Stafylokoky

Stafylokok byl objeven v roce 1878 R. Kochem a v roce 1880 L. Pasteurem v hnisavém materiálu. L. Pasteur po infikování králíka definitivně prokázal roli stafylokoka jako původce hnisavého zánětu. Název „stafylokok“ dal v roce 1881 A. Ogston (kvůli charakteristickému uspořádání buněk) a jeho vlastnosti byly podrobně popsány v roce 1884 F. Rosenbachem.

Stafylokoky jsou grampozitivní, geometricky pravidelné, kulovité buňky o průměru 0,5-1,5 μm, obvykle umístěné ve shlucích, kataláza-pozitivní, redukují dusičnany na dusitany, aktivně hydrolyzují bílkoviny a tuky, fermentují glukózu za anaerobních podmínek za vzniku kyseliny bez plynu. Obvykle mohou růst v přítomnosti 15% NaCl a při teplotě 45 °C. Obsah G + C v DNA je 30-39 mol %. Stafylokoky nemají bičíky a netvoří spory. Jsou v přírodě rozšířené. Jejich hlavním rezervoárem je kůže lidí a zvířat a jejich sliznice komunikující s vnějším prostředím. Stafylokoky jsou fakultativně anaeroby, pouze jeden druh (Staphylococcus saccharolyticus) je striktní anaerob. Stafylokoky nejsou náročné na živná média, dobře rostou na běžných médiích, teplotní optimum pro růst je 35-37 °C, pH 6,2-8,4. Kolonie jsou kulaté, o průměru 2-4 mm, s hladkými okraji, konvexní, neprůhledné, natřené barvou vytvořeného pigmentu. Růst v tekuté kultuře je doprovázen rovnoměrným zakalením, časem vypadává řídký sediment. Při pěstování na běžných médiích stafylokoky netvoří kapsli, nicméně při výsevu injekcí do polotekutého agaru s plazmou nebo sérem většina kmenů S. aureus kapsli tvoří. Akapsulární kmeny v polotekutém agaru rostou ve formě kompaktních kolonií, kapsulární kmeny tvoří difúzní kolonie.

Stafylokoky mají vysokou biochemickou aktivitu: fermentují glycerol, glukózu, maltózu, laktózu, sacharózu, mannitol za uvolňování kyseliny (bez plynu); tvoří různé enzymy (plazmokoaguláza, fibrinolysin, lecitináza, lysozym, alkalická fosfatáza, DNáza, hyaluronidáza, teluridová reduktáza, proteináza, želatináza atd.). Tyto enzymy hrají důležitou roli v metabolismu stafylokoků a do značné míry určují jejich patogenitu. Enzymy jako fibrinolysin a hyaluronidáza způsobují vysokou invazivitu stafylokoků. Plazmokoaguláza je hlavním faktorem jejich patogenity: chrání před fagocytózou a přeměňuje protrombin na trombin, což způsobuje koagulaci fibrinogenu, v důsledku čehož je každá buňka pokryta proteinovým filmem, který chrání před fagocyty.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Faktory patogenity stafylokoků

Stafylokok je unikátní mikroorganismus. Může způsobovat více než 100 různých onemocnění, která jsou podle Mezinárodní klasifikace z roku 1968 rozdělena do jedenácti tříd. Stafylokoky mohou postihnout jakoukoli tkáň a jakýkoli orgán. Tato vlastnost stafylokoků je dána přítomností velkého komplexu patogenních faktorů.

Adhezní faktory - přichycení stafylokoků k tkáňovým buňkám je dáno jejich hydrofobicitou (čím vyšší je, tím silnější jsou adhezní vlastnosti), dále adhezními vlastnostmi polysacharidů, případně i proteinu A, a schopností vázat fibronektin (receptor pro některé buňky).

Různé enzymy, které hrají roli faktorů „agrese a obrany“: plazmokoaguláza (hlavní faktor patogenity), hyaluronidáza, fibrinolysin, DNáza, enzym podobný lysozymu, lecitináza, fosfatáza, proteináza atd.

