Fizjologiczna flora organizmu człowieka.

Do zapisan

1. Anatomiczne rozmieszczenie flory fizjologicznej człowieka:

1. na powierzchni skóry,

2. w jamie ustnej i górnych drogach oddechowych,

3. w przewodzie pokarmowym,

4. w układzie moczopłciowym.

2. Pozytywne oddziaływania flory fizjologicznej na organizm człowieka.

3. Chorobotwórczość flory fizjologicznej.

Dorosły człowiek posiada 10¹⁴ drobnoustrojów (beztlenowych i względnie beztlenowych), również grzyby oprócz bakterii mogą należeć do naturalnej flory. Pierwotniaki i wirusy nie należą do naturalnej flory organizmu człowieka.

Biocenoza- to zespół mikroorganizmów występujących w danym miejscu, będących w stanie ilościowej i jakościowej równowagi.

Równowaga bakterii w organizmie gospodarza zmienia się:

- wraz z wiekiem,

-wraz ze zmianą budowy anatomicznej gospodarza/ zmiany w budowie,

-zmiany w czynnościach fizjologicznych gospodarza.

Skóra - 10⁴, 10⁵, a nawet po kąpieli- po naniesieniu na skórę drobnoustrojów z wody 10⁶ drobnoustrojów. Dominują na skórze bakterie g+: S.epidermidis występujący u 80-100% populacji ludzkiej, wytwarzają one biofilmy- czynniki sprzyjające adhezji do np. plastików; S.aureus występuje u 5-25% populacji ludzkiej; Propionibacterium acnes są to pałeczki g+, bezwzględne beztlenowce, 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.

Ludzie starsi posiadają na skórze Candida albicans (pod paznokciami, pomiędzy palcami), grzyb ten stanowi naturalną florę jeżeli nie powoduje stanów grzybiczych.

Flora osób starszych zmienia się na g-.

Żołądek:

pH żołądka wynosi niewiele ponad 1, większość bakterii ginie w takim zakwaszeniu środowiska (kwas solny). Dwa gatunki drobnoustrojów patogennych występujących w żołądku to: Helicobacter pylori- żyje on 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 mniej zaawansowanych- średnio rozwiniętych, biedniejszych występuje więcej przypadków zakażenia tym drobnoustrojem, zaraża się nim np. w rodzinie; Mycobacterium tuberculosis - odporne na kwas żołądkowy. Naturalna flora żołądka człowieka to: 10³ drobnoustrojów, Lactobacillus acidophilus, Bacillus subtilis,Candida albicans.

Jelito grube / okrężnica:

zawiera 10¹² bakterii w gramie treści jelitowej, stanowi to 30% zawartości jelita, w tym:

Bacteroides 2/3 bakterii; Bifidobacterium bifidum 1/3 bakterii; E.coli (względny beztlenowiec); rodzina Enterococcus (faecium, faecalis) (względny beztlenowiec); Clostridium difficile; Clostridium perfringens.

U 20% populacji ludzkiej występuje również Metanobrevibacter smithi.

Cewka moczowa:

Bakterie g+, ok. 10³-10⁴ bakterii.

Pochwa:

Występują tu bakterie g+:

Lactobacillus, Bifidobacterium bifidum. Jak również Corynebacterium, oraz g- Bacteroides występujące u starszych kobiet. pH pochwy to 4-4,5.

Jama ustna:

Występują tu g+ ziarniaki, paciorkowce α hemolityczne takie jak zieleniejące; bakterie: Str. salivarius, Str. sanguis, Str. mutant, Str. pneumoniae u 50-60% populacji ludzkiej; Pałeczki g- z rodziny Lactobacillus, Bacteroides, Actinomyces, Peptostreptococcus- beztlenowiec, beztlenowa dwoinka- Veillonella, Fusobacterium, Treponema denticola.

Błony śluzowe nosa, jama nosowo gardłowa:

Staphylococcus epidermidis, Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus- nosicielstwo, Corynebacterium sp., Haemophilus spp. (pałeczka g-).

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 g+, natomiast u starszych szala przeważa się na korzyść g-, oraz Candida albicans. Wymienione wyżej populacje drobnoustrojów jamy ustnej są charakterystyczne dla osób w średnim wieku.

Nos:

S.aureus, S.epidermidis

Gardło:

Corynebacterium, S.aureus, Bifidobacterium

Pozytywne oddziaływania flory fizjologicznej na organizm człowieka:

- syntezują one witaminy, np. E.coli K(krzepnięcie), B, C,

- zajmują nisze ekologiczne, czyli tzw. miejsca wiązania uniemożliwiając innym drobnoustrojom zasiedlanie tego środowiska,

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

- pobudzają układ odpornościowy do produkcji przeciwciał. Abakterioza- jest to stan całkowitego wyjałowienia organizmu, całkowitego braku w nim drobnoustrojów (zwierzęta hodowane aseptycznie)- są to organizmy niezwykle narażone na patogeny, ponieważ nisza w ich organizmie nie jest jeszcze zasiedlona. Fizjologiczna flora naszego organizmu powoduje wytworzenie się przeciwciał, które „uodparniają”, chronią nasz organizm przed,

- wytwarzają substancje uszkadzające- szkodliwe dla innych gatunków:

amensalizm- jest to uzyskiwanie przez drobnoustrój korzyści pośredniej poprzez eliminacje konkurencji. Drobnoustroje mogą produkować toksyny takie jak: inhibitory: nadtlenek wodoru, amoniak, siarkowodór; związki organiczne: kwasy tłuszczowe (jeżeli flora organizmu funkcjonuje prawidłowo to hamuje ona namnożenie się Salmonelli, której efektem działań jest stan zapalny śluzówki jelita). Ponadto drobnoustroje produkują jeszcze: antybiotyki; bakteriocyny-polipeptydy (antybiotyki- kolastyna, granicydyna, tyrocydyna),

Antybioza- jest to odmiana amensalizmu- produkcja substancji inhibitujących, antagonizm organizmów (zwalczanie się).

Chorobotwórczość flory fizjologicznej:

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

- 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, itd.

- 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,

- translokacja bakterii, np. z przewodu pokarmowego do krwioobiegu powoduj ab bakteriemię, a podczas wytwarzania toksyn sepsę, 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. E.coli np. podczas translokacji do krwioobiegu powoduje infekcje nerek, oraz zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych u noworodków,

-do translokacji dochodzi również w trakcie stanu przedagonalnego.

Odporność na zakażenia

Ludzie są istotami żyjącymi w świecie zdominowanym przez mikro­organizmy i byłoby dziwne, gdyby nasze organizmy nie były przy­gotowane na kontakt z nimi. W rzeczywistości wiele cech ludz­kiego ciała świadczy o długim procesie wzajemnych oddziaływań w dro­dze ewolucji. W rezultacie wykształcony został zespół bardzo efektyw­nych mechanizmów obronnych, który utrzymuje określone mikroorga­nizmy w odpowiednim miejscu, z dala od słabych punktów naszego ciała, takich jak narządy wewnętrzne i krwiobieg.

Rodzaje obrony organizmu człowieka

Odporność nieswoista

Podstawę mechanizmów obronnych organizmu stanowią dwa rodzaje odporności odpowiedzialne za obronę przeciwko patogenom: nieswoista (wrodzona) i swoista (nabyta). Mechanizmy odpowiedzialne za realizację obu rodzajów odporności nie działają niezależnie. Współpracują ze sobą na różnych poziomach w celu skutecznego zwalczania atakujących mikroorganizmów. Procesy zachodzące w obu rodzajach odporności powodują, iż rozwój choroby po zetknięciu z mikroorganizmem patogennym jest wyjątkiem, a nie regułą. Z kolei zaburzenie mechanizmów obronnych w sposób znaczący zwiększa ryzyko infekcji.

