Μικροβιολογία του νερού Χαρακτηριστικά βακτηρίων Μ. ΑΡΒΑΝΙΤΙΔΟΥ-ΒΑΓΙΩΝΑ Καθηγήτρια Ιατρικής Σχολής, ΑΠΘ Watermicro Πρόγραμμα Κατάρτισης Εξ αποστάσεως (Distance learning course)

Μικροβιολογία Επιστήμη που ασχολείται με τη μελέτη των οργανισμών οι οποίοι δεν είναι ορατοί με γυμνό μάτι ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ

Μικροβιολογία νερού Μικροβιολογία υδάτινου περιβάλλοντος είναι ο κλάδος της μικροβιολογίας που ασχολείται με τους μικροοργανισμούς, το πλανκτόν, τα biofilms, του υδάτινου περιβάλλοντος (ρυάκια, ποταμούς, λίμνες, χιόνι, βροχή, υπόγεια νερά, θάλασσες Μικροβιολογία νερού είναι ο κλάδος της μικροβιολογίας που ασχολείται με τους μικροοργανισμούς του πόσιμου νερού

ΙΑΤΡΙΚΗ ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ Ασχολείται με: Ασχολείται με:  την αιτιολογία των λοιμωδών νοσημάτων  την παθογένεια  την εργαστηριακή διάγνωση  τη θεραπεία των νόσων που προκαλούνται από αυτά αυτά  την επιδημιολογία  τον έλεγχο και την πρόληψη των λοιμώξεων

 Η τριάδα των λοιμωδών νοσημάτων ξενιστής λοιμώδης παράγοντας περιβάλλον

 Μόλυνση προσωρινή παρουσία μικροβίων χωρίς βλάβη ή εισβολή στους ιστούς Σχέση ξενιστού-μικροβίου  Αποικισμός συνεχής παρουσία χωρίς βλάβη ή εισβολή στους ιστούς  Λοίμωξη: εισβολή και βλάβη από τα μικρόβια / τοξίνες

Λοιμώδεις παράγοντες βακτήρια ιοί μικρόβια μύκητες παράσιτα Προκαρυωτικοί οργανισμοί Ευκαρυωτικοί οργανισμοί

Κυτταρική οργάνωση Χαρακτηριστικά προκαρυωτικών οργανισμών  DNA δεν περιβάλλεται από μεμβράνη  Απουσιάζει ΕΔ  Μικρά ριβοσωμάτια στο κυτταρόπλασμα  Απουσιάζουν τα μιτοχόνδρια  Σύνθετο κυτταρικό τοίχωμα Αναπαραγωγή

Βακτήρια Ονοματολογία Ταξινόμηση Δομή Ενέργεια Διατροφή Ανάπτυξη

Διαφορές ιών από άλλους μικροοργανισμούς 1. Μικρό μέγεθος 2. Πολλαπλασιασμός μόνο σε ζώντα κύτταρα 10 – 300 nm 3. Γενετικό υλικό DNA ή RNA

πρώτο όνομα γένος Staphylococcus δεύτερο όνομα είδος aureus Βακτήρια ονοματολογία

Βακτήρια ταξινόμηση σχήμα χρώση ικανότητα ανάπτυξης με ή χωρίς οξυγόνο περιεχόμενο DNA χαρακτηριστικά ανάπτυξης

Ταξινόμηση βακτηρίων με βάση το σχήμα

Βακτήρια δομή

Έλυτρο (κάψα) πολυσακχαρίτης προστασία προσκόλληση Εξωτερικές δομές

Φίμπριες (τριχίδια ή κροσσοί) κοινά συζευκτικά Βλεφαρίδες (μαστίγια) κίνηση

Πεπτιδογλυκάνη L-alanine D-glutamic acid L-lysine/Diaminopimelic acid D-alanine Muramic acid Glucosamine

Gram(+) κυτταρικό τοίχωμα

Gram(-) κυτταρικό τοίχωμα

Λιποπολυσακχαρίτης (LPS) Lipid A Glucosamine disaccharide Beta hydroxy fatty acids Core Heptoses Ketodeoxyoctonic acid O-antigen Highly variable n

Σπόροι  ανθεκτικές μορφές των βακτηρίων σε δυσμενείς συνθήκες σπορογόνα βακτήρια βάκιλλοι, κλωστηρίδια DNA Κυτταρόπλασμα Κυτταρική μεμβράνη, πεπτιδογλυκάνη, περίβλημα Αντοχή θερμότητα, αφυδάτωση, ακτινοβολία, χημικά