Komplex vylučovaných exotoxinů:

• toxiny poškozující membránu - a, p, 8 a y. Dříve byly popisovány jako hemolysiny, nekrotoxiny, leukocidiny, letální toxiny, tj. podle povahy jejich účinku: hemolýza erytrocytů, nekróza při intradermálním podání králíkovi, destrukce leukocytů, smrt králíka při intravenózním podání. Ukázalo se však, že takový účinek je způsoben stejným faktorem - toxinem poškozujícím membránu. Má cytolytický účinek na různé typy buněk, který se projevuje následujícím způsobem. Molekuly tohoto toxinu se nejprve vážou na dosud neznámé receptory membrány cílové buňky nebo jsou nespecificky absorbovány lipidy obsaženými v membráně a poté tvoří ze 7 molekul houbovitý heptamer, sestávající ze 3 domén. Domény, které tvoří „čepičku“ a „okraj“, se nacházejí na vnějším povrchu membrán a doména „noha“ slouží jako transmembránový kanál-pór. Právě tímto způsobem vstupují a vystupují malé molekuly a ionty, což vede k otoku a smrti buněk s jádrem a osmotické lýze erytrocytů. Bylo objeveno několik typů toxinů poškozujících membránu (póry tvořících): a-, b-, s- a y-hemolysiny (a-, b-, S- a y-toxiny). Liší se řadou vlastností. Hemolysin a se nejčastěji vyskytuje ve stafylokokech izolovaných od lidí; lýzuje lidské, králičí a beraní erytrocyty. U králíků způsobuje letální účinek po 3-5 minutách intravenózního podání. Hemolysin b se nejčastěji vyskytuje ve stafylokokech živočišného původu; lýzuje lidské a beraní erytrocyty (lépe při nižší teplotě). Hemolysin S lýzuje lidské a mnoho zvířecích erytrocytů. Letální účinek na králíka při intravenózním podání nastává během 16-24-48 hodin. Velmi často stafylokoky obsahují současně a- a 8-toxiny;
• Exfoliativní toxiny A a B se liší svými antigenními vlastnostmi, citlivostí na teplotu (A je termostabilní, B je termolabilní) a lokalizací genů, které řídí jejich syntézu (A je řízen chromozomálním genem, B plasmidovým genem). Často jsou oba exfoliatiny syntetizovány ve stejném kmeni S. aureus. Tyto toxiny jsou spojovány se schopností stafylokoků způsobovat pemfigus u novorozenců, bulózní impetigo a vyrážku podobnou spále;
• pravý leukocidin je toxin, který se od hemolysinů liší svými antigenními vlastnostmi a selektivně působí na leukocyty a ničí je;
• exotoxin, který způsobuje syndrom toxického šoku (TSS). Má superantigenní vlastnosti. TSS se vyznačuje horečkou, sníženým krevním tlakem, kožními vyrážkami následovanými olupováním kůže na rukou a nohou, lymfopenií, někdy průjmem, poškozením ledvin atd. Více než 50 % kmenů S. aureus je schopno tento toxin produkovat a vylučovat.

Silné alergenní vlastnosti, které mají jak složky buněčné struktury, tak exotoxiny a další odpadní produkty vylučované bakteriemi. Stafylokokové alergeny jsou schopny vyvolat hypersenzitivní reakce jak opožděného typu (DTH), tak okamžitého typu (IT) - Stafylokoky jsou hlavními viníky kožních a respiračních alergií (dermatitida, bronchiální astma atd.). Zvláštnost patogeneze stafylokokové infekce a její tendence k chronickému průběhu pramení z účinku DTH.

Zkříženě reagující antigeny (s izoantigeny erytrocytů A a B, ledvin a kůže - indukce autoprotilátek, rozvoj autoimunitních onemocnění).

Faktory, které inhibují fagocytózu. Jejich přítomnost se může projevit inhibicí chemotaxe, ochranou buněk před absorpcí fagocyty, poskytnutím stafylokokům schopnosti reprodukce ve fagocytech a blokováním „oxidačního vzplanutí“. Fagocytóza je inhibována pouzdrem, proteinem A, peptidglykanem, kyselinami teichoovými a toxiny. Kromě toho stafylokoky indukují syntézu supresorů fagocytární aktivity některými buňkami těla (například splenocyty). Inhibice fagocytózy nejen brání tělu v odstraňování stafylokoků, ale také narušuje funkci zpracování a prezentace antigenů T- a B-lymfocytům, což vede ke snížení síly imunitní odpovědi.

Přítomnost kapsle u stafylokoků zvyšuje jejich virulenci pro bílé myši, činí je odolnými vůči působení fágů, neumožňuje typizaci aglutinačními séry a maskuje protein A.

Kyseliny teichoové nejen chrání stafylokoky před fagocytózou, ale zřejmě hrají významnou roli v patogenezi stafylokokových infekcí. Bylo zjištěno, že u dětí trpících endokarditidou jsou protilátky proti kyselinám teichoovým detekovány ve 100 % případů.

