Stručné shrnutí
- Bakterie – definice: mikroskopické jednobuněčné organismy bez buněčného jádra
- Jsou bakterie živé organismy? Ano, protože splňují nezbytná kritéria (jako je metabolismus, růst, rozmnožování).
- bakteriální rozmnožování: asexuální dělením buněk
- bakteriální onemocnění: např. tetanus, záškrt, černý kašel, šarla, chlamydiová infekce, kapavka, bakteriální tonzilitida, bakteriální zápal plic, bakteriální zánět středního ucha, salmonelóza, listerióza, tuberkulóza, cholera, tyfus, mor
- Léčba bakteriálních infekcí: Antibiotika
- Očkování proti bakteriím: možné např. proti záškrtu, černému kašli, tetanu, meningokokovým a pneumokokovým infekcím, choleře, břišnímu tyfu
Co jsou bakterie?
Bakterie jsou mikroskopické, jednobuněčné organismy a nejstarší živé organismy na Zemi. Vyskytují se v mnoha různých druzích a vyskytují se prakticky všude na světě – ve vzduchu, vodě a půdě, hluboko v zemské kůře a na vrcholcích nejvyšších hor, v horkých pramenech a v Arktidě a Antarktidě.
Bakterie tvoří zdaleka největší část normální lidské flóry (plus několik dalších, jako jsou houby a paraziti). Normální flóra označuje všechny mikroorganismy, které přirozeně kolonizují tělo. Pokud odborníci uvažují pouze o jednom konkrétním místě osídlení, hovoří například o střevní flóře (celkem všech přirozených bakterií ve střevě).
Kromě toho existuje několik druhů bakterií, které mohou způsobit onemocnění u lidí. Tyto typy lidských patogenních bakterií tvoří jen asi jedno procento všech známých bakteriálních druhů.
Struktura bakterií
Velikost bakterií se pohybuje od 0.1 do 700 mikrometrů (jeden mikrometr = jedna tisícina milimetru). Díky tomu jsou bakterie mnohem větší než viry, ale ve většině případů stále menší než lidské buňky.
Buněčná stěna a bičíky
V mnoha případech je bakteriální buněčná stěna tuhá, což dává bakterii pevný tvar (např. kulovité a tyčinkovité bakterie). Kromě toho existují šroubovité bakterie s tenčí a poměrně pružnou buněčnou stěnou. To umožňuje bakteriální buňce pohybovat se spirálovitými (a jinými) pohyby. Bakterie s tuhou buněčnou stěnou mají na druhé straně obvykle dlouhé vláknité bičíky, se kterými se mohou pohybovat (viz níže: Klasifikace podle bičíků).
Existuje také několik bakterií bez buněčných stěn. Příkladem jsou mykoplazmata (parazitické bakterie, které se však mohou samy rozmnožovat) a druhy termoplazmat (teplomilné bakterie se stabilní plazmatickou membránou, které žijí například ve vulkanických půdách).
Kapsle
Většina bakterií se navíc zvenčí obklopuje pouzdrem (viz níže: klasifikace podle zapouzdření). Jedná se o poměrně ostře ohraničenou, velmi hustou ochrannou vrstvu cukrů nebo bílkovinných stavebních prvků (aminokyselin).
Buněčná membrána a cytoplazma
Uvnitř buněčné stěny bakteriální buňky je připojena buněčná membrána, která se nachází s podobnou strukturou v živočišných (včetně lidských) buněk. Některé bakterie mají také vnější buněčnou membránu. Obklopuje buněčnou stěnu.
Uvnitř buňky, tedy v cytoplazmě, se nachází genetický materiál bakteriální buňky, tzv. bakteriální genom, spolu s různými dalšími buněčnými strukturami (např. tzv. ribozomy pro syntézu bílkovin). Někdy bakterie obsahují další genetický materiál ve formě plazmidů.
