AGENTI ACTIVI PE MICROORGANISME

1.1      ACTIUNEA AGENTILOR FIZICI

Efectele pe care le pot produce agentii fizici depind, pe de o parte, de concentratia acestora, de timpul de expunere, de natura mediului in care se produce interactiunea si, pe de alta parte, de specia bacteriana, stadiul de dezvoltare si particula-ritatile morfologice ale bacteriilor.

1.     Temperatura

Caldura

omoara bacteriile prin coagularea proteinelor, si, intr-o mai mica masura, prin accelerarea proceselor metabolice (cu eliberarea unor cantitati crescute de substante toxice) sau insuficienta acuta de oxigen  (in cazul bacteriilor aerobe);

efectul acesteia este potentat de prezenta apei;

omoara formele vegetative (in 10 , la 30-60 C prin caldura umeda si la 60-80 C prin caldura uscata) si sporii (in 20 , la 100-120 C prin caldura umeda si la 160-180 C prin caldura uscata);

are aplicatie practica in sterilizare (incalzirea pana la incandescenta a instrumentelor metalice, sterilizarea cu aer cald in cuptorul Poupinel sau cu vapori de apa sub presiune in autoclav) fiind preferata, pentru toate materialele care nu se degradeaza, datorita faptului ca este ieftina, rapida si eficienta.

Desicarea (uscarea

conduce la pierderea apei din celula bacteriana;

efectele constau in cresterea concentratiei sarurilor si denaturarea proteinelor;

comportamentul bacteriilor in aceste conditii este diferit, unele fiind omorate rapid (ex.: spirochetele, neisseriile, pneumococii) si altele ramanand viabile perioade indelungate (ex.: stafilococii, sporii);

are aplicatie in liofilizare (deshidratarea in vid a unei suspensii bacteriene in scopul transportarii la mari distante, in conditii de securitate microbiologica, in fiole de sticla inchise)

Frigul

de obicei, produce incetinirea reactiilor metabolice si inhibarea multiplicarii, mai rar exercitand un efect  bactericid;

moartea prin frig a bacteriilor se datoreaza cresterii vascozitatii citoplasmei, formarii cristalelor de gheata care lezeaza mecanic, concentrarii sarurilor minerale si denaturarii proteinelor;

are aplicatie practica in congelare, efectuata in scopul conservarii germenilor respectivi.

2.     Presiunea osmotica

actiunea este mai intensa cand se produc variatii bruste ale acesteia;

in medii hipertone se produce plasmoliza (pierderea apei, urmata de retractarea citoplasmei si moarte) iar in medii hipotone, plasmoptiza (acumulare de apa in celula, balonizarea acesteia, lezarea peretelui celular si moarte);

celulele tinere sunt cele mai sensibile;

are aplicatie in conservarea alimentelor.

3.     Presiunea mecanica

determina denaturarea si coagularea proteinelor;

efectul este mai intens cand variatiile sunt bruste;

omoara formele vegetative la 6.000 atm. iar sporii la 12.000 atm.

4.     Radiatiile

stimuleaza functiile fiziologice, induce producerea de mutatii genetice sau moartea;

efectul acestora depinde de lungimea de unda (l), de intensitatea sursei si de durata expunerii;

se pot utiliza:

o        radiatii ultraviolete – afecteaza proteinele si acizii nucleici; se folosesc pentru scaderea incarcaturii microbiene a suprafetelor si a aerului din anumite sectoare medicale; utilizarea lor impune respectarea normelor de protectie deoarece pot produce leziuni, mai ales ale ochilor, insotite de orbire;

o       radiatii ionizante (g – au efect puternic, afectand acizii nucleici si proteinele bacteriene; ionizarea structurilor; au aplicatii in sterilizare;

o        fasciculul laser (fascicul concentrat de fotoni cu o lungime de unda uniforma) – datorita concentrarii unei energii foarte mari pe suprafete mici, distruge bacteriile instantaneu;

o        microunde – sunt utilizate in laboratorul de micro-biologie in scopul resterilizarii mediilor de cultura acelulare pastrate mult timp.

