Stafylokoky

Stafylokok objavil v roku 1878 R. Koch a v roku 1880 L. Pasteur v hnisavom materiáli. L. Pasteur po infikovaní králika definitívne dokázal úlohu stafylokoka ako pôvodcu hnisavého zápalu. Názov „stafylokok“ mu dal v roku 1881 A. Ogston (kvôli charakteristickému usporiadaniu buniek) a jeho vlastnosti podrobne opísal v roku 1884 F. Rosenbach.

Stafylokoky sú grampozitívne, geometricky pravidelné, guľovité bunky s priemerom 0,5-1,5 μm, zvyčajne umiestnené v zhlukoch, kataláza-pozitívne, redukujú dusičnany na dusitany, aktívne hydrolyzujú bielkoviny a tuky, fermentujú glukózu za anaeróbnych podmienok za vzniku kyseliny bez plynu. Zvyčajne môžu rásť v prítomnosti 15% NaCl a pri teplote 45 °C. Obsah G + C v DNA je 30-39 mol %. Stafylokoky nemajú bičíky a netvoria spóry. Sú v prírode rozšírené. Ich hlavným rezervoárom je koža ľudí a zvierat a ich sliznice komunikujúce s vonkajším prostredím. Stafylokoky sú fakultatívne anaeróby, iba jeden druh (Staphylococcus saccharolyticus) je striktný anaerób. Stafylokoky nie sú náročné na živné médiá, dobre rastú na bežných médiách, teplotné optimum pre rast je 35-37 "C, pH 6,2-8,4. Kolónie sú okrúhle, s priemerom 2-4 mm, s hladkými okrajmi, konvexné, nepriehľadné, sfarbené farbou vytvoreného pigmentu. Rast v tekutej kultúre je sprevádzaný rovnomerným zakalením, časom sa uvoľňuje sypký sediment. Pri raste na bežných médiách stafylokoky netvoria kapsulu, avšak pri výseve injekciou do polotekutého agaru s plazmou alebo sérom väčšina kmeňov S. aureus tvorí kapsulu. Akapsulárne kmene v polotekutom agare rastú vo forme kompaktných kolónií, kapsulárne kmene tvoria difúzne kolónie.

Stafylokoky majú vysokú biochemickú aktivitu: fermentujú glycerol, glukózu, maltózu, laktózu, sacharózu, manitol za uvoľňovania kyseliny (bez plynu); tvoria rôzne enzýmy (plazmokoaguláza, fibrinolyzín, lecitínáza, lyzozým, alkalická fosfatáza, DNáza, hyaluronidáza, teluridová reduktáza, proteináza, želatináza atď.). Tieto enzýmy hrajú dôležitú úlohu v metabolizme stafylokokov a do značnej miery určujú ich patogenitu. Enzýmy ako fibrinolyzín a hyaluronidáza spôsobujú vysokú invazívnosť stafylokokov. Plazmokoaguláza je hlavným faktorom ich patogenity: chráni pred fagocytózou a premieňa protrombín na trombín, čo spôsobuje koaguláciu fibrinogénu, v dôsledku čoho je každá bunka pokrytá proteínovým filmom, ktorý chráni pred fagocytmi.

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

Faktory patogenity stafylokokov

Stafylokok je jedinečný mikroorganizmus. Môže spôsobiť viac ako 100 rôznych ochorení, ktoré sú podľa medzinárodnej klasifikácie z roku 1968 zaradené do jedenástich tried. Stafylokoky môžu postihnúť akékoľvek tkanivo a akýkoľvek orgán. Táto vlastnosť stafylokokov je spôsobená prítomnosťou veľkého komplexu patogenitných faktorov.

Adhézne faktory - priľnutie stafylokokov k tkanivovým bunkám je spôsobené ich hydrofóbnosťou (čím je vyššia, tým sú adhézne vlastnosti silnejšie), ako aj adhéznymi vlastnosťami polysacharidov, prípadne aj proteínu A, a schopnosťou viazať sa na fibronektín (receptor pre niektoré bunky).