Bakteriální genom
Bakteriální genom obsahuje veškerou genetickou informaci bakteriální buňky nezbytnou pro život (informace o struktuře, metabolismu, rozmnožování). Skládá se z dvouvláknové DNA (zkratka pro kyselinu deoxyribonukleovou), tedy dvouvláknového řetězce určitého cukru a dalších stavebních prvků. Genetický materiál živočišných buněk je rovněž tvořen DNA. Mezi živočišnými a bakteriálními buňkami však existují významné rozdíly:
- Živočišné buňky: Genom DNA se nachází odděleně od zbytku cytoplazmy ve vlastním membránou uzavřeném kompartmentu – jádru. Navíc je organizován lineárně, tj. je přítomen ve formě jednotlivých chromozomů (kvazi jednotlivých vláken DNA).
Plazmidy
Kromě bakteriálního chromozomu obsahuje cytoplazma některých bakterií další malé, dvouvláknové kruhy DNA, buď jednoduché nebo vícečetné, známé jako plazmidy. Obsahují genetickou informaci, kterou bakteriální buňka za normálních životních podmínek nepotřebuje, ale která jí může poskytnout výhodu přežití v obtížných podmínkách.
To může být například plán na toxin, který zabíjí jiné bakterie. Schopnost bakteriální buňky být rezistentní vůči konkrétnímu antibiotiku může být také uložena v plazmidech.
Antibiotika jsou léky, které jsou specificky účinné proti bakteriím. Jsou tedy součástí standardní terapie bakteriální infekce.
Plazmidy se replikují nezávisle na bakteriálním chromozomu a distribuují se víceméně náhodně do dvou dceřiných buněk, když se bakterie množí buněčným dělením.
Konjugace trvá několik minut, ale je možná pouze mezi určitými typy bakterií.
Bakterie vs. viry
Nejdůležitější rozdíl je v tom, že bakterie mají metabolismus a mohou se samostatně množit – to neplatí pro viry. Více o srovnání virů a bakterií se dočtete v článku Viry.
Jaké bakterie tam jsou?
V současné době je známo asi 5,000 druhů bakterií. Ve skutečnosti je jich však pravděpodobně mnohem více: odborníci mají podezření, že na světě existují statisíce různých druhů bakterií.
Zárodky mohou být klasifikovány podle různých kritérií; nejběžnější jsou:
Klasifikace podle zbarvení
Bakterie lze klasifikovat podle barvy, kterou získají, když přijdou do kontaktu s určitými barvicími činidly. Nejběžnější metoda barvení pro identifikaci bakterií se nazývá Gramovo barvení. Podle toho se rozlišuje:
- Grampozitivní bakterie: Po přidání určité chemické látky zmodrají. Příklady zahrnují patogeny záškrtu a antraxu, pneumokoky (způsobují například zápal plic, meningitidu, sinusitidu a zánět středního ucha) a streptokoky (mimo jiné možné spouštěče zápalu plic a angíny).
- Gram-negativní bakterie: Při Gramově barvení získávají červenou barvu. Příkladem jsou patogeny černého kašle, tyfu, cholery a moru.
Odlišná struktura stěny má praktické důsledky i pro medicínu, zejména pokud jde o léčbu bakteriálních infekcí: některá antibiotika jsou účinná pouze proti grampozitivním bakteriím, jiná pouze proti gramnegativním bakteriím.
Klasifikace podle formy
Existují tři základní bakteriální formy:
- kulovité bakterie: Tyto kulaté až oválné bakterie (také nazývané koky) se často shlukují typickými způsoby: ve skupinách po dvou, čtyřech nebo osmi, ve větších shlucích (stafylokoky) nebo jako více či méně dlouhé řetězce (streptokoky).
- Tyčinkové bakterie: Štíhlé nebo baculaté tyčinkovité bakterie se mohou vyskytovat jednotlivě (jako jsou tyfusové bakterie) nebo v různých vzájemných ložiskách (jako jsou difterické bakterie). Tyčinkovité bakterie, které potřebují k životu kyslík (aerobní) a mohou tvořit spory (viz níže), se také nazývají bacily (např. bakterie antraxu).
- šroubovicové bakterie: Podle přesného vzhledu se tyto bakterie dělí do čtyř skupin – spirilla (např. původce krysí horečky), borrelie (např. původce lymské boreliózy), treponema (např. bakterie syfilis), a leptospira (např. původce leptospirózy).
Klasifikace podle patogenity
- fakultativně patogenní bakterie: Tyto bakterie způsobují onemocnění pouze za určitých okolností, například při oslabení imunitního systému.
