خانواده باسیلاسه Bacilaceae
این خانواده شامل باکتریهای میله ای شکل بزرگ، گرم مثبت و مولد اسپور می باشند، باسیل های این خانواده در همه جا یافت می شوند و به سبب تشکیل اسپور مقاومت محیطی زیادی دارند.
دو جنس مهم در این خانواده وجود دارند که عبارتند از:
الف) جنس باسیلوس Bacillus
ب) جنس کلستریدیوم Clostridium
دو تفاوت عمده میان این دو جنس از خانواده ی باسیلاسه وجود دارد:
الف) از نظر نیاز به اکسیژن : باکتری های جنس باسیلوس غالباً هوازی – بی هوازی اختیاری و در مواردی هوازی مطلق می باشند در صورتی که باکتری های جنس کاستریدیوم بی هوازی اجباری اند.
ب) تولید آنزیم کاتالاز و سوپراکسید دسمو تاز SOD : باکتری های جنس باسیلوس مولد کاتالاز و SOD بوده در صورتی که باکتری های جنس کلستریدیوم این دو آنزیم را ترشح نم کنند.
باسیلوس Bacillus:
باسیلوس ها باکتری های بزرگ، میله ای شکل، گرم مثبت و اسپوردار می باشند که اغلب گونه های آنها متحرک و عده ای نیز غیر متحرک اند.
در طبیعت بیش از 60 گونه باسیلوس وجود دارد که عموما سایپروفیت می باشند. فقط یک گونه بیماری زا در این جنس وجود دارد یه نام باسیلوس آنتراسیس که عامل بیماره سیاه زخم است و مهم ترین گونه ای این جنس محسوب می شود. البته باسیلوس های ساپروفیت می توانند به صورت فرصت طلب بیماریزا شوند و از آن جمله می توان به باسیلوس سرئوس که عامل مسمومیت غذایی و باسیلوس سابتلیس که ممکن است باعث عفونت گوشی میانی شود اشاره کرد.
باسیلوس سرئوس Bacillus cereus :
یک باکتری میله ای شکل، گرم مثبت، اسپوردار و متحرک است که به صورت گسترده ای در طبیعت، آب و خاک پراکنده شده و به طوری که می توان آن را از مواعد غذایی گوناگون جدا نمود. این باکتری قادر به تولید مواد خارج سلولی مانند لیسیتیناز C و همولیزین بتا (سرولیزین) و سم نکروز دهنده بوده که در شناسایی آن مهم است. این باکتری مولد دو نوع انتروتوکسین است: انتروتوکسین حساس به حرارت که قادر به ایجاد سندرم اسهال است و انتروتوکسین مقاوم به حرارت قادر به ایجاد سندروم تهوع می باشد . سندروم تهوع معمولاً 1-5 ساعت پس از خوردن غذاهای برنجی ایجاد می شود.
سندرم اسهال معمولاً 1-24 ساعت پس از خوردن غذاهای گوشتی و سوسیس و سبزیجات آلوده ایجاد می شود.
احتمال آلودگی شیر خشک نوزادان به این باکتری وجود دارد لذا بررسی وجود میکروار ارگانیسم های مختلف در شیر خشک نوزادان به لحاظ مستعد و حساس بودن کودکان از اهمیت به سزایی برخوردار است.
این باکتری قادر به ایجاد مسمومیت غذایی و حتی سپتی سمی و مننژیت در نوزادان می باشد.
باسیلوس آنتراسییس B.anthracis :
این باکتری دارای خوصیاتی است که آن را از سایر گونه های باسیلوس مجزا می کند که عبارتند از:
1-باسیلوس آنتراسیس مهمترین گونه ی بیماریزای باسیلوس ها می باشد و اکثر گونه ها بصورت فرصت طلب (ساپروفیت) می باشند.
2-اکثر باسیلوس ها متحرک اند و باسیلوس آنتراسیس و باسیلوس مابکوئیدس گونه های هستند که فاقد تاژک و غیر متحرک اند.
3-باسیلوس آنتراسیس فاقد همولیز می باشد (همولیز گاما دارد) در صورتی که سایر باسیلوس ها همولیز را انجام می دهند.
4-باسیلوس ها دارای آنزیم لیسیتیناز می باشند در صورتی که باسیلوس آنتراسیس فاقد این آنزیم است
5-اگثر گونه های باسیلوس هوازی – بی هوازی اختاری اند در صورتی که باسیلوس آنتراسیس هوازی مطلق می باشند.
