جستجو در کتاب ها   جستجو در مقالات   جستجو در کل سایت
تاریخ ثبت : دوشنبه 27 خرداد 1398 ساعت 58 : 18     میکروب شناسی جاوتز
بخش 1 مبانی میکروب شناسی - فصل 4 رشد، بقا و مرگ ميكروارگانيسم ها

فصل 4  رشد، بقا و مرگ ميكروارگانيسم ها

 

برای مطالعه سایر فصل های کتاب میکروب شناسی پزشکی جاوتز

(جهاندیده و جهاندیده)

بر روی فهرست کتاب

کلیک نمائید.

بقاى ميكروارگانيسم ها در محيط طبيعى

 

جمعيت ميكروارگانيسم ها در زيست كره تقريباً ثابت است، زیرا رشد میکروارگانیسم ها به نو به خود با مرگ این ارگانیسم ها به توازن می رسد. بقای هر گروهِ میکروبی درون زیستگاه آن، نهایتاً تحت تأثیر رقابت موفقیت آمیز برای نوتریئنت ها و حفظ استخر سلول های زنده است، که اغلب متشکل از سلول های میزبان و کنسرسیومی از میکروارگانیسم های مختلف می باشد. در نتیجه، درک رقابت برای منابع تغذیه ای درون یک میکرو محیط معین به منظور درک رشد، بقا، و تکامل گونه های باکتریایی (که همچنین تحت عنوان فیزیولوژی شناخته می شود) ضرورت دارد.

    بخش عمده درك ما از فيزيولوژى ميكروبى، از مطالعه کشت های مجزای رشد یافته تحت شرایط بهینه در آزمایشگاه، به دست آمده است (افزایش بیش از حد در نوتریئنت)؛ این مشاهدات زیربنای این بخش را شکل می دهند. بر عکس، اکثر میکروارگانیسم ها در محیط طبیعی، تحت فشار تغذیه ای به رقابت می پردازند. وانگهی، باید دانست که زیستگاه میکروبیِ اشغال نشده در محیط به زودی با کنسرسیوم دیگری از باکتری ها پُر خواهد شد. فشار حاصل از فرآیند های بهداشت عمومی که میکروارگانیسم ها را می زداید، تا اندازه ای یک مسأله است، زیرا پاکسازی زیستگاه آنها، فضا هایی را پدید می آورد که می تواند با گونه های باکتریایی دیگر پر شود. در پایان، درک بر هم کنش های پیچیده ای که بقای یک باکتری خاص را در یک بیوسفرِ به لحاظ میکروبی متنوع تضمین می نماید، یک موضوع از کارآیی فیزیولوژیک است.

 

مفهوم رشد

رشد افزايش منظم در تمـام اجـزاى تشكيل دهنده يـك ارگانيسم است. از اين رو، افزايش در اندازه كه ماحصل جذب آب توسط سلول يا نشست  ليپيد يا پلى ساكاريد مى باشد، رشد حقيقى نيست. تكثير سلول پيامدى از رشد است؛ در ارگانيسم هاى تك سلولى، رشد به افزايش در تعداد افرادى كه يك جمعيت يا كشت را مىسازند، منتج مى شود.

 

سنجش های غلظت ميكروبى

غلظت هـاى ميكـروبى را مـىتوان در اصطلاحات غلظت سلولى (تعداد سلول هاى زنده در هر حجم واحد از كشت) يا غلظت بيوماس (وزن خشك سلول ها در هر حجم واحد از كشت) سنجيد. اين دو پارامتر هميشه معادل هم نيستند، زيرا ميانگين وزن خشك سلول در مراحل مختلف از تاريخ كشت متفاوت است. آنها از لحاظ اهميت نيز يكسان نمى باشند. در مطالعات ژنتيك ميكروبى يا غير فعال سازى سلول ها، غلظت سلولى كميتى مهم  محسوب مىشود؛ در مطالعات بر روى بيوشيمى يا تغذيه ميكروبى غلظت بيوماس (توده زيستى) كميتى حائز اهميت به حساب مى آيد.

 

الف) غلظت سلولى

در شمارش سلول زنده (جدول 1-4) معمولاً معیار غلظت سلولى لحاظ مى گردد. براى بسيارى از مقاصد، كدورت يك كشت ـ كه با روش هاى فتو الكتريكى سنجيده مى شود ـ ممكن است با شمارش زنده، براى تشكيل منحنى استاندارد (standard curve)، مرتبط باشد. گاهى اوقات، يك برآوردِ مشاهده اىِ تقريبى امكـان پـذيـر است: يك سوسپانسيون از اشريشياكولى با حداقل كدورت، در هر ميلى ليتر حدوداً داراى 107 سلول است، و يك سوسپانسيون از آن با كدورت نسبى، حاوى 108 سلول در هر ميلى ليتر مى باشد. در استفاده از سنجش هاى كدورت سنجى بايد توجه نمود كه ارتباط ميان كدورت و شمارش زنده مى تواند در طى رشد و مرگ يك كشت تفاوت نشان دهد؛ سلول ها ممكن است حيات خود را از دست بدهند، اما كدورت كشت همچنان پا برجا بماند.

 

جدول 1-4. مثالى از يك شمارش زنده

رقت

شمارش پليت a

رقيق نشده

بسيار پُر ازدحام جهت شمارش

1-10

بسيار پرازدحام جهت شمارش

2-10

510

3-10

72

4-10

6

5-10

1

 

a. هر شمارش ميانگين سه پليت همانند است.

 

ب) چگالى بيوماس

در اصل، بيوماس را مىتوان مستقيماً با تعيين وزن يك كشت ميكروبى پس از شستشوى آن با آب مقطر سنجيد. در عمل، اين روش دشوار بوده، و محقق به طور مرسوم يك منحنى استاندارد را آماده مى نمايد كه وزن خشك را با كدورت مرتبط مى سازد. به طور جايگزين، غلظت بيوماس را مى توان به طور غير مستقيم با سنجش يك جزء سلولى مهم نظير پروتئين يا با تعيين حجم سلول هايى كه از سوسپانسيون ته نشين مى شوند، تخمين زد.

 

رشد نمايى

ثابت سرعت رشد

سرعت رشد سلول ها در مرتبه ی نخست، به واسطه حضور ماده غذايى، نـامحدود خواهد بود : سرعت رشد (كـه با گرم بيومـاس توليد شده در هر سـاعت سنجيده مـى شود) عبارت است از حاصل ضـرب ثـابت سرعت رشد (growth rate constantK، و غلظت بيومـاس (biomass concentrationB :

(1)

 

    بازآرايى معادله (1) مشخص مى نمايد كه ثابت سرعت رشد سرعتى است كه در آن سلول ها در حال توليد سلول هاى بيشترى هستند :

(2)

   

    ثابت سرعت رشد 1-h 3/4 (يكى از بالا ترين ثابت هاى به ثبت رسيده) به معناى آن است كه هر گرم از سلول ها g 3/4 سلول ها را در هر ساعت در جريان اين دوره از رشد توليد مى كنند. ارگانيسم هايى كه رشد آهسته دارند، ممكن است ثابت رشد آنها پايين، تا 1-h 02/0، باشد. با اين ثابت سرعت رشد، هر گرم از سلول ها در كشت، g 02/0 سلول ها را در هر ساعت توليد مى نمايند.

    انتگرال معادله (1) معادله زير را نتيجه مى دهد :

(3)

 

    لگاريتم طبيعى نسبت B1 (بيوماس در زمان 1 [t1]) به  B0(بيوماس     در زمان صفر [t0]) معادل حاصل ضرب ثابت سرعت رشد (K) و تفاوت در زمان (t1-t0) است. رشدى كه از معادله (3) تبعيت مى كند در اصطلاح نمايى (تصاعدى) ناميده مى شود، زيرا بيوماس به طور نمايى با توجه به زمان افزايش مى يابد. طرح هاى خطى رشد نمايى را مى توان با نشان دادن لگاريتم غلظت بيوماس (B) در تابعى از زمان (t)  روى نمودار، ترسيم نمود.

