Stručný prehľad
- Baktérie – definícia: mikroskopické jednobunkové organizmy bez bunkového jadra
- Sú baktérie živé organizmy? Áno, pretože spĺňajú potrebné kritériá (ako je metabolizmus, rast, reprodukcia).
- rozmnožovanie baktérií: nepohlavné delením buniek
- bakteriálne ochorenia: napr. tetanus, záškrt, čierny kašeľ, šarlach, chlamýdiová infekcia, kvapavka, bakteriálna tonzilitída, bakteriálny zápal pľúc, bakteriálny zápal stredného ucha, salmonelóza, listerióza, tuberkulóza, cholera, týfus, mor
- Liečba bakteriálnych infekcií: Antibiotiká
- Očkovanie proti baktériám: možné napr. proti záškrtu, čiernemu kašľu, tetanu, meningokokovým a pneumokokovým infekciám, cholere, brušnému týfusu
Čo sú to baktérie?
Baktérie sú mikroskopické, jednobunkové organizmy a najstaršie živé organizmy na Zemi. Vyskytujú sa v mnohých rôznych druhoch a nachádzajú sa prakticky všade na svete – vo vzduchu, vode a pôde, hlboko vo vnútri zemskej kôry a na vrcholkoch najvyšších hôr, v horúcich prameňoch, v Arktíde a Antarktíde.
Baktérie tvoria zďaleka najväčšiu časť normálnej ľudskej flóry (plus niekoľko ďalších, ako sú huby a parazity). Normálna flóra označuje všetky mikroorganizmy, ktoré prirodzene kolonizujú telo. Ak odborníci uvažujú len o jednom konkrétnom mieste osídlenia, hovoria napríklad o črevnej flóre (celkom všetkých prirodzených baktérií v čreve).
Okrem toho existuje niekoľko druhov baktérií, ktoré môžu spôsobiť ochorenia u ľudí. Tieto typy ľudských patogénnych baktérií tvoria len asi jedno percento všetkých známych bakteriálnych druhov.
Štruktúra baktérií
Veľkosť baktérií sa pohybuje od 0.1 do 700 mikrometrov (jeden mikrometer = jedna tisícina milimetra). Vďaka tomu sú baktérie oveľa väčšie ako vírusy, no vo väčšine prípadov sú stále menšie ako ľudské bunky.
Bunková stena a bičíky
V mnohých prípadoch je bakteriálna bunková stena tuhá, čo dáva baktérii pevný tvar (napr. guľovité a tyčinkovité baktérie). Okrem toho existujú špirálové baktérie s tenšou a relatívne flexibilnou bunkovou stenou. To umožňuje bakteriálnej bunke pohybovať sa špirálovitými (a inými) pohybmi. Na druhej strane baktérie s pevnou bunkovou stenou majú zvyčajne dlhé vláknité bičíky, s ktorými sa môžu pohybovať (pozri nižšie: Klasifikácia podľa bičíkov).
Existuje aj niekoľko baktérií bez bunkových stien. Príkladmi sú mykoplazmy (parazitické baktérie, ktoré sa však dokážu samy rozmnožovať) a druhy termoplazmy (teplomilné baktérie so stabilnou plazmatickou membránou, ktoré žijú napríklad vo vulkanických pôdach).
kapsule
Väčšina baktérií sa navyše zvonku obklopuje kapsulou (pozri nižšie: klasifikácia podľa enkapsulácie). Ide o pomerne ostro ohraničenú, veľmi hustú ochrannú vrstvu cukrov alebo stavebných prvkov bielkovín (aminokyselín).
Bunková membrána a cytoplazma
Vo vnútri bunkovej steny bakteriálnej bunky je pripojená bunková membrána, ktorá sa nachádza s podobnou štruktúrou v živočíšnych (vrátane ľudských) buniek. Niektoré baktérie majú aj vonkajšiu bunkovú membránu. Obklopuje bunkovú stenu.