- obligátní choroboplodné zárodky: V dostatečném množství vždy vyvolají onemocnění, např. salmonelu.
Nemoci mohou způsobit i bakterie přirozeně se vyskytující v těle – například pokud se v důsledku slabého imunitního systému nadměrně rozšíří nebo se dostanou na nesprávná místa v těle (např. střevní bakterie, které se v důsledku toho dostanou do močové trubice nebo pochvy nesprávná hygiena toalet). Patří tak mezi fakultativně patogenní bakterie.
Klasifikace podle bičíků
Většina bakterií nese bičíky na svém vnějším povrchu, s jehož pomocí jsou mobilní. Odborníci rozlišují mezi následujícími formami bičování:
- monotrichní bičování: pouze jeden bičík, např. bakterie cholery
- lofotrichní bičíky: několik bičíků uspořádaných do jednoho nebo dvou trsů, např. druh Pseudomonas
- peritrichózní bičíky: několik bičíků rozmístěných po celém vnějším povrchu bakteriální buňky (bičíky všude kolem), např. Salmonella (původce salmonelózy a břišního tyfu)
Klasifikace podle zapouzdření
Zapouzdřená je například bakterie Haemophilus influenzae. Mimo jiné může způsobit meningitidu, zánět středního ucha, bronchitidu, zápal plic a – jako Haemophilus influenzae typu B (HiB) – laryngitidu.
Mezi opouzdřené formy bakterií patří také pneumokoky (Streptococcus pneumoniae). Obvykle způsobují zápal plic, ale někdy i jiná bakteriální infekční onemocnění.
Klasifikace podle tvorby spor
Některé bakterie mohou za nepříznivých životních podmínek vytvářet trvalé formy s masivně sníženým metabolismem – tzv. spory. Na rozdíl od metabolicky aktivní (vegetativní) buňky mohou tyto buňky odolávat extrémně nepříznivým podmínkám prostředí, jako je teplo a chlad, a zůstávají životaschopné roky nebo dokonce desetiletí. Jakmile se podmínky opět zlepší, spor se přemění zpět na vegetativní bakteriální buňku.
Spory jsou ve skutečnosti bakterie v klidovém stavu.
Mezi sporotvorné bakterie patří především zástupci rodů Bacillus a Clostridium, například patogen sněti (Bacillus anthracis) a patogeny tetanu (Clostridium tetani) a botulismu (Clostridium botulinum).
Klasifikace podle poměru ke kyslíku
Obligátní anaerobní bakterie (anaeroby) jsou přesným opakem obligátních aerobů: Nemohou růst a prospívat v přítomnosti kyslíku – i malé stopy kyslíku mohou tyto bakterie v krátké době zabít. Na rozdíl od aerobů nedokážou eliminovat toxické kyslíkové radikály (aerobní bakterie mají pro tento účel speciální enzymy jako je kataláza). Obligátní anaerobní bakterie získávají svou potřebnou energii buď fermentací, nebo tzv. anaerobním dýcháním.
Fakultativně anaerobní bakterie jsou tolerantní, pokud jde o kyslík: mohou růst jak s kyslíkem, tak bez něj. Když je přítomen kyslík, získávají energii, kterou potřebují, prostřednictvím „normálního“ (aerobního) buněčného dýchání, stejně jako to dělají aerobní bakterie a zvířecí a lidské buňky. Na druhé straně v prostředí bez kyslíku jejich výroba energie probíhá fermentací nebo anaerobním dýcháním.
Aerotolerantní bakterie mohou bez problémů prosperovat v přítomnosti kyslíku, ale nemohou jej využít k výrobě energie.
Klasifikace podle teplotních požadavků
V závislosti na teplotním rozmezí, které bakterie preferují nebo tolerují, se rozlišují tři skupiny bakterií:
- psychrofilní bakterie: Nejlépe se jim daří při pěti až deseti stupních Celsia. Minimální teplota, kterou snesou, je -5 až -3 stupně v závislosti na druhu bakterií a jejich maximální teplota je 15 až 20 stupňů v závislosti na druhu.
- Mezofilní bakterie: Jejich teplotní optimum je 27 až 37 stupňů. Teplota může klesnout maximálně na 20 až 25 stupňů. Na druhou stranu nesmí teplota vystoupit na více než 42 až 45 stupňů.
