嫌気性菌：特性、種類、種、培養 - 生物学 - 2025

嫌気性細菌は、その代謝過程で酸素を使用しないものです。実際、これらの細菌の多くは、有毒であるため、この元素が存在する環境では生存できません。

このタイプの細菌によって行われ、最も広く研究されている代謝プロセスの1つは発酵です。これは、特にアルコール飲料、ヨーグルト、酢などの製品の生産に関連して、産業レベルで多くの用途を持つプロセスです。

嫌気性細菌の属であるバクテロイデス。出典：米国政府

同様に、これらの細菌の多くは人の体内に自然の生息地があり、主に消化管で見られます。無害なものもあれば、体内にさまざまな病状を引き起こし、その多くが死に至ることもあります。

特徴

嫌気性菌は、地球上で最初に出現した生物の1つです。重要なことに、数千年前、最初の生命体が出現し始めたとき、大気中の酸素レベルは本当に低かった。このため、開発された最初の生物には、エネルギーを得るための他の細胞メカニズムがありました。

実際、嫌気性菌のグループを構成する多くの種にとって、酸素は非常に有毒です。これが、酸素が存在しない生息地でバクテリアが見つかる理由です。

同様に、非常に少量の酸素の存在下での生活をサポートする嫌気性細菌が存在するため、さまざまな環境に配置できます。これらの細菌のいくつかは、特に口腔および胃腸管のレベルで、通常のヒト微生物叢の一部です。

一方、これらの細菌は発酵を行います。これは、酸素が存在しない場合に有機化合物がより単純なものに分解される異化プロセスです。主に嫌気性菌によって行われます。

同様に、単一のタイプの発酵はありません。得られる製品に応じて、酢酸、乳酸、アルコール発酵など、いくつかのタイプがあります。

これらの細菌では、酸素が存在しない場合、さまざまな酵素システムが完全に機能します。これは、電子受容体としてフマル酸塩、硝酸塩、硫酸塩などの他の化合物を使用しているためです。

嫌気性菌の多くは人間の病原体を構成していると言及するのが適切です。最もよく知られ研究されているものの中で、とりわけ、ポルフィロモナス属、クロストリジウム属、プレボテラ属の種が挙げられます。

嫌気性菌の種類

嫌気性菌の多くは、酸素が存在する環境にいるため、有毒であるため抵抗することができません。ただし、酸素を使用しないにもかかわらず、このガスの濃度が異なる環境で生き残ることができるものもあります。

これを念頭に置いて、嫌気性細菌は3つのタイプに分けることができます：偏性嫌気性、好気性、および通性嫌気性。

嫌気性菌

彼らはまた、厳密な嫌気性細菌として知られています。それらは、代謝プロセスに酸素を使用しないものです。このガスへの耐性はさまざまです。これによると、偏性嫌気性細菌は次のように分類されます。

-厳格：0.5％未満の酸素濃度のみを許容します。

-中程度：2〜8％の範囲の酸素濃度を許容できます。

耐気性嫌気性菌

これらは、細胞プロセスを実行するために酸素を使用しないが、それが存在する生息地に住むことができる細菌です。このタイプのバクテリアの典型的な例は、ニキビの多くの原因となるプロニバクテリウムアクネスピオです。

通性嫌気性菌

通性嫌気性細菌は、代謝プロセスに酸素を使用しませんが、有毒ではないため、酸素の存在下で生存できます。彼らは主に必要なエネルギーを得るために発酵プロセスを実行します。最もよく知られている通性嫌気性細菌には、Escherichia coliとStaphylococcus aureusがあります。

嫌気性菌種

嫌気性菌の研究を容易にするために、それらはそれらの形状と染色に従ってグループ化できます：グラム陰性球菌、グラム陽性球菌、グラム陰性桿菌、およびグラム陽性桿菌。

-グラム陰性ココス

このグループ内には、ヴェイロネラやメガスファエラなどのいくつかの属があります。

ヴェイロネラ

これは、その発酵能力でよく知られているグラム陰性菌の属です。これらの細菌は、メチルマロニル-CoA経路として知られている代謝経路を介して乳酸を酢酸塩およびプロピオン酸塩に発酵させます。

同様に、それらは、口腔や胃腸管などの体の特定の部分の微生物叢の不可欠な部分です。

-グラム陽性ココス

それらは、グラム色素で染色されると、特徴的なバイオレットカラーを採用する円形細菌です。

アナエロコッカス

この属の細菌は、人体の細菌叢の一部を形成していることがわかります。しかし、それが特定の病理学的プロセスの原因である可能性があります。この細菌は、膣分泌物、卵巣膿瘍、および特定の慢性創傷から分離されています。