Vo vnútri bunky, teda v cytoplazme, sa nachádza genetický materiál bakteriálnej bunky, takzvaný bakteriálny genóm, spolu s rôznymi ďalšími bunkovými štruktúrami (ako sú tzv. ribozómy na syntézu bielkovín). Niekedy baktérie obsahujú ďalší genetický materiál vo forme plazmidov.
Bakteriálny genóm
Bakteriálny genóm obsahuje všetky genetické informácie bakteriálnej bunky potrebné pre život (informácie o štruktúre, metabolizme, rozmnožovaní). Pozostáva z dvojvláknovej DNA (skratka pre kyselinu deoxyribonukleovú), teda dvojvláknového reťazca určitého cukru a iných stavebných prvkov. Genetický materiál živočíšnych buniek je tiež tvorený DNA. Existujú však významné rozdiely medzi živočíšnymi a bakteriálnymi bunkami:
- Živočíšne bunky: DNA genóm sa nachádza oddelene od zvyšku cytoplazmy vo svojom vlastnom membránou uzavretom kompartmente – jadre. Okrem toho je lineárne organizovaný, čiže je prítomný vo forme jednotlivých chromozómov (kvázi individuálnych vlákien DNA).
plazmidy
Okrem bakteriálneho chromozómu obsahuje cytoplazma niektorých baktérií ďalšie malé, dvojvláknové kruhy DNA, buď jednoduché alebo viacnásobné, známe ako plazmidy. Obsahujú genetickú informáciu, ktorú bakteriálna bunka za normálnych životných podmienok nepotrebuje, ale ktorá jej môže poskytnúť výhodu prežitia v náročných podmienkach.
Môže to byť napríklad návrh toxínu, ktorý zabíja iné baktérie. Schopnosť bakteriálnej bunky byť rezistentná voči konkrétnemu antibiotiku môže byť tiež uložená v plazmidoch.
Antibiotiká sú lieky, ktoré sú špecificky účinné proti baktériám. Sú teda súčasťou štandardnej terapie bakteriálnej infekcie.
Plazmidy sa replikujú nezávisle od bakteriálneho chromozómu a distribuujú sa viac-menej náhodne do dvoch dcérskych buniek, keď sa baktéria množí delením buniek.
Konjugácia trvá niekoľko minút, ale je možná len medzi určitými typmi baktérií.
Baktérie vs. vírusy
Najdôležitejší rozdiel je v tom, že baktérie majú metabolizmus a dokážu sa samostatne rozmnožovať – to neplatí pre vírusy. Prečítajte si viac o porovnaní vírusov a baktérií v článku Vírusy.
Aké baktérie existujú?
V súčasnosti je známych asi 5,000 druhov baktérií. V skutočnosti je ich však zrejme oveľa viac: odborníci majú podozrenie, že na svete existujú státisíce rôznych druhov baktérií.
Zárodky môžu byť klasifikované podľa rôznych kritérií; najbežnejšie sú:
Klasifikácia podľa sfarbenia
Baktérie možno klasifikovať podľa farby, ktorú získajú, keď prídu do kontaktu s určitými farbiacimi činidlami. Najbežnejšia metóda farbenia na identifikáciu baktérií sa nazýva Gramovo farbenie. Podľa toho sa rozlišuje:
- Grampozitívne baktérie: Po pridaní určitej chemickej látky zmodrajú. Príklady zahŕňajú patogény záškrtu a antraxu, pneumokoky (spôsobujú napríklad zápal pľúc, meningitídu, sinusitídu a zápal stredného ucha) a streptokoky (okrem iného možné spúšťače zápalu pľúc a tonzilitídy).
- Gram-negatívne baktérie: Pri farbení Gram získajú červenú farbu. Príkladom sú patogény čierneho kašľa, týfusu, cholery a moru.
