|
|
|
CRETEREA SI INMULTIREA BACTERIILOR
Cresterea si inmultirea bacteriilor este rezultatul nutritiei si al metabolismului bacterian.
Viteza de multiplicare a bacteriilor este foarte mare. S-a facut un calcul ipotetic din care rezulta ca, daca la fiecare 20' are loc o diviziune, dintr-o celula bacteriana cultivata intr-un mediu nelimitat ar lua nastere intr-o zi 1x1021 celule, ceea ce ar corespunde unei mase de 4.000 de tone. In realitate, o asemenea rata de inmultire a bacteriilor nu este posibila, fiind impiedicata de epuizarea substantelor nutritive si a factorilor de crestere, pe de o parte, si de acumularea metabolitilor toxici, pe de alta parte.
Figura17 – Diviziunea bacteriana a bacteriilor gram pozitiv
Figura 18 – Curba de multiplicarea a bacteriilor in mediu limitat
Bacteriile se divid in marea lor majoritate prin diviziune binara, cu exceptia chlamydiilor, care au un ciclu de dezvoltare unic in lumea bacteriana. Diviziunea este precedata de cresterea in volum a celulei bacteriene, dedublarea materialului nuclear si a componentelor citoplasmatice, ceea ce duce la un dezacord intre masa si volumul celulei bacteriene. Cand acest dezacord atinge un punct critic se produce diviziunea celulei parentale in doua celule fiice, identice cu celula din care au provenit.
La bacili diviziunea se face intotdeauna dupa un plan perpendicular pe lungimea bacteriilor, in timp ce la coci planurile de diviziune sunt variate. Celulele fiice se pot separa imediat dupa diviziune sau pot ramane legate una de cealalta, rezultand o asezare caracteristica, utila in recunoasterea bacteriilor ca, de exemplu, a celor din genul Staphylococcus, Streptococcus, Neisseria etc.
Diviziunea bacteriilor gram pozitive are loc prin formarea unui sept intre cele doua celule fiice, pe cand bacteriile gram negative se divid prin strangulare directa.
4.1. Curba de crestere si inmultire a bacteriilor intr-un mediu
limitat
Daca se introduce un inocul (un numar redus) de celule bacteriene dintr-o cultura pura intr-un mediu de cultura proaspat si se incubeaza intr-o atmosfera prielnica speciei respective, bacteriile vor creste si se vor inmulti, iar timpul care trece de la o diviziune celulara la urmatoarea se numeste timp de generatie. Daca se apreciaza numarul de celule bacteriene la intervale diferite de timp de la momentul inocularii si reprezentam grafic raportul care se stabileste intre acest numar si timpul care s-a scurs, vom obtine doua curbe caracteristice in functie de celulele bacteriene luate in calcul.
• o numaratoare totala a germenilor ce cuprinde toate celulele bacteriene care au luat nastere, atat cele vii cat si cele moarte, sau
• o numaratoare a germenilor viabili, cu o deosebita importanta practica si care apreciaza numarul de microbi capabili sa se inmulteasca in continuare
4.2. Curba de multiplicare a bacteriilor in mediu limitat
cuprinde urmatoarele faze:
• Faza de lag. In aceasta perioada nu se remarca o crestere a numarului de celule, cu toate ca ele cresc in volum si dovedesc o activitate metabolica intensa. Durata acestei faze variaza in functie de specie, conditiile de mediu, de numarul de celule din inocul si este intervalul de timp in care celulele se adapteaza noilor conditii de mediu. Astfel, daca mediul in care sunt inoculate celulele bacteriene difera de mediul din care au provenit, ele vor trebui sa-si readapteze echipamentul enzimatic noilor conditii, renuntand la secretia unor enzime pe care le vor inlocui cu altele. In aceasta faza se pot induce mutatii sau se produce selectia unor mutante capabile sa creasca sau sa se inmulteasca pe noul mediu. Sensibilitatea bacteriilor fata de chimioterapice este crescuta. La majoritatea bacteriilor de interes medical, durata ei este in jur de 1/2 de ora, iar la formele sporulate 3-4 ore.
• Faza exponentiala sau logaritmica este precedata de o faza de accelerare in care celulele bacteriene incep sa se inmulteasca din ce in ce mai repede. Celulele se divid constant prin fisiune binara, deci in progresie logaritmica, raportul dintre numarul bacteriilor si timp fiind liniar. Aceasta rata intensa de multiplicare este posibila doar in vitro, in vivo ea fiind mult franata de mecanismele apararii antiinfectioase. Durata acestei perioade este dependenta de aceleasi conditii de mediu ca si faza precedenta dar si de specie. Astfel E.coli are un timp de generatie de aproximativ 10 minute iar Mycobacterium tuberculosis peste 25 ore. Sensibilitatea la antibiotice a microbilor ramane crescuta. Compozitia mediului de cultura se modifica pana la sfarsitul acestei faze pe de o parte datorita consumului principiilor nutritivi iar pe de alta parte, acumularii de metaboliti. Faza de inmultire logaritmica este urmata de o perioada de incetinire dupa care se instaleaza.