 

محاسبه ثابت سرعت رشد و پيش بينى مقدار رشد

باكترى ها از راه تقسيم دوتايى تكثير پيدا مى كنند، و زمان متوسط مورد نياز بـراى دو برابر شدن جمعيت يـا بيومـاس آنها تحت عنوان زمـان نسل (generation time) يا زمان دو برابرشدن (td)  (doubling time) شناخته مى شود. معمولاً td با نشان دادن مقدار رشد روى يك مقياس خطىِ نيمه لگاريتمى در تابعى از زمان معين مى  گردد؛ زمان لازم براى دو برابر شدن بيوماس td است (شكل 1-4). ثابت سرعت رشد را مى توان از زمان     دو برابر شدن با جانشينى ارزش 2 براى  B1/B0 و td براى t1-t0 در معادله (3) محاسبه نمود، كه معادله زير را نتيجه مى دهد :

(4)

 

    زمان دو برابر شدن سريع با ثابت رشد بالا مطابقت مى نمايد. براى مثال، زمان دو برابر شدن 10 دقيقه (17/ 0 ساعت) با ثابت سرعت رشد  1-h 1/4 مطابق است. زمان دو برابر شدن نسبتاً طولانىِ 35 ساعت با ثابت سرعت رشد 1-h 02/0 مطابقت دارد.

    از ثابت سرعت رشد محاسبه شده مى توان براى تعيين مقدار رشدى كه در يك دوره خاصى از زمان رخ خواهد داد يا جهت محاسبه مقدار زمان لازم براى مقدار خاصى از رشد استفاده كرد.

    مقدار رشد در يك دوره خاص از زمان را مى توان بر اساس بازآرايىِ ديگر معادله (3) به صورت زير پيش بينى كرد :

 (5)

 

    چنانچه يك كشت با ثابت سرعت رشد 1-h1/4 به مدت 5 ساعت به طور نمايى رشد كند، تعيين مقدار رشدى كه مى تواند رخ دهد امكان پذير است :

(6)

 

    در اين مثال، افزايش در بيوماس برابر 9-10 است؛ يك سلول باكتريايى منفرد با وزن خشك g 13-10×2 مى تواند mg 2/0 از بيوماس را به وجود آورد، كميتى كه مى تواند يك كشت mL 5 را انبوه از جمعيت سازد. واضح است كه اين سرعت از رشد نمى تواند kg 200 وزن خشك از بيوماس، يا تقريباً يك تُن از سلول ها را توليد كند.

    بازآرايىِ ديگر معادله (3) اجازه محاسبه مقدار زمان لازم براى انجام گرفتن مقدار خاصى از رشد را مى دهد. در معادله (7)، كه در زير نشان داده شده است، N (غلظت سلولى) جانشين B (غلظت بيوماس) مى گردد، و اجازه محاسبه زمان لازم براى يك افزايش خاص در تعداد سلول داده مى شود.

 (7)

 

    با استفاده از معادله (7)، براى مثال، امكان تعيين نمودن زمان لازم براى يك ارگانيسم آهسته رشد با ثابت سرعت رشد 1-h 02/0 كه از يك سلول واحد تا يك سوسپانسيون سلولى داراى كدورت حدالقل، با غلظت 107 سلول در هر ميلى ليتر رشد مى كند، وجود خواهد داشت.

(8)

 

    حل معادله (8) آشكار مى نمايد كه حدود 800 ساعت ـ اندكى بيش از يك ماه ـ زمان لازم است تا اين مقدار از رشد اتفاق افتد. بقاى ارگانيسم هاى آهسته رشد گوياى آن است كه مبارزه به منظور بقاى بيولوژيكى هميشه به معناى سريع بودن نيست؛ گونه هايى شكوفا مى گردند كه به طور موفقيت آميزى براى مواد غذايى رقابت كنند و بتوانند از دست شكارگر ها و ساير خطرات محيطى بگريزند.

 

رشد، بقا و مرگ ميكروارگانيسم ها - بقاى ميكروارگانيسم ها در محيط طبيعى - جمعيت ميكروارگانيسم ها در زيست كره - فيزيولوژى ميكروبى - شرایط بهینه در آزمایشگاه - فشار تغذیه ای - کارآیی فیزیولوژیک - مفهوم رشد - تكثير سلول - سنجش های غلظت ميكروبى - - غلظت بيوماس - وزن خشك سلول ها - مطالعات ژنتيك ميكروبى - غيرفعال سازى سلول ها - غلظت سلولى - تغذيه ميكروبى - غلظت بيوماس - توده زيستى - در شمارش سلول زنده - كدورت كشت - منحنى استاندارد - standard curve - كدورت سنجى - كدورت كشت - چگالى بيوماس - تعيين حجم سلول ها - رشد نمايى - ثابت سرعت رشد - growth rate constant - سرعت رشد سلول ها - سرعت رشد - biomass concentration - محاسبه ثابت سرعت رشد - پيش بينى مقدار رشد - زمان نسل - generation time - زمان دو برابرشدن - doubling time - منحنى رشد - كشت گروهى - batch culture - منحنى رشد باكتريايى - مراحل منحنى رشد ميكروبى - مرحله تأخيرى - lag phase - مرحله نمايى - exponential phase - حالت پايا (steady-state) - سرعت انتشار اكسيژن - محيط هوا دهى شده - مرحله سكون حداكثر - VBNC - مرحله سكون - stationary phase - برگشت سلولى - viable but not culturable - مرحله كاهش (decline phase) - مرحله مرگ (death phase) - رياضيات مرگ - سلول ها زنده اما نه قابل كشت - شرايط گرسنگى (مرحله سكون) - حالت خواب (كمون) - ميكروب هاى VNBC - حفظ سلول ها در مرحله نمايى - كشت ممتد يا پيوسته continuous culture - كموستات - بیوفیلم ها - استراتژیِ مفهومیِ بیوفیلم -

شكل 1-4. رشد نمايى. بيوماس (B) با هر زمان دو برابر شدن (td) دو برابر مى گردد.

 

منحنى رشد

چنانچه حجم ثابتى از محيط مايع با سلول ميكروبىِ گرفته شده از يك كشت که پيشتر رشد آن به حد اشباع رسيده است تلقيح گردد، و تعداد سلول هاى زنده در هر ميلى ليتر به طور متناوب روى نمودار نشان داده شود، معمولاً منحنىِ ترسيم شده در شكل 2-4 به دست مى آيد. مراحل منحنى رشد باكتريايىِ مشاهده شده در شكل 2-4 بازتاب وقايع موجود در جمعيت    سلول ها است نه در سلول هاى تكى. اين نوع كشت به كشت گروهى (batch culture) اشاره دارد. منحنى ويژه رشد ممكن است در چهار مرحله به بحث گذارده شود (جدول 2-4). کشت گروهی، یک سیستم بسته با منابع محدود است و با محیط میزبان انسانی بسیار متفاوت می باشد.

 

دارو های ضد میکروبی - تعريف و سنجش مرگ - مفهوم مرگ - سلول ميكروبى - توانايى تكثير - رشد و تقسيم - منحنى تك ضربه اى - one-hit curve - منحنى چند ضربه اى - multi-hit curve - استريليزاسيون - تأثير غلظت دارو - عوامل ضد ميكروبى - بيوسايد - باكتریو استاتيك - فانجى استاتيك - اسپورواستاتيك - باكتري سيدال - ليز (متلاشى شدن) سلول ها - فانجى سيدال - اسپوریسيدال - ويروسيدال - گند زدا ها - disinfectants - حالت عفونى - سپتیک - ضد عفونى كننده - مایعات بیولوژیک - ترشحات مخاطی - antiseptic - آسپتيك - ضد عفونى شده - aspetic - نگهدارى (preservation) - آنتى بيوتيك ها - ايزوپروپانول - آلدهيد ها - گلوتار آلدهيد - ضد عفونى كنندگى - استريل كنندگى - نگهدارندگى - فرم آلدهيد - بيگوآنید ها - كلر هِگزيدين - بيس فنل ها - ترى كلوزان - فعاليت ضد پلاكى - هگزاكلروفن - بو زدايى - عوامل آزاد كننده هالوژن - تركيبات كلر - تركيبات يد - مشتقات فلزى سنگين - تركيبات نقره - تركيبات جيوه - اسيد بنزوئيك - اسيد پروپيونيك - پراكسيژن ها - پراكسيد اكسيژن - اسيد پراستيك - فنل ها و كرزول ها - فنل - كرزول - تركيبات آمونيوم چهار ظرفيتى - سِتريميد - كلريد بِنزالكونيوم - فاز بخار - اكسيد اتيلن - آسيب زدن به دنا - تابش هـاى يونيزه كننده - نور فرابنفش - از دست رفتن ماهيت پروتئين - protein denaturation - دناتوره شدن - دناتوراسیون پروتئین -

شكل 2-4. منحنى رشد باكتريايى

 

جدول 2-4. مراحل منحنى رشد ميكروبى

مرحله

سرعت رشد

تأخيرى

صفر

نمايى

ثابت

سكون حداكثر

صفر

كاهش

منفى (مرگ)

 

 

مرحله تأخيرى

مرحله تأخيرى (lag phase) بيانگر دوره اى است كه در جريان آن سلول هايى كه متابوليت ها و آنزيم هاى آنها در نتيجه شرايط نامطلوب موجود در انتهاى تاريخ كشت قبلى ته كشيده است، خود را با محيط جديد سازگار مى نمايند. در اين دوره، آنزيم ها و حدواسط ها ساخته شده و تجمع پيدا مى كنند تا اين كه به غلظت هايى برسند كه اجازه تدوام رشد داده شود.