Odlišná štruktúra steny má praktické dôsledky aj pre medicínu, a to pri liečbe bakteriálnych infekcií: niektoré antibiotiká sú účinné len proti grampozitívnym baktériám, iné len proti gramnegatívnym baktériám.
Klasifikácia podľa formy
Existujú tri základné bakteriálne formy:
- guľovité baktérie: Tieto okrúhle až oválne baktérie (tiež nazývané koky) sa často zhlukujú typickým spôsobom: v skupinách po dvoch, štyroch alebo ôsmich, vo väčších zhlukoch (stafylokoky) alebo ako viac či menej dlhé reťazce (streptokoky).
- Baktérie v tvare tyčinky: Štíhle alebo bacuľaté baktérie v tvare tyčinky môžu byť prítomné jednotlivo (napríklad baktérie týfusu) alebo v rôznych ložiskách navzájom (napríklad baktérie záškrtu). Tyčinkové baktérie, ktoré potrebujú k životu kyslík (aeróbne) a môžu vytvárať spóry (pozri nižšie), sa tiež nazývajú bacily (napríklad baktérie antraxu).
- špirálové baktérie: Podľa presného vzhľadu sa tieto baktérie delia do štyroch skupín – spirilla (napr. pôvodca krysej horúčky), borélie (napr. pôvodca lymskej boreliózy), treponémy (napr. baktérie syfilis), a leptospira (napr. pôvodca leptospirózy).
Klasifikácia podľa patogenity
- fakultatívne patogénne baktérie: Tieto baktérie spôsobujú ochorenie len za určitých okolností, napríklad keď je oslabený imunitný systém.
- obligátne choroboplodné zárodky: V dostatočnom množstve vždy vyvolajú ochorenie, napríklad salmonelu.
Ochorenie môžu spôsobiť aj baktérie, ktoré sa v tele vyskytujú prirodzene – napríklad ak sa nadmerne rozšíria v dôsledku slabého imunitného systému alebo sa dostanú na nesprávne miesta v tele (napr. črevné baktérie, ktoré sa v dôsledku toho dostanú do močovej rúry alebo pošvy nesprávna hygiena toalety). Patria teda medzi fakultatívne patogénne baktérie.
Klasifikácia podľa bičíkov
Väčšina baktérií nesie bičíky na svojom vonkajšom povrchu, pomocou ktorých sú mobilné. Odborníci rozlišujú medzi týmito formami bičovania:
- monotrichózne bičovanie: iba jeden bičík, napr. baktérie cholery
- lofotrichné bičíky: niekoľko bičíkov usporiadaných do jedného alebo dvoch trsov, napr. druh Pseudomonas
- peritrichózne bičíky: niekoľko bičíkov rozmiestnených po celom vonkajšom povrchu bakteriálnej bunky (bičíky všade okolo), napr. Salmonella (pôvodca salmonelózy a brušného týfusu)
Klasifikácia podľa zapuzdrenia
Zapuzdrená je napríklad baktéria Haemophilus influenzae. Okrem iného môže spôsobiť meningitídu, zápal stredného ucha, bronchitídu, zápal pľúc a – ako Haemophilus influenzae typu B (HiB) – laryngitídu.
Medzi zapuzdrené formy baktérií patria aj pneumokoky (Streptococcus pneumoniae). Zvyčajne spôsobujú zápal pľúc, ale niekedy aj iné bakteriálne infekčné ochorenia.
Klasifikácia podľa tvorby spór
Niektoré baktérie môžu v nepriaznivých životných podmienkach vytvárať trvalé formy s masívne zníženým metabolizmom – takzvané spóry. Na rozdiel od metabolicky aktívnej (vegetatívnej) bunky môžu tieto bunky odolávať extrémne nepriaznivým podmienkam prostredia, ako je teplo a chlad, a zostávajú životaschopné roky alebo dokonca desaťročia. Len čo sa podmienky opäť zlepšia, spóra sa premení späť na vegetatívnu bakteriálnu bunku.
