2002 roku znanych było 1415 gatunków organizmów chorobotwórczych (538 bakterii, 217 wirusów i prionów, 66 pierwotniaków, 307 grzybów, oraz 287 pasożytów jelitowych). 90% przypadków śmiertelnych spowodowanych jest przez drobnoustroje, które teoretycznie w dobie dzisiejszego rozwoju naukowego powinny znajdować się pod ścisłą kontrolą człowieka. W największej ilości śmiertelne są choroby układu oddechowego, biegunki, malaria, odra, oraz AIDS. Choroby te, odpowiedzialne są za śmiertelność głównie wśród dzieci oraz osób poniżej 40 roku życia (Baj 2006).

Bardzo ważnym problemem medycznym i ekonomicznym jest aktualnie narastająca oporność drobnoustrojów na antybiotyki. Związane jest to z nieprawidłowym stosowaniem leków antybiotykowych podczas terapii chorób człowieka, czy zwierząt. Wyizolowano już szczepy bakteryjne, oporne na wszystkie znane antybiotyki (Baj 2006). Odkrycie przez Fleminga w 1928 roku penicyliny zapoczątkowało nowy okres w lecznictwie (Baj 2006). Kolejne lata skutkowały odkrywaniem coraz to nowych antybiotyków, takich jak: polipeptydowe (bacytracyna, polimyksyna), aminoglikozydowe (streptomycyna), chloramfenikol, czy tetracykliny. Lata pięćdziesiąte to odkrycie: makrolidów (erytromycyna), ryfamycyna. W latach sześćdziesiątych uzyskano pierwsze antybiotyki półsyntetyczne z grupy penicylin (metycylina, ampicylina), czy cefalosporyn (cefalorydyna). Głównymi bodźcami rozwoju chemioterapii są zmiana czynników etiologicznych, pojawienie się nowych bakterii oraz narastająca oporność bakterii na dotychczas znane antybiotyki (Baj 2006, Kunicki-Goldfinger 1998, Slayers 2003, Szewczyk 2006, Zaremba 1994).

Cechy organizmów powodujące chorobę, nazwane są czynnikami wirulencji / patogenności. Takimi czynnikami są występowanie u drobnoustrojów rzęsek, dzięki którym drobnoustroje mogą się poruszać, oraz obecność fimbrii. Kolejną cechą mikroorganizmów patogennych jest umiejętność unikania różnego typu reakcji obronnych organizmu gospodarza. Otoczki chronią bakterie przed fagocytozą. Drobnoustroje potrafią upodabniać się do tkanek gospodarza lub atakować komórki układu odpornościowego. Następną ważną cechą jest umiejętność drobnoustrojów do uzyskiwania niezbędnych składników odżywczych z tkanek gospodarza (Baj 2006, Kunicki-Goldfinger 1998, Slayers 2003, Szewczyk 2006, Zaremba 1994). Do obrony nieswoistej organizmu gospodarza należą: powierzchnie ciała (fizyczna i chemiczna bariera przeciwko infekcjom), neutrofile (krwinki białe), układ dopełniacza i cytokiny oraz naturalne komórki cytotoksyczne. Mechanizmy obrony nieswoistej (wrodzonej) takie jak: ochronne działanie mucyny, śluzu, płynu surowiczego są elementami, które są skuteczne podczas wielu rodzajów infekcji. Niektóre bakterie jednak z powodzeniem omijają te mechanizmy. W związku z tym faktem, organizm wytworzył kolejną linię obrony jaką stanowią komórki zdolne do odpowiedzi swoistej (nabytej). Do tych komórek należą limfocyty T cytotoksyczne, limfocyty T pomocnicze, limfocyty B i aktywowane makrofagi. Podczas aktywacji i regulacji działania tych komórek biorą udział cytokiny oraz inne białka regulatorowe. Powierzchnia skóry jest najbardziej skuteczną obroną organizmu przed infekcjami. Uniemożliwia ona wniknięcie drobnoustrojów do tkanek podskórnych lub do krwi. Skóra człowieka stanowi ważą obronę. Wierzchnia warstwa skóry- naskórek jest zbudowany z martwych komórek. Komórki te tworzą suchą warstwę, o odczynie kwaśnym. Warunki te nie są sprzyjające dla rozwoju drobnoustrojów. Ponadto komórki te złuszczają się i bakterie, którym uda się przylgnąć do naskórka, są usuwane wraz z nim. Komórki skóry, które przesuwają się do strony zewnętrznej skóry wytwarzają duże ilości kreatyny, białka trudnego do strawienia dla większości drobnoustrojów. Martwe komórki naskórka są oporne na enzymy trawienne bakterii, co sprawia iż nie są one składnikami odżywczymi dla drobnoustrojów (Baj 2006, Zaremba 1994). Bakterie żyjące na skórze, stanowią naturalna florę organizmu człowieka, która nie wywołuje chorób i zapobiega kolonizacji przez bakterie chorobotwórcze. W skórze znajduję się tkanka limfatyczna (SALT- skin-associated lymphoid tissue). Jest ona elementem układu odpornościowego. W jej skład wchodzą komórki, które po kontakcie z patogenem potrafią aktywować komórki odpowiedzi swoistej. Komórkami aktywującymi odpowiedź swoistą są komórki Langerhansa, zdolne do fagocytozy i niszczenia drobnoustrojów. Komórki te informują również inne komórki układu odpornościowego o zagrożeniu patogenami. Gdy zostanie przerwana ciągłość skóry bakterie mają możliwość do wniknięcia do ciała gospodarza, a jej funkcje ochronne zostają „pokonane”. Błony śluzowe występują w drogach układu pokarmowego, oddechowego, moczowo-płciowego, oraz we krwi. Pomimo iż leżą one wewnątrz organizmu, są stale narażone na kontakt z drobnoustrojami. Błony śluzowe pokryte są warstwą śluzu zawierającego mucynę. Jest to mieszanka białek i polisacharydów uniemożliwiająca drobnoustrojom przedostanie się do tkanek. Mucyna zawiera substancje przeciwbakteryjne takie jak: laktoferyna (białko wiążące żelazo), lizozym (enzym trawiący ścianę komórkową bakterii), defensyny (białka powodujące perforację błony komórkowej bakterii). Mucyna jest ciągle usuwana i zastępowana nową, co usuwa drobnoustroje z organizmu. Również komórki nabłonka są stale zastępowane nowymi. Wraz z usuniętymi komórkami, ciało gospodarza opuszczają drobnoustroje, którym udało się przedostać przez warstwę śluzu. W błonach śluzowych posiadają tkankę limfatyczną związaną z błonami śluzowymi (MALT muc osa-associated lymphoid tissue). Tkanka limfatyczna związana z błonami układu pokarmowego nazywa się tkanką limfatyczną związaną z układem pokarmowym (GALT gastrointestinal-associated lymphoid tissue). Pierwszą linią obrony GALT są makrofagi, zdolne do fagocytozy i trawienia mikroorganizmów. Przekazują one informację o patogenie innym komórkom układu odpornościowego. Skutkiem uszkodzenia błon śluzowych jest zapalenie otrzewnej (Baj 2006).