    چنانچه سلول ها از محيطى كاملاً متفاوت گرفته شوند، غالباً از لحاظ ژنتيكى قادر به رشد در محيط جديد نيستند. در چنين مواردى، ممكن است مرحله تأخيرى طولانى روى دهد، كه به منزله ی دوره ضرورى براى تعداد اندكى از جهش يافته هاى حاضر در تلقيح است تا به اندازه كافى تكثير يابند و افزايش ويژه اى در تعداد سلول ها جهت نمايان شدن صورت گيرد.

 

مرحله نمايى

در جريان مرحله نمايى (exponential phase) ـ كه رياضيات آن     پيشتر بحث شد ـ سلول ها در يك حالت پايا (steady-state) بسرمى برند. مواد سلولىِ جديد در سرعت ثابتى سنتز مى گردند، و بر حجم توده سلولى در يك شيوه نمايى افزوده مى شود. اين حالت ادامه مى يابد تا آنكه يكى از اين دو رخداد اتفاق افتد: يك يا تعداد بيشترى نوتريئنت در محيط  ته بكشد، يا اينكه محصولات متابوليكىِ سمى تجمع پيدا كنند و رشد را باز دارند. براى ارگنيسم هاى هوازى، نوتريئنتى كه محدود مى شود، معمولاً اكسيژن مى باشد. هنگامى كه غلظت سلولى حدوداً تا mL/ 107×1 برسد (در مورد باكترى ها)، از سرعت رشد كاسته خواهد شد، مگر آنكه اكسيژن به واسطه تكان دادن يا ايجاد حباب به محیط تحميل گردد. زمانى كه غلظت باكتريايى به mL/ 109×5- 4 برسد، سرعت انتشار اكسيژن از عهده تقاضا براى آن، حتى در يك محيط هوا دهى شده، بر نمى آيد و رشد تدريجاً كند مى شود.

 

مرحله سكون حداكثر

سرانجام، با تمام شدن نوترئينت ها يا تجمع محصولات سمى، رشد به  طور كامل باز مى ايستد. با اين حال، در اكثر موارد، در مرحله سكون (stationary phase)، برگشت سلولى رخ مى دهد: از دست رفتن  سلول ها از طريق مرگ، به آهستگى صورت گرفته، با تشكيل سلول هاى جديد از طريق رشد و تقسيم دقيقاً به توازن مى رسد. در اين حالت، شمار كلى سلول ها به كندى افزايش نشان مى دهد، هرچند شمار سلول هاى زنده ثابت باقى مى ماند.

 

مرحله كاهش : مرحله مرگ

پس از طى يك دوره زمانى ـ كه بر اساس نوع ارگانيسم و شرايط كشت متفاوت است ـ مرحله كاهش(decline phase)  يا مرحله مرگ (death phase) رخ مى دهد، كه در آن سرعت مرگ بالا رفته تا اينكه به يك سطح ثابت مى رسد. رياضيات مرگ در يك حالت پايا در ادامه بحث مى شود. در اكثر موارد، سرعت مرگ سلولى بسيار آهسته تر از سرعت رشد نمايى است. غالباً، پس از مرگ اكثر سلول ها، سرعت مرگ به شدت كاهش نشان مى دهد، به نحوى كه تعداد اندكى از سلول هاى بقا يافته ممكن است براى چندين ماه يا حتى چند سال زنده بمانند. اين پايدارى ممكن است بازتاب برگشت سلولى باشد. تعداد كمى از سلول ها در هزينه نوتريئنت هاى رها شده از سلول هاى مرده يا ليز شده رشد مى نمايند.

    به نظر مى رسد پديده اى كه در آن سلول ها زنده اما نه قابل كشت يا VBNC (viable but not culturable) نام دارند، ماحصل پاسخى باشد كه ماشه ی آن در شرايط گرسنگى (مرحله سكون) كشيده مى شود. درست همانند برخى باكترى ها كه اسپور ها را به عنوان يك مكانيسم بقا ايجاد مى كنند، سايرين قادرند بدون آنكه تغييراتى در مورفولوژى آنها روى دهد، به حالت خواب (كمون) بروند. به محض آنكه شرايط مناسب (مانند پاسـاژ ]انتقال[ به يك حيوان) در دسترس بـاشد، ميكروب هـاى VNBC رشد را از سر مىگيرند.

 

حفظ سلول ها در مرحله نمايى

سلول هاى در حال رشد نمايى را مى توان با انتقال مكرر آنها به محيط تازه با همان تركيب، در مرحله نمايى نگه داشت. اين روش به كشت ممتد يا پيوسته (continuous culture) اشاره دارد؛ نوع بسيار متداول ابزار كشت ممتد كِموستات است. کشت ممتد به شرایطی که ارگانیسم ها در جهان واقعی (مانند بدن انسان) با آن رو به رو می شوند، شبیه تر است؛ در اینجا، نوتریئنت ها پیوسته در حال جایگزین شدن هستند.

 

كموستات

اين ابزار مشتمل بر يك ظرف كشت مجهز به سيفون لبريز كننده و مكانيسمى براى چكاندن محيط تازه از يك مخزن، در يك سرعت تنظيم شده، مى باشد. محيط درون ظرف كشت به كمك جريان هواى استريل هم زده مى شود؛ با ورود هر قطره از محيط تازه، قطرهاى از كشت از طريق سيفون خارج مى گردد.

    اين محيط به نحوى آماده شده است كه يك نوتريئنت، رشد را محدود سازد. ظرف كشت تلقيح مى شود، و سلول ها رشد مى نمايند تا اينكه نوترئينتِ محدود كننده ته مى كشد؛ آنگاه اجازه ورود محيط تازه از مخزن در همان سرعتى كه سلول ها نوترئينت محدود كننده را به مصرف مى رسانند، داده مى شود. تحت اين شرايط، غلظت سلولى ثابت مىماند و سرعت رشد مستقيماً با سرعت جريان محيط متناسب است.

 

بیوفیلم ها

بار ها تشخیص داده شده است که بسیاری از عفونت ها از باکتری هایی ناشی می شوند که به صورت جداگانه (یا پلانکتونی) رشد نمی کنند؛ بلکه، آنها در اجتماعات نزدیک و پیچیده ای بسر برده، میان خود ارتباط برقرار می نمایند. روزانه، ما فیلمی از باکتری ها را که به هنگام خواب بر روی  دندان هایمان رشد کرده اند، بر می داریم. به طور مشابه، بیوفیلم ها با  عفونت های ریه، ناشی از پسودوموناس آئروژینوزا، و با کلونیزاسیون لژیونلا پنوموفیلا در سیستم های آب بیمارستان ارتباط دارند. این الگوی رشد، با یک باکتری واحد که هسته ی یک سطح را تشکیل می دهد، آغاز گشته، با تکثیر این باکتری یا با استخدام سایر باکتری ها در کلنیِ در حال شکل گیری، دنبال می شود.

    شناخت این الگوی رشد اهمیت دارد. استراتژیِ مفهومیِ بیوفیلم، منطقی است : (1) با ایجاد لایه ای بر روی لایه ی رشد باکتریایی، باکتری های اولیه در برابر پاکسازی توسط سیستم ایمنی کمتر حساس می شوند، و (2) از نفوذ دارو های ضد میکروبی، به واسطه رشد خارجی، ممانعت به عمل می آید. توانایی مطالعه بیوفیلم ها در شرایط آزمایشگاهی و در بدن موجود زنده، یک علم در حال تکامل است.