W pierwszej linii obrony organizmu uczestniczą komórki i cząsteczki odpowiedzialne za rozwój odporności nieswoistej. Ten rodzaj obrony nazywany jest nieswoistym, gdyż jest skuteczny w zwalczaniu więk­szości mikroorganizmów bez względu na różnice w ich strukturze. Układ odpornościowy nie potrafi z góry przewidzieć, jaki rodzaj patogenu zaatakuje organizm, zatem w drodze ewolucji wykształciły się mechanizmy obronne, które umożliwiają reakcję przeciwko dużym grupom mikroorganizmów, takim jak bakterie, wirusy lub pierwotniaki. Rzadko, o ile w ogóle, w rozważaniach na temat obrony nieswoistej organizmu rozpatrywany jest aspekt ogólny obrony. Unikanie kontaktu z mikroorganizmami wywołującymi choroby jest oczywiście najlepszym sposobem rozwiązania problemu. Rozważne zasady unikania infekcji, zarówno na poziomie osobnika, jak i populacji, stanowią istotną barierę zapobiegającą chorobom.

Części składowe odporności nieswoistej to: powierzchnie ciała (peł­niące rolę fizycznej i chemicznej bariery przeciwko infekcjom), neutrofile (krwinki białe patrolujące krwiobieg i migrujące do miejsca infekcji w ce­lu zwalczania mikroorganizmów), układ dopełniacza i cytokiny (regu­lujące aktywność neutrofilów) oraz naturalne komórki cytotoksyczne (wyspecjalizowane w zabijaniu komórek zakażonych wirusami lub in­nymi wewnątrzkomórkowymi patogenami).

Odporność swoista

Drugą linię obrony organizmu stanowią komórki odpowiedzialne za rozwój odporności swoistej. Elementami efektorowymi tego rodzaju odporności są przeciwciała i limfocyty T cytotoksyczne, które potrafią rozpoznawać specyficzne cząsteczki różnych mikroorganizmów. Obydwa rodzaje odporności związane są ze sobą za pośrednictwem złożonej sieci białek zwanych cytokinami i chemokinami, które nie tylko stymulują i wzma­gają nieswoiste i swoiste reakcje obronne, ale również je koordynują i nimi zarządzają.

Pobudzanie układu odpornościowego (patrz wcześniej)

Zarazki a odporność...

Małe dzieci zapadają na infekcje znacznie częściej niż dorośli. Malce w wieku 2-5 lat chorują nawet 6-8 razy w roku. Najczęściej są to lekkie infekcje kataralne. Jest to naturalne, bowiem układ odpornościowy człowieka do około trzeciego roku życia jest jeszcze słabo rozwinięty i "uczy się" radzić sobie z intruzami. Układ odpornościowy noworodka dysponuje tylko ograniczoną ilością przeciwciał. W okresie dzieciństwa jest stymulowany do wykształcenia kolejnych przeciwciał, stykając się z rozmaitymi zarazkami o różnej zjadliwości. Aż 80% wszystkich chorób dziecięcych stanowią infekcje grypowe oraz inne choroby wywołane przez drobnoustroje.

Kontakt z zarazkami chorobotwórczymi, takimi jak wirusy i bakterie, pobudza układ immunologiczny do produkcji przeciwciał - specjalnych substancji obronnych. Już noworodek ma pewną odporność dzięki przeciwciałom pochodzącym z krwioobiegu mamy. Jeśli dziecko jest karmione piersią, ta specjalna ochrona trwa dłużej. Mleko mamy zawiera bowiem przeciwciała. W taki sposób natura chroni noworodki przed zarazkami, pomimo, iż malce mają niedojrzały układ odpornościowy.

Układ immunologiczny dziecka jest wystawiony na działanie wielu czynników chorobotwórczych. Szczególnie negatywną rolę odgrywają zanieczyszczenie środowiska oraz niewłaściwe odżywianie. Odporność obniżają dodatki do pożywienia, leki, stres, zanieczyszczenie środowiska, niezdrowe pożywienie.

Jak działa system odpornościowy?

Układ immunologiczny jest odpowiedzialny za organizację i kierowanie obroną organizmu przed rozmaitymi czynnikami zewnętrznymi. System ten potrafi zlokalizować "intruza", rozpoznać go i zastosować wobec niego strategię obronną. "Obce" albo "wrogie" wobec ustroju są przede wszystkim wirusy, bakterie, grzyby, pierwotniaki oraz większe organizmy pasożytujące, a także cząsteczki chemiczne (białka, wielocukry, lipidy). Układ immunologiczny jest więc strażnikiem naszego organizmu.

Układ odpornościowy składa się z sieci komórek (limfocytów), których geny sterują ich funkcjami obronnymi. Limfocyty są wyspecjalizowane i rozproszone w płynach ustrojowych i tkankach.

Wyróżniamy kilka rodzajów odporności. Odporność swoista jest skierowana przeciwko konkretnemu antygenowi, czyli substancji szkodliwej (każdej substancji, która w wyniku kontaktu z komórkami układu odpornościowego może wywołać z jego strony reakcję obronną). Przeciw antygenom produkowane są przeciwciała. Każdy z nas ma także odporność nieswoistą, naszą naturalną, którą nabywamy wraz z rozwojem, ("z mlekiem matki"). Mechanizmy odporności nieswoistej to skóra i błony śluzowe, a także kaszel, kichanie, limfocyty. W naszym organizmie istnieją proste mechanizmy obronne: utrzymywanie w stanie nieuszkodzonym skóry i błon śluzowych, komórki migawkowe nabłonka (układ oddechowy), sok żołądkowy (neutralizuje substancje szkodliwe), wydzieliny ustrojowe (np. laktoferryna w mleku matki).

Źródła witamin

Witamina K produkowana jest przez bakterie E.coli, również B12 ( w jelitach zwierząt). Witamina C produkowana jest przez saprofityczne bakterie. Również B7. Witaminy z grupy B i witamina K produkowane są przez E.coli.

Znaczenie bakterii w przyrodzie i w życiu człowieka

- Bakterie należące do destruentów (reducentów) rozkładają niemal wszystkie substancje organiczne występujące w środowisku, przyczyniając się tym samym do obiegu pierwiastków azotu, węgla, tlenu, siarki, fosforu w biosferze.

- są bardzo ważnymi ogniwami w łańcuchach pokarmowych; dla wielu zwierząt, szczególnie jednokomórkowych pierwotniaków, stanowią podstawowe źródło pożywienia.

- Tworzą próchnicę, rozkładając materię organiczną na nieorganiczną, zmieniają właściwości gleby.

- Człowiek wykorzystuje je w przemyśle fermentacyjnym do produkcji serów, jogurtów, kiszonek, herbaty, kawy, kakao oraz w przemyśle farmaceutycznym do produkcji leków, antybiotyków, szczepionek. Dzięki nim powstają takie produkty przemysłowe, jak: kauczuk, jedwab, nici lniane, tytoń.

- Wykorzystywane są w rolnictwie i w biooczyszczalniach ścieków oraz do likwidacji zanieczyszczeń środowiska, np. specjalne szczepy bakterii wykorzystuje się do likwidacji trujących odpadów ropy naftowej, dioksyn, detergentów, środków ochrony roślin.

- W rolnictwie bakterie wykorzystuje się jako źródło substancji zabijających owady (szkodniki roślin).

- Wykorzystuje się je w badaniach naukowych, szczególnie w dziedzinie biologii molekularnej, gdzie metodami inżynierii genetycznej produkuje się liczne związki białkowe: hormony, enzymy, czynniki wzrostu, czynniki krzepliwości, wprowadzając do genomu bakteryjnego odpowiednie obce geny (tzw. bakterie transgeniczne). Są źródłem enzymów restrykcyjnych narzędzi niezbędnych w inżynierii genetycznej.

- Na skalę przemysłową hodowli bakterii używa się do produkcji etanolu, kwasu octowego, acetonu, aminokwasów, witamin.

- Bakterie symbiotyczne, współżyjące z roślinami motylkowymi (rodzaj Rhizobium), mają zdolność przyłączania azotu atmosferycznego, wykorzystując związki organiczne produkowane przez roślinę.

