ANAEROBIC BACTERIA วัตถุประสงค์ 1. อธิบายลักษณะ Anaerobic bacteria และ Anaerobic infection ได้ 2. บอกชื่อ Anaerobic bacteria ที่พบเกี่ยวข้อง กับการทำให้เกิดโรคได้ 3. อธิบายลักษณะสำคัญและกลไกในการทำ ให้เกิดโรคของเชื้อ anaerobes โดยเฉพาะ Clostridium ได้

ANAEROBIC BACTERIA วัตถุประสงค์ 4. บอกวิธีเก็บสิ่งส่งตรวจและนำส่งสิ่งส่งตรวจ สำหรับตรวจหา Anaerobic bacteria ได้ 5. บอกวิธีป้องกันและรักษา Anaerobic infection ได้

Anaerobic bacteria ไม่ต้องการออกซิเจนในการเจริญเติบโต ไม่สามารถเจริญได้ในบรรยากาศปกติ

ชนิดของ Anaerobic bacteria 1. Strict anaerobes ทนทานต่อ O2 < 0.5% ;Clostridium tetani 2. Moderate anaerobes ทนทานต่อ O2 < 3% ส่วนใหญ่ Anaerobes ที่ก่อโรคอยู่กลุ่มนี้ ;Bacteroides fragilis 3. Microaerophilic bacteria ทน O2 ~ 5-10 % ;Campylobacter jejuni

แหล่งพบเชื้อ เป็น Normal flora ของร่างกาย พบจำนวน > Aerobes & Facultative Spore ของเชื้อ Clostridium พบในสิ่งแวดล้อม

ปัจจัยที่ทำให้ anaerobes อาศัยอยู่ในร่างกายได้ 1. บางชนิดมี enzyme ทำลาย O2 ;catalase, pseudocatalase, superoxide dismutase 2. บริเวณที่อาศัยมี O2 ต่ำ เช่น ลำไส้, โพรงฝี เนื้อตาย ; Facultative bacteria ใช้ O2 ไป Metabolic product 3. Fat, & Mucous ในบริเวณนั้นช่วยป้องกันเชื้อจาก O2 : Mucous membrane, sweat. gland, hair follicle

การเจริญเติบโต Anaerobes ส่วนใหญ่เจริญเติบโตช้า อาหารเลี้ยงเชื้อ - Enriched media เช่น เติม Hemin & vitamin K - Pre-reduced media เช่น Thioglycollate media ต้องการสภาวะ Anaerobiosis ; Anaerobic jar, Anaerobic incubator

Anaerobic glove box

ปัจจัยในการทำให้เกิดโรค 1. Specific virulence factor Toxin; Exotoxin, Endotoxin Capsule; B. fragilis Enzyme; Hyaluronidase, Collagenase, Lecithinase 2. Synergy Anaerobes + Facultative bacteria การติดเชื้อแบบฉวยโอกาส

ภาวะสนับสนุน Anaerobic infection 1. Host defense ลดลง ; ผู้ป่วยมะเร็ง ผู้ป่วยเบาหวาน, ผู้ป่วยได้รับ steroid 2. สภาพแวดล้อมเหมาะ ; แผลลึก เนื้อเยื่อเน่าตาย

Anaerobic infection 1. ส่วนใหญ่เกิดจาก anaerobes ในร่างกาย (Endogenous infection) 2. ส่วนใหญ่เป็นการติดเชื้อร่วม Mixed infection & Synergistic infection 3. Anaerobic infection พบทุกระบบของร่างกาย ระบบทางเดินอาหารพบบ่อยที่สุด

การติดเชื้อในระบบต่าง ๆ 1. Upper respiratory tract infection Sinusitis Peritonsillar abscess Periodontal abscess 2. Lower respiratory tract infection Aspirated pneumonia Lung abscess 3. Intraabdominal infection GI infection

4. Genitourinary tract infection Criminal abortion Pelvic abscess 5. CNS infection Brain abscess 6. Skin and soft tissue infection Burn, Gas gangrene

Anaerobic Bacteria of Clinical Importance Bacilli Gram negative; Bacteroides fragilis group Prevotella melaninogenica Fusobacterium Gram positive; Actinomyces Lactobacillus Propionibacterium Clostridium Cocci Gram negative Gram positive Spiral Treponema Helicobacter

Anaerobic Cocci Gram positive: Peptostreptococcus Peptococcus Gram negative: Veillonella พบเป็น normal flora ใน ช่องปาก, URT, gastrointestinal tract, genitourinary tract skin

Peptostreptococcus Veillonella

การทำให้เกิดโรค Sinusitis Pleuropulmonary infection Intraabdominal infection Endometritis, salpingitis Cellulitis