• Faza stationara. Multiplicarea bacteriilor in progresie logaritmica nu mai este posibila, rata de inmultire scade treptat pana cand bacteriile trec in faza stationara. Numarul bacteriilor ramane constant, de unde s-ar putea deduce ca numarul bacteriilor care se nasc este egal cu cel al bacteriilor care mor. In realitate, insa, numarul bacteriilor ramane constant deoarece ele nici nu se inmultesc si nici nu mor. In aceasta faza, celulele nu mai cresc, ci are loc o activitate metabolica endogena, prin care celula isi sintetizeaza rezerve de energie si produsi intermediari necesari mentinerii in viata in noile conditii. Incetarea multiplicarii in faza stationara se datoreaza in principal epuizarii unui factor nutritiv esential din mediu, numit factor limitant si acumularii unor produsi toxici cum sunt, de pilda, acizii organici care, prin scaderea pH-ul mediului, limiteaza multiplicarea bacteriilor. In acesta faza scade sensibilitatea tulpinilor la chimioterapice.
Data fiind schimbarea conditiilor de viata ale bacteriilor, acestea vor prezenta modificari ale morfologiei si fiziologiei lor, atat unele fata de celelalte, cat si comparativ cu faza exponentiala. Astfel, bacteriile gram-pozitive nu mai retin cristalul violet si apar gram-negative pe frotiurile colorate.
In faza stationara celulele contin cantitati mari de polizaharide si lipide, substante pe care nu le gasim in faza de multiplicare exponentiala. La inceputul fazei stationare, unele specii bacteriene produc anumiti metaboliti secundari cu distributie taxonomica foarte riguroasa. Acest metaboliti includ antibiotice, colicine si exotoxine.
Initierea sporogenezei la bacteriile sporulate se petrece la sfarsitul fazei exponentiale sau la inceputul fazei stationare. Durata fazei stationare este in general de cateva ore.
• Faza de declin care dureaza mai multe zile se caracterizeaza prin scaderea numarului de bacterii, remarcandu-se o divergenta intre curba care ilustreaza numarul total de bacterii si cea care reprezinta bacteriile vii. Ea se datoreaza scaderii substantelor nutritive si acumularii de substante toxice pentru bacterii. La acesti factori se adauga la unele specii bacteriene proprietatea de autoliza cu eliberarea continutului citoplasmatic in mediu. Modificarile morfologice sunt pregnante atat in ceea ce priveste forma, dimensiunile cat si caracterele tinctoriale. In timp mor toate bacteriile, cu exceptia celor sporulate, si cultura se autosterilizeaza.
Cultivarea bacteriilor in mediu limitat este utilizata in laboratoarele de bacteriologie medicala, pentru stabilirea diagnosticului unei infectii bacteriene, caracterele culturale sunt deosebit de importante in identificarea bacteriilor.
4.3. Curba de crestere si inmultire a bacteriilor
in culturi continui
Cand se urmareste obtinerea unei mase mari microbiene sau a unor produsi bacterieni pentru cercetare, preparare de vaccinuri, diversele industrii (farmaceutica, alimentara etc.), cultivarea bacteriilor se face in sisteme deschise, in care mediul de cultura este permanent inlocuit cu mediu proaspat, indepartandu-se in acelasi timp masa nou formata de bacterii. Bacteriile vor fi mereu in faza logaritmica, curba de inmultire avand un aspect liniar. In acest fel se obtin culturile continui, pentru realizarea carora este necesar un chimiostat sau un turbidistat.
4.4. Inmultirea bacteriilor in organism
Urmarind curba de multiplicare a bacteriilor intr-un mediu limitat, putem deduce ca dupa patrunderea in organism a unui numar mic de microbi, se poate produce o infectie. Un astfel de exemplu este meningita, in care meningococul se inmulteste foarte rapid punand viata pacientului in pericol daca nu se intervine cu un tratament antiinfectios.
Pe de alta parte, insa, nu toate bacteriile se divid repede. Baciul tuberculos, de pilda, a carui timp de generatie este de 24 de ore, se va inmulti lent si va produce o infectie cu evolutie insidioasa, cronica.
In organism, cresterea si multiplicarea bacteriilor este diferita de multiplicarea in vitro, fiind stresata de necesitati nutritive (prin competitie cu flora normala) si prin mecanismele de aparare antiinfectioasa. Conditiile pe care microorganismele le intalnesc in organism le selecteaza pe acelea care cresc in anumite limite de temperatura, osmolaritate si pH.
Agentii infectiosi pe care ii gasim numai in organismele infectate vor supravietui in vitro numai in conditiile de temperatura, osmolaritate si pH apropiate organismului nostru.
Microorganismele care au si alt habitat decat omul cresc in limite mai largi, necesitatile nutritive ale unui microb reflectand, in general, habitatul lui. Astfel, goncocii, care traiesc aproape numai in organismul uman, au pretentii nutritive mai mari necesitand pentru cultivarea in vitro medii speciale, pe cand E. coli, Pseudomonas aeruginosa si alte specii, care supravietuiesc frecvent in mediul inconjurator, numai medii minimale.
La aspectele mentionate se adauga habitatul in organism al agentilor infectiosi. Astfel, bacteriile cu habitat extracelular sunt expuse actiunii anticorpilor, complementului, fagocitozei, spre deosebire de bacteriile ce se inmultesc intracelular si care sunt protejate de actiunea acestor factorii si scapa uneori supravegherii imunologice.
Bacteriile dezvolta mecanisme adaptative care sa ocoleasca barierele ce se opun inmultirii lor. Precizam ca si in conditiile in care multiplicarea bacteriilor este oprita, simpla lor prezenta in organism poate constitui un permanent stimul imunologic cu urmari benefice sau dimpotriva, daunatoare.