- Bakterie żyjące w symbiozie ze zwierzętami roślinożernymi umożliwiają trawienie celulozy. U przeżuwaczy trawienie celulozy odbywa się w jednym z czterech żołądków - żwaczu, natomiast u kangurów, koniowatych, gryzoni w jelicie ślepym.

- Bakterie symbiotyczne żyjące w przewodzie pokarmowym człowieka produkują witaminy grupy B oraz witaminę K.

- Bakterie pasożytnicze wywołują poważne choroby roślin, zwierząt i ludzi.

- Wytwarzają w podłożu, w którym żyją, związki toksyczne, np. jad kiełbasiany - toksyna botulinowa, zagrażające ludziom i zwierzętom.

- W odległych epokach geologicznych brały udział w tworzeniu złóż ropy naftowej, siarki, rud żelaza.

Stymulacja do odnowy nabłonka

Błony śluzowe

Błony śluzowe. Drogi układu pokarmowego, oddechowego, moczo-płciowego i krwionośnego, mimo iż fizycznie znajdują się wewnątrz organizmu, nieustająco są narażone na kontakt z czynnikami znaj­dującymi się w środowisku zewnętrznym. Drogi pokarmowe, oddecho­we w obrębie płuc, części naczyń krwionośnych są wysłane pojedynczą warstwą komórek nabłonkowych. Nawet obszary, w których występuje więcej niż jedna warstwa komórek nabłonkowych (jama ustna, drogi moczowo-płciowe, naczynia krwionośne), nie stanowią bariery wystar­czająco grubej, jak skóra, chroniącej przed inwazją bakterii. Te bariery zbudowane z komórek nabłonkowych muszą być cienkie, by kontakto­wać się z płynami ciała, aby mogły przez nie przenikać rozmaite wydzieliny. Ponadto w drogach pokarmowych i płucach znajdują się płyny i gazy ze środowiska zewnętrznego, które są absorbowane przez błony do układu krwionośnego.

Mucyna. Delikatne bariery, jakimi są błony zbudowane z komórek nabłonkowych, mogłyby łatwo ulec uszkodzeniu przez mikroorganizmy, gdyby nie były chronione przez warstwę śluzu zawierającego mucynę.Mucyna jest mieszaniną białek i polisacharydów, których główną rolą jest zatrzymywanie bakterii i uniemożliwienie im przedosta­nia się do warstwy komórek nabłonkowych. Śluz w drogach rodnych i pokarmowych pełni dodatkowo funkcję ochronną przed mechanicz­nym uszkodzeniem warstwy nabłonka. Mucyna zawiera szereg substan­cji przeciwbakteryjnych, takich jak laktoferyna (białko wiążące żelazo), lizozym (enzym trawiący ścianę komórkową bakterii), defensyny (małe białka powodujące perforowanie błony komórkowej bakterii).Mucyna jest nieustająco usuwana i zastępowana nowo wytworzoną, co sprawia, że organizm zostaje oczyszczony z mikroorganizmów, które zostały w niej uwięzione. Komórki nabłonkowe również są zastępowane przez nowo wytwarzane. Razem z nimi są usuwane mikroorganizmy, którym udało się przedostać przez warstwę śluzu. Ciągła odnowa komórek nabłonkowych jest związana z zużyciem energii. W organizmie człowieka występują jeszcze inne populacje komórek szybko dzielących się, do których należą neutrofile i komórki układu odpornościowego. Energia zużywana do odnowy tych komórek jest ceną, jaką płaci orga­nizm za pokojowe współżycie z mikroorganizmami.Energia dostarczana komórkom jelit pochodzi z aktywności fermentacyjnej jelitowej flory bakteryjnej i stanowi ona częściową opłatę za usługi świadczone bakteriom. Udział błon śluzowych w odporności swoistej. Podobnie jak skóra, błony śluzowe posiadają swoją własną broń uczestniczącą w swoistych reakcjach obronnych. Jest nią tkanka limfatyczna związana z błonami śluzowymi (MALT, ang. mucosa-associated lymphoid tissue). Tkanka limfatyczna związana z błonami śluzowymi dróg pokarmowych nazywa się tkanką limfatyczna związaną z układem pokarmowym (GALT, ang. gastrointestinal-associated lymphoid tissue). Pierwszą linią obrony GALT są makrofagi, komórki zdolne do fagocytozy i trawienia mikro­organizmów przedostających się ze środowiska zewnętrznego. Pełnią one podobną funkcję jak komórki Langerhansa skóry. Makrofagi prze­kazują informację innym komórkom układu odpornościowego o rodzaju patogenu, przeciwko któremu należy skierować odpowiedź swoistą. Z opisu aktywności SALT i GALT wyłania się podstawowe zagadnienie, omawiane do końca tego rozdziału: komórki i cząsteczki odpowiedzialne za rozwój odporności nieswoistej odpierają atak więk­szości intruzów, natomiast komórki i czynniki humoralne odpowiedzial­ne za odporność swoistą walczą z każdym intruzem, który przedostanie się przez bariery obrony nieswoistej. Ciągłość warstwy nabłonka jest niezwykle ważna dla obrony orga­nizmu, skoro rany lub inny rodzaj uszkodzenia błony śluzowej pochwy lub jelita podczas kontaktu z ludzkim wirusem niedoboru odporności (HIV) powoduje wzrost ryzyka infekcji i przedostanie się wirusa do krwiobiegu. Skutkiem uszkodzenia błon śluzowych jest zapalenie otrzewnej. Stan zapalny wyrostka robaczkowego lub przypadków perforacja jelita podczas zabiegu chirurgicznego umożliwia przedostań się bakterii do jamy otrzewnowej otaczającej jelita. Zaniedbanie natychmiastowego podania antybiotyku powoduje rozwój infekcji i przede tanie się bakterii do krwiobiegu, co może zapoczątkować fatalny w skutkach bieg wydarzeń.

Anatomiczne rozmieszczenie flory fizjologicznej. Chorobotwórczość flory

Jak można scharakteryzować organizm człowieka? Powszechnie spotykane jest określenie, że jest to organizm eukariotyczny, ponie­waż każda z jego komórek jest tego typu. Taka odpowiedź oczywiście nie jest błędna, ale jednocześnie nie w pełni jest słuszna. Należy uwzględnić dane mówiące, że ciało człowieka i innych zwierząt zazwy­czaj zawiera przynajmniej dziesięciokrotnie więcej komórek prokariotycznych niż eukariotycznych. Mniejsze rozmiary komórek prokariotycz-nych powodują, że zajmują one mniejszą objętość niż ogół tkanek w organizmie człowieka. Komórki prokariotyczne są znaczącym skład­nikiem ciała człowieka i nie stanowią jego przypadkowego zanieczysz­czenia, lecz odgrywają istotną rolę ochronną i odżywczą. Populacje mikroorganizmów, które zaczynają się rozwijać w różnych miejscach ciała wkrótce po narodzinach i pozostają w nich przez całe życie, nazywane są mikroflorą ciała ludzkiego.

Każda z części ciała, która jest siedliskiem mikroorganizmów, ma ich różną populację dostosowaną do specyfiki miejsca. Mikroflora określonego miejsca pełni zwykle funkcję ochronną w ten sposób, że zajmuje to miejsce i zużywa związki odżywcze, które w przeciwnym razie wspo­magałyby wzrost mikroorganizmów chorobotwórczych. Od czasu do czasu jednak przedstawiciele mikroflory mogą wywołać chorobę. Jedną z przyczyn, które mogą to spowodować, jest zmiana składu populacji bakteryjnej. Na przykład w chorobie przyzębia populacja okupująca dziąsła, mająca w swoim składzie przewagę bakterii gramdodatnich i tylko nielicznych przedstawicieli gramujemnych, zmienia się na populację z przewagą bakterii gramujemnych. Tak zmieniony zespół bakterii wywołuje zapalenie, które bywa na tyle poważne, że może skoń­czyć się utratą zęba. Zdarza się, że choroba powodowana jest przez mikroflorę, jeśli w miejscu jej zasiedlenia nastąpi przełamanie mecha­nizmów obronnych, co umożliwia wtargnięcie drobnoustrojów do tkanek i krwioobiegu gdzie normalnie nie są one obecne. Dla pacjentów hospitalizowanych mikroflora ciała stanowi zagrożenie w postaci infekcji pooperacyjnej.