Spóry sú v skutočnosti baktérie v kľudovom stave.
Medzi spórotvorné baktérie patria najmä zástupcovia rodov Bacillus a Clostridium, napríklad patogén antraxu (Bacillus anthracis) a patogény tetanu (Clostridium tetani) a botulizmu (Clostridium botulinum).
Klasifikácia podľa pomeru ku kyslíku
Obligátne anaeróbne baktérie (anaeróby) sú presným opakom obligátnych aeróbov: V prítomnosti kyslíka nemôžu rásť a prosperovať – aj malé stopy kyslíka môžu tieto baktérie v krátkom čase zabiť. Na rozdiel od aeróbov nedokážu eliminovať toxické kyslíkové radikály (aeróbne baktérie majú na tento účel špeciálne enzýmy, ako je kataláza). Obligátne anaeróbne baktérie získavajú potrebnú energiu buď fermentáciou alebo takzvaným anaeróbnym dýchaním.
Fakultatívne anaeróbne baktérie sú tolerantné, pokiaľ ide o kyslík: môžu rásť s kyslíkom aj bez neho. Keď je prítomný kyslík, získavajú energiu, ktorú potrebujú, prostredníctvom „normálneho“ (aeróbneho) bunkového dýchania, rovnako ako to robia aeróbne baktérie a zvieracie a ľudské bunky. Na druhej strane v prostredí bez kyslíka ich výroba energie prebieha fermentáciou alebo anaeróbnym dýchaním.
Aerotolerantné baktérie môžu bez problémov prosperovať v prítomnosti kyslíka, ale nedokážu ho využiť na výrobu energie.
Klasifikácia podľa teplotných požiadaviek
V závislosti od rozsahu teplôt, ktoré baktérie preferujú alebo tolerujú, sa rozlišujú tri skupiny baktérií:
- psychrofilné baktérie: Najlepšie sa im darí pri piatich až desiatich stupňoch Celzia. Minimálna teplota, ktorú znesú, je -5 až -3 stupne v závislosti od druhu baktérií a ich maximálna teplota je 15 až 20 stupňov v závislosti od druhu.
- Mezofilné baktérie: Ich teplotné optimum je 27 až 37 stupňov. Teplota môže klesnúť maximálne na 20 až 25 stupňov. Na druhej strane teplota nesmie vystúpiť na viac ako 42 až 45 stupňov.
- Teplomilné baktérie: Najpohodlnejšie sa cítia pri 50 až 60 stupňoch. V závislosti od druhu baktérie teplota nesmie klesnúť pod 40 až 49 stupňov a nesmie vystúpiť na viac ako 60 až 100 stupňov.
Klasifikácia podľa taxonómie
Tak ako iné živé organizmy, aj baktérie sú klasifikované podľa vedeckých kritérií do rôznych hierarchických úrovní, ako sú rodiny, rody a druhy. Niektoré druhy baktérií možno ďalej rozdeliť na rôzne typy (bakteriálne kmene) – v závislosti od dedičných faktorov a chemického zloženia.
Ako sa baktérie rozmnožujú?
Baktérie sa množia nepohlavne delením buniek:
Rýchlosť množenia baktérií závisí od typu baktérií a podmienok prostredia. Za optimálnych podmienok môže množstvo baktérií zdvojnásobiť svoj počet už za dvadsať minút.
Keď hovoríme o raste baktérií, máme na mysli zvýšenie počtu bakteriálnych buniek. Stanovuje sa ako počet buniek na mililiter.
Aké choroby spôsobujú baktérie?
Existuje celý rad chorôb spôsobených baktériami. Tu je malý výber:
- Šarlach: Toto veľmi nákazlivé bakteriálne infekčné ochorenie je spôsobené grampozitívnymi guľovitými streptokokmi A (Streptococcus pyogenes).