5.     Ultrasunetele

undele ultrasonore cu frecventa de 200 Hz omoara bacteriile in cateva minute;

trecerea undei prin apa din celula produce dezinte-grarea structurilor celulare;

au aplicatii in procesul de sterilizare si obtinerea unor constituienti celulari

1.2      ACTIUNEA AGENTILOR CHIMICI

Actiunea diverselor substante chimice asupra bacteriilor depinde de compozitia chimica a acestora, de concentratie si de timpul de actiune.

Ca si in cazul altor categorii de agenti antimicrobieni, in raport cu intensitatea alterarilor pe care le produc, substantele chimice pot fi:

bacteriostatice – blocheaza multiplicarea bacteriana;

bactericide – omoara bacteriile prin alterari profunde ale componentelor structurale sau interferarea unor procese metabolice vitale.

In functie de mecanismul de actiune, agentii chimici pot fi:

agenti care denatureaza starea coloidala a proteinelor pot fi acizi (ex.: acid clorhidric), alcali (ex.: hidroxid de sodiu) sau alcooli (ex.: alcool etilic de 50-70 ); cei mai eficienti si mai larg utilizati in practica sunt alcoolii; efectul este mai redus in cazul mycobacteriilor si sporilor;

agenti care actioneaza pe gruparile chimice libere ale enzimelor (- NH2, - SH, - COOH, etc.) mai sensibile sunt gruparile sulfhidril (- SH) care pot fi suprimate prin oxidare (ex.: peroxizi ca KMnO4 sau H2O2, halogeni ca iodul si clorul), prin blocare directa (ex.: mercur, argint) sau alchilare (ex.: formaldehida, glutaraldehida); unii sunt folositi ca antiseptice (ex.: alcool iodat 1 %); clorul este bactericid fiind utilizat pentru apa potabila (forma gazoasa), ca dezinfectant (cloramina 5 %, acid hipocloros) sau antiseptic (cloramina 1 %); formaldehida, cu actiune intens bactericida, se foloseste, in forma gazoasa sau solutii, pentru dezinfectare sau in scopul micsorarii incarcaturii microbiene a aerului din incaperi, saltelelor, pernelor, etc.;

agenti care lezeaza membranele celulare – afecteaza permeabilitatea selectiva a membranelor; din aceasta categorie fac parte fenolii (lizol, crezol, diclorfenol, hexa-clorfenol, etc.) si detergentii cationici (saruri cuaternare de amoniu);

agenti care altereaza acizii nucleici – actiunea bactericida a acestora este redusa; cei mai importanti sunt derivatii de anilina (ex.: violet de gentiana, cristal violet, verdele malahit, etc); pot fiutilizati cu succes si ca antiseptice sau pentru prepararea mediilor de cultura selective deoarece isi mentin capacitatea bacteriostatica chiar si la dilutii mari.

In raport cu natura actiunii lor, agentii chimici pot avea:

actiune nespecifica – prin actiunea asupra microorganis-melor, altereaza si structuri sau functii ale organismului gazdei (antiseptice, dezinfectante, conservante);

actiune specifica intervin in mod selectiv pe anumite secvente din metabolismul bacterian (chimioterapice).

Pornind de la aceste aspecte, au fost definite notiunile:

Antisepticele: sunt substante cu actiune antibacteriana reversibila si toxicitate relativ redusa ceea ce permite aplicarea lor pe tesuturi vii.

Antisepsia:: consta in ansamblul metodelor prin care se incearca distrugerea microorganismelor vii prezente la nivelul tegumentelor, mucoaselor sau plagilor.

Asepsia:: acest termen se refera la totalitatea manope-relor prin care se previne contaminarea unui substrat

Dezinfectantele: sunt substante cu actiune antibacteria-na ireversibila si toxicitate relativ ridicata ceea ce permite utilizarea acestora doar pentru substraturi inerte, nevii.

Principalii agenti chimici sunt prezentati in tabelul 2:

Tabelul 2.