Mikroflora skóry człowieka

Właściwości skóry

Powierzchnia skóry nie jest dla mikroorganizmów szczególnie przyjaz­nym środowiskiem. Jest ono suche, składa się z obumarłych komórek. Dla mikroorganizmów dogodniejsze są środowiska wilgotne i zawiera­jące składniki odżywcze łatwiej dostępne niż z suchych i martwych komórek. Ponadto powierzchnia skóry jest zwykle lekko kwaśna, co nie sprzyja wzrostowi wielu chorobotwórczych drobnoustrojów zaadapto­wanych do wzrostu w pH 7, jakie znajdują w większości tkanek. Są jednak mikroorganizmy, które kolonizują skórę, i te są zazwyczaj albo dla niej obojętne, albo korzystne. Dla dobra organizmu należy ograniczać ilość drobnoustrojów na skórze, ale bez usiłowania pozbycia się ich zupełnie (nawet jeśli byłoby to możliwe). Wcześniej czy później jakieś mikroorganizmy przystosowałyby się do wzrostu na skórze i nie byłoby to wcale korzystne. Strategia ochronna polegająca na ułatwianiu zasiedlania się wybranym gatunkom mikroorganizmów jest obserwowana we wszystkich dostępnych dla nich częściach ciała.

Charakterystyka mikroflory skóry

Mikroflorę skóry stanowią głównie bakterie gramdodatnie. Czołowymi przedstawicielami są Staphylococcus epidermidis — gramdodatni ziarniak i Propionibacterium acnes — gramdodatnia pałeczka. Propionibacterium acnes jest bezwzględnym beztlenowcem, co może się wydawać zaska­kujące. Jednak na skórze są takie miejsca jak pory, czy gruczoły, gdzie stężenie tlenu jest znacznie mniejsze niż na powierzchni. Propioni­bacterium acnes został tak nazwany, bo był podejrzewany o powodowanie trądziku (acnes — trądzik). Pomimo że P. acnes był izolowany z wy­prysków trądzikowych i skuteczne było leczenie antybiotykowe, udział tego szczególnego gatunku w powstawaniu trądziku jest podawany w wątpliwość.

Wskazanie na P. acnes jako możliwą przyczynę trądziku może rodzić pytania w związku z wcześniejszym twierdzeniem, że przedstawiciele naturalnej mikroflory są zazwyczaj dobroczynni lub neutralni. Jednak należy uzmysłowić sobie, że trądzik nie jest infekcją zagrażającą życiu i organizm nie musi jej szczególnie zapobiegać. Propionibacterium acnes zajmuje miejsca, które mogłyby być zasiedlane przez znacznie bardziej niebezpieczne mikroorganizmy. Wciąż bez odpowiedzi pozostaje pyt.: dlaczego tylko u niektórych osób pojawia się trądzik, jeśli P. acnes, który prawdopodobnie go powoduje, występuje na skórze prawie każdego z nas.

Obecność S. epidermidis na skórze jest bardziej niepokojąca, ponieważ w pewnych warunkach bakteria ta może wywoływać poważną chorobę. U pacjentów, którym dożylnie w kroplówce podawane są środki leczni­cze czy odżywcze, S. epidermidis może wywoływać infekcję zagrażającą życiu. Wytwarzane przez tę bakterię błony biologiczne (biofilm) mogą się dostać z plastikowych rurek kroplówki przez igłę do krwiobiegu. W wyniku niestaranności chirurga, za pośrednictwem jego rąk, plasti­kowe implanty mogą również zostać zakażone S. epidermidis. Na implancie bakteria tworzy biofilm, który nie poddaje się działaniu antybioty­ków. Uszkodzenie spowodowane przez tę bakterię często zmusza do ponownej operacji i po usunięciu zanieczyszczonego implantu zastąpie­nia go innym, sterylnym.

Wydaje się, że S. epidermidis jest złośliwym przedstawicielem mikro­
flory. Należy jednak wziąć pod uwagę, że człowiek nie wykształcił na
drodze ewolucji obrony przeciw infekcjom wprowadzanym w kroplów­ce. Kroplówka i cewniki są stosowane stosunkowo niedawno przez
nowoczesną medycynę. Staphylococcus epidermidis miał, do czasu pojawienie się tych nowych sposobów wprowadzania do organizmu, czyste
konto, jeśli chodzi o uszczerbek na zdrowiu człowieka.
Wystarczył krótki czas, jaki minął od wynalezienia plastiku i zastoso­wania go do produkcji rurek w sprzęcie medycznym oraz implantów,
aby S. epidermidis zaadaptował się do nowych możliwości, zdobywając
umiejętność przyczepiania się do plastikowych powierzchni i wykorzys­tywał to jako drogę wnikania do organizmu. Producenci sprzętu
medycznego zaczęli impregnować cewniki i rurki środkami przeciw-
bakteryjnymi takimi jak srebro czy antybiotyki w nadziei, że bakterie
przestaną tworzyć błony biologiczne. Niestety S. epidermidis uodparnia
się na stosowane coraz to nowe antybiotyki.

Mikroflora nosa człowieka

Niewiele wiadomo o mikroflorze nosa człowieka poza tym, że w jej skład wchodzą głównie bakterie gramdodatnie, a niektóre z nich są te same, które były izolowane ze skóry. Dla medycyny nos jest siedliskiem bakterii wartym zainteresowania ze względu na często obserwowaną w nim obecność bakterii Staphylococcus aureus, sprawcę poważnych infekcji. Z nosa S. aureus może być przeniesiony na skórę, gdzie rozwija się tylko przejściowo, bo jest wypierany przez miejscową mikroflorę. Bakteria ta może być również przeniesiona na środki spożywcze i posiłki przez osobę zajmującą się przygotowywaniem żywności. Około jedna trzecia szczepów S. aureus wytwarza białkową toksynę, enterotoksynę, która w przypadku jej połknięcia wywołuje gwałtowne wymioty i skurcze jelita. Tego typu dolegliwość rzadko kończy się śmiercią, ale nie powinna wydarzyć się w ogóle ani po spotkaniach rodzinnych, ani po posiłku. Aby zapobiec przenoszeniu się S. aureus tą drogą, wprowadzono obecnie obowiązek używania rękawiczek ochronnych przez osoby mające kontakt z żywnością.

Znacznie poważniejszym problemem jest nosicielstwo S. aureus spo­tykane wśród personelu medycznego. Staphylococcus aureus jest główną przyczyną zakażeń ran pooperacyjnych i krwi, nabywanych w szpitalach i w innych placówkach służby zdrowia. Szacuje się, że w każdej chwili jedna trzecia populacji ludzkiej jest nosicielem S. aureus. Bardzo przy­datne do podjęcia kroków zapobiegawczych tego typu infekcjom byłoby znalezienie przez mikrobiologów sposobu wyeliminowania S. aureus z nosa, a szczególnie jego szczepów opornych na antybiotyki. W celu zlikwidowania nosicielstwa tej bakterii wśród pracowników szpitali kontaktujących się ze szczególnie wrażliwymi pacjentami stosuje się antybiotyk mupirocynę. Kontrola pracowników medycznych pod kątem nosicielstwa S. aureus w większości szpitali nie jest jednak wykonywana standardowo. Uzyskanie więcej informacji o naturalnej mikroflorze obecnej w nosie mogłoby być pomocne do opracowania sposobu postępowania zapobiegającego kolonizacji S. aureus, a wykorzystującego właśnie drobnoustroje zasiedlające nos.