W zależności od lokalizacji i nasilenia zakażenia, pobranego materiału, znajomości czynników etiologicznych, możliwości laboratorium diagnostycznego, dalsze postępowanie z materiałem badanym obejmuje:

- badanie bezpośrednie (preparat oglądany pod mikroskopem),

- metody hodowlane: podłoża stałe, : agar krwawy, podłoże Chapmana, podłoże MacConkeya, podłoża selektywne, wybiórcze, wzbogacone,

- identyfikacja wyosobnionych kultur: morfologia komórek (preparat barwiony metodą Grama), morfologia kolonii, określenie cech metabolicznych drobnoustrojów (szeregi biochemiczne),

- określenie stopnia wrażliwości drobnoustrojów na chemioterapeutyki (Zaremba 1994).

Głównymi zaleceniami dotyczącymi pobierania materiału do badań są:

- materiał powinien być adekwatny do toczącego się procesu chorobowego,

- ilość pobranego materiału powinna być wystarczająca do badań,

- materiał powinien być zabezpieczony i możliwie szybko dostarczony do laboratorium,

- materiał pobrany powinien być przed przyjęciem przez pacjenta leków ( jeżeli jest to nie możliwe, pacjent powinien podać nazwy stosowanych leków),

- materiał powinien być oznaczony i posiadać powinien odpowiednią dokumentację (Szewczyk 2006).

Flora fizjologiczna naszego organizmu daje objawy chorobowe, jeżeli dojdzie do sprzyjających ku temu warunków:

- przy niedoborze immunogennym wywołanym np. AIDS , chorobą, takim stanem wrodzonym, długotrwałym leczeniem np. antybiotykami- następuje wyjałowienie przewodu pokarmowego i namnaża się tam np. Clostridium difficile powodując biegunki, obniżenie jakości funkcjonowania układu odpornościowego- stres, niedożywienie, przemęczenie, itp.

- przy urazach przenikających- np. zabieg chirurgiczny lub uraz mechaniczny podczas którego, dochodzi do wylania się treści bakteryjnej (np. do otrzewnej) zakażającej inne miejsca w organizmie człowieka,

- przy translokacji bakterii, do czego dojść może podczas stosowania inwazyjnych zabiegów leczniczych i diagnostycznych, np. z przewodu pokarmowego do krwioobiegu powodując bakteriemię, a podczas wytwarzania toksyn sepię. Sytuacja taka występuje podczas stanów niedokrwienia np. jelit, krwotoków, rozległych oparzeń, zmian w przewodzie pokarmowym- podczas długotrwałego stosowania antybiotyków lub w przypadki odżywiania pozajelitowego, kiedy składniki odżywcze podawane są bezpośrednio do krwi. Escherichia coli np. podczas translokacji do krwioobiegu, powoduje infekcje nerek oraz zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych u noworodków. Do translokacji dochodzi również w trakcie stanu przedagonalnego (Baj 2006, Kunicki-Goldfinger 1998, Slayers 2003, Szewczyk 2006, Zaremba 1994).