خصوصیات باسیلوس آنتراسیس:
باکتری باسیلوس آنتراسیس یک باکتری گرم مثبت، میلی شکل و بدون حرکت می باشد که دارای اسپور است همچنین این باکتری دارای کپسول می باشد و جنس کپسول آن پروتئینی است که پلی مری از پلی – D گاوتامیک اسد می باشد و تنها باکتری است که این جنس از کپسول را داراست . باکتری باسیلوس آنتراسیس فاقد همولیز است .
دو نوع کلنی توسط این باکتری ایجاد می شود.
1-کلنی صاف (S) : این باکتری هایی که از نوع کلنی را ایجاد می کنند فاقد بیماریزایی می باشد.
2-کلنی دندانه دار (R): باکتری هایی که کلنی دندانه دار ایجاد می کنند بیماریزا هستند.
شکل کلنی دندانه دار باسیلوس آنتراسیس به دو چیز شبیه می باشد که مختص به این گونه از باکتری است و می تواند برای تشخیص بکار رود:
1-شیشه شکسته
2-حالت سرمرجان (Medusa head) : که در موارد رشد بیش از حد کلنی بوجود می آید و معمولاً به صورت بیرون زدگی از سطح کلنی مشخص می شود.
این باکتری ژلاتیناز مثبت است و در محیط کشت ژلاتین رشد می کند و حالتی شبیه به سرو وارونه را ایجاد می کند.
ویژگی های منحصر به فرد این باکتری از جمله تولید اسپور بسیار کوچک، قدرت مقاومت بسیار زیاد قدرت بیماریزایی بالا و قابلیت تولید انبوه سبب شده است تا این باکتری را مستعد جنگ افزار بیولوژیکی نماید و یک عامل بیوتروریستس محسوب شود بنابراین از نظر نظامی دارای اهمیت می باشد اسپور این باکتری نسبت به تغییرات محیطی، خشکی و حرارت (دمای جوش را مدت 5 دقیقه تحمل می کند) و برخی عوامل ضدعفونی کننده نظیر ترکیبات فنلی و ترکیبات جیوه دار (کلرو مرکوریک) مقاوم است و می تواند سال ها (بیش از 50 سال) در شرایط مناسب از نظر دما و رطوبت و خاک زنده بماند.
به طور کلی بیماریزایی باسیلوس آنتراسیس به دو عامل مربوط می شود:
1-کپسول: که آن را برابر فاگویست ها و سایر عوامل دفاع غیر اختصاصی بدن محافظت می نماید.
2-هولوتوکسین (سم باکتری) : امروزه نقش توکسین باکتری باسیلوس آنتراسیس عامل مهمتری در بیماریزایی آن محسوب می شود سم آنتراکس توسط پلاسمید باکتری رمز گذاری می شود و متشکل از سه پروتئین می باشد.
1- فاکتور ادم (EF) : که باعث افزایش نفوذ پذیری عروق و در نتیجه خروج آب از عروق خونی می شود.
2- آنتی ژن محافظت کننده (PA): این پروتئین باعث محافظت میزبان در برابر بیماری می شود و خاصیت بیماریزایی آن محسوب می شود. سم آنتراکس توسط پلاسمید باکتری رمز گذاری می شود و متشکل از سه پروتئین می باشد:
3- فاکتور کشنده (LF) : اصلی ترین بخش توکسین محسوب شده و باعث نکروز و مرگ سلول می شود. در باسیلوس آنتراسیس پلاسمید های px"O" _"1" و 〖"pXO" 〗_"2" وجود دارد. ژن های کد کننده LF،PA،EF در داخل پلاسمید اول (〖"pXO" 〗_"1" ) قرار گرفته اند و به ترتیب ژن های lef،pag،cya نامیده می شود. علاوه بر این سه ژن، ژن دیگری نیز در این پلاسمید وجود دارد نبه نام ژن تنظیم کننده (atx) که این ژن پروتئینی به نام پروتئین تنظیم کننده را رمز می کند. این پروتئین سه ژن قبلی را فعال می کند.