- Teplomilné bakterie: Nejpohodlněji se cítí při 50 až 60 stupních. Podle druhu bakterií nesmí teplota klesnout pod 40 až 49 stupňů a nesmí stoupnout na více než 60 až 100 stupňů.
Klasifikace podle taxonomie
Stejně jako jiné živé organismy jsou bakterie klasifikovány podle vědeckých kritérií do různých hierarchických úrovní, jako jsou rodiny, rody a druhy. Některé druhy bakterií lze dále dělit na různé typy (bakteriální kmeny) – v závislosti na dědičných faktorech a chemickém složení.
Jak se bakterie rozmnožují?
Bakterie se množí nepohlavně dělením buněk:
Jak rychle se mohou bakterie množit, závisí na typu bakterií a podmínkách prostředí. Za optimálních podmínek může mnoho bakterií zdvojnásobit svůj počet během pouhých dvaceti minut.
Když mluvíme o růstu bakterií, máme na mysli zvýšení počtu bakteriálních buněk. Určuje se jako počet buněk na mililitr.
Jaké nemoci způsobují bakterie?
Existuje celá řada onemocnění způsobených bakteriemi. Zde je malý výběr:
- Spála: Toto velmi nakažlivé bakteriální infekční onemocnění je způsobeno grampozitivními sférickými streptokoky A (Streptococcus pyogenes).
- Jiné streptokokové infekce: Streptokoky mohou mimo jiné způsobit také zánět středního ucha, angínu, erysipel, zápal plic a revmatickou horečku. B-streptokoky (S. agalactiae) jsou možnými spouštěči například meningitidy a infekcí ran. Jiné streptokoky se mohou vyskytovat například jako bakterie kazu.
- Pneumokokové infekce: Pneumokoky jsou také streptokoky, které se obvykle vyskytují jako páry (diplokoky). Přesněji jsou to Streptococcus pneumoniae. Tato bakterie je typickým patogenem zápalu plic, ale může mimo jiné způsobit i meningitidu, středouší nebo sinusitidu.
- Meningokokové infekce: Meningokoky jsou bakterie druhu Neisseria meningitis. Infekce těmito zárodky se obvykle projevují ve formě meningitidy nebo bakteriální „otravy krve“ (sepse).
- Kapavka (kapavka): Tato pohlavně přenosná choroba je také způsobena bakterií Neisseria, tentokrát Neisseria gonorrhoeae (také nazývaná gonokok). Včas léčená kapavka se většinou zahojí bez následků. Jinak hrozí trvalé pozdní následky jako neplodnost.
- Chlamydiové infekce: Existují různé typy chlamydií (některé s podskupinami), které mohou způsobit různé klinické obrazy, například zánět spojivek, infekce močových a pohlavních orgánů (jako je uretritida, cervicitida nebo prostatitida) a zápal plic.
- Černý kašel: Za touto „dětskou nemocí“, která se stále častěji vyskytuje i u dospívajících a dospělých, je obvykle gramnegativní bakterie Bordetella pertussis.
- Záškrt: Příznaky, jako je štěkavý kašel, potíže s polykáním a nasládlý zápach z úst, jsou způsobeny toxinem grampozitivní tyčinkovité bakterie Corynebacterium diphtheriae.
- Tuberkulóza: Mycobacterium tuberculosis je nejčastější příčinou tohoto závažného infekčního onemocnění podléhajícího hlášení.
- Infekce E. coli: Escherichia coli je gramnegativní bakterie, jejíž existuje několik kmenů. Některé z nich žijí přirozeně ve střevech zdravých lidí. Jiné kmeny E.coli však mohou způsobit infekce, například v trávicím nebo močovém traktu (jako je průjem a cystitida).
- Salmonelóza (otrava salmonelou): Tento termín označuje infekční onemocnění a otravu jídlem způsobenou specifickou podskupinou bakterií Salmonella. Zahrnuje mimo jiné tyfus a paratyfus.
- Listeriová infekce (listerióza): Tato otrava jídlem je způsobena grampozitivními bakteriemi druhu Listeria monocytogenes. Je doprovázena nevolností, zvracením a průjmem. Může se nakazit konzumací kontaminovaných potravin, jako jsou mléčné výrobky, syrová zelenina nebo nedostatečně ohřáté maso.