Ιδιότητες σπόρων και σημασία τους Αντοχή στη θερμότητα καταστροφή 121  C αποστείρωση 121  C 15 min Αντοχή στα χημικά μεταβολική δραστηριότητα Αντιβιοτικά αναποτελεσματικά Αδιαπέραστο περίβλημα

Απαιτήσεις βακτηρίων για ανάπτυξη (παρουσία ή απουσία)οξυγόνο (παρουσία ή απουσία) ενέργειαενέργεια θρεπτικές απαιτήσειςθρεπτικές απαιτήσεις θερμοκρασίαθερμοκρασία pHpH

Διάκριση βακτηρίων ανάλογα με τις ανάγκες τους σε οξυγόνο  αερόβια υποχρεωτικά  αναερόβια υποχρεωτικά  αναερόβια προαιρετικά  μικροαερόφιλα

Καμπύλη ανάπτυξης βακτηρίων COLONY FORMING UNITS TIME Lag Log Stationary Death

Γενετικές ανταλλαγές βακτηρίων Μεταμόρφωση μεταφορά DNA από ένα βακτήριο στο άλλο Μεταγωγή μεταφορά DNA μέσω βακτηριοφάγου από ένα βακτήριο στο άλλο Σύζευξη μεταφορά DNA μέσω πλασμιδίων

Εργαστηριακές προσεγγίσεις ανίχνευσης ειδικών αντισωμάτων έναντι του βακτηρίου  καλλιέργεια  μοριακές μέθοδοι ανίχνευσης νουκλεϊνικού οξέος του βακτηρίου  ορολογικές μέθοδοι ανίχνευσης αντιγόνου του βακτηρίου  άμεση παρατήρηση

Ταυτοποίηση βακτηρίου  Καλλιέργεια τοποθέτηση του δείγματος σε θρεπτικά υλικά  Άμεσο παρασκεύασμα

Χρώση κατά Gram Σε όλα τα βακτήρια η πρώτη χρωστική εισέρχεται από το κυτταρικό τοίχωμα και χρωματίζει το μικροβιακό κύτταρο Η ακετόνη δεν αποχρωματίζει όλα τα βακτήρια Η δεύτερη χρωστική χρωματίζει τα βακτήρια που έχουν αποχρωματισθεί Gram(+): κυανά σκούρα Gram(-): κόκκινα

Gram + cocci Staphylococcus

Gram θετικοί κόκκοι Στρεπτόκοκκοι

Στρεπτόκοκκος πυογόνος

Gram αρνητικά βακτηρίδια

Biochemical tests (API 20E System)

Gram(-) cell envelope

Χρώσεις  Θετική χρώση  Αρνητική χρώση (νιγροσίνη)  Απλή χρώση  Σύνθετη χρώση (Gram)

Χρώση κατά Gram κρυσταλλικό ιώδες Lugol ακετόνη σαφρανίνη

Μορφολογία Gram χρώσης  Gram θετική ή αρνητική  σχήμα κόκκοικόκκοι βάκιλλοιβάκιλλοι σπειροχαίτεςσπειροχαίτες  ένα ή πολλά κύτταρα ομάδες ( staphylococci) αλυσίδες (streptococci)

Ταυτοποίηση βακτηρίου  Καλλιέργεια τοποθέτηση του δείγματος σε θρεπτικά υλικά  Άμεσο παρασκεύασμα

Θρεπτικά υλικά ή υποστρώματα Κατάλληλες θρεπτικές ουσίες Κατάλληλο pH Στείρα μικροοργανισμών υγρά – στερεά δοκιμαστικοί σωλήνες τρυβλία Petri επώαση 37 0 x ώρες

Σπουδαιότερα θρεπτικά υλικά Θρεπτικός ζωμός πεπτόνη – εκχύλισμα κρέατος – NaCl Θρεπτικό άγαρ θρεπτικός ζωμός + άγαρ 1–2 % Άγαρ πηκτωματώδης ουσία (πολυσακχαρίτης) από φύκη ρευστοποιείται στους C στερεοποιείται στους C αιματούχο άγαρ, σοκολατούχο άγαρ, Mac-Conkey, Löffler, Löwenstein-Jensen

Παραλλαγές θρεπτικών υλικών Εμπλουτισμένα υλικά (αίμα,ορό αίματος,αυγά) για μικρόβια με αυξημένες απαιτήσεις πχ. αιματούχο άγαρ Εκλεκτικά θρεπτικά υλικά ανάπτυξη μικροβίων σε μικρότερο χρόνο πχ.Loffler Διαφοροποιητικά υλικά διάκριση μικροβίων ανάλογα με ορισμένες ιδιότητες τους πχ. Mac Conkey, SS άγαρ Ανασταλτικά υλικά αναστέλλουν την ανάπτυξη κοινών βακτηρίων πχ. Lowenstein