3. Oddziaływania prokariota-eukariota

Wzajemne oddziaływania pomiędzy populacjami zamieszkującymi ciało człowieka, a także oddziaływania człowiek-mikroorganizm są złożone i jest ich wiele. Ewolucja wykształciła pewien rodzaj równowagi pomiędzy mikroorganizmami a człowiekiem. Naturalna mikroflora organizmu człowieka działa raczej na jego korzyść. Istnieją jednak przypadki kiedy powoduje ona infekcje oportunistyczne (omawiane już w tym rozdziale) (Slayers 2003). Bakterie zajmujące miejsce w organizmie człowieka, są symbiontami. Symbioza może mieć charakter antagonistyczny (ze szkodą dla partnera), mutualistyczny (przynoszący korzyść partnerowi) lub bezobjawowy. Działanie bakterii na inne organizmy jest wielorakie, rozróżnia się:

- oddziaływania pośrednie na inne organizmy przez modyfikowanie środowiska ich życia (modyfikacje chemiczne i fizyczne),

- oddziaływanie bezpośrednie, gdzie efekt jest uwarunkowany bezpośrednim kontaktem bakterii i innego organizmu (Kunicki -Goldfinger 1998).

Stosunki prokaryota i eukaryota podzielić można na oddziaływania pomiędzy:

1. Bakteriami, protistami i glonami

1. pośrednie

Bakterie i grzyby często konkurują o składniki odżywcze. Bardzo często potyczkę taka wygrywają grzyby, chociażby w związku ze zdolnością do produkcji antybiotyków. Istnieją jednak bakterie atakujące grzybnie (bakterie mykolityczne). Glony i bakterie heterotroficzne nie żyją w stosunkach antagonistycznych. Istnieją jednak wyjątki, gdzie glony wytwarzają substancje hamujące wzrost lub zabijają bakterie. Bakterie mineralizują związki organiczne i dostarczają glonom soli mineralnych i CO₂. Glony odwdzięczają się tlenem i substancjami organicznymi. Bakterie fotoautotroficzne (poza sinicami) są beztlenowcami, wiec górne warstwy wody opanowane są przez glony i sinice. W trakcie fotosyntezy wydzielają one tlen, dodatkowo utrudniając funkcjonowanie afotoautotrofom spychanym w głąb wody. Żyjące nad nimi organizmy pochłaniają większość promieni słonecznych krótkich. Tak wiec organizmy przydenne korzystać muszą z fal długich. Bakterie purpurowe są jednak dla glonów pożyteczne, utleniając zabójczy dla glonów siarkowodór. Promieniowce na przykład wydzielają związki hamujące wzrost pełzaków i kiełkowanie ich cyst (Kunicki-Goldfinger 1998).

2. bezpośrednie

Bakterie i grzyby funkcjonują niekiedy w warunkach ścisłej symbiozy. Przykładem są tu : „grzybki kefirowe” , czy „grzybek herbaciany”, w którego skład wchodzą Acetobacter aceti subsp. xylinum, Gluconobacter oxidans oraz Saccharmomyces ludwigii i Saccharomyces pombe. Również glony mogą wchodzić w symbiozę z bakteriami, np. Volvox i Pseudomonas. Pałeczki wchodzą również w symbiozę z pierwotniakami. Na powierzchni wiciowców w jelitach termitów rozwijają się na przykład Bacteroides termitidis. Częstsza jest jednakże symbioza wewnątrzkomórkowa. Wiciowce żyjące w termitach posiadają w cytoplazmie symbionty w postaci bakterii. W komórkach Pelomyxa również żyją symbiotyczne bakterie, umożliwiające pierwotniakowi oddychanie tlenowe. Kolejnym przykładem jest pluskwiak Oncopeltus i pasożytująca w nim Crithidia oncopelti. W cytoplazmie pierwotniaka żyje symbiont dostarczający pierwotniakowi lizyny. W wiciowcach Cyanophora paradoxa, Glaucocystis nostochineraum i Glaucosphaera vacuolata występują fotosyntezujące symbionty cyjanella. Szczególny przykład symbiozy występuje u pantofelków i ich wewnątrzkomórkowych symbiontów bakteryjnych (pałeczki, śrubowce), gdzie pełny efekt fenotypowy wymaga współżycia pantofelka, bakterii i bakteriofaga (Kunicki-Goldfinger 1998).

