Bacillus stearothermophilus is een apathogene en staafvormige soort bacteriën behorende tot de familie Bacillaceae en divisie Firmicutes. De bacteriesoort behoort tot de zogenaamde sporenvormers, dwz het vormt onder ongunstige omstandigheden resistente endosporen. Voor de mens is de bacteriesoort vooral belangrijk als testkiem voor bijvoorbeeld de controle van thermische apparatuur voor sterilisatie.
Wat is Bacillus stearothermophilus?
Bacillus stearothermophilus is een bacteriesoort van de familie Bacillaceae, waarvan ongeveer 50 geslachten bekend zijn. De soort behoort tot het geslacht Bacillus, dat behoort tot de divisie Firmicutes. Onder hen valt de bacteriesoort in de klasse Bacilli en is opgenomen in de bestelling Bacillales. Zoals alles bacteriën uit de orde Bacillales is Bacillus stearothermophilus een grampositieve bacterie met een staafvorm. Veel leden van de Bacillales kunnen endosporen vormen onder ongunstige omstandigheden, zoals gebrek aan voedsel en extreme temperaturen. Dit geldt ook voor Bacillus stearothermophilus, zodat de soort samen met de Clostridia in de groep van sporenvormers wordt ingedeeld. Individuen van de soort Bacillus stearothermophilus zijn thermofiele organismen en groeien tot tien µm lang. De bacteriesoort veroorzaakt geen ziekte en vertoont grampositief kleuringsgedrag. Het apathogene bacteriën worden gebruikt in de biotechnologie, bijvoorbeeld voor sterilisatie processen. De soort speelt een rol in de moleculaire biologie doordat het het enzym polymerase bezit. Polymerase kan worden gebruikt om DNA-strengen te splitsen. Polymerase speelt een rol bij de polymerasekettingreactie en bij andere methoden van DNA-amplificatie of DNA-modificatie.
Voorkomen, verspreiding en eigenschappen
Bacillen van de bacteriesoort Bacillus stearothermophilus komen overal voor en gaan onder slechte voortplantingsomstandigheden een sporenstadium binnen. Dit proces geeft de individuen een hogere weerstand tegen bepaalde omgevingsfactoren. De bacteriesoort kan zelfs voor 70 procent overleven alcohol op deze manier. Om desinfectiedoeleinden te vervullen en zo de bacteriën te doden, de alcohol gebruikt moet steriel worden gefilterd. De bacteriesoort leeft verplicht aëroob. Dit betekent dat de individuen kunnen overleven in een zuurstof-rijke omgeving. Hun metabolisme is gericht op zuurstof Onder voltooid zuurstof uitsluiting, in tegenstelling tot veel andere bacteriën, kunnen ze niet overleven. De voorkeursomgeving van Bacillus stearothermophilus is humusrijke grond. Stammen van de bacteriesoort worden ook aangetroffen in warmwaterbronnen, in woestijnzand, in compost of in voedsel. Hetzelfde geldt voor Arctische wateren en oceaanbodems. Door het vermogen om sporen te vormen, is de soort extreem hittestabiel en bestand tegen omgevingsinvloeden. Kieming vindt uitsluitend plaats onder gunstige omgevingsomstandigheden. De bacteriën bezitten DNA-polymerase, een multifunctioneel enzym dat de polymerisatie van enkele nucleotiden tot een lange keten katalyseert. Bij DNA-replicatie katalyseert het de DNA-synthese van enkele deoxyribonucleotiden.
Belang en functie
Samen met Bacillus subtilis heeft Bacillus stearothermophilus een grote bruikbaarheid voor mensen, met name als testkiem bij de biologische bestrijding van verschillende sterilisatie apparaten. Bij het controleren van autoclaven of heteluchtsterilisatoren worden bacteriestammen van de soort gebruikt als bioindicatoren en dienen om de afstervingskinetiek te bepalen. Dit is het tijdsinterval waarin bacteriën worden gedood door een setrilisatie-apparaat. Door middel van de afstervingskinetiek kan zo het succes van sterilisatieprocessen worden gemeten. Bacillus stearothermophilus is zeer thermostabiel. Daarom wordt de testkiem voornamelijk gebruikt bij thermische sterilisatie om de efficiëntie te bepalen. De kiem wordt in glazen ampullen geplaatst die gevuld zijn met een vloeibaar voedingsmedium en een kleurindicator. De afzonderlijke ampullen worden geautoclaveerd en vervolgens enkele dagen samen met een controleampul bij 60 graden Celsius geïncubeerd. De kleurverandering van de indicator geeft de metabolische activiteit van de individuele cellen weer. Dit betekent dat in succesvol gesteriliseerde ampullen de kleur niet verandert. Sterilisatietesten met Bacillus stearothermophilus kunnen ook worden uitgevoerd in de vorm van sporenstrips. Stroken filtreerpapier waarop endosporen van de bacterie worden aangebracht, worden sporenstrips genoemd. Deze toepassing vindt meestal ook plaats in verband met testen met stoomsterilisatie. Hiertoe wordt de testkiem in sporenstroken in een autoclaaf geplaatst, vervolgens in een voedingsoplossing geplaatst en tenslotte geïncubeerd. Groei treedt niet op als sterilisatie succesvol is. Naast deze toepassingen speelt Bacillus stearothermophilus een rol bij de productie van enzymen zoals BstBI.
Ziekten en kwalen
De bacteriesoort Bacillus stearothermophilus is niet pathogeen voor mens of dier. De individuele stammen van de soort zijn dat dus niet pathogenen Dit is niet ongebruikelijk voor bacteriën uit de orde Bacillales en de familie Bacillaceae. De familie omvat verschillende apathogene soorten, maar bevat aan de andere kant ook facultatieve pathogenen en obligate pathogenen. Bacillus subtilis is bijvoorbeeld een facultatieve ziekteverwekker van de familie die alleen onder bepaalde omstandigheden ziekte veroorzaakt. Bacillus anthracis, aan de andere kant, is een obligate ziekteverwekker die noodzakelijkerwijs de zogenaamde veroorzaakt miltvuur In tegenstelling tot facultatieve en obligaat pathogene soorten, wordt niet verwacht dat de apathogene Bacillaceae-soort Bacillus stearothermophilus onder geen enkele omstandigheid ziekte veroorzaakt als de bacteriën in contact komen met mensen. Inademing van sporen van de soort is ook niet geassocieerd met ziektepotentieel. De immuunstatus van patiënten speelt hierbij geen rol. Terwijl facultatief pathogeen kiemen zijn meestal opportunistisch pathogenen en kan dus ziekte veroorzaken bij mensen met een ondergemiddelde immunologische constitutie, apathogeen kiemen zoals Bacillus stearothermophilus zijn onschadelijk, zelfs voor immuungecompromitteerde individuen.