Mikroflora jamy ustnej człowieka

Rozwój mikroflory jamy ustnej

Pierwszymi bakteriami zasiedlającymi jamę ustną niemowlęcia są gram­dodatnie ziarniaki, których przedstawicielem jest Streptococcus salivarius. W niewielkich ilościach obecne są również bakterie z rodzaju Lactobacillus — gramdodatnie pałeczki i niektóre beztlenowce. Populacja drobno­ustrojów rozwijających się na języku i ścianach jamy ustnej różni się od występującej na zębach z powodu odmienności powierzchni tych miejsc. Bezwzględne beztlenowce znajdują również w jamie ustnej, wbrew powszechnemu mniemaniu, warunki do dobrego rozwoju. Pojawienie się zębów u dziecka stanowi okazję dla mikroorganizmów do kolonizacji nowych miejsc. Dotyczy to nie tylko powierzchni zębów, ale również szczeliny dziąsłowej. Podczas gdy na powierzchni zęba tlen jest dostęp­ny, w kieszonce przyzębnej panują warunki prawie całkowicie bez­tlenowe. Ma to bezpośredni wpływ na rodzaj bakterii kolonizujących te miejsca. Na zębach spotykane są przede wszystkim bakterie gram­dodatnie, aerotolerancyjne beztlenowce, takie jak Streptococcus sanguis,

Streptococcus mutans, a nawet kilku przedstawicieli bezwzględnych beztlenowców, takich jak gatunki należące do Actinomyces. Bakterie nie przyczepiają się bezpośrednio do powierzchni zęba, ale do cienkiej warstwy z glikoprotein śliny pokrywającej ząb. Wraz z wiekiem dziecka zespół bakterii w błonie na zębie staje się znacznie bardziej złożony.

Większość bakterii znajdowanych zazwyczaj na zębach to bakterie kwasu mlekowego. W jamie ustnej liczebnie dominują bakterie kwasu mlekowego należące do Streptococcus, takie jak S. sanguis i S. salivarius. Te i inne gatunki kolonizują nie tylko powierzchnię zębów, ale również powierzchnię wewnętrzną policzków i języka. Znacznie groźniejszym krewnym tych bakterii, również spotykanym w jamie ustnej, jest Streptococcus pneumoniae, najpowszechniejsza przyczyna infekcji ucha u dzieci i zapalenia płuc u dorosłych. Bakteria ta kolonizuje jamę ustną nie tak skutecznie jak streptokoki, ale około jedna czwarta populacji ludzi ma w jamie ustnej lub w gardle S. pneumoniae. Ci nosiciele są zagrożeni zapaleniem płuc lub innymi chorobami wywoływanymi przez tego paciorkowca. Zasiedlenie jamy ustnej i gardła przez S. pneumoniae może stanowić pierwszy etap infekcji, stawiając tę bakterię w dogodnym położeniu do wykorzystania osłabienia układu obronnego płuc i kolo­nizacji wywołującej poważną chorobę.

Takie osłabienie układu obronnego płuc może być spowodowane infekcją wywołaną przez wirus grypy. To tłumaczy, dlaczego często pacjenci, u których wywiązało się zapalenie płuc, chorowali poprzednio na grypę. Paciorkowce występujące normalnie w jamie ustnej i gardle pełnią funkcję ochronną przed chorobami płuc w takim samym wymiarze jak przed zasiedlaniem jamy ustnej i gardła przez niebezpiecz­ne patogeny.

Bakterie zaliczane do Actinomyces, których beztlenowi przedstawi­ciele znajdowani są w jamie ustnej, charakteryzują się interesującym kształtem. Zdecydowanie są to prokarioty i mają ścianę gramdodatnią, ale wyglądem rozgałęzionych komórek przypominają grzyby (ryć. 11.2). Spokrewnione z Actinomyces gatunki Streptomyces — bezwzględne tlenowce żyją w glebie. Streptomyces, tak jak grzyby, są głównymi producentami antybiotyków.

Mikroflora przyzębia

Obszar przyzębia (brzeg dziąsła, przy którym wystaje ząb) jest normalnie kolonizowany przez mieszankę bakterii gramdodatnich i gramujemnych, które są albo aerotolerancyjne, albo bezwzględnie beztlenowe. Bakterie te tworzą płytkę nazębną na powierzchni korzenia zęba (płytka nazębna poddziąsłowa). Wraz z rozrastaniem się tej płytki u niektórych osób następuje zmiana populacji bakteryjnej, z mieszanej gramdodatniej i gramujemnej, na jednolitą — gramujemną. Zmianie składu gatun­kowego towarzyszy pojawienie się krętków. Ta nowa populacja bakterii wytwarza proteazy, które uszkadzają tkankę dziąsła. Wywiązująca się odpowiedź zapalna powoduje krwawienie dziąseł, a nawet ich recesję i utratę zęba. Przykładami bakterii związanych z chorobą przyzębia są: gramujemne, beztlenowe pałeczki Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia, gatunki Fusobacterium lub krętki, takie jak Treponema denticola. Nie wiadomo, dlaczego choroby przyzębia rozwijają się głównie u dorosłych. Znane są przypadki pojawienia się postaci tej choroby u dzieci, ale głównie schorzenie to występuje u pacjentów ponad-czterdziestoletnich. Ludzie zazwyczaj nie zmieniają drastycznie sposobu życia czy diety w okresie między 20 a 40 rokiem życia. Muszą więc być jakieś inne czynniki związane ze starzeniem się, które powodują zmianę mikroflory wywołując chorobę. Sugerowano, że choroba przyzębia może być przenoszona przez pocałunek.

Mimo że w składzie mikroflory jamy ustnej przeważają bakterie, występują w niej również drożdże. Jednym z ich przedstawicieli jest Candida albicans. Gatunek ten ma zazwyczaj owalny kształt i rozmnaża się przez pączkowanie, ale może również tworzyć długie wypustki zwane pseudostrzępkami. Chociaż drożdże C. albicans są zazwyczaj nieszkodliwe, to u ludzi leczonych antybiotykami lub o osłabionej odporności mogą wywołać chorobę. Nie jest zaskoczeniem, że jako stali mieszkańcy ludzkiego ciała C. albicans powodują chorobę u osób z HIV i z chorobą nowotworową.

Pleśniawki (afty) są łagodną formą infekcji jamy ustnej, wywołanej przez C. albicans, obserwowaną czasem u dzieci, u których mikroflora nie jest jeszcze w pełni rozwinięta, lub rzadziej u ludzi leczonych antybio­tykami. Taka infekcja objawia się w postaci białawego nalotu złożonego z obumarłych komórek ludzkich, pojawiającego się na języku i w gardle. Najpoważniejszą formą kandydozy, występującą prawie wyłącznie u ludzi z osłabioną odpornością, jest jej postać ogólnoustrojowa, w której drożdże przenikają do krwiobiegu i są roznoszone po całym organizmie. Ogólnoustrojowa kandydoza może być śmiertelna.

Mikroflora żołądka i jelita cienkiego ^;

Czy jest mikroflora żołądka?

Przez lata lekarze sądzili, że w żołądku człowieka nie ma żadnych

drobnoustrojów, które mogłyby przeżyć tak kwaśne środowisko (pH 1-2). Okazało się, że nie jest to do końca słuszne. W żołądkach myszy obecna jest normalna mikroflora, w skład której wchodzą bakterie Lactobacillus, kolonizujące jedną część żołądka, i drożdże Torulopsis, kolonizujące inną jego część. We wnętrzu żołądka panuje bardzo ruskie pH, ale drobnoustroje wykorzystują obecność ochronnej warstwy mucyny wyściełającej ściany żołądka, w której pH jest bliskie obojętnego. Z żołądka człowieka dotychczas nie wyizolowano podobnych mikro­organizmów. Odkryto natomiast bakterię, którą można prawie zaliczyć do normalnej flory żołądka. Jest nią gramujemna pałeczka Helicobacter pylon, będąca, jak ostatnio stwierdzono, przyczyną większości wrzodów żołądka. W krajach rozwijających się znaczna część populacji ludzkiej jest nosicielem H. pylon, nie mając żadnych objawów chorobowych. Nosi­cielstwo H. pylon nie jest tak częste w krajach rozwiniętych, ale wiele osób nabywa tę bakterię przed osiągnięciem 40-50 roku życia. To, że tak wielu jest nosicieli H. pylon bez oznak choroby, pozwoliło mikrobiolo­gom zasugerować, żeby uważać tę bakterię za przedstawiciela normalnej flory żołądka.