2. Bakteriami i roślinami wyższymi

1. pośrednie

Bakterie są głównym czynnikiem mineralizującym substancję organiczną, zaopatrując tym samym rośliny w pokarm (np. dwutlenek węgla, sole azotu, czy siarczany). Rośliny natomiast dostarczają heterotrofom substancji organicznych (Kunicki-Goldfinger 1998).

2. bezpośrednie

Należy do nich oddziaływanie:

- Mutualistyczne. Rozróżniamy tu zjawiska w ryzosferze i symbiozę.

Ryzosfera- rośliny wydalają przez korzenie związki stymulujące wzrost drobnoustrojów, w związku z czym wokół roślin rozwija się mikroflora bakteryjna. Ryzosfera jest to obszar w bezpośredniej okolicy korzenia. Mikroflora ryzosfery korzystać może więc z wydalanych przez rośliny do gleby aminokwasów, cukrów, witamin, kwasów organicznych, zasad purynowych i pirymidynowych, fosfatydów, alkaloidów, związków taninowych etc. Do mikroflory ryzosfery należą między innymi pałeczki Arthrobacter, bakterie celulolityczne, amonifikujące, denitryfikatory, Azotobacter oraz wegetatywne formy grzybów. Skład mikroflory zmienia się jednak wraz ze stadium rozwojowym rośliny. Korzenie roślin mogą również wydalać substancje hamujące wzrost bakterii. Przykładami mogą być ty jaskółcze ziele, dziurawiec zwyczajny, czy fiołek trójbarwny, które hamują wzrost drobnoustrojów nie wchodzących w skład ich naturalnej ryzosfery. Ważnym zagadnieniem dotyczącym współżycia grzybów i korzeni roślin jest mikoryza. Bakterie mogą również wytwarzać związki wpływające na wzrost roślin, np. kwas indolooctowy (Kunicki-Goldfinger 1998). Mikroflora ryzosfery hamować może rozwój zagrażających roślinom grzybów, czy bakterii.

Symbioza- bakterie, symbionty roślin wyższych należą do kilku rodzajów. Zewnętrznym efektem tej symbiozy są brodawki na korzeniach, łodygach lub liściach roślin. Wewnątrz nich znajdują się symbiotyczne bakterie. W wyniku takiego współżycia roślinie dostarczany jest azot, natomiast bakterie pozyskują składniki odżywcze (Kunicki-Goldfinger 1998). Tematyka dokładnie omówiona jest w rozdziale „Udział drobnoustrojów w obiegu azotu w przyrodzie”.

- Antagonistyczne

Bakterie bytujące na roślinie i powodujące u niej chorobę nazwano fitopatogenami. Wszystkie poznane fitopatogeny to pałeczki, tlenowe lub względnie beztlenowe, co ciekawe nie rozkładające celulozy. Należą tu rodzaje takie jak; Pseudomonas, Phytomonas, Corynebacterium, Xanthomonas, Clavibacter oraz Erwinia, czy nawet szczepy Mycoplasma. Patogeny te chorobotwórcze mogą być dla konkretnych gatunków, blisko z nimi spokrewnionych lub niezwiązanych gatunków roślin. Do objawów zakażenia należą najczęściej nekrozy (martwice) na liściach i owocach (Erwinia, Pseudomonas, Xanthomonas). Kolejnym objawem może być więdnięcie i obumieranie pędów, jako skutek zapychania naczyń przez wytwarzane przez bakterie śluzy. Powstawanie narośli to objaw stymulacji prze bakterie pewnych komórek organizmu roślinnego (Agrobacterium tumefaciens). Włośnica korzeni jest z kolei wywoływana przez Agrobacterium rhizogenes. Bakterie dostawać mogą się do rośliny przez naturalne otwory (np. szparki oddechowe, znamiona słupka) lub przez zranienia. Wewnątrz roślin bakterie znajdują dogodne warunki do rozwoju, a rozprzestrzeniają się w roślinach dzięki enzymowi pektolitycznemu, rozpuszczającemu blaszki międzykomórkowe. Fitopatogeny dostawać mogą się również do głębszych warstw tkanek, atakują ksylem w liściu. Znane są również drobnoustroje patogenne jedynie po wprowadzeniu ich do rany na roślinie (Corynebacterium, Erwinia stewartii, oraz Agrobacterium tumefaciens) (Kunicki-Goldfinger 1998).

Rośliny posiadają również mechanizmy obronne. Najważniejszymi są tu niedopuszczenie pasożyta do wniknięcia wewnątrz tkanek (kutikula, błonnik). Większość roślin naczyniowych wydziela fitoncydy, czyli lotne związki bakteriobójcze lub grzybobójcze. Obronność u roślin określić można mianem lokalnej, wrodzonej i nieswoistej (Kunicki-Goldfinger 1998).