同様に、さまざまな臨床ケーススタディでは、この属の種が尿路や血液に広範囲の感染症を引き起こす可能性があることが確立されています。

ペプト連鎖球菌

それは頻繁に人間の病理の開発を引き起こす細菌の属です。さらに、中咽頭や泌尿生殖器など、体の特定の粘膜の微生物叢の一部です。

-グラム陰性桿菌

細長い棒状のバクテリアで、グラム染色を施すとフクシア色を帯びるのが特徴です。このグループの嫌気性細菌はいくつかの属を含みます。

プレボテラ

これは、口腔、胃腸管、および膣腔の細菌叢の構成要素として頻繁に見られる細菌の属です。それにもかかわらず、正常な身体状態が変化すると、これらの細菌は制御不能に増殖します。

これが発生すると、Prevotellaは特定の感染症の発症を引き起こします。最も一般的なものは、歯周粘膜のレベルで発生するものです。また、関節リウマチの患者からも分離されています。

-グラム陽性桿菌

このグループに属するのは、グラム染料粒子を保持する細胞壁にペプチドグリカンの厚い層を持ち、紫色の色を与える棒状細菌です。このグループには、人間にさまざまな病気や病状を引き起こす多種多様な種が含まれます。

ボツリヌス菌

これは、ヒトの感染因子である胞子を産生することを特徴とするグラム陽性菌です。同様に、この細菌は特定の毒素を合成して放出します。その主な機能は筋肉を麻痺させることです。

この細菌が発生する病気の中には、胃腸管に影響を与える食物ボツリヌス中毒と、幼児に影響を与える胞子の直接摂取によって引き起こされる幼児ボツリヌス中毒が挙げられます。

破傷風菌

この細菌は医学の分野でよく知られており、体内で発生する影響に関する多くの研究の主題となっています。クロストリジウム属の他の細菌と同様に、この細菌は環境成分に対して非常に耐性のある内生胞子を産生します。

破傷風菌 出典：コンテンツプロバイダー（s）：CDC

同様に、この細菌は破傷風として​​知られている人間に病理を引き起こします。この病気は、胞子が体内に侵入することによって引き起こされ、発芽し、この種の毒素を合成して放出し始めます。

これが起こると、胞子は神経インパルスの伝達を妨害し、筋肉に痛みを伴うけいれんを引き起こします。

好気性菌との違い

嫌気性菌と好気性菌の主な違いは、酸素の使用と、この要素の存在下または非存在下で発生する能力です。

この意味で、嫌気性菌は内部のエネルギー生産プロセスに酸素を使用しません。逆に、好気性細菌は、細胞呼吸の過程で電子受容体としてそれを使用します。これにより、ブドウ糖などの有機化合物の分子を分解し、大量のエネルギーを取得します。

同様に、さまざまなプロセスで酸素を使用しないことを除いて、酸素に富む環境には置くことができない嫌気性細菌があります。細胞呼吸の代わりに、彼らは発酵を実行します。

2つのタイプの細胞のもう1つの注目すべき違いは、その生息地に関係しています。好気性細菌は酸素が広く利用できる環境で見られますが、アネロイド細菌は酸素が完全に存在しない環境や酸素濃度が非常に低い環境で生き残ります。

嫌気性菌培養

嫌気性菌の培養は、間違いを避けるために必要なすべての予防措置に従う必要があるプロセスです。ここで、嫌気性細菌の一部の種は酸素と接触することができないため、これがそれらの毒性物質になる可能性があることを覚えておくことが重要です。

実験室で培養を行う際に考慮すべき要素の1つは、使用すべき培養液です。細菌の各グループには特定の要件があります。

文化メディア

現在、あらゆる種類の細菌の播種に使用できる多くの培地があります。嫌気性細菌の特定のケースでは、培養液にチオグリコール酸やシステインなどの還元剤を添加する必要があります。

同様に、得られると予想される結果を最適化するために、レサズリンなどの酸素の存在の可能性を示すレドックスインジケーターを追加できます。

嫌気性菌の播種に最も広く使用され、推奨されている培地は次のとおりです。

-anerobiosの血液寒天：とりわけ、肉エキス、酵母エキス、NaCl、グルコース、ペプトンなどが含まれています。

-チョコレート寒天：嫌気性菌の培養にはあまり使用されていません。しかし、そのコンポーネントのおかげで、そこで成長させることが可能です。

-血液を含むエチルフェニルアルコール寒天：この培地は、嫌気性菌を適切に分離するために広く使用されています。

-コリスチンとナリジクス酸を含むコロンビア寒天。

-Thioglycollat​​e：L-シスチン、ヘミン、ビタミンKが豊富に含まれています。

-KVLB寒天（カナマイシン、バンコマイシン、漆塗りの血液）：特にグラム陰性桿菌用。

処理する

使用する培養液を選択したら、培養する細菌に応じて手順を開始できます。この意味で、酸素のない、完全に嫌気的な環境を作り出す必要があります。これを実現するには、次の2つの手順に従います。