Mikroflora jelita cienkiego

Dla tych mikroorganizmów, które preferują do wzrostu środowisko o odczynie obojętnym, warunki do rozwoju w jelicie cienkim, gdzie pH jest znacznie bliższe obojętnemu niż w żołądku, są zdecydowanie lepsze. Drobnoustroje napotykają tam jednak na inną niedogodność w postaci szybkiego przepływu przez jelito jego zawartości. Powoduje to wymy­wanie mikroorganizmów z zajmowanych pozycji, pozostawiając tylko te, które są przyczepione do ścian jelita.

Organizm stosuje tę strategię, aby mieć pierwszeństwo dostępu do najłatwiej przyswajalnych składników odżywczych takich jak cukry proste, aminokwasy i tłuszcze. Te same związki odżywcze są atrakcyjne dla mikroorganizmów, a przede wszystkim dla bakterii. Komórki jelita człowieka byłyby przegrane w rywalizacji o dostęp do tych związków, gdyby wewnątrz jelita cienkiego możliwe było gromadzenie się znacznej liczby mikroorganizmów. Największe zagęszczenie bakterii w jelicie cienkim jest w okolicach zastawki krętniczo-kątniczej w ostatnim odcin­ku przed jelitem grubym, tam gdzie przepływ zawartości jest wyraźnie powolniejszy. Stężenie bakterii w tym miejscu jest wciąż stosunkowo małe, bo osiąga mniej niż 10⁶ komórek w mililitrze.

Mikroflora okrężnicy człowieka

Charakterystyka mikroflory okrężnicy

Lokalizacja bakterii. W jamie ustnej i jelicie cienkim większość bakterii jest przytwierdzona do powierzchni, ponieważ w przeciwnym razie przepływ śliny lub szybkie przesuwanie się treści jelita wypłu­kiwałyby je z miejsca przebywania. Natomiast przytwierdzenie do ściany jelita w okrężnicy nie jest konieczne, gdyż przepływ zawartości jest w tym odcinku na tyle powolny, że mikroorganizmy mogą nadążyć z podziałami tak, że ich ilość nie maleje. Ponadto w okrężnicy jest bardzo dużo związków odżywczych. To wszystko powoduje, że stężenie bak­terii w okrężnicy jest bardzo duże i wynosi 10¹² komórek w gramie zawartości. Bakterie wypełniają wnętrze okrężnicy stanowiąc 30% jej treści. Okrężnica jest przystosowana do przetrzymywania bakterii podobnie jak żwacz u bydła. Mikroflora okrężnicy zasadniczo składa się tylko z bakterii, głównie gramdodatnich i gramujemnych bezwzględnie beztlenowych. Występują to również w niewielkiej ilości archeony wytwarzające metan.

Pomimo że przytwierdzenie się do ściany okrężnicy nie jest bez­względnie wymagane, aby mikroorganizmy mogły się w tym położeniu utrzymać, to jednak jakieś przymocowanie może być pomocne. Resztki roślinne nie do końca strawione, obecne w okrężnicy, są całkowicie pokryte bakteriami. Są również bakterie, które przebywają głównie w warstwie mucyny, nawilżającej jelito i zapobiegającej, aby większość drobnoustrojów nie dotarła do powierzchni błony śluzowej okrężnicy. Nie ma pełnych informacji o rozmieszczeniu mikroorganizmów w wars­twie mucyny i na powierzchni śluzówki. Spowodowane to jest trudno­ściami w bezpiecznym pobraniu próby od zdrowego człowieka. Wciąż pozostaje niewyjaśnione, czy istnieje zespół wyspecjalizowanych mikro­organizmów związanych z mucyną, który różniłby się od zespołu w jej wnętrzu.

Fermentacja w okrężnicy. W przeciwieństwie do jamy ustnej, gdzie głównym źródłem węgla dla bakterii są cukry proste (np. sacharoza) lub białko (w przypadku patogenów przyzębia), w okrężnicy głównym źródłem węgla i energii dla bakterii są wielocukry. Są to te wielocukry z pożywienia człowieka, które nie są trawione przez enzymy jelitowe. Należą do nich wielocukry roślinne, takie jak celuloza, ksylan i pektyna. Do okrężnicy dostają się również wielocukry wytwarzane przez człowieka, takie jak mucyny i mukopolisacharydy (wielocukier, który spaja komórki i jest uwalniany, gdy komórki jelita złuszczają się). Te wielocukry są łatwo rozkładane przez bakterie okrężnicy.

Produkty końcowe fermentacji wielocukrów to głównie octan, propionian i maślan. Są one wchłaniane przez komórki błony śluzowej okrężnicy i zużywane jako źródła węgla i energii. Można więc uważać okrężnicę za narząd trawienny, który składa się przede wszystkim z ko­mórek prokariotycznych. Ilość energii, jaką organizm człowieka uzyskuje z fermentacji w okrężnicy, oszacowano na 7% do 10% całkowitej energii pochodzącej z pokarmu. Co ciekawe, jest to porównywalna ilość energii, jaka jest zużywana na zastąpienie komórek błony śluzowej jelita, która stanowi jedną z najszybciej dzielących się populacji komórek w ludzkim ciele. Szybka wymiana tych komórek jest mechanizmem obronnym przeciwko bakteryjnej kolonizacji ścian jelita. Dlatego można powiedzieć, że bakterie ponoszą koszty za dostęp do energii w okrężnicy.

Dla współczesnych ludzi, szczególnie tych z krajów rozwiniętych, którzy są ogólnie przekarmieni, fermentacja w okrężnicy nie jest tak ważna. Lecz w zamierzchłych czasach i w krajach, gdzie jedynie dostępna dieta jest bogata w wielocukry roślinne i uboga w substancje łatwe do strawienia, fermentacja w okrężnicy może decydować o przeżyciu lub śmierci. Ponadto istnieją dowody na to, że bakterie okrężnicy produkują witaminy wzbogacające dietę człowieka. Relacje pomiędzy bakteriami okrężnicy a organizmem człowieka nie są jeszcze w pełni zbadane. Niewiele wiadomo o okrężnicy i o tym co zawiera.

Skład i rozwój mikroflory okrężnicy. Obecnie zidentyfikowano naj­ważniejsze gatunki bakterii występujących w okrężnicy. Wśród nich to w 25% gramujemne beztlenowce należące do Bacteroides. Uważa się, że to one odgrywają ważną rolę w fermentacji wielocukrów zachodzącej w okrężnicy. Innymi, licznymi tam bakteriami są gramdodatnie bez­tlenowce, takie jak gatunki z rodzajów Eubacterium, Peptostreptococcus i Clostridium. W okrężnicy jest bardzo mało tlenu, to tłumaczy, dlaczego więcej niż 90% bakterii w niej żyjących to bezwzględne beztlenowce.

W okrężnicy noworodków w chwili narodzenia nie ma żadnych bakterii. Pierwsze pojawiają się tam bakterie zużywające tlen, takie jak Escherichia coli. Gdy zasiedlą się one na dobre, powodują wytworzenie w okrężnicy warunków na tyle beztlenowych, że możliwe jest przejęcie panowania przez beztlenowce, na przykład Bacteroides. Przeistoczenie się mikroflory okrężnicy dziecka do stanu takiego jak u dorosłego trwa około dwóch lat. Skąd pochodzą bakterie, które kolonizują okrężnicę niemowlęcia? Najprawdopodobniej źródłem są rodzice i osoby pielęgnu­jące. Nawet najbardziej staranne osoby przenoszą na rękach bakterie z okrężnicy. Mimo że większość z tych bakterii to bezwzględne beztlenowce, mogą one jednak przeżyć krótkotrwały kontakt z tlenem. Ponadto w żołądku niemowlęcia zakwaszenie jest mniejsze niż u doros­łego, pozwalając tym samym, aby więcej z połkniętych bakterii przeżyło i dotarło do jelita.