3. Bakteriami i zwierzętami

1. pośrednie

Bakterie są pokarmem dla wielu organizmów wodnych i lądowych. Mogą one modyfikować środowisko tak, by było sprzyjające lub niesprzyjające dla organizmów wyższych. Przykładem może być tu Clostridium botulinum, żyjąca naturalnie wewnątrz roślinożerców i ptaków. Po dostaniu się do konserw wytwarza tak zwany jad kiełbasiany (toksyna botulinowa). Po spożyciu jad ten łączy się z zakończeniami nerwowymi, powodując zatrucia (wymioty, paraliż mięśni), co często kończy się śmiercią. Staphylococcus aureus wytwarzają w lodach, kremach, czy pasztetach enterotoksyny powodujące zatrucia pokarmowe. Aflatoksyny wytwarzane przez Aspergillus powodują zatrucia u zwierząt spożywających zatrutą paszę. Kolejnym ważnym przykładem antagonizmu są : czerwone przypływy”, występują one na wschodnim wybrzeżu Ameryki Północnej, na Morzy Czerwonym, czasem w Europie. Morze przybiera kolor czerwony, co związane jest z masowym rozwojem wiciowców Dinoflagellata. Towarzyszy temu masowe padanie organizmów oddychających skrzelami. Cała sytuacja wywołana jest przez toksynę wydzielaną przez pierwotniaki. Rozwój tych wiciowców wiąże się z witaminą B₁₂, która syntezowana przez bakterie glebowe, dostaje się do wody podczas deszczów (Kunicki-Goldfinger 1998).

2. bezpośrednie

Bakteryjne symbionty zwierząt dzielą się na trzy kategorie:

- symbionty przejściowe- dla których organizm zwierzęcia jest jednym z siedlisk (Lactobacillus acidophilus w jelitach ssaków, Enterobacter aerogenes),

- symbionty względne- dla których zwierzę jest głównym siedliskiem bytowania, mogące jednak przeżyć jakiś czas poza ustrojem (Escherichia coli),

- symbionty bezwzględne- dla których organizm zwierzęcia jest jedynym siedliskiem bytowania (Neisseria gonorrhoeae, Mycobacterium leprae) (Kunicki-Goldfinger 1998).

Symbionty bezwzględne charakteryzują się wybiorczością, na przykład są wyłącznie pasożytami człowieka (Neisseria gonorrhoeae, Salmonella typhi), przeżuwaczy (Bacteroides succinogenes). Inne wykorzystują wielu gospodarzy Brucella u człowieka, bydła, świń, czy Yersinia pestis u człowieka, gryzoni, pcheł.

Pod względem wpływu wywieranego na organizm żywicielski symbionty dzielimy na:

- symbionty antagonistyczne- patogeny,

- symbionty bezobjawowe- ich obecność nie wywołuje objawów,

- symbionty mutualistyczne- korzystne dla gospodarza (Kunicki-Goldfinger 1998).

Antagonizm

Jeżeli drobnoustroje patogenne nie wywołują widocznych postaci choroby, mówimy o zakażeniu bezobjawowym. 30% jest na przykład nosicielami Streptococcus pneumoniae, 10-20% Neisseria meningitidis oraz Corynebacterium diphthriae. Staphylococcus aureus występuje na skórze większości populacji ludzkiej. Na gruczołach mlecznych krowy spotkać można Streptococcus agalactiae (u 50% krów). Organizm nie zakażony (nosiciel) może stać się źródłem zakażeń dla innych osobników, lecz i u niego może dojść w warunkach osłabienia do infekcji. Patogen wnikając do organizmu gospodarza odnajduje odpowiednie warunki do namnożenia i spowodowania w efekcie choroby. Patogeny oddziaływają na gospodarza poprzez toksyny wydalane na zewnątrz komórek lub dostające się tam po śmierci drobnoustroju. Substancje toksyczne dzielimy na dwie kategorie: endotoksyny i egzotoksyny. Egzotoksyny wykazują powinowactwo do określonych komórek, które uszkadzają. Są to silne antygeny. Mogą być one wytwarzane na przykład przez: Clostridium botulinum (jad kiełbasiany). Innymi grupami produkującymi egzotoksyny są: Clostridium, Corynebacterium, Streptococcus, czy Shigella. Endotoksyny są kompleksami lipopolisacharydowymi wchodzącymi w zewnętrzne warstwy komórek gram-ujemnych, nadające im swoistość antygenową. Są mniej toksyczne niż egzotoksyny, nie wykazują również powinowactwo do tkanek. Toksyny niekoniecznie muszą być produkowane wewnątrz gospodarza. Mogą one być również spożywane przez organizmy wraz z pokarmem (np. jad kiełbasiany). Zdolność do wnikania w głąb organizmu jest zależna od wielu czynników, jak: sposób przenoszenia zarazka, wrót zakażenia oraz cech infekującej bakterii. Po wniknięciu bakterie mogą przylegać do komórek (Vibrio cholerae, Bordetella pertussis) lub wnikać do ich wnętrza (Shigella, Salmonella). Drobnoustroje, by móc funkcjonować wewnątrz organizmów wyższych, muszą być odporne na mechanizmy obronne gospodarza. Do takich mechanizmów oporności należą: posiadanie otoczek, rzęsek, czy wytwarzanie biofilmów (błon biologicznych) (Kunicki-Goldfinger 1998).

