מיקרואירופיל

מיקרואירופיל (באנגלית: Microaerophile) הוא מיקרואורגניזם (לרוב חיידק) שזקוק לחמצן על מנת להפיק אנרגיה, אולם בלחץ חלקי של חמצן הנמוך מזה שבאטמוספירה (פחות מ-21% הנמצאים באוויר; לרוב בסביבה בה הריכוז נע בין 2%–10% חמצן), שכן ריכוזים גבוהים של חמצן עלולים להרוג מיקרואירופילים). מיקרואירופילים רבים הם גם קפנופילים (Capnophiles), כלומר כאלה שזקוקים לריכוז מוגבר של פחמן דו-חמצני בסביבה על מנת לגדול. אורגניזמים אווירניים משתמשים בתהליך של זרחון חמצוני, בו מהווה החמצן קבל אלקטרונים סופי, על מנת להפיק את האנרגיה הדרושה להם מסוכרים וחומצות שומן. ברם בתהליך זה נוצרים שני תוצרי לוואי רעילים: מימן על-חמצני ויון סופראוקסיד. שני חומרים אלה הם מחמצנים חזקים שנוטים להגיב עם חומרים אורגניים רבים ובכך לשנות את הרכבם. שינויים אלה מזיקים לאורגניזמים ועלולים לגרום למותם. אורגניזמים אווירניים הצליחו להתגבר על בעיה זאת באמצעות סינתזה של שלושה אנזימים (סופראוקסיד דיסמוטאז, פרוקסידאז וקטלאז) אשר מנטרלים את תוצרי הלוואי הללו. מיקרואורגניזמים מיקרואירופיליים, בדומה לאורגניזמים אווירניים אובליגטוריים משתמשים בחמצן בלבד על מנת להפיק אנרגיה ומייצרים את שלושת האנזימים המוזכרים לעיל, אך בכמות קטנה מן הרגיל ועל כן הם מוכרחים להמצא בסביבה בה ריכוז החמצן נמוך. על מנת לתרבת חיידקים מיקרואירופיליים על מצע אגר מוצק יש צורך להוריד באופן ניכר את ריכוז החמצן בסביבה. לשם כך ניתן להשתמש בשתי שיטות: צנצנת נר – את צלחות הפטרי עליהם נזרעו החיידקים המיקרואירופיליים יש לשים בתוך צנצנת בעלת אפשרות לאיטום ביחד עם נר. את הנר יש להדליק ומיד אחר כך לאטום את הצנצנת. להבת הנר תכלה את מרבית החמצן בצנצנת עד שתכבה ותותיר סביבה מועשרת בפחמן דו-חמצני וענייה מאוד בחמצן. חומר סופח – את צלחות הפטרי עליהם נזרעו החיידקים המיקרואירופיליים יש לשים בתוך צנצנת בעלת אפשרות לאיטום ביחד עם חומר סופח חמצן-משחרר פחמן דו-חמצני, ומיד אחר כך לאטום את הצנצנת. החומר שמוכנס לתוך הצנצנת יוצר באופן מלאכותי תנאים מיקרואירופיליים הולמים. בתוך מצע נוזלי יגדלו המיקרואירופילים בחלקה העליון של המבחנה אך לא בקצה העליון, שכן שם ריכוז החמצן גבוה בשל פעפועו (ראו תמונה להמחשה בראש הערך). הרשימה הבאה כוללת מיקרואורגניזמים מיקרואירופיליים שכיחים שעלולים לגרום לזיהומים בבני אדם: חיידקים בסוג Campylobacter, דוגמת Campylobacter jejuni, שגורמים למקרי דלקות מעיים ושלשולים רבים, מסוגלים לגדול בתרבית בריכוז חמצן ופחמן דו-חמצני של 3-15% ו-3-5% בהתאמה. חיידקים בסוג Helicobacter, דוגמת Helicobacter pylori שעלול לגרום לכיב פפטי ולדלקת רפידת הקיבה, מסוגל לגדול בתרבית בריכוזים נמוכים של חמצן כאשר כמותו נמוכה ובריכוזי חמצן אטמוספיריים כשכמותו רבה. חיידקים מהסוג Bartonella: ‏Bartonella henselae שגורם למחלת שריטת החתול ו-Bartonella quintana שגורם לקדחת השוחות. חיידק מהסוג Treponema: ‏Treponema pallidum שגורם למחלת העגבת, מסוגל לגדול בתרבית תאים בריכוז חמצן של 0.03-10% (ריכוז אידיאלי 1.5-5%). חיידקים בסוג Capnocytophaga, דוגמת Capnocytophaga canimorsus שהוא חלק מהפלורה הטבעית בפה של כלבים, עלול לגרום לזואונוזיס בבני אדם. טפילים בסוג Plasmodium, שגורמים למחלת המלריה, מסוגלים לגדול בתרבית בריכוז חמצן ופחמן דו-חמצני של 3% ו-1% בהתאמה. אורגניזם אווירני אווירני אובליגטורי Hogg, S, Essential Microbiology (1st ed.). Wiley. (2005), pp.91–107. ISBN 0-471-49754-1. ‏Oxygen Requirements for Pathogenic Bacteria. Brooks GF, Carroll KC, Butel JS, Morse SA, Jawetz, Melnick & Adelberg's Medical Microbiology (24th ed.). McGraw Hill. (2007), pp.273–275. ISBN 0-07-128735-3. ‏An Introduction to Reactive Oxygen Species - Measurement of ROS in Cells. Krieg NR, Hoffman PS. (1986). Microaerophily and oxygen toxicity. Annual Review of Microbiology. 40:107-30.. PMID 3535642. Salim SM, Mandal J, Parija SC. (2014). Isolation of Campylobacter from human stool samples. Indian Journal of Medical microbiology. Jan-Mar;32(1):35-8. PMID 24399385. ‏Bacteria Classified by Cellular Respiration. Bury-Moné S, Kaakoush NO, Asencio C, Mégraud F, Thibonnier M, De Reuse H, Mendz GL. (2006). Is Helicobacter pylori a true microaerophile? Campylobacter. Aug;11(4):296-303. PMID 16882333. Mello KA, Snydman DR, Arora S. (1990). Capnocytophaga infection involving a portal-systemic vascular shunt. Digestive Diseases and Sciences. Jul;35(7):909-11. PMID 2364847.