-水酸化ナトリウム-ピロガリック酸法：この方法は、還元剤の代わりに触媒を使用して、化学反応を通じて嫌気性環境を得ることに基づいています。これはデリケートで潜在的に危険な手順です。

-嫌気性フラスコの使用：このタイプのフラスコは、嫌気性菌の培養に非常に役立ちます。ただし、少量の酸素との軽い接触に耐えることができる生物でのみ使用されます。

同様に、栽培を進めるには一種の真空を作り出す必要があります。これはいくつかの方法で行うことができます：酸素を他のガスで置換する、化学的または生物学的方法で酸素を吸収する、または還元剤を使用する

ウェルシュ菌の培養。ソース：写真クレジット：コンテンツプロバイダー（秒）：CDC /博士 スチュアートE.スター

これらのステップが実行されたら、培養物をインキュベートし、得られたコロニーを研究するための合理的な時間を待つために接種が行われます。待機時間は、栽培されている種によって異なります。

クロストリジウムパーフリンジェンスなどの急速に成長する種（18〜24時間）や、プロピオニバクテリウムなどの遅い成長（5〜7日）を持つ他の種があります。

プレートカウントの方法

これらの方法は、培養物で見つかる微生物のおおよその数を見つけるために使用されます。嫌気性菌の場合、カウントを可能にするいくつかの技術があります。

ただし、これらの細菌の多くは有毒であるため酸素と直接接触することができないため、これらの技術を実施する際には細心の注意を払う必要があります。

この意味で、ここでは2つの方法について説明します。最も可能性の高い数（厳密なエアロビクスの場合）とプラーク拡散法（通性および微好気性嫌気性の場合）。

最も可能性の高い数値法

この技術は、サンプル中の微生物の有無の判定に基づいています。これは、連続したソリューションの複製で行われます。この方法の背後にある原則は、単一の生細胞が発生し、したがって濁った培養物を生成する可能性があることです。

このプロセスを実行するには、培養サンプルの一連の連続溶解を行う必要があります。このため、栄養要件のある液体培地を使用することが重要です。これが行われると、微生物が成長するのを待つ間、試験管はインキュベートされます。

妥当な時間が経過すると、1つ以上の細菌細胞が接種された試験管が曇って見えます。

溶解係数が増加しているチューブが見直されると、細菌細胞の数がますます少なくなるため、チューブは次第に曇りが少なくなります。これは、微生物が存在しなくなるか、微生物が1つだけになるポイントに到達するまでです。

最後に、人口密度の推定値は、連続した解の発生パターンから、この目的のために設計された標準の確率表を使用して取得されます。

プレート塗布法

これはかなり簡単な方法です。まず、培地を入れた数枚のペトリ皿を整然と並べます。続いて、1 mLの溶液を各カプセルに接種します。溶液にはカウントする微生物が含まれていることに注意することが重要です。

次に、ガラス棒の助けを借りて、接種された材料が培地の表面全体を覆って均一に広げられます。

最後に、ペトリ皿を各タイプの微生物に必要な時間必要な条件下でインキュベートします。最後に、生成されたコロニーがカウントされます。

引き起こされる病気

嫌気性細菌の多くは、人間の既知の病原体であり、個人の生活を損なうことさえある病気や病状を引き起こします。

口腔レベルの感染症

口腔は多くの嫌気性細菌にとって理想的な環境であり、そこで増殖し、歯周炎、壊死性歯肉炎、膿瘍などの特定の病状を発生させます。

これらの感染症のほとんどは、痛み、粘膜の病変、膿の化膿を伴い、結果として体温が上昇します。

原因菌の中で、ポルフィロモナスジンジバリスは、これらの病変で最も頻繁に分離されるものです。

腸感染症

このタイプの細菌の感染経路の1つは、胞子（胞子形成細菌の場合）または汚染された食物と水を摂取することです。

これらの場合、細菌は腸に定着し、腸粘膜に損傷を与え始め、発熱、腹痛、便、膨満、吐き気、全身倦怠感などの症状を引き起こします。

この臨床像を生成する可能性がある嫌気性細菌は、クロストリジウムディフィシルと大腸菌などです。

皮膚感染症

これらの細菌のいくつかは、開いた傷口に接触すると感染することがあります。これが発生した場合、原因物質がクロストリジウムパーフリンジであるガス壊疽などの重度の皮膚感染症が発生する可能性があります。

ガス壊疽の症状には、とりわけ、血液が充満した水疱、皮下気腫、激しい痛み、高熱などがあります。

皮膚レベルの嫌気性細菌によって引き起こされる別の病理は、壊死性筋膜炎であり、感染症は皮膚組織を超えて広がり、筋肉を取り巻く筋膜にさえ影響を及ぼします。

症状には、急性の痛み、激しい紅斑、水疱、そして最も頻繁には壊疽が含まれます。この病理の原因物質には、黄色ブドウ球菌があります。

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