Rôzne enzýmy, ktoré hrajú úlohu faktorov „agresie a obrany“: plazmokogulaza (hlavný faktor patogenity), hyaluronidáza, fibrinolyzín, DNáza, lyzozýmu podobný enzým, lecitináza, fosfatáza, proteináza atď.

Komplex vylučovaných exotoxínov:

• toxíny poškodzujúce membránu - a, p, 8 a y. Predtým boli opísané ako hemolyzíny, nekrotoxíny, leukocidíny, letálne toxíny, t. j. podľa povahy ich účinku: hemolýza erytrocytov, nekróza pri intradermálnom podaní králikovi, deštrukcia leukocytov, smrť králika pri intravenóznom podaní. Ukázalo sa však, že takýto účinok je spôsobený rovnakým faktorom - toxínom poškodzujúcim membránu. Má cytolytický účinok na rôzne typy buniek, ktorý sa prejavuje nasledujúcim spôsobom. Molekuly tohto toxínu sa najprv viažu na zatiaľ neznáme receptory membrány cieľovej bunky alebo sú nešpecificky absorbované lipidmi obsiahnutými v membráne a potom zo 7 molekúl vytvoria heptamér v tvare huby, pozostávajúci z 3 domén. Domény, ktoré tvoria „čiapku“ a „okraj“, sa nachádzajú na vonkajšom povrchu membrán a doména „noha“ slúži ako transmembránový kanál-pór. Práve týmto spôsobom vstupujú a vystupujú malé molekuly a ióny, čo vedie k opuchu a smrti buniek s jadrom a osmotickej lýze erytrocytov. Bolo objavených niekoľko typov toxínov poškodzujúcich membránu (tvoriacich póry): a-, b-, s- a y-hemolyzíny (a-, b-, S- a y-toxíny). Líšia sa v mnohých vlastnostiach. Hemolyzín a sa najčastejšie nachádza v stafylokokoch izolovaných od ľudí; lyzuje ľudské, králičie a baranie erytrocyty. U králikov spôsobuje letálny účinok po 3-5 minútach intravenózneho podania. Hemolyzín b sa najčastejšie nachádza v stafylokokoch živočíšneho pôvodu; lyzuje ľudské a baranie erytrocyty (lepšie pri nižšej teplote). Hemolyzín S lyzuje ľudské a mnohé zvieracie erytrocyty. Letálny účinok na králika pri intravenóznom podaní nastáva v priebehu 16-24-48 hodín. Veľmi často stafylokoky obsahujú súčasne a- a 8-toxíny;
• Exfoliatívne toxíny A a B sa líšia svojimi antigénnymi vlastnosťami, citlivosťou na teplotu (A je termostabilný, B je termolabilný) a lokalizáciou génov, ktoré riadia ich syntézu (A je riadený chromozomálnym génom, B plazmidovým génom). Často sú oba exfoliatíny syntetizované v tom istom kmeni S. aureus. Tieto toxíny sú spojené so schopnosťou stafylokokov spôsobiť pemfigus u novorodencov, bulózne impetigo a vyrážky podobné šarlachu;
• pravý leukocidín je toxín, ktorý sa od hemolyzínov líši svojimi antigénnymi vlastnosťami a selektívne pôsobí na leukocyty, čím ich ničí;
• exotoxín, ktorý spôsobuje syndróm toxického šoku (TSS). Má superantigénne vlastnosti. TSS sa vyznačuje horúčkou, zníženým krvným tlakom, kožnými vyrážkami s následným olupovaním kože na rukách a nohách, lymfopéniou, niekedy hnačkou, poškodením obličiek atď. Viac ako 50 % kmeňov S. aureus je schopných produkovať a vylučovať tento toxín.

Silné alergénne vlastnosti, ktoré majú ako zložky bunkovej štruktúry, tak aj exotoxíny a iné odpadové produkty vylučované baktériami. Stafylokokové alergény sú schopné spôsobiť reakcie z precitlivenosti oneskoreného (DTH) aj okamžitého (IT) typu - Stafylokoky sú hlavnými pôvodcami kožných a respiračných alergií (dermatitída, bronchiálna astma atď.). Zvláštnosť patogenézy stafylokokovej infekcie a jej tendencia stať sa chronickou majú korene v účinku DTH.