- Cholera: Za těžké průjmové onemocnění, které se vyskytuje především v oblastech se špatnými hygienickými podmínkami, je zodpovědná gramnegativní bakterie Vibrio cholerae.
Bakterémie a sepse
Normálně se bakterie v krvi nenacházejí. Pokud existují, nazývá se to bakteriémie. Může k němu dojít například tehdy, když někomu krvácejí dásně z intenzivního čištění zubů nebo se pořeže kapesním nožem. Bakterie se také mohou dostat do krevního řečiště během bakteriálních infekcí (jako je bakteriální zápal plic) nebo během zubního nebo lékařského zákroku.
Bakterémie nemusí vždy způsobit příznaky, pokud imunitní systém rychle eliminuje bakterie.
Zejména u lidí s oslabeným imunitním systémem však mohou bakterie způsobit infekci (např. zánět vnitřní výstelky srdce = endokarditida), pokud zůstanou v krvi dostatečně dlouho a ve větším množství. Důsledkem může být velmi prudká reakce celého těla, která se nazývá sepse („otrava krve“). V nejhorším případě může vést až ke smrti. Riziko úmrtí se však v jednotlivých případech značně liší. Záleží mimo jiné na typu dotčené bakterie a na tom, jak rychle je pacient léčen.
Bakterie: Přenos nebo infekce
Lidé se například mohou nakazit salmonelou prostřednictvím infekce stěrem: Pokud si lidé s průjmem souvisejícím se salmonelou po odchodu na toaletu důkladně neumyjí ruce, mohou přenést choroboplodné zárodky na předměty (jako jsou kliky dveří, příbory). Pokud se těchto předmětů dotkne zdravý člověk a pak si chytne ústa, nos nebo oči, může se nakazit. Přímá mezilidská infekce prostřednictvím stěrové infekce je také možná, když si infikovaná osoba potřese rukou se zdravou osobou s kontaminovanýma rukama.
Salmonella se však přenáší především kontaminovanými potravinami. Tato cesta infekce existuje i pro některé další bakterie, jako je Listeria (původce listeriózy) a zástupci rodu Campylobacter (původce nakažlivých průjmových onemocnění).
Posledně jmenované, stejně jako Salmonella a některé další bakterie, se mohou přenášet také kontaminovanou vodou.
V některých případech je infekce možná pohlavním stykem, jako v případě chlamydií a původce kapavky (gonokoky).
Bakteriální infekce: Léčba
Některá antibiotika jsou účinná proti mnoha různým typům bakterií (širokospektrá nebo širokospektrá antibiotika), jiná se zaměřují na specifické skupiny bakterií (úzkospektrá nebo úzkospektrá antibiotika).
Mezi dobře známé skupiny antibiotik patří peniciliny, cefalosporiny, tetracykliny a makrolidová antibiotika.
Ne každá bakteriální infekce vyžaduje léčbu antibiotiky. Alternativně nebo navíc mohou být užitečná další opatření, která se specificky nezaměřují na bakterie, ale alespoň zmírňují příznaky (např. léky proti bolesti a protizánětlivé léky).
Očkování proti bakteriím
Některým infekčním onemocněním způsobeným bakteriemi lze předejít očkováním. Podaná vakcína stimuluje imunitní systém k vývoji specifických protilátek proti příslušnému bakteriálnímu patogenu (aktivní imunizace). To vyzbrojuje imunitní systém pro případ, že by později došlo ke „skutečné“ infekci těmito bakteriemi. Infekce tak může být v raném stadiu potlačena nebo alespoň oslabena.
Příklady dostupných očkování proti bakteriím:
- Očkování proti záškrtu
- Očkování proti černému kašli
- Očkování proti tetanu (také dostupné jako pasivní imunizace, při které se injekčně aplikují hotové protilátky)
- Očkování proti Haemophilus influenzae typu B (HiB očkování)
- Očkování proti meningokokům
- Očkování proti cholře
- Očkování proti tyfu
Některé z těchto vakcín jsou dostupné jako kombinované přípravky různých kompozic. Například Td vakcína současně chrání proti tetanu a záškrtu.