 

تعريف و سنجش مرگ

مفهوم مرگ

براى يك سلول ميكروبى، مرگ به معناى از دست رفتن غير قابل برگشت توانايى تكثير (رشد و تقسيم) است. آزمون تجربى مرگ، كشت سلولها بر روى محيط هاى جامد مى باشد : يك سلول، مرده لحاظ مى شود، چنانچه در به وجود آوردن كلنى روى هر محيطى دچار نقص گردد. واضح است كه معتبر بودن آزمون به انتخاب محيط و شرايط بستگى دارد : يك كشت كه روى يك محيط تا 90 درصد مرگ دارد، ممكن است در صورت آزمون روى محيطى ديگر 100 درصد زنده بماند. بعلاوه، آشكار سازى تعداد كمى سلول زنده در يك نمونه بالينى بزرگ ممكن است از طريق كشت مستقيم يك نمونه امكان پذير نباشد، زيرا مايع نمونه خود ممكن است رشد ميكروبى را باز دارد. در چنين مواردى، نمونه ممكن است ابتدا در يك محيط مايع رقيق گردد تا اجازه رشد اضافى سلول هاى زنده پيش از كشت داده شود.

    شرايط موجود در ساعت نخست رفتار با نمونه نيز در تعيين «مرگ» حياتى مى باشد. براى مثال، چنانچه سلول هاى باكتريايى با تابش فرابنفش مواجه گردند و سپس بلافاصله روى هر محيطى كشت داده شوند، ممكن است تا 99/99 درصد از سلول ها از بين بروند. با اين همه، اگر سلول های تابش ديده، پيش از كشت به مدت 20 دقيقه در يك بافر مناسب قرار گيرند، پس از كشت تنها 10 درصد مرگ را نشان خواهند داد. به عبارت ديگر، سلولى كه تابش ديده است، چنانچه بى درنگ كشت گردد، خواهد مرد، اما در صورتى كه قبل از كشت، اجازه ترميم آسيب ناشى از تابش داده شود، زنده خواهد ماند.

 

سنجش مرگ

هنگام كار با ميكروارگانيسم ها، مرگ يك سلول تكى سنجيده نمى شود، بلكه مرگ يك جمعيت مورد ارزيابى قرار مى گيرد. اين يك مسأله آمارى است : تحت هر شرايطى كه ممكن است به مرگ سلولى منتهى گردد، احتمال مرگ يك سلول معلوم در واحد زمان ثابت است. براى مثال، چنانچه شرايطى به كار گرفته شود كه به مرگ 90 درصد از سلول ها در 10 دقيقه نخست بيانجامد، احتمال اينكه هر سلول در فاصله 10 دقيقه بميرد 9/0 است. بنابراين، ممكن است انتظار برود كه 90 درصد از سلول هاى بقا يافته در هر فاصله 10 دقيقه بعدى خواهند مرد، و منحنى مرگى شبيه به منحنى نشان داده شده در شكل 3-4 به دست خواهد آمد.

    بنابراين، تعداد سلول هايى كه در هر فاصله زمانى مى ميرند تابع تعداد سلول هاى بقا يافته ی حاضر است، به طورى كه مرگ يك جمعيت به صورت يك روند نمايى طبق فرمول كلى زير به پيش مى رود :

(9)

 

    كه در آن S0 تعداد بقا يافته ها در زمان صفر، و S تعداد بقا يافته ها در هر زمان t ی بعدى است. همچنين، در مورد رشد نمايى، -k بيانگر سرعت مرگ نمايى است هنگامى كه كسر In(S/S0) در مقابل زمان نشان داده شود.

    منحنى تك ضربهاى (one-hit curve) نشان داده شده در شكل 3-4، A نوعی از سنتيك غير فعال سازىِ مشاهده شده در اثر بسيارى از عوامل ضد ميكروبى است. اين واقعيت كه چنين منحنى اى يك خميدگى اوليه را نشان مى دهد ـ بدان معنا است كه يك «ضربه» ی واحد توسط عامل غير فعال كننده براى كشتن سلول كافى است؛ يعنى، تنها يك هدف واحد بايد آسيب ببيند تا سلول كامل غير فعال گردد. چنين هدفى ممكن است كروموزوم يك باكترى تك هستهاى يا غشاى سلولى باشد؛ برعكس، اين هدف يك آنزيم يا ساير تشكيلات سلولى كه در چندين كپى حضور دارند، نمىتواند باشد.

    سلولى كـه چنديـن كپـى از هدف غير فعـال شونـده دارد، منحنى چند ضربه اى (multi-hit curve) نشان داده شده در شكل 3-4، B را ارائه مىدهد. با برون يابى بخش خط مستقيم منحنى، تعداد هدف (براى مثال، 4 در شكل 3-4، B) برآورد مى گردد.

 

استريليزاسيون

در عمل، ما از «استريليزاسيون» به عنـوان فرآيندى كشنده كه تمـام ارگانيسم هاى حاضر در يك نمونه را مىكشد، سخن مىگوييم، اما با تأمل در مطالب پيشين مى بينيم كه هيچ مجموعه شرايطى استريل شدن يك نمونه را تضمين نمى كند. براى مثال، به شكل 3-4 توجه نماييد. در 60 دقيقه يك ارگانيسم (100) در هر ميلى ليتر باقى مى ماند. در  70 دقيقه 1-10، در 80 دقيقه 2-10 و ... وجود خواهد داشت. با احتساب 2-10 ارگانيسم در هر ميلى ليتر، در می یابیم که در یک حجم کلی 100 میلی لیتری، یک ارگانیسم مى تواند بقا داشته باشد. پس، چه مدت طول مىكشد تا كشت «استريل» گردد؟ همه ما مى توانيم بگوييم كه پس از هر زمان معلوم از مواجه با عامل ضد ميكروبى، احتمال داشتن هر ارگانيسم بقا يافته در 1 ميلىليتر به واسطه منحنى شكل 3-4 معلوم خواهد شد. پس از 2 ساعت، در مثال بالا، اين احتمال 6-10×1 است. اين مدت معمولاً مىتواند يك زمان استريليزاسيون ايمن لحاظ گردد، اما يك مجموعه 1000 ليترى ممكن است هنوز يك ارگانيسم زنده داشته باشد.

    توجه شود كه اين محاسبات به ثابت ماندن شيب منحنى در طول كل محدوده زمانى بستگى دارد. متأسفانه، خم شدگى منحنی به سمت بالا پس از یک دوره زمانی خاص بسیار معمول است. این خم شدگی ماحصل ناهمگون بودن جمعيت در بـرابـر حساسيت به عـامل غير فعال كننده مى بـاشد. برون يابى ها (نتيجهگيرى ها) خطرناك بوده و مى تواند به خطا هايى بيانجامد، نظير آن دسته از خطا هايى كه در نمونه هاى اوليه واكسن استريل فلج اطفال پيش آمد.

 

غير فعال سازى عامل ضد ميكروبى تركيبات سولفيدريل - اسيد تايو گليوكوليك - حفاظت در برابر ليز - ليز اسمزى - محيط ايزوتونيك - پروتوپلاست هاى باكتريايى - اشكال L - مقاومت در برابر عوامل ضد باكتريايى - شيمى درمانى ضد ميكروبى - استريليزاسيون - اتوكلاو يا چراغ خوراك پزى - فِرها يا اُوِن هاى الكتريكىِ - عوامل شيميايى - ساختار هاى شيميايى بيوسايد ها - الكل ها - بيس فنل ها - عوامل آزاد كننده هالوژن - عوامل آزاد كننده هالوژن - هيپوكلريت سديم - دى اكسيد كلر - دى كلرو ايزو سيانورات سديم - پووايدون - مشتقات فلزى سنگين - سولفاديازين نقره - اسيد هاى آلى دفع كننده آب (آب گريز) - جذب كننده آب (آب دوست) شوينده هاى كاتيونى - quaternary ammonium compounds

شكل 3-4. منحنى مرگ يك سوسپانسيون با 106 ميكروارگانيسم زنده در هر ميلى ليتر. A : منحنى تك ضربه اى. B : منحنى چند ضربه اى. بخش خط مستقيم تا 5/6 برون يابى مى شود، كه مطابق با 106×4 سلول است. بنابراين، تعداد هدف 106×4، يا چهار در هر سلول مى باشد.