- Iné streptokokové infekcie: Streptokoky môžu okrem iného spôsobiť aj zápal stredného ucha, tonzilitídu, erysipel, zápal pľúc a reumatickú horúčku. B-streptokoky (S. agalactiae) sú možnými spúšťačmi napríklad meningitídy a infekcií rán. Iné streptokoky sa môžu vyskytovať napríklad ako baktérie zubného kazu.
- Pneumokokové infekcie: Pneumokoky sú tiež streptokoky, ktoré sa zvyčajne vyskytujú v pároch (diplokoky). Konkrétnejšie sú to Streptococcus pneumoniae. Táto baktéria je typickým patogénom zápalu pľúc, ale okrem iného môže spôsobiť aj meningitídu, stredné ucho či zápal dutín.
- Meningokokové infekcie: Meningokoky sú baktérie druhu Neisseria meningitis. Infekcie týmito baktériami sa zvyčajne prejavujú vo forme meningitídy alebo bakteriálnej „otravy krvi“ (sepsa).
- Kvapavka (kvapavka): Táto STD je tiež spôsobená baktériami Neisseria, tentoraz Neisseria gonorrhoeae (tiež nazývaná gonokok). Včas liečená kvapavka sa zvyčajne vylieči bez následkov. V opačnom prípade hrozia trvalé neskoré následky, ako je neplodnosť.
- Chlamýdiové infekcie: Existujú rôzne typy chlamýdií (niektoré s podskupinami), ktoré môžu spôsobiť rôzne klinické obrazy, napríklad konjunktivitídu, infekcie močových a pohlavných orgánov (ako je uretritída, cervicitída alebo prostatitída) a zápal pľúc.
- Čierny kašeľ: Za touto „detskou chorobou“, ktorá sa čoraz častejšie vyskytuje aj u dospievajúcich a dospelých, je zvyčajne gramnegatívna baktéria Bordetella pertussis.
- Záškrt: Symptómy ako štekavý kašeľ, ťažkosti s prehĺtaním a sladkastý zápach z úst sú spôsobené toxínom grampozitívnej tyčinkovej baktérie Corynebacterium diphtheriae.
- Tuberkulóza: Mycobacterium tuberculosis je najčastejšou príčinou tohto závažného infekčného ochorenia podliehajúceho hláseniu.
- Infekcie E. coli: Escherichia coli je gramnegatívna baktéria, ktorej existuje niekoľko kmeňov. Niektoré z nich žijú prirodzene v črevách zdravých ľudí. Iné kmene E.coli však môžu spôsobiť infekcie, napríklad v tráviacom alebo močovom trakte (ako je hnačka a cystitída).
- Salmonelóza (otrava salmonelou): Tento termín sa vzťahuje na infekčné ochorenia a otravy jedlom spôsobené špecifickou podskupinou baktérií Salmonella. Zahŕňa okrem iného týfus a paratýfus.
- Listeriová infekcia (listerióza): Táto otrava jedlom je spôsobená grampozitívnymi baktériami druhu Listeria monocytogenes. Sprevádza ho nevoľnosť, vracanie a hnačka. Môže sa nakaziť konzumáciou kontaminovaných potravín, ako sú mliečne výrobky, surová zelenina alebo nedostatočne ohrievané mäso.
- Cholera: Gramnegatívna baktéria Vibrio cholerae je zodpovedná za ťažké hnačkové ochorenie, ktoré sa vyskytuje najmä v oblastiach so zlými hygienickými podmienkami.
Bakteriémia a sepsa
Normálne sa baktérie v krvi nenachádzajú. Ak existujú, nazýva sa to bakteriémia. Môže k nemu dôjsť napríklad vtedy, keď niekomu krvácajú ďasná pri intenzívnom čistení zubov alebo sa poreže vreckovým nožom. Baktérie sa môžu dostať do krvného obehu aj počas bakteriálnych infekcií (ako je bakteriálna pneumónia) alebo počas zubného alebo lekárskeho zákroku.