Non-spore forming Anaerobic Gram positive bacilli Actinomyces Actinomycosis Bifidobacterium Eubacterium Lactobacillus Endocarditis Propionibacterium Acne

1. Lactobacillus - พบเป็น normal flora ใน mouth, stomach, intestine, genitourinary tract - เจริญได้ดีในสภาวะที่เป็นกรด - สร้าง Vitamin B1, B2, B6, B12 - Control pH ในช่องคลอดให้เป็นกรด - ทำให้ฟันผุ - ใช้ในอุตสาหกรรม การทำนมเปรี้ยว

2. Propionibacterium - พบที่ skin, conjuntiva, external ear, oropharynx, female genital tract ; P.acnes รูปร่าง ~ Corynebacterium การทำให้เกิดโรค - Enzyme ; Hyaluronidase, Lipase, Protease ; Acnes, Conjunctivitis Opportunistic infection ในผู้ป่วยที่ใส่ อุปกรณ์เทียม

Lactobacillus Propionibacterium

Actinomyces Bifidobacterium branching filaments. Gram positive bacilli

Anaerobic Spiral Helicobacter Treponema

Anaerobic Gram negative Bacilli ตรวจพบก่อโรคได้บ่อยที่สุด 1. Bacteroides fragilis - รูปร่าง pleomorphic - เจริญได้ใน bile - moderate anaerobe - ดื้อต่อยา Penicillins, Cephalosporin เพราะสามารถสร้างBeta-lactamase enzyme - ดื้อต่อยา Aminoglycosides

1. Bacteroides fragilis (ต่อ) -พบที่ URT, GIT, genitourinary tract การทำให้เกิดโรค Pathogenicity; Fimbriae Capsule Endotoxin Enzyme ก่อโรคแบบ Mixed infection ; การติดเชื้อในช่องท้อง, genital infection

2. Prevotella melaninogenica - รูปร่าง Coccobacilli - สร้าง pigment colonies สีดำ - เรืองแสงสีแดงอิฐเมื่อถูก UV light Pathogenicity; Collagenase, Hyaluronidase ก่อโรคแบบ Mixed infection ; การติดเชื้อในเดินหายใจ

Prevotella melaninogenica

3. Fusobacterium - รูปร่าง Fusiform, Pleormorphism ก่อโรคแบบ Mixed infection Fusospirocheatal disease ; Ulcerative gingivitis สาเหตุ F. nucleatum + Borrelia vincentii

Bacteroides Fusobacterium

Gram positive spore-forming bacilli Clostridium ลักษณะทั่วไป - เคลื่อนที่ได้ ยกเว้น Cl. perfringens - สปอร์มักใหญ่กว่าเซลล์

Clostridium - Botulism - Gas gangrene, Food poisoning แหล่งพบเชื้อ - sporeพบในดิน แหล่งน้ำ - เชื้อพบในลำไส้คนและสัตว์ Human diseases - Tetanus - Botulism - Gas gangrene, Food poisoning - Antibiotic-associated diarrhea or Pseudomembranous Colitis

Clostridium tetani Pathogenicity ทำให้เกิดโรคบาดทะยัก Strictly anaerobes สปอร์ลักษณะ ~ Drum stick Pathogenicity เกิดจาก สารพิษ (Toxigenicity) Toxin มี 2 ชนิด 1. Neurotoxin (Tetanospasmin) 2. Hemolysin (Tetanolysin)

Clostridium tetani Terminal spore ~ Drum stick

Neurotoxin เป็น virulence factor เป็น Protein ถูกทำลายด้วยความร้อน ลักษณะแอนติเจนเหมือนกัน ออกฤทธิ์ ยับยั้งการ หลั่ง inhibitory mediator บริเวณ neuromuscular junction ทำให้กล้ามเนื้อถูกกระตุ้นตลอด เกิดการหดเกร็งของกล้ามเนื้อ

บาดแผลที่มักติดเชื้อบาดทะยัก แผลลึก แผลผ่าตัด แผลตัดสายสะดือเด็กแรกเกิด แผลไฟไหม้ พยาธิกำเนิด สปอร์ บาดแผล ตัวเชื้อ สารพิษ Muscle spasm CNS

อาการบาดทะยัก ภูมิคุ้มกัน ระยะฟักตัว 3 วัน - 3 สัปดาห์ ระยะฟักตัว 3 วัน - 3 สัปดาห์ 1. Generalized tetanus Lock jaw เกร็งหลังแอ่น 2. Localized tetanus ภูมิคุ้มกัน Protective antibodies = Antitoxin antibody Immunization; Tetanus toxoid, DPT vaccine Tetanus antitoxin

Generalized tetanus อาการเกร็งหลังแอ่น Opisthotonus

Trismus Baby with neonatal tetanus (Tetanus neonatorum)

Clostridium botulinum ทำให้เกิด Botulism หรือ Neuroparalytic intoxication Strict anaerobes Subterminal spore ทนความร้อน 100 C ได้นาน 3-5 ชม.