Compusi de clor
Substanta	Mecanism de actiune		Utilizare
Hipoclorit sodiu Hipoclorit calciu Cloramina Dioxid de clor	Oxideaza gruparile sulfhidril Timp de actiune 10-60 minute		Dezinfectie suprafete Dezinfectie echipamente Dezinfectie instrumente Dezinfectia apei (clor)
Avantaje: ieftin, accesibil, spectru larg, activ si la temperaturi scazute
Alcooli
Substanta	Mecanism de actiune		Utilizare
Etanol Izopropanol	Denatureaza starea coloidala a proteinelor Timp de actiune 10-30 minute		Antiseptizarea tegumentului Dezinfectie suprafete
Avantaje: actiune rapida, necoroziva
Compusi de fenol
Substanta	Mecanism de actiune		Utilizare
Lizol Crezol Diclorfenol Hexaclorfenol	Distrug membrana celulara Timp de actiune 10-30 minute		Dezinfectie suprafete Dezinfectie echipamente Solutii si sapunuri antiseptice
Avantaje: biodegradabili, lasa un reziduu activ pe suprafete
Peroxizi
Substanta	Mecanism de actiune		Utilizare
KMnO4 H2O2 (solutie 3-30%)	Oxideaza gruparile sulfhidril Timp de actiune 10-30 minute		Dezinfectie suprafete Antiseptizarea tegumentului si mucoaselor
Avantaje: stabili, toxicitate scazuta a dilutiilor de lucru
Agenti alchilanti
Substanta		Mecanism de actiune		Utilizare
Formol solutie 37-40% aldehida formica in apa Formaldehida (gaz) Glutaraldehida (gaz) Oxid de etilena (gaz)		Alchilarea gruparilor sulfhidril Timp de actiune de la 10-30 minute (echipamente) pana la 1-8 ore (incaperi)		Dezinfectie incaperi Dezinfectie echipamente Dezinfectie instrumente Conservarea probelor (formol)
Avantaje: spectru larg, ieftin, nu corodeaza metalele, activ si pe pelicule organice

Agent chimic germicid (lb.gr.: cida = a omori): dezinfectant activ asupra diverselor tipuri de microorganisme.

Agent chimic germistatic: (lb.gr.: statikas = stopare, oprire): substanta care blocheaza multiplicarea unor tipuri diferite de microorganisme.

Agent chimic bactericid: substanta cu actiune specifica, selectiva, care omoara bacteriile.

Agent chimic virulicid substanta ce inactiveaza virusurile.

Inactivare: termen utilizat in loc de “distrugere” in cazul virusurilor care nu sunt particule vii.

Agent chimic fungicid substanta cu actiune letala asupra fungilor

Agent chimic bacteriostatic: substanta care blocheaza multi-plicarea bacteriana.

Agent fungistatic substanta ce inhiba inmultirea fungilor.

Dezinfectia: consta in ansamblul masurilor care vizeaza distrugerea microbilor patogeni din mediul extern pana la un nivel la care nu mai prezinta pericol, pentru a preveni transmiterea bolilor infectioase. Spre deosebire de sterilizari, aceasta permite persistenta, pe zonele de aplicare, a unor microorganisme vii.

Sterilizarea  chimica - consta in ansamblul metodelor care utilizeaza diverse substante chimice, in stare lichida sau gazoasa, in scopul distrugerii de pe dintr-un substrat solid, lichid sau gazos, a tuturor microorganismelor vii, capabile de multiplicare, atat in forma vegetativa cat si sporulata.

Decontaminarea: acest termen se foloseste relativ frecvent in loc de “dezinfectie”  dar are un sens mai larg incluzand si inactivarea toxinelor bacterine.

Conservantele: sunt substante care se folosesc pentru evitarea contaminarii unor preparate (seruri, vaccinuri, medicamente, etc.).

Conservarea: este procedeul efectuat in scopul prevenirii contaminarii unor preparate si consta in adaugarea in acestea a unor substante chimice.

Chimioterapicele: sunt substante chimice preparate in mod sintetic care au actiune antibacteriana si sunt netoxice pentru organismul uman ceea ce permite utilizarea lor in terapia infectiilor.