 

تأثير غلظت دارو

هنگامى كه مواد ضد ميكروبى (دارو ها) جهت غير فعال ساختن سلول هاى ميكروبى مورد استفاده قرار گيرند، معمولاً مشاهده مى شود كه غلظت داروى به كار رفته با زمان لازم براى كشتن كسر مشخصى از جمعيت مرتبط است و از عبارت زير تبعيت مى كند :

(10)

 

    در اين معادله، C غلظت دارو، t زمان لازم براى كشتن كسر معلومى از  سلول ها، و n و k ثابت ها هستند.

    اين عبارت مى گويد كه، براى مثال، چنانچه 6=n باشد (كه براى فنل است)، آنگاه، دو برابر شدن غلظت دارو، زمان لازم براى دستيابى به همان درجه از غير فعال سازى 64 مرتبه كاهش پيدا خواهد كرد. اينكه تأثير يك دارو با توان ششم غلظت آن تغيير مى يابد، پيشنهاد دهنده ی آن است كه شش ملكول از دارو جهت غير فعال ساختن سلول نياز است، گرچه مدرك شيميايى مستقيمى براى اين برداشت وجود ندارد.

    به منظور تعيين ارزش n براى هر دارو، منحنى غير فعال سازى براى هر كدام از چند غلظت به دست مى آيد، و زمان لازم براى هر غلظت جهت غير فعال نمودن كثر ثابتى از جمعيت محاسبه مى گردد. براى مثال، اولين غلظت مورد استفاده C1 و زمان لازم براى غير فعال ساختن 99% از سلول ها t1 گذاشته مى شود. به طور مشابه، C2 و t2 به ترتيب براى غلظت دوم و زمان دوم مورد نياز براى غير فعال ساختن 99% از سلول ها است. از معادله (10) مى بينيم كه : 

(11)

 

    با حل معادله فوق براى n، داريم :

(12)

 

    بنابراين، n را مىتوان با سنجش شيب خطى هنگامى كه t log روى نمودار در مقابل c log تعيين شود، به دست آورد (شكل 4-4). چنانچه n به طور تجربى در اين شيوه معين گردد، K مى تواند با جايگزينى ارزش های مشاهده شده براى C، t و n در معادله (10) مشخص شود.

 

شكل 4-4. ارتباط ميان غلظت دارو و زمان لازم براى كشتن كسر معلومى از يك جمعيت سلولى.

 

عوامل ضد ميكروبى

تعاريف

اصطلاحات زير عموماً در ارتباط با عوامل ضد ميكروبى و كاربرد هاى آنها مورد استفاده اند.

 

الف) بيوسايد

يك عامل شيميايى يا فيزيكى ـ معمولاً وسيع الطيف ـ كه ميكروارگانيسم ها را غير فعال مى سازد (جدول 3-4). بيوسايد های شیمیایی شامل پراکسید هیدروژن و فنل ها هستند، در حالی که بيوسايد هاى فيزيكى حرارت و تابش مى باشند. بيوسايد ها، در مقايسه با ضد عفونی کننده ها که طیف باریکی از فعالیت ضد ميكروبى را دارند، عموماً وسيع الطيف اند.

 

ب) باكتریو استاتيك

اصطلاحى اختصاصى جهت اشاره به ويژگى اى است كه يك بيوسايد بر اساس آن قادر به مهار تكثير باكتريايى مىباشد؛ با حذف اين عامل، تكثير دوباره ادامه پيدا مىكند. (اصطلاحات «فانجى استاتيك» و «اسپورواستاتيك» به بيوسايد هايى اشاره دارند كه به ترتيب مانع از رشد قارچ ها و اسپور ها مى شوند).

 

 پ) باكتري سيدال

اصطلاحى اختصاصى براى اشاره به ويژگى اى از يك بيوسيايد است كه بر اساس آن، بيوسايد باكترى ها را مى كشد. تفاوت عملكرد مواد باكتري سيدال با باكتريو استاتيك تنها در برگشت ناپذير بودن است؛ يعنى ارگانيسم هاى «كشته شده» حتى پس از حذف عامل باكتري سيدال قادر به تكثير نيستند. در برخى موارد، اين عامل به ليز (متلاشى شدن) سلول ها منجر مى شود؛ در ساير موارد، سلول ها دست نخورده باقى مانده و ممكن است فعاليت متابوليكى خود را ادامه دهند. (اصطلاحات «فانجى سيدال»، «اسپوریسيدال» و «ويروسيدال» به ويژگى هايى از بيوسايد ها اشاره دارند كه بر پايه آنها به ترتيب قارچ ها، اسپور ها، و ویروس ها را از بین می روند.

 

ت) استريليزاسيون

يك فرآيند تعريف شده است كه استفاده از آن يك سطح يا محصول را بدون ارگانيسم هاى زنده، از جمله اسپور هاى باكتريايى، بر جاى مى گذارد.

 

ث) گند زدا ها

گند زدا ها (disinfectants) محصولات يا بيوسايد هاى مورد استفاده براى كاهش تعداد ميكروارگانيسم هاى زنده يا كاهش بار زيستى روى يك محصول يا در سطح آن مى باشند. آنها ضرورتاً اسپوریسيدال نبوده، اما اسپورو استاتيك هستند، و جوانه زنى يا رشد اضافى اسپور ها را باز مى دارند.

 

ج) عفونى

حالت عفونى (septic) با حضور ميكروب هاى پاتوژن در بافت هاى زنده یا مایعات مرتبط مشخص مى گردد.

 

چ) ضد عفونى كننده

بيوسايد يا محصولى كه رشد ميكروارگانيسم ها را در بافت هاى زنده يا روى آن (مانند پوست) یا مایعات بیولوژیک (مانند ترشحات مخاطی) از بين برده يا مهار مى سازد، ضد عفونى كننده (antiseptic) نام دارد.

 

ح) ضدعفونى شده

آسپتيك يا ضد عفونى شده (aspetic) يعنى عارى از ميكروارگانيسم ها، يا استفاده از شيوه هايى جهت عارى نگهداشتن از ميكروارگانيسم ها.

 

خ) نگهدارى

جلوگيرى از تكثير ميكروارگانيسم ها در محصولات فرموله شده، نظير دارو ها يا غذا ها، نگهدارى (preservation) ناميده مى شود.

 

د) آنتى بيوتيك ها

تركيباتى آلى هستند كه به طور طبيعى يافت شده يا به  طور مصنوعى ساخته مى شوند، و عموماً در غلظت هاى پايين، باكترى هاى انتخابى را مهار يا تخريب مىنمايند.

 

جدول 3-4. تعدادى از بيوسايد هاى متدوال جهت ضد عفونى، گند زدايى، نگهدارى، و ساير مقاصد

 

 

شيوه هاى عمل

الف) آسيب زدن به DNA

تعدادى از عوامل فيزيكى و شيميايى با آسيب رساندن به DNA عمل مىكنند؛ از جمله اين عوامل عبارتند از : تابش هـاى يونيزه كننده، نـور فرا بنفش، و مواد شيميايىِ واكنش پذير با DNA. در ميان گروه آخر، عوامل آلكيله كننده و ساير تركيباتى جاى دارند كه كه به طور كووالان با باز هاى پـورينى و پيريميدينى بـر هـم كـنش نموده و  بـه پيوند هـاى عـرضىِ درون رشته اى را DNA آسيب مى زنند : براى مثال، نور فرا بنفش بين پيريميدين هاى مجاور روى يكى از دو رشته پلى نوكلئوتيدى پيوند عرضى برقرار كرده، دايمر هاى پيريميدينى را شكل مى دهد؛ تابش هاى يونيزه كننده شكستگى هايى را در يك رشته يا هر دو رشته ايجاد مى كنند. آسيب هاى ناشى از تابش يا مواد شيميايى در DNA، اصولاً به واسطه مختل ساختن همانند سازى DNA، به مرگ سلول منتهى مى گردند. فصل 7 را در خصوص سيستم هاى ترميمى DNA ببينيد.