Krížovo reagujúce antigény (s izoantigénmi erytrocytov A a B, obličiek a kože - indukcia autoprotilátok, rozvoj autoimunitných ochorení).

Faktory, ktoré inhibujú fagocytózu. Ich prítomnosť sa môže prejaviť inhibíciou chemotaxie, ochranou buniek pred absorpciou fagocytmi, poskytovaním stafylokokom schopnosti reprodukovať sa vo fagocytoch a blokovaním „oxidačného vzplanutia“. Fagocytóza je inhibovaná kapsulou, proteínom A, peptidglykánom, kyselinami teichoovými, toxínmi. Okrem toho stafylokoky indukujú syntézu supresorov fagocytovej aktivity niektorými bunkami tela (napríklad splenocytmi). Inhibícia fagocytózy nielenže bráni telu v odstraňovaní stafylokokov, ale tiež narúša funkciu spracovania a prezentácie antigénov T- a B-lymfocytom, čo vedie k zníženiu sily imunitnej odpovede.

Prítomnosť kapsuly v stafylokokoch zvyšuje ich virulenciu pre biele myši, robí ich odolnými voči pôsobeniu fágov, neumožňuje typizáciu aglutinačnými sérami a maskuje proteín A.

Kyseliny teichoové nielen chránia stafylokoky pred fagocytózou, ale zrejme hrajú významnú úlohu v patogenéze stafylokokových infekcií. Bolo zistené, že u detí trpiacich endokarditídou sa protilátky proti kyselinám teichoovým detegujú v 100 % prípadov.

Mitogénny účinok stafylokokov na lymfocyty (tento účinok vykonávajú proteín A, enterotoxíny a ďalšie produkty vylučované stafylokokmi).

Enterotoxíny A, B, CI, C2, C3, D, E. Vyznačujú sa antigénovou špecifickosťou, tepelnou stabilitou, odolnosťou voči formalínu (nepremieňajú sa na anatoxíny) a tráviacim enzýmom (trypsín a pepsín) a sú stabilné v rozmedzí pH od 4,5 do 10,0. Enterotoxíny sú nízkomolekulárne proteíny s molekulovou hmotnosťou 26 až 34 kDa so superantigénnymi vlastnosťami.

Bolo tiež zistené, že existujú geneticky podmienené rozdiely v náchylnosti na stafylokokovú infekciu a povahe jej priebehu u ľudí. Najmä závažné stafylokokové hnisavo-septické ochorenia sa častejšie vyskytujú u ľudí s krvnými skupinami A a AB, menej často u ľudí s krvnými skupinami 0 a B.

Schopnosť stafylokokov spôsobiť otravu jedlom typu intoxikácie je spojená so syntézou enterotoxínov. Najčastejšie sú spôsobené enterotoxínmi A a D. Mechanizmus účinku týchto enterotoxínov nie je dostatočne objasnený, ale líši sa od účinku iných bakteriálnych enterotoxínov, ktoré narúšajú funkciu adenylátcyklázového systému. Všetky typy stafylokokových enterotoxínov spôsobujú podobný obraz otravy: nevoľnosť, vracanie, bolesť pankreasu, hnačka, niekedy bolesť hlavy, horúčka, svalové kŕče. Tieto vlastnosti stafylokokových enterotoxínov sú spôsobené ich superantigénnymi vlastnosťami: indukujú nadmernú syntézu interleukínu-2, ktorý spôsobuje intoxikáciu. Enterotoxíny excitujú hladké svalstvo čriev a zvyšujú motilitu gastrointestinálneho traktu. Otrava je najčastejšie spojená s konzumáciou mliečnych výrobkov infikovaných stafylokokmi (zmrzlina, pečivo, koláče, syr, tvaroh atď.) a konzerv s maslom. Infekcia mliečnych výrobkov môže byť spojená s mastitídou u kráv alebo s hnisavými zápalovými ochoreniami ľudí zapojených do výroby potravín.