Okres kształtowania się mikroflory w okrężnicy dziecka jest dla bak­terii patogennych wielką szansą. Spory Clostridium botulinum — przyczyna botulizmu u dorosłych — spotykane są często w produk­tach żywnościowych takich jak miód. Lecz przechodząc przez okrężnicę dorosłego, nie czynią one żadnych szkód organizmowi, bo jeśli nawet wykiełkują, to nie mogą konkurować z miejscową mikroflorą. Natomiast w okrężnicy małego dziecka, gdzie konkurencja jest mniejsza, spory mogą czasami wykiełkować i następnie wytworzyć neurotoksynę botulizmu, co może mieć skutek nawet śmiertelny. Toksyna ta jest wchłaniania z okrężnicy i może spowodować śmiertelny paraliż zwany botulizmem dziecięcym. Na szczęście jest to rzadko spotykana choroba, ale dobrze obrazuje barierę ochronną, jaką zapewnia dojrzała mikroflora okrężnicy.

Inną chorobą, która ilustruje funkcję ochronną normalnej mikroflory, jest rzekomobłoniaste zapalenie okrężnicy, występujące u dorosłych. Ludzie leczeni antybiotykami, szczególnie silnie działającymi przeciw bakteriom okrężnicy, mogą doświadczyć bardzo wyraźnego zmniejszenia liczebności zazwyczaj dominujących tam beztlenowców. W tej sytuacji bakterie Clostridium difficile, normalnie nieliczne, mogą przerosnąć i wydzielić dwie silnie trujące toksyny, powodując tak poważne uszkodzenie nabłonka okrężnicy, że śmierć może nastąpić w ciągu kilku dni. Jedynie około 5% populacji dorosłych jest nosicielami C. difficile i tylko dzięki mikroflorze liczba tych bakterii w okrężnicy utrzymuje się na niskim poziomie. Pojawienie się rzekomobłoniastego zapalenia okrężnicy było możliwe tylko po tym, jak zaczęto stosować terapie antybiotykowe. To jeszcze jeden przykład na to, w jaki sposób zmiany cywilizacyjne nieświadomie stworzyły warunki umożliwiające pojawienie się nowej choroby.

Mikroflora okrężnicy jako źródło bakterii chorobotwórczych

Mikroflora okrężnicy działa ochronnie, jeśli pozostaje w swoim natural­nym środowisku, ale niektórzy jej przedstawiciele mogą powodować poważne infekcje, gdy na skutek operacji chirurgicznych lub uszkodze­nia dostaną się do krwiobiegu. To E. coli jest główną przyczyną szybkiej śmierci, która może nastąpić po tym jak pęka zainfekowany wyrostek robaczkowy, uwalniając bakterie jelitowe do zazwyczaj sterylnych rejonów ciała. Inna, co prawda nieliczna, grupa gramdodatnich ziarniaków należących do Enterococcus jest coraz częstszą przyczyną infekcji pooperacyjnych, szczególnie u pacjentów o obniżonej odpor­ności. Ponieważ Enterococcus jest jedną z bakterii bardziej opornych na antybiotyki, uznaje się ją za bardzo poważne zagrożenie dla pacjentów. Obecnie znane są szczepy oporne na wszystkie dostępne antybiotyki.

Uwolnienie Bacteroides fragilis i innych gatunków Bacteroides z okręż­nicy może wywołać powstawanie ropni w prawie każdym narządzie ciała, co może mieć skutek śmiertelny. Tak jak kiedyś lekarze uważali, że żadna bakteria nie może żyć w żołądku, tak przez długi czas podtrzy­mywali podgląd, że bezwzględne beztlenowce nie mogą zainfekować tkanek człowieka, gdyż panują w nich warunki tlenowe. Tkanki nie są jednak tak całkowicie natlenione. Większość tlenu jest w nich związana z hemoglobiną i jest on szybko pobierany i zużywany przez komórki. W dodatku uszkodzona tkanka zostaje pozbawiona tlenu bardzo szybko, bo jest odcięta od dopływu krwi. Z wiekiem ciało ma coraz więcej takich uszkodzeń na skutek operacji i infekcji.

Mikroflora pochwy człowieka

Charakterystyka mikroflory pochwy

Mikroflora pochwy jest najbliższa swoim metabolizmem do mikroflory jamy ustnej. Oznacza to, że normalnie dominują w niej bakterie mleko­we. W tym przypadku bakterie przeważające należą do gatunków z rodzaju Lactobacillus, a nie do Streptococcus. O mikroflorze pochwy wiadomo mniej niż o innych populacjach mikroorganizmów w ciele człowieka. Na przykład nieznane są nawet źródła węgla i energii dla tych bakterii. Głównymi źródłami związków odżywczych są prawdo­podobnie śluz i wydzielina pochwy. Są one obfite w cukry, aminokwasy i witaminy, których zazwyczaj potrzebują bakterie mlekowe. Liczba tych bakterii zmienia się w pewnym stopniu wraz z cyklem menstruacyjnym, co potwierdza ważny wpływ wydzielin pochwowych na rozwój miej­scowej mikroflory.

Bakterie mlekowe w pochwie działają ochronnie, co jest wyraźnie widoczne, gdy po zastosowaniu antybiotyku zmniejsza się ich liczba, i pochwę łatwo kolonizują chorobotwórcze mikroorganizmy. Kobiety biorące antybiotyki przeciw trądzikowi lub zakażeniom dróg moczo­wych często zapadają na infekcję wywołaną przez drożdże (drożdżyca), co jest skutkiem przerostu drożdży C. albicans. Kiedyś naukowcy przypuszczali, że efekt ochronny zapewniany przez bakterie mlekowe działał przez wytwarzanie kwasu mlekowego, który nadawał pochwie odczyn lekko kwaśny. Obecnie odkryto inną właściwość Lactobacillus, która może mieć jeszcze większy udział w ochronie pochwy: jest nią wytwarzanie nadtlenku wodoru. Nadtlenek wodoru jest produktem ubocznym metabolizmu Lactobacillus. Flawoproteina reaguje z tlenem tworząc jego bardzo reaktywną formę nazywaną rodnikiem ponadtlenkowym, który jest następnie przekształcany w nadtlenek wodoru. To on właśnie kontroluje rozwój drożdży i innych potencjalnych patogenów.

Powszechność drożdżycy sprawiła, że kobiety często leczyły się ludowymi sposobami, na przykład stosując jogurt dopochwowo. Zawie­ra on bakterie z gatunku Lactobacillus, uważano więc, że w ten sposób można odtworzyć normalną florę i ograniczyć rozrost C. albicans. Błąd polega na tym, że w pasteryzowanym jogurcie jest mało żywych bakterii, a w nie pasteryzowanym znajdują się bakterie mlekowe inne niż występujące w mikroflorze pochwy.

Bakteryjne zapalenie pochwy: choroba dawniej lekceważona zyskuje na znaczeniu

Tak jak choroby powoduje zmiana mikroflory dziąseł, tak samo zmiana mikroflory pochwy może wywoływać stan chorobowy. Bakteryjne zapalenie pochwy jest skutkiem zmiany populacji gram-dodatniej na gramujemną. Najważniejszym objawem bakteryjnego zapa­lenia pochwy jest wydzielina o rybim zapachu. Pochodzi on od amin wytwarzanych przez bakterie z przemienionej populacji. Nikt nie trak­tował tej choroby poważnie (z wyjątkiem kobiet, które jej doświadczyły) aż do roku 1995, gdy w dwóch publikacjach w prestiżowym czasopiśmie New England Journal of Medicine wykazano związek między nią a przed­wczesnymi porodami.

Bakteryjne zapalenie pochwy zdecydowanie nie jest ani jedyną, ani główną przyczyną przedwczesnych porodów, ale kobiety cierpiące na to schorzenie są w grupie podwyższonego ryzyka. Świat nauki nie do końca jeszcze rozumie, jak choroba ta zmienia warunki w macicy. Jedna z teorii głosi, że towarzyszące chorobie lekkie podrażnienie powodujące wydzielinę organizm może odebrać jako infekcję macicy i zareagować przedwczesnym porodem wobec takiej groźby.

