|
|
|
INFLUENTA FACTORILOR DE MEDIU ASUPRA INMULTIRII BACTERIILOR
Unii parametri fizici ai mediului inconjurator influenteaza in mod hotarator cresterea si multiplicarea microorganismelor.
1. Temperatura
Temperarura optima de dezvoltare a bacteriilor este cea a habitatului lor natural. In functie de aceasta temperatura, bacteriile se impart in psihrofile, care se inmultesc optim la 20°C dar si sub aceasta temperatura, mezofile, cu temperatura optima cuprinsa intre 20-40°C si termofile, care se inmultesc optim la peste 45°C. Bacteriile mezofile sunt cele patogene deoarece se inmultesc la temperatura organismului, fiind denumite si bacterii "homeoterme".
Limitele de temperatura in care aceste bacterii pot sa creasca sunt insa mai mari si variaza de la specie la specie. Astfel, gonococul si meningococul nu suporta variatii mai mari de 1-2°C fata de temperatura optima, spre deosebire de enterobacterii, care cresc in limite foarte largi.
Microorganismele sunt sensibile la temperaturile ridicate, aplicatia practica a acestui aspect fiind sterilizarea.
Temperaturile moderat scazute, ca, de pilda, cea de +4oC din frigidere, nu distrug bacteriile, dar opresc in general inmultirea lor prelungindu-le viabilitatea. Din acest motiv, majoritatea produselor biologice sau patologice destinate examenului bacteriologic se pastreaza in aceste conditii. Totusi, exista tulpini microbiene care se inmultesc si la temperatura frigiderului ca, de exemplu, tulpinile criogene de Pseudomonas aeruginosa, ce se inmultesc la 0oC si tulpini din familia Enterobacteriaceae (E.coli) care se in inmultesc la +5oC. Acest aspect trebuie luat in calcul de catre medicul bacteriolog, mai ales acolo unde implicatia etiologica a unui germene intr-o infectie se bazeaza pe criteriul numeric.
Congelarea. Daca o suspensie bacteriana este supusa inghetului la temperaturi nu prea mici fata de 0oC, cristalizarea apei determina formarea unor spatii ce contin solutii concentrate de saruri care nu cristalizeaza decat la temperaturi mult mai joase (-20°C pentru NaCl de exemplu), cand solutiile devin saturate si pot cristaliza. Aceste concentratii ridicate de saruri minerale, la care se adauga cristalele de apa, vor leza structurile bacteriene. Prin inghetare nu vor fi omorate toate celulele unei suspensii, dar inghetul si dezghetul repetat scad foarte mult numarul de bacterii viabile.
Conservarea prin congelare. Temperatura congelatoarelor casnice (-10°C) nu este destul de scazuta pentru a permite conservarea bacteriilor. Temperatura optima este cea realizata de CO2 (-78°C) sau de azotul lichid (-180°C). Conservarea bacteriilor, a virusurilor prin congelare este favorizata de adaosul de glicerol sau dimethilsulfoxid. Acesti agenti chimici induc o solidificare amorfa, vitroasa care inlocuieste solicificarea prin cristalizare.
2. pH-ul
Bacteriile se pot dezvolta in limite largi de pH, cele patogene pentru om dezvoltandu-se optim la un pH de 7,2-7,4. Exista si exceptii ca, de pilda, bacteriile din genul Brucella care cresc la un pH de 6,0 si vibrionul holeric la pH de 9,0. Lactobacilii, prezenti in flora vaginala normala se dezvolta chiar si la un pH de 3,9.
Unele bacterii modifica ele insasi prin procesele metabolice pH-ul mediului. Aceasta modificare poate opri inmultirea lor sau chiar distruge cultura. Din acest motiv, multe medii au in compozitia lor solutii tampon care mentin pH-ul in limite convenabile.
Modificarea de catre o bacterie a pH-lui unui mediu poate avea valoare deosebita in identificarea unui microb si poate fi sesizata prin adaugarea in mediu a unui indicator de pH. Foarte multe bacterii se identifica biochimic prin proprietatea lor de a fermenta diferite zaharuri. Aceasta capacitate se evidentiaza tocmai prin insamantarea unei bacterii pe mai multe medii ce contin fiecare alt zahar si un indicator de pH. In cazul fermentarii, acidifierea va determina schimbarea culorii mediului.