Mutualizm

Ważnym przykładem jest tutaj symbioza bakterii z owadami. W jelitach termitów wykazano obecność bakterii wiążących azot: Citrobacter freundii, oraz krętki: Pillotina, Diplocalyx oraz Hollandina, które trawią błonnik. Owady i pajęczaki mogą być również dzięki drobnoustrojom zaopatrywane w czynniki wzrostowe (głównie witaminy B). Umiejscowienie bakterii w organizmie owada jest różne, często są to rurkowate wyrostki uchodzące do jelita. Bakterie mogą żyć w cewkach Malpighiego (kleszcze), w mycetocytach (karaczany). Obecność symbiontów jest niezbędna do prawidłowego rozwoju owada. Tak więc, ważne jest przekazywanie symbiontów pokoleniom potomnym (pokrywanie jajeczek symbiontami, dostawanie się symbiontów do wnętrza komórek jakowych). Ciekawym przykładem jest larwa muchy (Hyelemya cilicrura), nacinająca bulwy ziemniaków szczękami, infekując tym samym roślinę bakteriami Pseudomonas. Bulwa zaczyna gnić, a larwa odżywia się martwą tkanka roślinną. Wiele organizmów morskich posiada bakterie zdolne do luminescencji (głowonogi, osłonice, ryby morskie). Symbioza bakterii i głębinowych oceanicznych robaków, małżów związana jest z korzystaniem ze współżycia z chemolitoautotrofami i odżywianiem się przez wymienione organizmy częściowo lub w pełni autotroficznie. Na dnie Oceanu Atlantyckiego, przez pękające dno ze szczelin wydostają się lawa i gorące gazy. Temperatura wynosi tam nawet 350^oC, a woda bogata jest w H₂S, H₂, CO₂, NH₄⁺, CH₄, Mn²⁺. Odnaleźć można tam bakterie Thiobacillus, Thiomicrospira, Thiothrix, Beggiatoa, nitryfikatory, bakterie utleniające wodór oraz metylotrofy. Żyją tam również robaki Riftia pachyptila, nie mające otworu gębowego, odbytu, czy jelita. Funkcje te przejmuje trofosom (gąbczasta tkanka), gdzie żyją bakterie z grupy Thiovolum. Bakterie te utleniają H₂S i asymilują CO₂ odżywiając robaka. Wokół kominów żyją również małże, w komórkach ich skrzeli znajdują się bakterie, które również odżywiają gospodarza (50% pokarmu węglowego pochodzi od bakterii). Symbioza bakterii z ptakami i ssakami jest również dobrze znana. Zwierzęta żywiące się pokarmem roślinnym bogatym w błonnik, posiadają drobnoustroje trawiące go. Wiele zwierząt posiada tak zwaną komorę fermentacyjną (jelito ślepe). Komory takie występują u ptaków (kuropatwy), ssaków (konie, króliki, inne gryzonie). Znajdują się w nich beztlenowce rozkładające błonnik. U przeżuwaczy rolę komory fermentacyjnej pełni żwacz. Występują tam bakterie (Bacteroides, Ruminococcus) i orzęski rozkładające błonnik. U zwierząt wszystkożernych i mięsożernych nie występują tak ścisłe zjawiska symbiozy. Bakterie są dla takich organizmów głównie źródłem witamin: kwasu foliowego, biotyny, witaminy K, witaminy B₁₂ (Kunicki-Goldfinger 1998).

1. Oddziaływania prokariota-prokariota

Modyfikacje fizyczne środowiska powodowane przez mikroorganizmy, wpływają na inne organizmy zależnie od ich wrodzonych wymagań w stosunku do tegoż środowiska. Modyfikacje chemiczne, są wynikiem działania metabolizmu bakterii. Produkty powstałe w trakcie takich procesów mogą być pożywieniem dla innych organizmów (np. CO₂, NH⁺₄, NO^-₃ dla roślin, kwasy organiczne dla grzybów i innych bakterii). Produkty te służyć mogą jako czynniki wzrostowe lub mogą być dla innych organizmów szkodliwe (Kunicki- Goldfinger 1998).