Clostridium botulinum

การทำให้เกิดโรค เกิดจากสารพิษ Botulin Botulinum toxin Neurotoxic protein ถูกทำลายด้วยความร้อน ทนกรด ลักษณะแอนติเจน มี 7 types (A-G) type A, B, E ก่อโรคในคน ออกฤทธิ์ยับยั้งการหลั่ง acetyl choline ทำให้กล้ามเนื้อเป็นอัมพาต

Diseases อาการ 1. Food botulism (18-36 ชม.) 2. Infant botulism 3. Wound botulism (4-14 วัน) Inhalation botulism – Biological weapon อาการ อ่อนเพลีย เวียนศีรษะ ปากแห้ง คลื่นไส้ ตาพร่า กลืนและพูดลำบาก กล้ามเนื้ออ่อนแรง Respiratory failure

Infant Botulism

Clostridium perfringens ทำให้เกิด Gas gangrene = การติดเชื้อของบาดแผล มีการทำลายเนื้อเยื่ออย่างรุนแรง ลุกลามรวดเร็วและมีgas ทำให้เกิด Food poisoning Moderate anaerobes ไม่เคลื่อนที่ มี 5 ชนิด (A-E) ตามความสามารถในการสร้างtoxin

การทำให้เกิดโรค Virulence factor Alpha toxin (lecithinase) Beta, Epsilon, Iota toxins Enzymes; Hyaluronidase, Collagenase Enterotoxin

ลักษณะโคโลนีของ Cl. perfringens

Nagler’s reaction

Diseases 1. Gas gangrene 1.1 Anaerobic cellulitis ติดเชื้อที่ connective tissue 1.2 Anaerobic myositis ติดเชื้อที่ connective tissue & muscle ผู้ป่วยตายใน 1-2 วัน

Anaerobic cellulitis (Gas gangrene)

Gas gangrene

Diseases 2. Food poisoning เกิดจาก Cl. perfringens type A บางเชื้อสาย ที่สร้าง Enterotoxin ระยะฟักตัว ~ 5-24 ชม. กินอาหารที่มีเชื้อ ลำไส้ สร้างสปอร์ Food poisoning Enterotoxin

Clostridium difficile ทำให้เกิด Pseudomembranous colitis (Antibiotic induced colitis) Strict anaerobes สร้าง Toxin 2 ชนิด; Toxin A (enterotoxin) Toxin B (cytotoxin)

Pseudomembranous colitis

Clostridium difficile

การทำให้เกิดโรค มักเกิดร่วมกับการใช้ยา Clindamycin, Ampicillin, Cephalosporin ยาไปเปลี่ยนแปลง normal flora ของ GI tract Cl. difficile เพิ่มจำนวน สร้าง toxin

การตรวจทางห้องปฏิบัติการ Specimensที่เหมาะสำหรับ Anaerobic culture ; Body fluid, Surgical specimens, Abscess, Blood, Aspirate Specimen ที่ไม่เหมาะสม ;Sputum, Throat swab, GI content, Rectal swab, Urine, Vagina swab

การนำส่ง specimens Swab Transport medium Fluid ขวด, Syringe ส่งภายใน 30 นาที ไม่เก็บในตู้เย็น การตรวจวินิจฉัย 1. ลักษณะสำคัญของ Anaerobic infection 2. Gram’s stain 3. เพาะเชื้อ ทั้ง Aerobes และAnaerobes

ลักษณะสำคัญของ Anaerobic infection 1. Infection เกิดใกล้ mucosal surface 2. Discharge มีกลิ่นเหม็นมาก สีดำ 3. พบ Tissue necrosis, Gas gangrene 4. ประวัติ; Septic abortion การสูดสำลัก การผ่าตัดบริเวณ GI tract 5. ติดเชื้อ หลังได้รับยา Aminoglycosides 6. Gram’s stain พบเชื้อหลายชนิด

Mixed infection; Gram negative bacilli& Gram positive cocci

การรักษา 1. เจาะหนองหรือผ่าตัดเอาเนื้อเยื่อตายออก 2. Antimicrobial agents - Clindamycin - Metronidazole - Cefoxitin - Penicillin G 3. Antitoxin 4. Hyperbaric oxygenation