Καλλιεργητική απομόνωση και ταυτοποίηση βακτηρίου τοποθέτηση του δείγματος σε θρεπτικά υλικά  Επώαση  Επώαση 37°C ώρες υγρά θρεπτικά υλικά θολερότητα στερεά θρεπτικά υλικά αποικίες ορατοί μακροσκοπικά σχηματισμοί διαφόρου σχήματος, μεγέθους, χρώματος,

Βήματα για την καλλιεργητική απομόνωση και τυποποίηση των βακτηρίων Βήμα 1ο παρατήρηση των αποικιών Βήμα 2ο. Χρώση κατά Gram και παρατήρηση στο μικροσκόπιο Βήμα 3ο Ταυτοποίηση με βιοχημικές ιδιότητες Βήμα 4ο Δοκιμασία ευαισθησίας στα αντιβιοτικά

Αιμόλυση Παραγωγή χρώματος στο άγαρ Χαρακτηριστικά αποικιών για την ταυτοποίηση βακτηρίων

Ταυτοποίηση βακτηρίων Βιοχημικές ιδιότητες βακτηρίων Διάσπαση μανιτόλης

Πηκτάση αρνητική πηκτάση θετική Δοκιμασία πηκτάσης

Voges-Proskauer test

Βιοχημικές δοκιμασίες

No growth Susceptible Not susceptible Bacterial lawn lawn Growth Antibiotic disk Δοκιμασία ευαισθησίας στα αντιβιοτικά

Τα συχνότερα βακτηρίδια στο νερό Βακτηρίδιο Σταθερότητα σe νερό Ανθεκτικότητα στη χλωρίωση Μέγεθος (mm) Νοσήματα Burkholderia πολλαπλασιάζεταιμικρή 1.0–4.0 Μελιοείδωση, σηψαιμία Campylobacter jejuni, C. coli μέτριαμικρή 1.5–4.0 Διάρροια με αίμα και βλέννη Escherichia coli (εντεροπαθογόνο, εντεροαιμορραγικό) μέτριαμικρή 0.2–2.0 Διάρροια με αίμα, ουραιμικό αιμολυτικό σύνδρομο Legionella species πολλαπλασιάζεταιμικρή 0.5–3.0 Πνευμονία Salmonella typhi μέτρια μικρή 0.2–2.0 Τυφοειδής πυρετός Shigella species Short Bacillary dysentery μικρή 0.2–2.0 Βακτηριακή δυσεντερία Vibrio cholera μικρή 1.0–3.0 Χολέρα Yersinia enterocoliticaμεγάλη μικρή 0.2–2.0 Διάρροια συχνά με αίμα

Οι συχνότεροι ιοί στο νερό Ιοί Σταθερότητα στο νερό Ανθεκτικότητα στη χλωρίωση Μέγεθος (mm) Νοσήματα Adenovirus 40, 41 μεγάλημέτρια 0.07 Σοβαρή γαστρεντερίτιδα Astroviruses μεγάλημέτρια 0.03 Ήπια γαστρεντερίτιδα Enteroviruses μεγάλημέτρια 0.03 Μυαλγία, μηνιγγίτιδα,παράλυση Hepatitis A virus μεγάλημέτρια 0.03 Ηπατίτιδα Hepatitis E virusμεγάλη μέτρια 0.03 Ηπατίτιδα Noroviruses High μεγάλη μέτρια 0.03 Ήπια γαστρεντερίτιδα Sapovirusesμεγάλη μέτρια 0.03 Ήπια γαστρεντερίτιδα Rotavirusesμεγάλη μέτρια 0.06 Σοβαρή γαστρεντερίτιδα

Τα συχνότερα πρωτόζωα στο νερό Πρωτόζωα Σταθερότητα στο νερό Ανθεκτικότητα στη χλωρίωση Μέγεθος (mm) (ωοκύστη/ κύστ η Νοσήματα Cryptosporidiu m parvum μεγάλη 4.0–10.0κρυπτοσποριδί ωση (διάρροια) Cyclospora cayetanensis μεγάλη 8.0–10.0κυκλοσποριδίω ση (διάρροια) Entamoeba histolytica) μέτριαμεγάλη8.0–15.0αμοιβάδωση(αμ οιβαδική δυσεντερία) Giardia intestinalis) μέτρια μεγάλη7.0–12.0γιαρδίαση (διάρροια) Toxoplasma gondii μεγάλη 2.0–70.0Τοξοπλάσμωση