В статье автор описывает принцип окрашивания бактерий методам Грама, разбирается в причинах выделения грамположительных и грамотрицательных видов и в клинической важности окрашивания бактерий.
Ключевые слова: бактерии, грамположительные и грамотрицательные, окрашивание, резистентность, антибиотики
Бактерии широко распространены на нашей планете, как в окружающей среде, так и внутри тела человека. Многие из них чрезвычайно полезны и нашли свое применение во многих отраслях: фармакологии, медицине, пищевой промышленности. Однако стоит выделить две группы: патогенные и условно патогенные бактерии. Их особенность состоит в том, что они являются возбудителями инфекционных и воспалительных процессов [2].
Особый вклад в изучение этих групп бактерий внес Ганс Христиан Грамм — микробиолог из Дании, открывший метод окрашивания бактерий, применимый и в наше время. Согласно данному методу препарат необходимо зафиксировать — чаще всего это делается при помощи высокой температуры, однако есть и другие методы. Поскольку бактерии дают слабощелочную среду, зафиксированный препарат окрашивают основными красителями трифенилметановой группы, например, генцианвиолет, метилвиолет, кристаллвиолет. Для закрепления краски на поверхности бактерий применяется протравка — йод (часто применяют раствор Люголя), пикриновая кислота. На части бактерий краска прочно фиксируется и не обесцвечивается нейтральным спиртом или ацетоном, такие бактерии называются грамположительными. В другой группе краситель полностью обесцветится — это грамотрицательные бактерии. Для окрашивания этого типа бактерий необходимо применение специальной контрастной краски. Причин этого явления выделяют несколько. Первая — наличие у грамположительных бактерий ненасыщенных жирных кислот, которые могут связываться с йодом, что делает клеточную стенку непроницаемой для нейтрального спирта и последней не может проникнуть в клетку и обесцветить краситель в ней.
Другие авторы выделяют в качестве причины разность в кислотно-основных свойствах протоплазмы, считая, что изоэлектрическая точка грамотрицательных бактерий более смещена в щелочную среду. Если учесть, что йод в составе протравы является окислителем и смещает pH бактерий в кислую сторону. Из этого можно сделать вывод, что грамположительные бактерии будут проявлять более сильные кислотные свойства, то химические различия с грамотрицательными бактериями явны. Кроме того, можно подчеркнуть, что снижение изоэлектрической точки позволяет усилить связь с красителем у грамположительного штамма.
Согласно химической теории, разность в окрашивании обусловлена наличием на клеточной стенке грамположительных бактерий комплекса белка с рибонуклеатом магния. Опытным путем доказано, что после удаления данного комплекса с поверхности грамположительной бактерии, повторное окрашивание показывает бактерию как грамотрицательную.
Другой причиной неодинаковой окраски является различие в клеточной стенке, ее толщине и проницаемости. У грамположительных бактерий она достаточно широкая, что способствует более глубокому проникновению в нее красителя, благодаря чему последний не поддается обесцвечиванию нейтральным спиртом. Важным является и содержание пептидогликанов — у этого типа оно велико. Необходимо учитывать и разность структуры пептидогликанов у грамположительной и грамотрицательной групп. Первая группа окрашивается в фиолетовый цвет и считается патогенной.
Клеточная стенка грамотрицательных бактерий более тонкая, чем у грамположительных бактерий, поэтому при промывании после окрашивания спирт обесцвечивает краситель, и характерная окраска исчезает. К грамотрицательным бактериям относят условно патогенные формы.
Разработанный Грамом метод применяется и в современной медицине. Бактериоскопия — метод визуального анализа биологического материала под микроскопом [4]. Процедура достаточно проста и позволяет определить бактериальное заражение и принадлежность бактерий к грамположительным или грамотрицательным.
Определение грамположительности и грамотрицательности является очень важным, поскольку позволяет определить восприимчивость исследуемого вида к антибиотикам, что, безусловно, влияет на назначения врача. Устойчивость связана с тонкостью, прочностью и низкой проницаемостью клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Эта особенность позволяет значительно снижать концентрацию антибиотика в пределах клетки бактерии. В связи с этим антибиотик не может воздействовать ни на структуры клетки-мишени, ни на ее ферментные реакции, ни на реакции синтеза [1].
Окраска по Граму позволяет не только определить резистентность к антибиотику, но и видовую принадлежность бактерии, что определяет диагноз пациента, а значит особенности лечения и подбора лекарственных препаратов. Все это, безусловно, важно в клинической практике.
К грамположительным относятся кокки, вибрионы, палочки, бациллы, корниебактерии, микобактерии, бифидобактерии и актиномицеты. (Таблица 1). Стрептококки и стафилококки провоцируют грибковые инфекции и вызывают фарингит, пневмонию, сепсис, синусит, отит, кроме того поражают мочевыводящие пути, сердце провоцируют нагноения ран. К данной группе также относятся возбудители газовой гангрены, туберкулеза, сибирской язвы, дифтерии, ботулизма, столбнячной инфекции и других.
К грамотрицательным относятся кокки, палочки, вибрионы, спириллы, спирохеты и др. (Таблица 1). Они окрашиваются сафранином в розово-красный цвет. Представители данного типа являются возбудителями таких гнойно-воспалительных заболеваний, как бруцеллез, хламидиоз, туляремия, чума, бактериальный менингит, язвенную болезнь желудка и другие нарушения желудочно-кишечного тракта, гонорею, сифилис и многие другие [3].
Таблица 1
Грамположительные играмотрицательные формы бактерий
Таким образом, бактерии играют важную роль в жизни человека, не только участвуя в производственных процессах, но и вызывая заболевания. Болезнетворные бактерии принято подразделять на патогенные и условно патогенные (приводящие к болезни при ослаблении иммунитета или резких негативных изменениях условий обитания). По способности к окрашиванию бактерии подразделяются на грамположительные и грамотрицательные. Существует несколько причин, по которым вторая группа поддается осветлению нейтральными спиртами. Окрашивание бактерий является важным аналитическим признаком, позволяющем определить видовую принадлежность микроорганизма и его устойчивость к отдельным видам антибиотиков.
Литература:
- Caldwell R.,Lindberg D.: Understanding Evolution. University of California Museum of Paleontology (2011).
- Гусев М. В., Минеева Л. А. Микробиология: Учебник. — 2003. − 464 с.
- Пиневич А. В. Микробиология. Биология прокариотов: в 3 т. — СПб.: Издательство С.-Петербургского университета, 2006. — ISBN 5–288–04056–7.
- Суворов А. Л. Микроскопия в науке и технике / Отв. ред. д-р физ.-мат. наук В. Н. Рожанский; Академия наук СССР. — М.: Наука, 1981. — 136, [1] с. — (Наука и технический прогресс).