Mitogenní účinek stafylokoků na lymfocyty (tento účinek je vyvíjen proteinem A, enterotoxiny a dalšími produkty vylučovanými stafylokoky).

Enterotoxiny A, B, CI, C2, C3, D, E. Vyznačují se antigenní specificitou, tepelnou stabilitou, rezistencí vůči formalínu (nemění se na anatoxiny) a trávicím enzymům (trypsin a pepsin) a jsou stabilní v rozmezí pH od 4,5 do 10,0. Enterotoxiny jsou nízkomolekulární proteiny s molekulovou hmotností 26 až 34 kDa se superantigenními vlastnostmi.

Bylo také zjištěno, že existují geneticky podmíněné rozdíly v náchylnosti ke stafylokokovým infekcím a povaze jejich průběhu u lidí. Zejména závažná stafylokoková hnisavě-septická onemocnění se častěji vyskytují u lidí s krevními skupinami A a AB, méně často u lidí s krevními skupinami 0 a B.

Schopnost stafylokoků způsobovat otravu jídlem intoxikačního typu je spojena se syntézou enterotoxinů. Nejčastěji jsou způsobeny enterotoxiny A a D. Mechanismus účinku těchto enterotoxinů není dostatečně objasněn, ale liší se od účinku jiných bakteriálních enterotoxinů, které narušují funkci adenylátcyklázového systému. Všechny typy stafylokokových enterotoxinů způsobují podobný obraz otravy: nevolnost, zvracení, bolest slinivky břišní, průjem, někdy bolest hlavy, horečka, svalové křeče. Tyto vlastnosti stafylokokových enterotoxinů jsou dány jejich superantigenními vlastnostmi: indukují nadměrnou syntézu interleukinu-2, který způsobuje intoxikaci. Enterotoxiny excitují hladké svalstvo střeva a zvyšují motilitu gastrointestinálního traktu. Otrava je nejčastěji spojena s konzumací mléčných výrobků infikovaných stafylokokmi (zmrzlina, pečivo, dorty, sýr, tvaroh atd.) a konzerv s máslem. Infekce mléčnými výrobky může být spojena s mastitidou u krav nebo s hnisavými zánětlivými onemocněními lidí zapojených do výroby potravin.

Množství různých patogenních faktorů u stafylokoků a jejich vysoké alergenní vlastnosti tedy určují charakteristiky patogeneze stafylokokových onemocnění, jejich povahu, lokalizaci, závažnost průběhu a klinické projevy. K rozvoji stafylokokových onemocnění přispívá avitaminóza, cukrovka a snížená imunita.

[ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

Rezistence na stafylokoky

Mezi bakteriemi, které netvoří spory, mají stafylokoky, stejně jako mykobakterie, největší odolnost vůči vnějším faktorům. Dobře snášejí sušení a v suchém jemném prachu zůstávají životaschopné a virulentní po týdny a měsíce, čímž jsou zdrojem prachové infekce. Přímé sluneční světlo je zabíjí pouze během mnoha hodin a rozptýlené světlo má velmi slabý účinek. Jsou také odolné vůči vysokým teplotám: snesou zahřátí na 80 °C po dobu asi 30 minut, suché teplo (110 °C) je zabije během 2 hodin; dobře snášejí nízké teploty. Citlivost na chemické dezinfekční prostředky se velmi liší, například 3% roztok fenolu je zabije během 15–30 minut a 1% vodný roztok chloraminu za 2–5 minut.

Epidemiologie stafylokokových infekcí

Vzhledem k tomu, že stafylokoky jsou trvalými obyvateli kůže a sliznic, mohou být onemocnění jimi způsobena buď autoinfekcemi (s různými poškozeními kůže a sliznic, včetně mikrotraumat), nebo exogenními infekcemi způsobenými kontaktně-domácími, vzdušnými, prachovými nebo alimentárními (otrava jídlem) způsoby infekce. Zvláštní význam má nosičství patogenních stafylokoků, protože nosiči, zejména v lékařských zařízeních (různé chirurgické kliniky, porodnice atd.) a v uzavřených skupinách, mohou způsobovat stafylokokové infekce. Nosičství patogenních stafylokoků může být dočasné nebo přerušované, ale lidé, kteří je mají trvale (rezidentní nosiči), představují pro ostatní zvláštní nebezpečí. U těchto lidí stafylokoky přetrvávají dlouhodobě a ve velkém množství na sliznicích nosu a krku. Důvod dlouhodobého nosičství není zcela jasný. Může být důsledkem oslabení lokální imunity (nedostatek sekrečního IgA), narušení funkcí sliznice, zvýšených adhezivních vlastností stafylokoka nebo je způsobeno některými z jeho dalších vlastností.

[ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

Příznaky stafylokokových infekcí

Stafylokoky snadno pronikají do těla i přes sebemenší poškození kůže a sliznic a mohou způsobit řadu onemocnění - od akné až po těžkou peritonitidu, endokarditidu, sepsi nebo septikopyémii, při kterých úmrtnost dosahuje 80 %. Stafylokoky způsobují furunkly, hidradenitidu, abscesy, flegmónu, osteomyelitidu; za války jsou častými viníky hnisavých komplikací ran; stafylokoky hrají hlavní roli v hnisavých operacích. Díky alergenním vlastnostem mohou způsobit lupénku, hemoragickou vaskulitidu, erysipel, nespecifickou polyartritid. Infekce potravin stafylokoky je častou příčinou otravy jídlem. Stafylokoky jsou hlavními viníky sepse, a to i u novorozenců. Na rozdíl od bakteriemie (bakterie v krvi), která je příznakem onemocnění a je pozorována u mnoha bakteriálních infekcí, je sepse (septikémie - hniloba krve) samostatným onemocněním se specifickým klinickým obrazem, jehož základem je poškození orgánů retikuloendoteliálního systému (mononukleární fagocytární systém - MPS). Při sepsi dochází k hnisavému ložisku, ze kterého patogen periodicky vstupuje do krve, šíří se po celém těle a postihuje retikuloendoteliální systém (MSP), v jehož buňkách se množí a uvolňuje toxiny a alergeny. Klinický obraz sepse zároveň slabě závisí na typu patogenu, ale je určen poškozením určitých orgánů.

Septikopiemie je forma sepse, při které patogen způsobuje hnisavá ložiska v různých orgánech a tkáních, tj. jedná se o sepsi komplikovanou hnisavými metastázami.

Bakteriémie u sepse a septikopyémie může být krátkodobá a dlouhodobá.

Existuje postinfekční imunita, která je způsobena humorálními i buněčnými faktory. Důležitou roli v ní hrají antitoxiny, antimikrobiální protilátky, protilátky proti enzymům, stejně jako T-lymfocyty a fagocyty. Intenzita a trvání imunity proti stafylokokům nebyly dostatečně prozkoumány, protože jejich antigenní struktura je příliš rozmanitá a neexistuje zkřížená imunita.

Klasifikace stafylokoků

Rod Staphylococcus zahrnuje více než 20 druhů, které se dělí do dvou skupin – koaguláza-pozitivní a koaguláza-negativní stafylokoky. K rozlišení druhů se používají různé znaky.

Koaguláza-pozitivní stafylokoky jsou patogenní především pro člověka, ale mnoho koaguláza-negativních je také schopno způsobovat onemocnění, zejména u novorozenců (neonatální konjunktivitida, endokarditida, sepse, onemocnění močových cest, akutní gastroenteritida atd.). S. aureus se v závislosti na tom, kdo je jeho hlavním nositelem, dělí na 10 ekovarů (hominis, bovis, ovis atd.).

U stafylokoků bylo nalezeno více než 50 typů antigenů, proti každému z nich se v těle tvoří protilátky, mnoho z antigenů má alergenní vlastnosti. Podle specificity se antigeny dělí na generické (společné pro celý rod Staphylococcus); zkříženě reagující - antigeny společné s izoantigeny lidských erytrocytů, kůže a ledvin (jsou spojeny s autoimunitními onemocněními); druhově a typově specifické antigeny. Podle typově specifických antigenů detekovaných v aglutinační reakci se stafylokoky dělí na více než 30 sérovariant. Serologická metoda typizace stafylokoků však dosud nenašla široké uplatnění. Protein A, který tvoří S. aureus, je považován za druhově specifický. Tento protein je umístěn povrchově, je kovalentně vázán na peptidglykan, jeho mm je asi 42 kD. Protein A je obzvláště aktivně syntetizován v logaritmické růstové fázi při teplotě 41 °C, je termolabilní a není ničen trypsinem; Jeho jedinečnou vlastností je schopnost vázat se na Fc fragment imunoglobulinů IgG (IgG1, IgG2, IgG4) a v menší míře na IgM a IgA. Na povrchu proteinu A bylo identifikováno několik oblastí schopných vazby na oblast polypeptidového řetězce imunoglobulinu nacházející se na hranici domén CH2 a CH3. Tato vlastnost našla široké uplatnění v koaglutinační reakci: stafylokoky naplněné specifickými protilátkami, které mají volná aktivní centra, vykazují při interakci s antigenem rychlou aglutinační reakci.