 

ب) از دست رفتن ماهيت پروتئين

پروتئين ها به شكل تاخورده وجود دارند. اين تاخوردگى ماحصل حالتى سه بعدى است كـه عمدتـاً به واسطه بر هم کنش هـای غیـر کووالانِ درون ملکولی نظیر پیوند هـای یونی، هيدروفوبى، و هيدروژنى یـا اتصالات کووالان دی سولفیدی تعيين مى شود. این حالت، ساختار سوم پروتئين نام دارد؛ ساختار سوم پروتئين به سهولت توسط تعدادى از عوامل فيزيكى (مانند حرارت) يا شيميايى (مانند الکل) ـ كه غير عملكردى شدن پروتئين را به دنبال دارند ـ بر هم مى ريزد. تخريب ساختار سوم يك پروتئين از دست رفتن ماهيت پروتئين (protein denaturation) یا دِناتوره شدن (دناتوراسیون) پروتئین ناميده مى شود.

 پ) اختلال در غشا يا ديواره سلولى

غشاى سلولى به عنوان سدى انتخابى عمل كرده، اجازه گذر برخى مواد محلول را به داخل مى دهد و از ورود سايرين جلوگيرى مى كند. بسيارى از تركيباتى كه فعالانه از غشا عبور مى نمايند، غلظت آنها درون سلول فزونى مى يابد. غشا همچنين جايگاه آنزيم هاى درگير در بيوسنتز اجزاى پوشش سلولى است. موادى كه در سطح سلول متمركز مى گردند، ممكن است ويژگى هاى فيزيكى و شيميايى غشا را تغيير داده، عملكرد هاى طبيعى آن را باز دارند و بدين طريق سلول را كشته يا مهار سازند.

    ديواره سلولى ساختارى است كه از سلول در برابر ليز اسمزى محافظت مىكند. بنابراين، عواملى كه تخريب ديواره را به همراه دارند (مانند ليزوزیم، که پیوند های قند را می شکند)، يا از سنتز طبيعى آن ممانعت به عمل مىآورند (مانند پنىسيلين، که پیوند های عرضی پپتیدیل را بر هم می ریزد) ممكن است باعث ليز سلول شوند.

 

ت) اختلال در گروه هاى سولفيدريل آزاد

پروتئين هاى آنزيمى حاوى سيستئين، در پايانه ی زنجيره هاى جانبى خود واجد گروه هـاى سولفيدريل هستند. علاوه بر اين، كوآنزيم هـايى نظير  كوآنزيم A و دى هيدرو ليپوآت از گروه هاى سولفيدريل آزاد برخوردار اند. چنين آنزيم ها و كوآنزيم هايى نمى توانند عمل كنند، مگر آنكه گروه هاى سولفيدريل آنها آزاد باقى بمانند و احيا شوند. بنابراين، عوامل اكسيد كننده با ايجاد پيوند هاى دى سولفيدى بين گروه هاى سولفيدريل مجاور، در متابوليسم اختلال ايجاد مى نمايند :

   

بعلاوه، بسيارى از فلزات، مانند يـون جيوه، به واسطه تـركيب بـا سولفيدريل ها عملكرد آنزيم ها را مختل مى كنند. آنزيم هاى سولفيدريل دار متعددى در سلول موجود است؛ از اين رو، عوامل اكسيدكننده و فلزات سنگين آسيب گستردهاى را موجب مى شوند.

 

ث) آنتاگونيسم شيميايى

مداخله ی يك عامل شيميايى در واكنش طبيعى ميان يك آنزيم اختصاصى و سوبستراى آن «آنتاگونيسم (اثر متقابل) شيميايى» نام دارد. آنتاگونيست به واسطه تركيب با بخشى از هولوآنزيم (آپوآنزيم پروتئينى، فعالگر معدنى، يا كوآنزيم) عمل كرده، بدين طريق از اتصال سوبستراى طبيعى جلوگيرى  مىنمايد. («سوبسترا» در اينجا در مفهوم كلى آن به كار رفته و شامل مواردى مى شود كه در آن مهارگر با آپوآنزيم تركيب شده، و بدین طریق اتصال آن به كوآنزيم را باز مى دارد).

    يك آنتاگونيست به دليل تمايل شيميايى آن به يك جايگاه اصلى روى آنزيم، با آن تركيب مى شود. آنزيم ها به واسطه تمايل به سوبسترا هاى طبيعى خود، عملكرد كاتاليتيكى شان را انجام مى دهند؛ از اين رو، هر تركيبى كه از لحاظ ساختارى در ويژگى هاى بنيادى خود به سوبسترا شباهت داشته باشد، ممكن است به آنزيم متمايل گردد. چنانچه اين تمايل به اندازه كافى زياد باشد، آن تركيبِ «آنالوگ» (مشابه) جانشين سوبستراى طبيعى شده و از رخدادن واكنش صحيح جلوگيرى خواهد نمود.

    بسيارى از هولو آنزيم ها داراى يك يون معدنى به عنوان پلى بين آنزيم و كوآنزيم يا بين آنزيم و سوبسترا هستند. مواد شيميايى اى كه به آسانى با اين مواد معدنى تركيب شوند، اتصال كوآنزيم يا سوبسترا را باز خواهند داشت. براى مثال، مونوكسيد كربن و سيانور با اتم آهن در آنزيم هاى حاوى هِم تركيب گشته و مانع از عملكرد آنها در تنفس مى گردند.

    آنتاگونيست هاى شيميايى را مىتوان تحت دو عنوان به بحث گذارد : (الف) آنتاگونيست هاى روند هاى توليد انرژى، و (ب) آنتاگونيست هاى              روند هاى بيوسنتزى. مورد اول شامل سموم آنزيم هاى تنفسى (مونوكسيد كربن و سيانور) و فسفريلاسيون اكسيداتيو (دى نيتروفنل) است؛ مورد دوم شامل آنالوگ هـاى قطعات ساختمانى پروتئين هـا (اسيد هـاى آمينه) و                اسيد هـاى نوكلئيك (نوكلئوتيد هـا) مى باشد. در برخى موارد، آنالوگ               به سادگى از الحاق متابوليت طبيعى جلوگيرى مى كند (براى مثال، 5 ـ متيل تريپتوفان مانع از الحاق تريپتوفان به درون پروتئين مى شود)، و در موارد ديگر، آنالوگ جانشين متابوليت طبيعى در ماكـروملكول شده، آن را                   غير عملكردى مى سازد. الحاق pـ فلئوروفنيل آلانين در مكان فنيل آلانين در پروتئين ها مثالى از نوع اخير آنتاگونيسم است.

 

برگشت عمل ضد باكتريايى

در بخش تعاريف اشاره گرديد كه عمل باكتريواستاتيك برگشتپذير است. برگشت مى تواند به چند طريق به دست آيد.

 

الف) حذف عامل ضد ميكروبى

هنگامى كه سلول هاى مهار شده در حضور يك عامل باكتريواستاتيك، به واسطه شستن سطح یا سانتريفيوژ که باکتری ها را از ماده باکتریواستاتیک جدا می سازد، بر داشته شوند، آنها تكثير طبيعى خود را ادامه خواهند داد.

 

ب) برگشت به واسطه سوبسترا

زمانى كه يك آنتاگونيست شيميايى از نوع آنالوگ به طور برگشت پذير به يك آنزيم اتصال يابد، امكان جايگزين كردن آن با افزودن غلظت بالايى از سوبستراى طبيعى وجود دارد. در چنين مواردى گفته مىشود كه اصطلاحاً «مهار رقابتى» (competitive inhibition) رخ داده است. نسبت غلظت مهارگر به غلظت سوبسترايى كه مهار را بر مىگرداند، شاخص ضد ميكروبى (antimicrobial index) ناميده مى شود. اين شاخص معمولاً بسيار بالا ( 000,10-100) بوده، بيانگر تمايل بسيار بيشتر آنزيم به سوبستراى طبيعى آن مى باشد.

 

 پ) غير فعال سازى عامل ضد ميكروبى

يك عامل ضد ميكروبى را مى توان با افزودن ماده اى به محيط كه با آن تركيب شود ـ و از تركيب شدن ماده ضد ميكروبى با تشكيلات سلولی جلوگيرى كند ـ غيرفعال ساخت. براى مثال، يون جيوه را مى توان با اضافه نمودن تركيبات سولفيدريل نظير اسيد تايو گليوكوليك به محيط غير فعال كرد.

 

ت) حفاظت در برابر ليز

ليز اسمزى را مى توان با ايجاد محيطى ايزوتونيك براى پروتوپلاست هاى باكتريايىِ بدون پوشش باز داشت. غلظت هاى 20-10 درصدى سوكروز مورد نياز مى باشد. تحت چنين شرايطى، پروتوپلاست هاى ايجاد شده به وسيله پنى سيلين (یعنی، ماده زنده ی یک سلول باکتری، شامل پروتوپلاسم و غشای پلاسمایی پس از برداشته شدن دیواره سلولی) زنده باقى مانده و رشد را در اشكال L ادامه مى دهند.