3. Umiditatea
Apa libera este absolut necesara cresterii si multiplicarii microbilor. Necesarul de apa variaza in functie de specie. Astfel, datorita continutului sarac in apa a unor alimente cum sunt gemul de fructe, painea, unele sorturi de cascaval, arahidele etc., multiplicarea bacteriilor este practic imposibila, in timp ce mucegaiurile se pot dezvolta foarte bine chiar si in aceste conditii.
Pentru a aprecia umiditatea, se compara continutul in apa a vaporilor deasupra apei curate, care se noteaza cu 1, cu continutul in vapori deasupra mediului de cultura. Bacteriile de interes medical au nevoie de o umiditate de 0,98, pe cand ciupercile cresc si la o umiditate de 0,8.
Prin liofilizare (desicare brusca la -78oC), care este o metoda de conservare a microbilor, se extrage practic intreaga apa libera din celulele bacteriene, ceea ce are ca urmare cresterea stabilitatii biopolimerilor si incetarea metabolismului. Bacteriile liofiliizate se pastreaza ani de zile.
4. Concentratia de bioxid de carbon
Cu toate ca bacteriile de interes medical nu pot folosi bioxidul de carbon ca sursa de carbon, acesta este absolut necesar reactiilor de carboxilare in biosinteza unor substante propri celulei bacteriene (aminoacizi, purine, pirmidine etc.). Necesarul de bioxid de carbon al bacteriilor este diferit. Astfel, unele specii (Neisseria meningitidis, N. gonorrhoeae) sunt dependente de prezenta lui in concentratii ridicate pana la 10% in atmosfera in care se dezvolta, pe cand altele ca, de exemplu, S.aureus se dezvolta la concentratia obisnuita de CO2 din atmosfera (0,03%), dar nu si intr-o atmosfera complet lipsita de CO2.
Astazi, incubarea produselor patologice din care se urmareste izolarea bacteriilor se efectueaza in termostate cu CO2 (6%), deoarece dezvoltarea lor este superioara celei din termostatele obisnuite.
Ultrasunetele
Ultrasunetele cu o frecventa peste 20.000 de cicli/s sunt bactericide. Bacteriile si virusurile sunt distruse de ultrasunete intr-un interval de o ora. Ultrasonarea microorganismelor se foloseste mai putin pentru sterilizare, cat pentru a obtine diferite componente bacteriene sau virale, cum sunt: enzime, pereti celulari, acizi nucleici bacterieni in scopul cercetarii acestora.
6. Presiunea hidrostatica
Bacteriile obisnuite sunt rezistente la presiunea atmosferica. Formele vegetative sufera alterari la 300 de atm si sunt omorate la 600 de atmosfere, presiune intalnita in oceane la o adancime de 6000m. Cultivarea bacteriilor la presiuni mari induce cresterea lor filamentoasa scazandu-le capacitatea de diviziune.
7. Presiunea osmotica
Bacteriile se inmultesc optim pe medii izotonice, rezistenta lor la variatiile presiunii osmotice fiind incomparabil mai mare decat cea a celulelor organismelor superioare. Aceasta rezistenta se datoreaza peretelui celular. Bacteriile din genul Mollicutes, lipsite de actiunea protectoare a peretelui celular, sunt foarte sensibile la variatii mici ale presiunii osmotice.
Intr-un mediu puternic hiperton, bacteriile vor pierde apa din citoplasma si vor muri. Acest fenomen se numeste de plasmoliza.
Daca presiunea osmotica a mediului este foarte scazuta, apa va patrunde in celula, care se va umfla devenind turgescenta. Moartea bacteriei se produce prin plasmoptiza.
Cresterea presiunii osmotice a unui mediu prin adaus de NaCl sau zaharuri sta la baza conservarii unor alimente.