آنتی ژن محافظت کننده (PA) در اثر هضم به دو تحت واحد کوچک (20 کیلو دالتونی) و بزرگ (63 کیلو دالتونی) تبدیل می شود تعداد 7 عدد از تحت واحد بزرگ در کنار هم یک مجتمع پروتئینی به نام shape protein ring ایجاد می کنند این پروتئین حلقوی منفذ دار در غشای سیتوپلاسمی سلول های میزبان تشکیل می شوند و پذیرنده فاکتور ادم و فاکتور کشنده است.
اتصال فاکتور ادم (EF) به آنتی ژن محافظت کننده (PA) منجر به ایجاد سم ادم (Edema toxin) می شود. همچنین اتصال فاکتور کشنده (EF) به آنتی ژن محافظت کننده (PA) منجر به ایجاد سم کشنده (Lethal toxin) می شود.
Edema toxin(ET): به عنوان یک آنزیم آدنیلات سیکلاز عمل می کند و سطح CAMP را افزایش می دهد و سبب می شود که آب الکترولیت ها از سلول خارج شده و ادم و آماس ایجاد گردد. همچنین روی سلول های فاگوسیتوز کننده مانند ماکروفاژها و نوتروفیل ها هم اثر می کند و باعث غیر فعال شدن آنها و ممانعت از فاگسیتوز می شود.
Lethl toxin (LT): این سم نیز مانع از سنتز ماکرومولکول ها از جمله پروتئین ها و آنزیمها در داخل ماکروفاژها می شود و در نتیجه فعالیت این سلول ها دچار اختلال می شود. همچنین این سم آپوپتوز (مرگ برنامه ریزی شده سلولی) را افزایش می دهد و نیز مانع از سنتز پروتئین در سلول میزبان می شود.
نکته: میزان بروز این زن ها و تولید سم در حضور دی اکسید کربی و در دمای c 37 افزایش می یابد . پلاسمید دوم در باسیلوس آنتراسیس( 〖"pXO" 〗_"2" ) حاوی ژن های کد کننده کپسول باکتری است. ژن های capC،capB،capA مسئول سنتز کپسول هستند این ژن ها به ترتیب پروتئین هایی با وزن 46، 44، 16 کیلو دالتونی ایجاد می کنند. علاوه برآنها ژن acp هم وجود دارد که یکژن تنظیم کننده است.
نکته: بروز این ژن ها و در نتیجه تولید کپسول در دمای C 37 و در شرایط 10-20 % دی اکسید کربن و در حضور بی کربنات سدیم چندین برابر افزایش می یابد. به همین دلیل فرم رویایی باکتری در حضور دی اکسید کربن و بی کربنات سدیم کپسولدار می شود ولی در حضور اکسیژن فرم رویای باکتری به فرم اسپور تبدیل می شود.
سیاه زخم (Anthrax) :
یک بیماری حاد و کشنده است که از زمان های قدیم در بیشتر نقاط دنیا وجود داشته و توسط باکتری باسیلوس آنتراسیس ایجاد می شود.
نام های دیگر این بیماری در زبان انگلیسی آنتراکس (Anthrax) و در زبان فرانسوی شاربن (Charbon) است. نام آنتراکس از کلمه یونانی (Anthrakis) به معنی ذغال گرفته شده که به دلیل زخم سیاه رنگی است که در این بیماری بوجود می آید.
این بیماری بین انسان و حیوان مشترک بوده و شیوع آن در حیوانات بیشتر است.
در انسان به آن بیماری شغلی می گویند زیرا در افرادی که با دام و فراورده های دامی سرو کار دارند احتمال وقوع بیماری بیشتر است نظیر دامپزشکان، دامداران، قالی باف ها، و کارگران کارخانه پشم ریسی و …. استعداد ابتلا به بیماری در حیوانات متفاوت است به گونه ای که جانواران همه چیز خوار و گوشتخواران مانند سگ نسبتاً مقاوم بوده ولی در علفخواران مانند گاو و گوسفند حساسیت بیشتری نسبت به بیماری دارند. علفخواران تک سمی نظیر اسب، الاغ و قاطر در مقام دوم حساسیت با شاربن قرار گرفته اند. علفخواران وحشی نظیر آهو و گوزن در رتبه سوم حساسیت قرار دارند و در بقاء باکتری در طبیعت و چرخش آن در مرتع نقش دارند.
انسان در رتبه چهارم حساسیت قرار دارد و گوشتخواران در رتبه پنجم جای دارند.