Množstvo rôznych patogenitných faktorov v stafylokokoch a ich vysoké alergénne vlastnosti teda určujú charakteristiky patogenézy stafylokokových ochorení, ich povahu, lokalizáciu, závažnosť priebehu a klinické prejavy. K rozvoju stafylokokových ochorení prispieva nedostatok vitamínu, cukrovka a znížená imunita.

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

Rezistencia na stafylokoky

Spomedzi baktérií, ktoré netvoria spóry, majú stafylokoky, podobne ako mykobaktérie, najväčšiu odolnosť voči vonkajším faktorom. Dobre znášajú sušenie a zostávajú životaschopné a virulentné týždne až mesiace v suchom jemnom prachu, čím sú zdrojom prachovej infekcie. Priame slnečné svetlo ich zabíja len v priebehu niekoľkých hodín a rozptýlené svetlo má veľmi slabý účinok. Sú tiež odolné voči vysokým teplotám: znesú zahriatie na 80 °C po dobu približne 30 minút, suché teplo (110 °C) ich zabíja do 2 hodín; dobre znášajú nízke teploty. Citlivosť na chemické dezinfekčné prostriedky sa veľmi líši, napríklad 3 % roztok fenolu ich zabíja do 15 – 30 minút a 1 % vodný roztok chlóramínu do 2 – 5 minút.

Epidemiológia stafylokokových infekcií

Keďže stafylokoky sú trvalými obyvateľmi kože a slizníc, ochorenia, ktoré spôsobujú, môžu byť buď autoinfekcie (s rôznymi poškodeniami kože a slizníc vrátane mikrotraum), alebo exogénne infekcie spôsobené kontaktno-domácimi, vzduchom prenášanými, prachom prenášaným vzduchom alebo alimentárnymi (otrava jedlom) spôsobmi infekcie. Obzvlášť dôležité je nosičstvo patogénnych stafylokokov, pretože nosiči, najmä v zdravotníckych zariadeniach (rôzne chirurgické kliniky, pôrodnice atď.) a v uzavretých skupinách, môžu spôsobiť stafylokokové infekcie. Nosičstvo patogénnych stafylokokov môže byť dočasné alebo prerušované, ale ľudia, ktorí ho majú trvalo (rezidentní nosiči), predstavujú pre ostatných zvláštne nebezpečenstvo. U takýchto ľudí stafylokoky pretrvávajú dlhodobo a vo veľkom množstve na slizniciach nosa a hrdla. Dôvod dlhodobého nosičstva nie je úplne jasný. Môže byť dôsledkom oslabenia lokálnej imunity (nedostatok sekrečného IgA), narušenia funkcií sliznice, zvýšených adhezívnych vlastností stafylokoka alebo je spôsobené niektorými jeho inými vlastnosťami.

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

Príznaky stafylokokových infekcií

Stafylokoky ľahko prenikajú do tela cez najmenšie poškodenie kože a slizníc a môžu spôsobiť rôzne ochorenia - od akné až po ťažkú peritonitídu, endokarditídu, sepsu alebo septikopémiu, pri ktorých úmrtnosť dosahuje 80 %. Stafylokoky spôsobujú furunkuly, hidradenitídu, abscesy, flegmón, osteomyelitídu; vo vojnových časoch sú častými pôvodcami hnisavých komplikácií rán; stafylokoky hrajú vedúcu úlohu v hnisavej chirurgii. Vďaka alergénnym vlastnostiam môžu spôsobiť psoriázu, hemoragickú vaskulitídu, erysipel, nešpecifickú polyartritídu. Infekcia potravín stafylokokmi je častou príčinou otravy jedlom. Stafylokoky sú hlavnými pôvodcami sepsy, a to aj u novorodencov. Na rozdiel od bakterémie (baktérie v krvi), ktorá je príznakom ochorenia a pozoruje sa pri mnohých bakteriálnych infekciách, je sepsa (septikémia - hnilobné ochorenie krvi) nezávislé ochorenie so špecifickým klinickým obrazom, ktorého základom je poškodenie orgánov retikuloendotelového systému (mononukleárny fagocytový systém - MPS). Pri sepse existuje hnisavé ložisko, z ktorého patogén periodicky vstupuje do krvi, šíri sa po celom tele a ovplyvňuje retikuloendotelový systém (MSP), v bunkách ktorého sa množí a uvoľňuje toxíny a alergény. Zároveň klinický obraz sepsy slabo závisí od typu patogénu, ale je určený poškodením určitých orgánov.