 

مقاومت در برابر عوامل ضد باكتريايى

توانايى باكترى ها جهت مقاوم شدن به عوامل ضد باكتريايى يك فاكتور مهم در كنترل آنها به شمار مى رود. مكانيسم هايى كه به وسيله آنها مقاومت كسب مى گردد در فصول 7 : ژنتيك ميكروبى و 28 : شيمى درمانى ضد ميكروبى به بحث گذارده شده اند.

 

عوامل فيزيكى

الف) حرارت

به كارگيرى حرارت ساده ترين روش جهت استريليزاسيون مواد است، منوط به آنكه خود آن مواد در برابر آسيب حرارتى مقاوم باشند. دماى C°100 تمام باكترى ها به جز اشكال اسپور را ظرف 3-2 دقيقه در كشت هاى آزمايشگاهى خواهد كشت؛ براى كشتن اسپور ها درجه حرارت C°121 به مدت 15 دقيقه استفاده مى شود. بخار آب عموماً مورد استفاده است، هم به دليل آنكه باكترى ها به هنگام مرطوب بودن با سرعت بيشترى كشته مى شوند، و هم به علت آنكه استفاده از بخار روشى براى توزيع حرارت در تمام بخش هاى ظرف استريل شونده است. در سطح دريا، بخار بايد در فشار 15 پوند بر اينچ مربع (inches  lb/sq15) يا psi 15 بيشتر از فشار اتمسفرى نگه داشته شود تا دماى C°121 به دست آيد. براى اين مقصود از اتوكلاو يا چراغ خوراك پزى با فشار استفاده مى گردد. در ارتفاعات بالاتر، براى رسيدن به دماى C°121 به فشارى بالاتر از psi 15 نياز است. براى مواد استريل شونده اى كه بايد خشك بمانند، فِرها يا اُوِن هاى الكتريكىِ ايجاد كننده ی جريان هواى داغ در دسترس هستند؛ از آنجايى كه حرارت بر روى مواد خشك كارآيى كمترى دارد، معمولاً براى اين مواد از دمای 170-160 درجه سلسيوس به مدت يك ساعت يا بيشتر استفاده مى شود. تحت شرايطى كه در بالا شرح داده شد (يعنى، به كار بردن دماى اضافى براى دوره هاى طولانى از زمان) حرارت، با ايجاد تغيير در ماهيت پروتئين ها و اسيد هاى نوكلئيك، و با پاره كردن غشاى سلولى، عمل مى كند.

 

ب) تابش

نور فرا بنفش و پرتو هاى يونيزه كننده كاربرد هاى گوناگونى را به عنوان عوامل استريل كننده دارا هستند. شيوه هاى عمل آنها پيشتر بحث گرديد.

 

عوامل شيميايى

ساختار هاى شيميايى بيوسايد ها و كاربرد هاى آنها در جدول 3-4 نشان داده شده است.

 

الف) الكل ها

اتيل الكل، ايزوپروپيل الكل و nـ پروپانول عليه باكترى هاى رويشى، ويروس ها و قارچ ها فعاليت ضد ميكروبى سريع و وسيعالطيفى را نشان مىدهند، اما آنها اسپوريسيدال نيستند. فعاليت آنها هنگامى كه به غلظت  90-60 درصد با آب رقيق گردند، به حالت بهينه مى رسد.

 

 ب) آلدهيد ها

گلوتار آلدهيد براى گند زدايى در دماى پايين و استريليزاسيون اندوسكوپ ها و ابزار هاى جراحى به كار مى رود. اين ماده معمولاً در يك محلول 2% كه فعاليت اسپوريسيدال را به دست مى دهد، مورد استفاده قرار مى گيرد. فرم آلدهيد باكتريسيدال، اسپوريسيدال و ويروسيدال است.

 

 پ) بيگوآنيد ها

كلر هگزيدين به طور گسترده در محصولات شوينده ی دست و دهانشويهها و به عنوان گند زدا و نگهدارنده استفاده مى شود. مايكوباكتريوم ها، به دلیل پوشش سلولیِ موم مانندِ منحصر به فرد خود، معمولاً نسبت به آنها از مقاومت بالایی برخوردار اند.

ت) بيس فنل ها

بيس فنل ها به طور گسترده در صابون هاى ضدعفونى كننده و محلول هاى شوينده دست مورد استفاده هستند. به طور کلی، آنها وسيع الطيف اند، اما عليه پسودوموناس آئروژينوزا و كپك ها فعاليت اندکى دارند. ترى كلوزان و هگزا كلروفِن باكتريسيدال و اسپورواستاتيك مى باشند.

 

ث) عوامل آزاد كننده هالوژن

مهم ترين عوامل آزاد كننده هالوژن هيپو كلريت سديم، دى اكسيد كلر و  دى كلرو ايزو سيانورات سديم هستند. اين عوامل اكسيد كننده هايى اند كه فعاليت سلولى پروتئين ها را بر هم مى زنند. اسيد هيپوكلروز تركيب فعالِ مسئول براى اثر باكتريسيدالى و ويروسيدالىِ اين تركيبات است. اين تركيبات در غلظت هاى بالاتر اسپوريسيدال می باشند. یُد باکتری سیدال، فانجی سیدال، توبرکلوسیدال، ویروسیدال، و اسپوریسیدال سريعى است. يدوفور ها (مانند پووايدون - يد) كمپلكس هايى از يد و يك عامل حل كننده مى باشند كه به عنوان منبع I2 فعال عمل مى كنند.

 

ج) مشتقات فلزى سنگين

سولفاديازين نقره ـ مخلوطى از دو عامل ضد باكتريايى نقره (Ag+) و سولفاديازين ـ داراى فعاليت وسيع الطيف است. اتصال به اجزاى سلول نظير DNA ممكن است مسئول ويژگىهاى مهارى آن باشد.

 

چ) اسيد هاى آلى

اسيد هاى آلى به عنوان نگهدارنده ها در صنايع دارويى و غذايى به كار مىروند. اسيد بِنزوئيك فانجى استاتيك است؛ اسيد پروپيونيك هم فانجى استاتيك و هم باكتريواستاتيك مى باشد.

 

ح) پراكسيژن ها

پِراكسيد هيدروژن عليه ويروس ها، باكترى ها، مخمر ها و اسپور هاى باكتريايى فعاليت وسيع الطيف دارد. فعاليت اسپوريسيدالى مستلزم غلظت هاى بالاتر H2O2  (30-10 درصد) و زمان هاى تماس طولانى تر است.

 

خ) فنل ها

فنل و بسيارى از تركيبات فنلى واجد خصوصيات ضد عفونى كنندگى، گند زدايى، يا نگهدارندگى هستند.

 

د) تركيبات آمونيوم چهار ظرفيتى

اين تركيبات داراى دو ناحيه در ساختار هاى ملكولى خود مى باشند : يكى گروه دفع كننده آب (آب گريز) و ديگرى گروه جذب كننده آب (آب دوست). شوينده هاى كاتيونى، نمونه اى از تركيبات آمونيوم چهارظرفيتی يا QAC ها (quaternary ammonium compounds) براى انواعى از مقاصد بالينى (مانند ضد عفونىكردن پوست قبل از عمل جراحى)، به علاوه جهت پاكسازى سطوح سخت به كار مى روند. آنها اسپورو استاتيك اند و باعث مهار رشد اضافى اسپور ها شده اما فرآيند جوانه زنى را باز نمى دارند. QAC ها همچنين مايكوباكتريو استاتيك بوده و به علاوه روى ويروس هاى واجد پوشش ليپيدى ـ و نه ويروس هاى بدون پوشش ليپيدى ـ اثر مى نهند.

 

ذ) استريل كننده هاى فاز گازى

ابزار هاى پزشكى حساس به حرارت و تجهيزات جراحى را مى توان به طور مؤثر توسط سيستم هاى فاز بخار (گاز) ـ كه در آنها اكسيد اتيلن،  فرمآلدهيد، پراكسيد هيدروژن، يا اسيد پراستيك به كار گرفته مى شود ـ استريل نمود.