Chimioterapia: se refera la utilizarea anumitor substante chimice in scop terapeutic.

In practica, alegerea unei substante antibacteriene se face in functie de mai multe criterii ca eficienta actiunii lor asupra germenilor, toxicitatea pentru organismul uman, dificultatea utilizarii, costurile economice, natura substratului, etc.   

1.3      ACTIUNEA AGENTILOR BIOLOGICI

In categoria substantelor de origine biologica cu actiune bacteriostatica sau bactericida pot fi mentionate, in principal, bacteriocinele si antibioticele naturale.

Bacteriocinele

sunt produse de diferite specii de bacterii Gram pozitive si negative (peste 50), de unele levuri sau plante;

sunt de natura proteica;

au actiune bactericida asupra multor bacterii, chiar din aceeasi specie, dar nu si asupra celulelor care le-au produs;

sinteza lor este determinata plasmidic;

au capacitatea de a se atasa de receptori membranari specifici, sunt adsorbite in celula, blocheaza sinteza proteinelor si a acizilor nucleici si determina liza.

Antibioticele

Antibioticele au fost definite ca fiind produsi de metabolism ai unor bacterii sau fungi capabili sa distruga sau sa inhibe multiplicarea unor microorganisme (in special bacterii). De fapt, aceasta definitie se refera la antibioticele naturale. In prezent, de multe ori, in practica clinica, aceasta denumire este insa extinsa si la chimioterapice (substante antimicrobiene de sinteza).

Antibioticele pot fi clasificate dupa mai multe criterii:

Dupa origine:

naturale (ex.: peniciline, eritromicina, streptomicina, kanamicina);

semisintetice (ex.: tetracicline, cefalosporine, amikacina, rifampicina);

sintetice (ex.: cloramfenicol).

Dupa natura actiunii lor:

bactericide (ex.: peniciline, cefalosporine, polimixine);

bacteriostatice (ex.: tetracicline, cloramfenicol).

Dupa spectrul de actiune:

cu spectru ingust - pot fi de 2 tipuri:

de tip penicilinic: actioneaza pe cocii Gram pozitivi si negativi si bacilii Gram pozitivi (ex.: peniciline, eritromicina, vancomicina);

de tip streptomicinic: actioneaza pe cocii Gram pozitivi si negativi si bacilii Gram negativi (ex.: aminoglicozide, polimixine);

cu spectru larg: au actiune asupra cocilor Gram pozitivi si negativi, bacililor Gram pozitivi si negativi, spirochetelor, rickettsiilor, chlamidiilor, etc. (tetracicline, cloramfenicolul, cefalosporine).

Dupa mecanismul de actiune:

cu actiuni asupra peretelui celular (ex.: cefalosporinele, penicilinele, vancomicina, bacitracina);

cu actiuni la nivelul membranei citoplasmatice (ex.: polimixinele);

cu actiuni pe proteine (ex.: tetraciclinele, aminoglicozidele, cloramfenicolul, lincomicine);

cu actiuni pe acizii nucleici (ex.: rifampicina, metroni-dazolul);

cu actiune asupra enzimelor (ex.: chinolonele);

inhibitoare ale cresterii prin antagonism competitiv (ex.: sulfamidele).

Dupa structura chimica:

b-lactamine (ex.: peniciline, cefalosporine, carbapeneme, monobactame);

aminoglicozide (ex.: amikacina, kanamicina, gentamicina, streptomicina);

macrolide (ex.: eritromicina, spiramicina, oleandomicina);

tetracicline (ex.: tetraciclina);

polipeptide (ex.: vancomicina);

alte categorii (ex.: rifampicina, lincomicina, cloramfeni-colul, clindamicina, lincomicina).

Antagonismul microbian implica, pe langa producerea de bacteriocine, competitia pentru nutrienti sau pentru spatiu vital si elaborarea de metaboliti toxici pentru alti germeni (ex.: acizi sau peroxizi de hidrogen). Acest mod al bacteriilor de a inte-ractiona constituie un mecanism de protectie la nivelul zonelor normal contaminate ale organismului (microbiota indigena).