Do wzajemnych stosunków pomiędzy różnymi gatunkami bakterii należą oddziaływania:

1. Bezpośrednie antagonistyczne, wśród których wyróżnić należy Bdellovibrio, drobnoustrój glebowy i wodny, atakujący, zabijający i lizujący wiele innych bakterii. Pałeczka ta przyczepia się do komórek bakterii (np. Erwinia, czy Pseudomonas), dziurawiąc ścianę komórkową dostaje się do peryplazmy, gdzie rośnie i dzieli się wykorzystując wnętrze gospodarza jako pokarm. Kolejnym przykałdem jest Daptobacter, urzęsiona pałeczka wnikająca do komórek Chromatiaceae. Bakteria o nazwie Vampirococcus pasożytuje na powierzchni Chromatium. Również śluzowe Mycobacteriales wydzielają enzymy zabijające bakterie właściwe, służące bakteriom śluzowym jako pokarm (Kunicki-Goldfinger 1998).

2. Pośrednie antagonistyczne. Bakterie w większości przypadków oddziaływują na siebie przez podłoże (oddziaływanie pośrednie). Fakt ten wiąże się z fizyczną i chemiczną modyfikacją środowiska życia mikrobów. Najprostszym przykładem antagonizmu jest u bakterii konkurencja o pokarm. Wyścig taki wygrywa drobnoustrój charakteryzujący się wyższym tempem metabolizmu i większą szybkością namnażania. Wzbogacanie środowiska w substancje szkodliwe dla innych mikroorganizmów to kolejny przykład antagonizmu. Wyróżnić należy tutaj redukcję siarczanów do siarkowodoru eliminującego inne mikroby ze środowiska. Wytwarzanie kwasów organicznych z kolei powstrzymuje rozwój bakterii gnilnych. Istotną rolę w stosunkach pomiędzy drobnoustrojami odgrywają antybiotyki (metabolity wtórne bakterii), są to związki hamujące wzrost a nawet zabijające inne mikroorganizmy. Enzymatyczne mechanizmy obronne pozwalają jednak na unieczynnianie antybiotyków (np. penicylinaza, unieczynniająca penicylinę, czy inne acetylazy, fosforylazy). Ważnym zagadnieniem jest przystosowywanie się bakterii do antybiotyków. Przykładem może być tu oporność promieniowców na erytromycynę, związana z metyzacją rRNA. Co najmniej 50% promieniowców i 40% szczepów grzybów glebowych, dużych laseczek i bakterii Pseudomonas wytwarza substancje antybiotyczne. W odniesieniu praktycznym antagonizm antybiotykowy wpływa na grzybowe pasożyty korzeni roślin (np. Trichoderma viride) (Kunicki-Goldfinger 1998).

3. Pośrednie mutualistyczne. Klasycznym przykładem takiego oddziaływania jest współżycie beztlenowców z tlenowcami. W powierzchniowych warstwach gleby, gdzie panują warunki tlenowe, mogą żyć względne beztlenowce gdyż współżyją z nimi tlenowce zużywające tlen. Korzyść obopólna polega na tym iż tlenowce z kolei korzystają z produktów beztlenowego rozkładu substratów. Drobnoustroje mogą wzajemnie wykorzystywać produkty metabolizmu. Na przykład bakterie śluzowe wytwarzają ciała owocowe jedynie w obecności związków produkowanych przez inne gatunki drobnoustrojów. Myxobacteriales wytwarzają natomiast śluz służący jako substrat dla stymulantów powstawania ciał owocowych. Mutualizm taki kończyć może jednak się antagonizmem, kiedy to na przykład Chondromyces crocatus niszczy ziarniaka z którym uprzednio współżył. Bakterie glebowe (27%) potrzebują do funkcjonowania czynników wzrostowych takich jak witaminy. Najczęściej wymagane są tiamina i biotyna. Witaminy dostają się do gleby prawie wyłącznie z syntezy bakteryjnej. Bakterie zapewniają sobie czynniki wzrostowe zamiennie, np. mikroby syntezujące witaminy B₁₂, wymagają np. ryboflawiny, produkowanej przez te wymagające B₁₂. Za przykład posłużyć może tu Bordetella pertussis (pałeczka krztuśca) wytwarzająca toksyczny kwas oleinowy. Szczep Q Bordetella (z dyfteroidem) zużywa ten kwas jako czynnik wzrostowy. Pałeczka krztuśca uwolniona jest od toksyny, a szczep Q dostaje czynnik wzrostowy. Nitrosomonas natomiast utlenia amoniak do toksycznego NO₂^-. Azotyny są jednak substratem energetycznym w chemosyntezie Nitrobacter utleniającej je do nieszkodliwych azotanów. Kolejnym przykładem mutualizmu jest łączny wzrost celulolitycznej pałeczki ze żwacza Ruminococcus albus i bakterii metanogennych. Ruminococcus wytwarza kwas octowy, etanol, CO₂ i H₂ jako produkty fermentacji. Jednakże podczas hodowli z bakteriemi metanogennymi produkuje octan i CO_2, a wodór pochłaniany jest przez bakterie metanogenne. Dodatkowe ilości H₂ uwalniają się z NADH₂ i powstają mniej zredukowane produkty fermentacji co zwiększa zysk energetyczny Ruminococcus albus. Bakterie metanogenne natomiast korzystają z H₂ i CO₂. Synergizm jest to zjawisko podczas którego współbytujące drobnoustroje zmieniają środowisko tak jak żaden z nich samodzielnie nie byłby w stanie. Na przykład Staphylococcus aureus i Salmonella paratyphi B rosnąc razem na podłożu z laktozą fermentują ją z wytworzeniem gazu. Natomiast gdy Salmonella paratyphi B hodowana jest w pojedynkę, nie fermentuje laktozy, a gronkowiec złocisty rozkłada ją z zakwaszeniem pożywki, bez wytwarzania gazu. Działanie tych bakterii jest oczywiste, gronkowiec rozkłada laktozę, pałeczka duru rzekomego B mając do dyspozycji glukozę fermentuje ją z wytworzeniem gazu. Stosunki mutualistyczne odgrywają znaczącą rolę w warunkach naturalnych, gdzie każdy składnik odżywczy jest na wagę złota (Kunicki-Goldfinger 1998).