 

اهداف

  1. درک اختلافات میان رشد در یک سیستم بسته (کشت مایع)، رشد در کشت پیوسته، و رشد درون یک بیوفیلم.
  2. درک اختلافات میان مفاهیم باکتریواستاتیک و باکتریوساید.
  3. دانستن شرایط لازم برای استریلیزاسیون ضد میکروبی.
  4. آگاهی از مکانیسم عمل عوامل گند زدای رایج.

 

پرسش هاى مرورى

1. در مثانه ی يك زن 23 ساله در جريان آميزش جنسى،  10 اشريشياكولى تلقيح شده است. اين اشريشياكولى ها از زمان نسل 20 دقيقه برخوردار اند. پس از يك فاز تأخيرىِ 20 دقيقه اى، اشريشياكولى وارد مرحله رشد لگاريتمى مى شود. بعد از 3 ساعت از رشد لگاريتمى، تعداد كل سلول ها عبارت است از :

الف)  2560

ب)  5012

پ)  90

ت)  1208

ث)  000, 000, 1

 

2. يك زن 73 ساله به منظور درمان داخل وریدیِ يك آبسه ناشى از استافيلوكوكوس اورئوس در بيمارستان بسترى شده است. متعاقب درمان و ترخيص او از بيمارستان، گند زدايى اتاق بيمارستان ضرورى مى باشد. هزار سلول استافيلوكوكوس اورئوس در معرض گند زدا قرار مى گيرند. پس از 10 دقيقه، 90% از سلول ها كشته مى شوند. بعد از 20 دقيقه، چه تعداد از سلول ها زنده باقى مى مانند؟

الف)  500

ب)  100

پ)  10

ت)  1

ث)  0

 

3. عمل كدام يك از عوامل يا فرآيند هاى زير بر روى باكترى مى تواند برگشت پذير باشد؟

الف) گند زدا

ب) عامل باكتري سيدال

پ) عامل باكتريو استاتيك

ت) اتوكلاو در دماى C°121 به مدت 15 دقيقه

ث) حرارت خشك در دماى C°170-160 به مدت  1 ساعت

 

4. سرعت رشد باكترى ها در طى مرحله نمايى عبارت است از :

الف) صفر

ب) در حال افزايش

پ) ثابت

ت) در حال كاهش

ث) منفى

 

5. سرعت رشد باكترى ها در طى مرحله سكون حداكثر عبارت است از :

الف) صفر

ب) در حال افزايش

پ) ثابت

ت) در حال كاهش

ث) منفى

 

پاسخ ها

1- الف

2- پ

3- پ

4- پ

5- الف

 

 

برای مطالعه سایر فصل های کتاب میکروب شناسی پزشکی جاوتز (جهاندیده و جهاندیده) بر روی فهرست کتاب کلیک نمائید.     

 

 


رشد، بقا و مرگ ميكروارگانيسم ها , بقاى ميكروارگانيسم ها در محيط طبيعى , جمعيت ميكروارگانيسم ها در زيست كره , فيزيولوژى ميكروبى , شرایط بهینه در آزمایشگاه , فشار تغذیه ای , کارآیی فیزیولوژیک , مفهوم رشد , تكثير سلول , سنجش های غلظت ميكروبى , , غلظت بيوماس , وزن خشك سلول ها , مطالعات ژنتيك ميكروبى , غيرفعال سازى سلول ها , غلظت سلولى , تغذيه ميكروبى , غلظت بيوماس , توده زيستى , در شمارش سلول زنده , كدورت كشت , منحنى استاندارد , standard curve , كدورت سنجى , كدورت كشت , چگالى بيوماس , تعيين حجم سلول ها , رشد نمايى , ثابت سرعت رشد , growth rate constant , سرعت رشد سلول ها , سرعت رشد , biomass concentration , محاسبه ثابت سرعت رشد , پيش بينى مقدار رشد , زمان نسل , generation time , زمان دو برابرشدن , doubling time , منحنى رشد , كشت گروهى , batch culture , منحنى رشد باكتريايى , مراحل منحنى رشد ميكروبى , مرحله تأخيرى , lag phase , مرحله نمايى , exponential phase , حالت پايا (steady, state) , سرعت انتشار اكسيژن , محيط هوا دهى شده , مرحله سكون حداكثر , VBNC , مرحله سكون , stationary phase , برگشت سلولى , viable but not culturable , مرحله كاهش (decline phase) , مرحله مرگ (death phase) , رياضيات مرگ , سلول ها زنده اما نه قابل كشت , شرايط گرسنگى (مرحله سكون) , حالت خواب (كمون) , ميكروب هاى VNBC , حفظ سلول ها در مرحله نمايى , كشت ممتد يا پيوسته continuous culture , كموستات , بیوفیلم ها , استراتژیِ مفهومیِ بیوفیلم , دارو های ضد میکروبی , تعريف و سنجش مرگ , مفهوم مرگ , سلول ميكروبى , توانايى تكثير , رشد و تقسيم , منحنى تك ضربه اى , one, hit curve , منحنى چند ضربه اى , multi, hit curve , استريليزاسيون , تأثير غلظت دارو , عوامل ضد ميكروبى , بيوسايد , باكتریو استاتيك , فانجى استاتيك , اسپورواستاتيك , باكتري سيدال , ليز (متلاشى شدن) سلول ها , فانجى سيدال , اسپوریسيدال , ويروسيدال , گند زدا ها , disinfectants , حالت عفونى , سپتیک , ضد عفونى كننده , مایعات بیولوژیک , ترشحات مخاطی , antiseptic , آسپتيك , ضد عفونى شده , aspetic , نگهدارى (preservation) , آنتى بيوتيك ها , ايزوپروپانول , آلدهيد ها , گلوتار آلدهيد , ضد عفونى كنندگى , استريل كنندگى , نگهدارندگى , فرم آلدهيد , بيگوآنید ها , كلر هِگزيدين , بيس فنل ها , ترى كلوزان , فعاليت ضد پلاكى , هگزاكلروفن , بو زدايى , عوامل آزاد كننده هالوژن , تركيبات كلر , تركيبات يد , مشتقات فلزى سنگين , تركيبات نقره , تركيبات جيوه , اسيد بنزوئيك , اسيد پروپيونيك , پراكسيژن ها , پراكسيد اكسيژن , اسيد پراستيك , فنل ها و كرزول ها , فنل , كرزول , تركيبات آمونيوم چهار ظرفيتى , سِتريميد , كلريد بِنزالكونيوم , فاز بخار , اكسيد اتيلن , آسيب زدن به دنا , تابش هـاى يونيزه كننده , نور فرابنفش , از دست رفتن ماهيت پروتئين , protein denaturation , دناتوره شدن , دناتوراسیون پروتئین , غير فعال سازى عامل ضد ميكروبى تركيبات سولفيدريل , اسيد تايو گليوكوليك , حفاظت در برابر ليز , ليز اسمزى , محيط ايزوتونيك , پروتوپلاست هاى باكتريايى , اشكال L , مقاومت در برابر عوامل ضد باكتريايى , شيمى درمانى ضد ميكروبى , استريليزاسيون , اتوكلاو يا چراغ خوراك پزى , فِرها يا اُوِن هاى الكتريكىِ , عوامل شيميايى , ساختار هاى شيميايى بيوسايد ها , الكل ها , بيس فنل ها , عوامل آزاد كننده هالوژن , عوامل آزاد كننده هالوژن , هيپوكلريت سديم , دى اكسيد كلر , دى كلرو ايزو سيانورات سديم , پووايدون , مشتقات فلزى سنگين , سولفاديازين نقره , اسيد هاى آلى دفع كننده آب (آب گريز) , جذب كننده آب (آب دوست) شوينده هاى كاتيونى , quaternary ammonium compounds

نام و نام خانوادگی:
متن:
تصویر:

نظرات و پیشنهادات

عضویت در سایت

پشتیبانی آنلاین

نام و نام خانوادگی:
پست الکترونیک:
متن:

نام کاربری:
کلمه عبور:
کلمه عبور را بخاطر بسپار
کلمه عبور خود را فراموش کرده ام
عضویت در سایت

نام و نام خانوادگی:
پست الکترونیک:
شماره موبایل:
گفتگو با:


کتاب دانلود : دانلود کتاب های علمی و دانشگاهی روز دنیا. هرگونه کپی برداری از محتوا، قالب، و طرح های به کار رفته در این سایت شرعا و قانونا ممنوع می باشد، و پیگرد قانونی دارد.