Septikopémiou sa rozumie forma sepsy, pri ktorej patogén spôsobuje hnisavé ložiská v rôznych orgánoch a tkanivách, teda ide o sepsu komplikovanú hnisavými metastázami.

Bakterémia pri sepse a septikopémii môže byť krátkodobá a dlhodobá.

Postinfekčná imunita existuje a je spôsobená humorálnymi aj bunkovými faktormi. Dôležitú úlohu v nej zohrávajú antitoxíny, antimikrobiálne protilátky, protilátky proti enzýmom, ako aj T-lymfocyty a fagocyty. Intenzita a trvanie imunity proti stafylokokom neboli dostatočne preskúmané, pretože ich antigénová štruktúra je príliš rozmanitá a neexistuje skrížená imunita.

Klasifikácia stafylokokov

Rod Staphylococcus zahŕňa viac ako 20 druhov, ktoré sa delia do dvoch skupín – koaguláza-pozitívne a koaguláza-negatívne stafylokoky. Na rozlíšenie druhov sa používajú rôzne znaky.

Koaguláza-pozitívne stafylokoky sú prevažne patogénne pre ľudí, ale mnohé koaguláza-negatívne sú tiež schopné spôsobiť ochorenia, najmä u novorodencov (neonatálna konjunktivitída, endokarditída, sepsa, ochorenia močových ciest, akútna gastroenteritída atď.). S. aureus sa v závislosti od toho, kto je jeho hlavným nosičom, delí na 10 ekovarov (hominis, bovis, ovis atď.).

V stafylokokoch sa našlo viac ako 50 typov antigénov, proti každému z nich sa v tele tvoria protilátky, mnohé z antigénov majú alergénne vlastnosti. Podľa špecifickosti sa antigény delia na generické (spoločné pre celý rod Staphylococcus); krížovo reagujúce - antigény spoločné s izoantigénmi ľudských erytrocytov, kože a obličiek (sú spojené s autoimunitnými ochoreniami); druhovo a typovo špecifické antigény. Podľa typovo špecifických antigénov detegovaných v aglutinačnej reakcii sa stafylokoky delia na viac ako 30 sérovariantov. Sérologická metóda typizácie stafylokokov však zatiaľ nenašla široké uplatnenie. Proteín A, ktorý tvorí S. aureus, sa považuje za druhovo špecifický. Tento proteín sa nachádza povrchovo, je kovalentne viazaný na peptidglykán, jeho mm je približne 42 kD. Proteín A sa obzvlášť aktívne syntetizuje v logaritmickej rastovej fáze pri teplote 41 °C, je termolabilný a nie je ničený trypsínom; Jeho jedinečnou vlastnosťou je schopnosť viazať sa na Fc fragment imunoglobulínov IgG (IgG1, IgG2, IgG4) a v menšej miere na IgM a IgA. Na povrchu proteínu A bolo identifikovaných niekoľko oblastí schopných viazať sa na oblasť polypeptidového reťazca imunoglobulínov nachádzajúcu sa na hranici domén CH2 a CH3. Táto vlastnosť našla široké uplatnenie v koaglutinačnej reakcii: stafylokoky naplnené špecifickými protilátkami, ktoré majú voľné aktívne centrá, poskytujú rýchlu aglutinačnú reakciu pri interakcii s antigénom.

Interakcia proteínu A s imunoglobulínmi vedie k dysfunkcii komplementového a fagocytového systému v tele pacienta. Má antigénne vlastnosti, je silným alergénom a indukuje proliferáciu T- a B-lymfocytov. Jeho úloha v patogenéze stafylokokových ochorení ešte nie je úplne objasnená.