4. Metabioza- to zjawisko podczas którego, dochodzi do kolejnego następowania po sobie konkretnych gatunków drobnoustrojów. Znaczącym przykładem jest tu mleko. Jest to środowisko bogate w składniki odżywcze, głównie laktozę. Początkowo rozmnażają się tam wszystkie bakterie zużywając tlen. Dochodzi do obniżenia potencjału oksydoredukcyjnego i bujnie rozwijają się paciorkowce mlekowe. Fermentują one laktozę i wytwarzają kwas mlekowy. Obniża się pH i denaturuje kazeina. Kwas mlekowy w odpowiednim stężeniu hamuje rozwój paciorkowców. W takich warunkach rozwija się Lactobacillus, który fermentuje resztę cukru i wytwarza większe ilości kwasu mlekowego. Po wyczerpaniu węglowodanów zahamowany zostaje rozwój Lactobacillus. Na powierzchni ściętego mleka pojawiają się grzyby utleniające kwas mlekowy do wody i CO₂. W głębi rozwijają się Propionibacterium zmieniające kwas mlekowy w kwas propionowy, octowy i CO₂. Zużywanie kwasów przez grzyby prowadzi do powstawania warunków dla bakterii gnilnych, rozkładających kazeinę i albuminę. Metabioza jest częstym zjawiskiem w naturze (Kunicki-Goldfinger 1998).

1. Przykładowe gatunki drobnoustrojów izolowane na zajęciach

Gronkowce: Staphylococcus aureus (żółte kolonie), Staphylococcus epidermidis (białe kolonie). Kwaśny zapach, oznacza rozkład mannitolu przez gronkowce na pożywce Chapmana,

Grzyby: czarne kolonie (z czarnymi zarodnikami, kolonie szaro-beżowe- widać to od spodniej strony szalki) to prawdopodobnie naniesiony z powietrza Aspergillus niger; kolonie w postaci „waty” to prawdopodobnie naniesiony z powietrza Mucor sp.; białe duże kolonie, elipsoidalne komórki widziane pod mikroskopem oznaczają obecność Candida albicans,

Laseczki: Bacillus subtilis- komórki cylindryczne- śluzowate kolonie,

Pałeczki jelitowe rosnące głównie na podłożu MacConkeya to: Enterobacter, Proteus, Klebsiella, Escherichia coli, Serratia sp..

Aspergillus niger Bacillus cereus

Candida albicans Enterobacter aerogenes

Escherichia coli Klebsiella pneumoniae

Mucor spp. Serratia marcescens

Proteus vulgaris Staphylococcus aureus

Staphylococcus epidermidis

Literatura:

American Socjety for Microbiology, Hedetniemi, Liao M.K., MacWilliams M.P.; Zdjęcia drobnoustrojów.

Baj J., Markiewicz Z. „Biologia molekularna bakterii.”, Warszawa 2006, Wydawnictwo Naukowe PWN.

Kunicki-Goldfinger W.J.H. „Życie bakterii.” Warszawa 1998, Wydawnictwo Naukowe PWN.

Slayers A.A., Whitt D.D. „Mikrobiologia” (Różnorodność, chorobotwórczość i środowisko), Warszawa 2003, Wydawnictwo Naukowe PWN.

Szewczyk E.M. „Diagnostyka bakteriologiczna.”, Warszawa 2006, Wydawnictwo Naukowe PWN.

Zaremba M.L., Borowski J. „Podstawy mikrobiologii lekarskiej.” Warszawa 1994, Wydawnictwo Lekarskie PZWL.

1

---