Bakteriémia nie vždy spôsobuje príznaky, ak imunitný systém baktérie rýchlo eliminuje.
Najmä u ľudí s oslabeným imunitným systémom však môžu baktérie pri dostatočne dlhom a väčšom počte spôsobiť infekciu (napr. zápal vnútornej výstelky srdca = endokarditída). Dôsledkom môže byť veľmi prudká reakcia celého tela, ktorá sa nazýva sepsa („otrava krvi“). V najhoršom prípade môže viesť k smrti. Riziko úmrtia sa však v jednotlivých prípadoch značne líši. Závisí to okrem iného aj od typu baktérie a ako rýchlo je pacient liečený.
Baktérie: Prenos alebo infekcia
Napríklad ľudia sa môžu nakaziť salmonelou prostredníctvom infekcie: Ak si ľudia s hnačkou súvisiacou so salmonelou po toalete dôkladne neumyjú ruky, môžu preniesť choroboplodné zárodky na predmety (ako sú kľučky dverí, príbory). Ak sa zdravý človek dotkne týchto predmetov a potom si chytí ústa, nos alebo oči, môže sa nakaziť. Priama infekcia z človeka na človeka prostredníctvom infekcie je tiež možná, keď si infikovaná osoba potrasie rukou so zdravou osobou s kontaminovanými rukami.
Salmonela sa však prenáša najmä kontaminovanými potravinami. Táto cesta infekcie existuje aj pre niektoré ďalšie baktérie, ako je Listeria (pôvodca listeriózy) a zástupcovia rodu Campylobacter (pôvodca nákazlivých hnačkových ochorení).
Posledne menované, podobne ako Salmonella a niektoré ďalšie baktérie, sa môžu prenášať aj kontaminovanou vodou.
V niektorých prípadoch je infekcia možná pohlavným stykom, ako v prípade chlamýdií a pôvodcu kvapavky (gonokokov).
Bakteriálna infekcia: liečba
Niektoré antibiotiká sú účinné proti mnohým rôznym druhom baktérií (širokospektrálne alebo širokospektrálne antibiotiká), zatiaľ čo iné sa zameriavajú na špecifické skupiny baktérií (úzkospektrálne alebo úzkospektrálne antibiotiká).
Medzi dobre známe skupiny antibiotík patria penicilíny, cefalosporíny, tetracyklíny a makrolidové antibiotiká.
Nie každá bakteriálna infekcia si vyžaduje liečbu antibiotikami. Alternatívne alebo okrem toho môžu byť užitočné aj iné opatrenia, ktoré nie sú špecificky zamerané na baktérie, ale aspoň zmierňujú symptómy (napr. lieky proti bolesti a protizápalové lieky).
Očkovanie proti baktériám
Niektorým infekčným ochoreniam spôsobeným baktériami možno predchádzať očkovaním. Podaná vakcína stimuluje imunitný systém, aby vytvoril špecifické protilátky proti príslušnému bakteriálnemu patogénu (aktívna imunizácia). To vyzbrojuje imunitný systém pre prípad, že by sa neskôr objavila „skutočná“ infekcia týmito baktériami. Infekcia tak môže byť v ranom štádiu potlačená alebo aspoň oslabená.
Príklady dostupných očkovaní proti baktériám:
- Očkovanie proti záškrtu
- Očkovanie proti čiernemu kašľu
- Očkovanie proti tetanu (dostupné aj ako pasívna imunizácia, pri ktorej sa injekčne podávajú hotové protilátky)
- Očkovanie proti Haemophilus influenzae typu B (očkovanie proti HiB)
- Očkovanie proti meningokokom
- Očkovanie proti cholere
- Očkovanie proti týfusu
Niektoré z týchto vakcín sú dostupné ako kombinované prípravky rôznych kompozícií. Napríklad Td vakcína chráni súčasne pred baktériami tetanu a záškrtu.