Interakce proteinu A s imunoglobuliny vede k dysfunkci komplementu a fagocytárního systému v těle pacienta. Má antigenní vlastnosti, je silným alergenem a indukuje proliferaci T- a B-lymfocytů. Jeho role v patogenezi stafylokokových onemocnění není dosud plně objasněna.

Kmeny S. aureus se liší v citlivosti na stafylokokové fágy. Pro typizaci S. aureus se používá mezinárodní soubor 23 fágů mírného pásma, které jsou rozděleny do čtyř skupin:

• Skupina 1 - fágy 29.52, 52A, 79, 80;
• Skupina 2 - fágy 3A, 3C, 55, 71;
• Skupina 3 - fágy 6, 42E, 47, 53, 54, 75, 77, 83A, 84, 85;
• Skupina 4 - fágy 94, 95, 96;
• mimo skupiny - fág 81.

Vztah stafylokoků k fágům je zvláštní: stejný kmen může být lyzován buď jedním fágem, nebo několika fágy současně. Jelikož je však jejich citlivost na fágy relativně stabilním znakem, má fágová typizace stafylokoků velký epidemiologický význam. Nevýhodou této metody je, že lze typovat maximálně 65–70 % S. aureus. V posledních letech byly získány sady specifických fágů pro typizaci S. epidermidis.

[ 16 ]

Laboratorní diagnostika stafylokokových infekcí

Hlavní metodou je bakteriologická; byly vyvinuty a zavedeny sérologické reakce. V případě potřeby (v případě intoxikace) se používá biologický test. Materiálem pro bakteriologické vyšetření je krev, hnis, hlen z hltanu, nosu, výtok z rány, sputum (při stafylokokové pneumonii), stolice (při stafylokokové kolitidě), v případě intoxikace jídlem - zvratky, stolice, výplach žaludku, podezřelé produkty. Materiál se inokuluje na krevní agar (hemolýza), na agar mléko-žloutek-sůl (růst cizích bakterií je inhibován díky NaCl, pigment a lecitináza jsou lépe detekovatelné). Izolovaná kultura se identifikuje podle druhových charakteristik, stanoví se přítomnost hlavních charakteristik a faktorů patogenity (zlatý pigment, fermentace manitolu, hemolýza, plazmokoaguláza), nutně se kontroluje citlivost na antibiotika a v případě potřeby se provádí fágová typizace. Mezi sérologickými reakcemi pro diagnostiku hnisavě-septických onemocnění se používají RPGA a IFM, zejména pro stanovení protilátek proti kyselině teichoové nebo druhově specifickým antigenům.

Pro stanovení enterotoxigenity stafylokoků se používají tři metody:

• sérologické - pomocí specifických antitoxických sér v gelové precipitační reakci se detekuje enterotoxin a určí se jeho typ;
• biologické - intravenózní podání filtrátu bujónové kultury stafylokoků kočkám v dávce 2-3 ml na 1 kg hmotnosti. Toxiny způsobují u koček zvracení a průjem;
• nepřímá bakteriologická metoda - izolace čisté kultury stafylokoka z podezřelého produktu a stanovení jeho faktorů patogenity (tvorba enterotoxinu koreluje s přítomností dalších faktorů patogenity, zejména RNázy).

Nejjednodušší a nejcitlivější metodou pro detekci enterotoxinu je sérologická metoda.

Léčba stafylokokových infekcí

K léčbě stafylokokových onemocnění se používají především beta-laktamová antibiotika, na která je třeba nejprve stanovit citlivost. U těžkých a chronických stafylokokových infekcí se pozitivního účinku dosahuje specifickou terapií - použitím autovakcíny, anatoxinu, antistafylokokového imunoglobulinu (lidského), antistafylokokové plazmy.

Specifická prevence stafylokokových infekcí

K vytvoření umělé imunity proti stafylokokové infekci se používá stafylokokový anatoxin (tekutý a tabletový), který však vytváří antitoxickou imunitu pouze proti stafylokokům lyzovaným převážně fágy skupiny I. Použití vakcín z usmrcených stafylokoků nebo jejich antigenů sice vede k vzniku antimikrobiálních protilátek, ale pouze proti těm serovarkantům, ze kterých je vakcína vyrobena. Problém nalezení vysoce imunogenní vakcíny účinné proti mnoha typům patogenních stafylokoků je jedním z nejdůležitějších problémů moderní mikrobiologie.