Exista insa bacterii osmofile, dintre care cele halofile sunt capabile sa se inmulteasca in solutii hipersaline (bacteriile din genul Staphylococcus si Enterococcus). Pe baza acestei proprietati se prepara unele medii de imbogatire si selective asa cum este mediul hiperclorurat Chapmann pentru stafilococi. Acesta contine 7,5g NaCl la 100 ml de mediu, spre deosebire de mediile obisnuite care contin doar 5g/l. Dintre bacteriile osmofile mentionam si pe cele zaharofile, care sunt capabile sa se inmulteasca pe medii cu continut mare de glucide (6g%). Acest aspect este important pentru unele medicamente, ca de pilda, siropurile care, in ciuda continutului ridicat de zaharoza, se pot altera in urma contaminarii cu aceste bacterii.
8. Electricitatea
Electricitatea sub forma de curenti galvanici, curenti de joasa sau inalta frecventa nu afecteaza bacteriile. Daca insa curentul electric este trecut printr-un mediu lichid, bacteriile pot fi afectate sub actiunea unor ioni sau produsi chimici rezultati in urma electrolizei.
9. Radiatiile
9.1. Razele neionizante
Razele ultraviolete. Puterea bactericida a razelor luminoase devine perceptibila la o lungime de unda de 330nm, crescand pe masura scaderii lungimii de unda a luminii UV. Timpul necesar distrugerii microorganismelor depinde de intensitatea luminii, distanta de sursa de emisie si mediul in care se gasesc microorganismele. Mecanismul bactericid al razelor UV consta in inducerea formarii in celula bacteriana a unor dimeri de timina care interfereaza replicarea DNA. Alterarile altor elemente structurale bacteriene sunt neglijabile.
Fotoreactivarea. Modificarile induse in celulele bacteriene prin razele UV sunt reversibile, eficienta sterilizarii prin aceste raze nefiind prea performanta. Astfel, daca se expune o cultura bacteriana care a fost iradiata cu raze UV la lumina vizibila, o parte din dimerii de timina se vor disocia si bacteriile aparent omorate isi reiau activitatea metabolica si inmultirea. Aceasta poate depasi de sute de ori activitatea initiala a culturii neiradiate.
In scop practic lampile cu vapori de mercur se folosesc pentru a reduce numarul de bacterii existente in aer in salile de operatie, in laboratoare, in incaperi in care sunt adapostite animale de exprienta etc.
Efectul bactericid al razelor solare se datoreaza continutului in raze UV (300-400nm). In conditii naturale efectul bactericid al luminii solare este mai mare in tarile sudice unde continutul in raze UV este mare. Semple si Greig au aratat in India (1909) ca bacilii tifici expusi pe lenjerie alba la soare sunt distrusi in doua ore, pe cand la intuneric isi pastreaza viabiliatea peste 6 zile.
S-a observat insa ca expunerea la lumina puternica solara poate omora bacteriile chiar cand radiatiile UV sunt ecranate, datorita sensibilitatii la lumina a unor substante necesare metabolismului bacterian cum sunt riboflavina si porfiriniele. Astfel, expunerea la lumina solara a fiolelor in care se afla BCG1 va avea ca urmare pierderea viabilitatii si deci a eficientei vaccinului.
Sensibilizarea fotodinamica. Razele luminoase vizibile au o actiune bactericida slaba, care poate insa fi crescuta pana la nivelul actiunii razelor UV daca sunt trecute prin coloranti fluorescenti ca, de pilda, eozina, rosu bengal etc.
9.2. Radiatiile ionizante
Mecanismul bactericid al acestor raze consta in formarea in celula a unor radicali cu viata scurta si protoni. Acesti produsi vor altera bazele azotate si legaturile dintre ele. Efectul bactericid al razelor ionizante depinde de cantitatea de energie absorbita, temperatura, presiuea partiala a oxigenului, continutul in substante organice, prezenta unor substante protectoare ca alcoolii alifatici sau substante bogate in grupari sulfhidrilice, specia microorganismului si continutul in apa. Sporii sunt in general mai rezistenti decat formele vegetative ale bacteriilor, exceptie fiind o bacterie nesporulata, Micrococcus radiodurans, care este cel mai rezistent microorganism la radiatii. El rezista la doze de 200 de ori mai mari decat restul bacteriilor datorita faptului ca este echipat cu mecanisme deosebit de eficiente de reparare a alterarilor acizilor nucleici.