همچنین معمولاً پرندگان به غیر از کبوتر و شتر مرغ نسبت به این بیماری مقاومند.
راه های انتقال بیماری :
باسیلوس آنتراسیس از سه طریق می تواند وارد بدن شود:
1- سیستم تنفسی
2- پوست
3- سیستم گوارشی
که از میان این سه روش راه پوستی مهمترین راه ورود باکتری به بدن انسان و راه گوارشی مهمترین مسیر ورود به بدن دام ها می باشد.
علائم بالینی:
روند بیماری در حیوانات آنقدر سریع پیش می رود که ممکن است هیچ گونه علائم بیماری قبل از کشتار در گاو و گوسفند و بز عبارتند از تب، توقف نشخوار، تحریک و افسردگی، اشکال در تنفس، عدم تعادل و مهمترین علامت خونریزی به علت لخته نشدن خون می باشد.
1-شاربن جلدی (پوستی) : این شکل از بیماری زمانی رخ می دهد که باکتری از طریق خراش یا بریدگی وارد پوست شود. دوره ی کمون بیمار 1 یا 7 روز است، پس از یک هفته در محل ورود، برجحستگی یا جوش بدون درد ایجاد می شود ممکن است با خارش همراه باشد در صورت عدم درمان با پیشرفت بیماری جراحت اولیه تبدیل به تاول مملو از مایع شده و به تدریج مایع تاولی که ابتدا روشن بوده به رنگ تیره و سیاه در می آید و پس از آن نکروز بافت رخ می دهد. علاوه بر آن تورم غدد انفاوی و تب و لرزه و سردرد هم وجود دارد.
2-شاربن تنفسی : دوره کمون در این فرم طولانی تر است و ممکن است 6 هفته نیز به طول انجامد مهمترین علامت در این نوع بیماری تب است. همچنین علائمی نظیر افزایش ضربان قلب، خستگی، خواب آلودگی، سرفه خشک و درد در ناحیه زیر جناغ سینه نیز می تواند بروز کند.
3-شاربن گوارشی: مهمترین علامت آن اسهال و استفراغ است به خصوص اسهال و استفراغ خونی.
راه های تشخیص بیماری:
1-مهمترین راهتشخیص علامت بالینی است. زیرا علائم آنقدر واضح هستند که به راحتی قابل تشخیص است.
2-تهیه لام مستقیم و رنگ آمیزی گرم یا رنگ آمیزی مک فادیان (مخصوص کپسول) روی نمونه های چرک و خون لخت (بسته به نوع بیماری)
3-روش کشت باکتری یکی دیگر از راه های تشخیص است. روی محیط ژلوز خوندار پرگنه های سفید متمایل به خاکستری و غیر همولیتیک با منظره ای شبیه به شیشه شکسته ایجاد می کند. همچنین در محیط کشت PLET که متشکل از پلی میکسین، لیزوزیم، EDTA و تالوز استات است رشد می کند در حالیکه سایر باسیلوس ها قادر به رشد در این محیط نیستند. معمولاً روش کشت توصیه نمی شود زیرا امکان خطر آلودگی پرسنل وجود دارد.
4-روش های ایمنی شناسی از جمله تست Ascoli که یک تست رسویی است نیز روش های خوب و ایمنی محسوب می شوند. در این روش از پوست و پشم دام مشکوک عصاره آنتی ژنی تهیه کرده و در مجاورت آنتی سرم ضد شاربن در لوله های باریک قرار می دهند.
5-روش های مولکولی PCR
6-تزریق نمونه مشکوک به صفاق حیوان آزمایشگاهی حساس (خوکچه ی هندی)
پیشگیری:
1-ضدعفونی کردن زخم ها
2-عدم مصرف گوشت خام و نپخته
3-سوزاندن و چال کردن حیوانات آلوده
4-آلودگی زدایی از محصولات حیوانی با اتو کلاو نمودن آنها
5-استفاده از پوشش و دستکش مناسب در هنگام تماس با مواد یا حیوانات آلوده
6-واکسیناسیون حیوانات اهلی و افراد در معرض خطر با واکسن های زنده تخفیف حدت یافته.
درمان : استفاده از آنتی بیوتیک های مانند پنی سیلین در مراحل اولیه بیماری. درمان انتخابی و پیشنهادی برای سیاه زخم در انسان داروی سیپروفلوکساسین است.