Kmene S. aureus sa líšia citlivosťou na stafylokokové fágy. Na typizáciu S. aureus sa používa medzinárodný súbor 23 miernych fágov, ktoré sú rozdelené do štyroch skupín:

• 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 skupín - fág 81.

Vzťah stafylokokov k fágom je zvláštny: ten istý kmeň môže byť lyzovaný buď jedným fágom, alebo viacerými súčasne. Keďže ich citlivosť na fágy je však relatívne stabilný znak, fágová typizácia stafylokokov má veľký epidemiologický význam. Nevýhodou tejto metódy je, že nie je možné typovať viac ako 65 – 70 % S. aureus. V posledných rokoch sa získali súbory špecifických fágov na typizáciu S. epidermidis.

[ 16 ]

Laboratórna diagnostika stafylokokových infekcií

Hlavnou metódou je bakteriologická; boli vyvinuté a zavedené sérologické reakcie. V prípade potreby (v prípade intoxikácie) sa používa biologický test. Materiálom na bakteriologické vyšetrenie je krv, hnis, hlien z hltana, nosa, výtok z rany, spútum (v prípade stafylokokovej pneumónie), stolica (v prípade stafylokokovej kolitídy), v prípade intoxikácie jedlom - zvratky, stolica, výplach žalúdka, podozrivé produkty. Materiál sa inokuluje na krvný agar (hemolýza), na agar mliečna soľ (mlieko-žĺtok-soľ) (rast cudzích baktérií je inhibovaný vďaka NaCl, pigment a lecitináza sa lepšie detegujú). Izolovaná kultúra sa identifikuje podľa druhových charakteristík, určuje sa prítomnosť hlavných charakteristík a faktorov patogenity (zlatý pigment, fermentácia manitolu, hemolýza, plazmokogulaza), nevyhnutne sa kontroluje citlivosť na antibiotiká a v prípade potreby sa vykonáva fágová typizácia. Medzi sérologickými reakciami na diagnostiku hnisavo-septických ochorení sa používajú RPGA a IFM, najmä na stanovenie protilátok proti kyseline teichoovej alebo druhovo špecifickým antigénom.

Na stanovenie enterotoxigenity stafylokokov sa používajú tri metódy:

• sérologické - pomocou špecifických antitoxických sér v gélovej precipitačnej reakcii sa deteguje enterotoxín a určí sa jeho typ;
• biologické - intravenózne podanie filtrátu bujónovej kultúry stafylokokov mačkám v dávke 2-3 ml na 1 kg hmotnosti. Toxíny spôsobujú u mačiek vracanie a hnačku;
• nepriama bakteriologická metóda - izolácia čistej kultúry stafylokokov z podozrivého produktu a stanovenie jej faktorov patogenity (tvorba enterotoxínu koreluje s prítomnosťou iných faktorov patogenity, najmä RNázy).

Najjednoduchšou a najcitlivejšou metódou na detekciu enterotoxínu je sérologická metóda.

Liečba stafylokokových infekcií

Na liečbu stafylokokových ochorení sa používajú hlavne beta-laktámové antibiotiká, na ktoré by sa mala najskôr stanoviť citlivosť. Pri závažných a chronických stafylokokových infekciách sa pozitívny účinok dosahuje špecifickou terapiou - použitím autovakcíny, anatoxínu, antistafylokokového imunoglobulínu (ľudského), antistafylokokovej plazmy.

Špecifická prevencia stafylokokových infekcií

Na vytvorenie umelej imunity proti stafylokokovej infekcii sa používa stafylokokový anatoxín (tekutý a tabletový), ktorý však vytvára antitoxickú imunitu iba proti stafylokokom lyzovaným prevažne fágmi skupiny I. Použitie vakcín z usmrtených stafylokokov alebo ich antigénov síce vedie k vzniku antimikrobiálnych protilátok, ale iba proti tým serovarkantom, z ktorých je vakcína vyrobená. Problém nájdenia vysoko imunogénnej vakcíny účinnej proti mnohým typom patogénnych stafylokokov je jedným z najdôležitejších problémov modernej mikrobiológie.