Zapalenie jajowodów

Otwór w szyjce macicy pozwala spermie wniknąć do macicy oraz umożliwia wypływ krwi podczas menstruacji. Przez ten otwór bakterie z pochwy mogą dostać się do macicy i jajowodów, które zazwyczaj są sterylne. Mikroorganizmy wywołują w jajowodach reakcję zapalną mogącą je uszkodzić. Stan ten nazywany jest zapaleniem jajowodów. Jest jeszcze sporo wątpliwości co do roli, jaką odgrywa w tej chorobie normalna mikroflora pochwy. Z zainfekowanego obszaru zdarzało się izolować bakterie typowe dla flory pochwy. Powstaje pytanie, czy te bakterie wywołują chorobę, czy po prostu kolonizują jajowody wyko­rzystując osłabienie spowodowane przez patogeny przenoszone drogą płciową, takie jak Neisseria gonorrhoeae (przyczyna rzeżączki). Ta kwestia wywołała dużo kontrowersji i lawinę pozwów sądowych w 1970 roku, kiedy to popularny w USA domaciczny środek antykoncepcyjny został posądzony o ułatwianie wprowadzania mikroflory z pochwy do macicy i jajowodów, wywołując przez to ich zapalenie. Choć oskarżenia te obecnie uznaje się za nieuzasadnione, dobrze oddają one zagadnienia, jakie mogą się wiązać z mikroflorą.

Zachowanie równowagi

Wzajemne oddziaływania pomiędzy populacjami mikroorganizmów zamieszkujących ludzkie ciało a nim samym są liczne i złożone. W trak­cie ewolucji człowiek wykształcił równowagę ze światem mikroorganiz­mów, które oblegają jego ciało i na zewnątrz i od wewnątrz, działając bardziej na korzyść niż stanowiąc zagrożenie. Nie należy się zbytnio dziwić, że niektóre z tych drobnoustrojów mogą czasem spowodować chorobę, gdy uda się im przedostać do zazwyczaj sterylnego obszaru ciała. Pewne cząsteczki na powierzchni większości gramdodatnich i gramujemnych bakterii mogą wywołać potencjalnie całkowicie wyniszczającą reakcję, jeśli tylko dostaną się do krwiobiegu. Zatem nawet mikroorganizmy, które nor­malnie nie powodują chorób, mogą to czynić, jeżeli tylko znajdą się we krwi i innych tkankach. Takie wtargnięcie nazywa się infekcją oportunistyczną.

Ludzie nie decydują o tym, czy będą posiadać mikroflorę, czy też nie. Możemy jednak nauczyć się utrzymywania jej w zdrowej równowadze, a także zapobiegania dostawaniu się mikroorganizmów powodujących infekcje oportunistyczne. Jak czynić to wydajniej, będzie ważnym tematem przyszłych badań.

Zapomniane eukarioty okrężnicy

Mikrobiologiczne badania wykazujące, że mikroflora okrężnicy składa się wyłącznie z bakterii i archeonów, są nieco mylące, ponieważ dotyczyły ludzi z krajów rozwiniętych. W historii czło­wieka powszechnie, a obecnie w wielu częściach świata okrężnica zawiera również pierwotniaki i robaki. W krajach rozwiniętych eukarioty te wiąże się z chorobą, ale większość ludzi, którzy są ich nosicielami, nie ma żadnych objawów. Utrata tych składników mikroflory — jeśli rzeczywiście była ona całkowita — zaszła w ciągu ostatnich dwustu lat. Czy możliwe jest, aby utrata tych populacji miała związek ze wzrostem zachorowalności na zapalenie jelita? Niektórzy naukowcy tak uważają i nie traktują braku tych eukariotów w okrężnicy za bezwzględne dobro­dziejstwo. Według nich ewolucja w ten sposób ukształtowała ciało człowieka, aby było możliwe jego współistnienie zarówno z prokariotycznymi, jak i eukariotycznymi składnikami flory jelito­wej. Rzeczywiście, przeciwko eukariotycznym drobnoustrojom skierowana jest taka sama część odpowiedzi układu obronnego, jak w przypadku alergii. Takie mogą być konsekwencje nagłej (jak dla ewolucji) utraty pradawnego składnika mikroflory okrężnicy.

Rola mikroflory. Znaczenie flory fizjologicznej

Ochronna — poprzez konkurencję z mikroorganizmami chorobotwórczymi

Odżywcza — dostarczanie substancji odżywczych dla organizmu człowieka

Potencjalne źródło infekcji — choroby po zmianie mikroflory i patogeny oportunistyczne

Najważniejsze terminy

choroba po zmianie mikroflory choroba powstająca w miejscu lub w obszarze do niego bezpośrednio przyległym, w którym zaszła zmiana w populacji drobnoustrojów naturalnej dla tego miejsca

kolonizujące przejściowo mikro­organizmy, które kolonizują jakieś siedlisko na ograniczony okres, które jednak najczęściej nie staje się ich stałym miejscem pobytu

mikroflora mikroorganizmy zlokalizo­wane w tych samych miejscach u większości ludzi i obecne tam przez całe życie począwszy od dzieciństwa

ochronna rola mikroflory kon­kurencyjne działanie mikroflory w rywalizacji o siedlisko i związki odżywcze z mikroorganizmami chorobotwórczymi, które mogłyby skolonizować te same miejsca w organizmie

odżywcza rola mikroflory wytwa­rzanie przez mikroflorę okreżnicy produktów fermentacji i witamin, dostępnych dla organizmu człowieka

oportunistyczne patogeny drobno­ustroje, które zazwyczaj nie są chorobotwórcze, ale powodują chorobę, gdy mechanizmy obronne organizmu zostaną osłabione (na przykład przez cewniki, operację czy chemoterapię przeciwnowotworowa)

rozwój mikroflory zmiana składu populacji mikroorganizmów zachodząca wraz z dorastaniem niemowlęcia i prowadząca do osiągnięcia dojrzałej formy mikroflory

Współzależności między drobnoustrojami w organizmie:

synergizm (gr. synergós `współpracujący') wzajemne działanie różnych czynników powodujące, że łączny efekt jest większy od sumy efektów ich działania osobnego.

obojętność brak jakiejkolwiek korelacji pomiędzy życiem drobnoustrojów

antagonizm (gr. antagonisteín `być przeciw') przeciwieństwo, zwalczanie się.

Rodzaje współżycia drobnoustrojów z organizmem:

Abakterioza- całkowity brak bakterii w organizmie spowodowany np. długim stosowaniem antybiotyków. (indukowana sztucznie, np. podczas wyjmowania płodu z macicy w warunkach aseptycznych).

Symbioza- to trwałe współżycie organizmów dwóch odrębnych gatunków, korzystne dla obu (mutualizm) lub tylko dla jednego z nich (komensalizm).

Komensalizm-oportunizm -w mikrobiologii to jedna z form współżycia drobnoustrojów z organizmami wyższymi. Przy prawidłowym kształtowaniu się odporności tych ostatnich utrzymuje się stan równowagi pomiędzy partnerami. Przy obniżeniu się odporności organizmu wyższego, drobnoustrój ujawnia swe potencjalne zdolności chorobotwórcze. Dobrymi przykładami są tu pałeczki okrężnicy Escherichia coli i paciorkowiec zieleniejący - Streptococcus viridans.

Pasożytnictwo - to forma współżycia organizmów żywych, polegająca na wykorzystywaniu organizmu żywicielskiego przez organizm pasożytniczy, bytujący jego kosztem. Pasożytnictwo jest niekorzystne dla żywiciela i powoduje jego osłabienie bądź chorobę. Organizm żywicielski umożliwia pasożytowi zarówno pobieranie pokarmu, jak i rozród.

Biocenoza (bio- + gr. koinós `wspólny') biol.- to zespół organizmów roślinnych i zwierzęcych występujących

na pewnym obszarze stanowiącym środowisko w stanie samoregulującej się, dynamicznej równowagi.

1

---