Синегнойная палочка -Pseudomonas aeruginosa

Синегнойная палочка
Колонии P. aeruginosa на кровяном агаре
Научная классификация
Домен:	Бактерии
Тип:	Протеобактерии
Класс:	Гаммапротеобактерии
Порядок:	Pseudomonadales
Семья:	Pseudomonadaceae
Род:	Псевдомонады
Видовая группа :	Группа синегнойной палочки
Разновидность:	P. aeruginosa
Биномиальное имя
Синегнойная палочка (Schröter 1872) Мигула 1900
Синонимы
Bacterium aeruginosum Schroeter 1872 г. Bacterium aeruginosum Cohn 1872 г. Micrococcus pyocyaneus Zopf 1884 г. Bacillus aeruginosus (Schroeter 1872) Тревизан 1885 г. Bacillus pyocyaneus (Zopf 1884) Flügge 1886 г. Pseudomonas pyocyanea (Zopf 1884) Migula 1895 г. Bacterium pyocyaneum (Zopf 1884), Леманн и Нойман, 1896 г. Pseudomonas polycolor Clara 1930 г. Pseudomonas vendrelli nomen nudum 1938 г.

Pseudomonas aeruginosa в чашке Петри.

Синегнойной является общим инкапсулируются , грамотрицательные , строго аэробные (хотя может растианаэробныхв присутствии нитрата), палочковидные формы бактерии , которые могут вызвать болезни у растений и животных, включая человека. А виды значительного медицинского значения, синегнойная палочка является устойчивость ко многим лекарства патогена известен своей вездесущность, его внутренне передовых устойчивость к антибиотикам механизмов, аего связи с серьезными заболеваниями - внутрибольничные инфекции , такие как вентилятор-ассоциированной пневмония и различным сепсисом синдромы .

Микроорганизм считается условно-патогенным, поскольку серьезная инфекция часто возникает при существующих заболеваниях или состояниях, особенно при муковисцидозе и травматических ожогах. Как правило, он поражает людей с ослабленным иммунитетом, но также может инфицировать иммунокомпетент, как при фолликулите в горячей ванне . Лечение инфекций, вызванных P. aeruginosa, может быть затруднено из-за его естественной устойчивости к антибиотикам. Когда необходимы более совершенные схемы приема антибиотиков, могут возникнуть побочные эффекты .

Он положителен на цитрат , каталазу и оксидазу . Он встречается в почве, воде, кожной флоре и в большинстве искусственных сред по всему миру. Он процветает не только в нормальной атмосфере, но и в атмосфере с низким содержанием кислорода , поэтому он заселил многие естественные и искусственные среды. Он использует широкий спектр органических материалов для пищевых продуктов; у животных его универсальность позволяет организму инфицировать поврежденные ткани или ткани с пониженным иммунитетом. Симптомы таких инфекций - генерализованное воспаление и сепсис . Если такая колонизация происходит в важных органах тела, таких как легкие , мочевыводящие пути и почки , результаты могут быть фатальными. Поскольку эта бактерия процветает на влажных поверхностях, она также обнаруживается на медицинском оборудовании и в нем , включая катетеры , вызывая перекрестные инфекции в больницах и клиниках . Он также способен разлагать углеводороды и использовался для разложения смол и нефти от разливов нефти . P. aeruginosa не является чрезвычайно вирулентным по сравнению с другими основными патогенными видами бактерий, например, Staphylococcus aureus и Streptococcus pyogenes, хотя P. aeruginosa способен к обширной колонизации и агрегированию в устойчивые биопленки .

Номенклатура

Производство пигмента, рост на цетримидном агаре , оксидазный тест , образование бляшек и окраска по Граму .

Культурное блюдо с псевдомонадой

Слово Pseudomonas означает «ложная единица» от греческого pseudēs ( греч . Ψευδής, ложь) и ( латинского : monas , от греческого : μονάς, единственная единица). Основное слово mon использовалось в начале истории микробиологии для обозначения микробов , например, Kingdom Monera .

Название вида aeruginosa - это латинское слово, означающее verdigris («медная ржавчина»), имея в виду сине-зеленый цвет лабораторных культур этого вида. Этот сине-зеленый пигмент представляет собой комбинацию двух метаболитов P. aeruginosa , пиоцианина (синий) и пиовердина (зеленый), которые придают культурам сине-зеленый характерный цвет. Другое утверждение 1956 года состоит в том, что aeruginosa может происходить от греческого префикса ae-, означающего «старый или старый», а суффикс ruginosa означает морщинистый или неровный .

Имена пиоцианина и pyoverdine взяты из греческого, с pyo- , что означает «гной», цианин , что означает «синий», и verdine , что означает «зеленый». Следовательно, термин «гнойные бактерии» относится конкретно к «синему гною», характерному для инфекции P. aeruginosa . Пиовердин в отсутствие пиоцианина имеет флуоресцентно-желтый цвет.

Окрашенные по Граму бактерии P. aeruginosa (розово-красные палочки)

Биология

Геном

Геном из P.aeruginosa , состоит из относительно большой круговой хромосомы (5.5-6.8 Mb) , которая несет между 5500 и 6000 открытыми рамками считывания , а иногда плазмидами различных размеров в зависимости от штамма. Сравнение 389 геномов из разных штаммов P. aeruginosa показало, что только 17,5% являются общими. Эта часть генома является основным геномом P. aeruginosa .

Сравнительное геномное исследование (в 2020 году) проанализировало 494 полных генома из рода Pseudomonas , из которых 189 были штаммами P. aeruginosa . Исследование показало, что их количество белка и содержание GC колеблются между 5500–7352 (среднее: 6192) и между 65,6–66,9% (среднее: 66,1%), соответственно. Этот сравнительный анализ дополнительно идентифицировал 1811 белков ядра aeruginosa, что составляет более 30% протеома. Более высокий процент белков ядра aeruginosa в этом последнем анализе можно частично объяснить использованием полных геномов. Хотя P. aeruginosa является очень хорошо определенным монофилетическим видом, филогеномно и с точки зрения значений ANIm, он удивительно разнообразен с точки зрения содержания белка, что позволяет выявить очень динамичный вспомогательный протеом, в соответствии с несколькими анализами. Похоже, что в среднем промышленные штаммы имеют самые большие геномы, за ними следуют экологические штаммы, а затем клинические изоляты. В том же сравнительном исследовании (494 штамма Pseudomonas , из которых 189 являются P. aeruginosa ) было установлено, что 41 из 1811 ядерных белков P. aeruginosa присутствовал только у этого вида, а не у любого другого представителя этого рода, причем 26 (из 41 ) аннотируется как гипотетический. Кроме того, еще 19 ортологичных белковых групп присутствуют по крайней мере в 188/189 штаммах P. aeruginosa и отсутствуют во всех других штаммах этого рода.

Структура населения

Популяция P. aeruginosa образует три основные линии, характеризующиеся законченными геномами PAO1, PA14 и сильно дивергентным PA7.

Хотя P. aeruginosa обычно считается условно-патогенным микроорганизмом, несколько широко распространенных клонов, по-видимому, стали более специализированными патогенами, особенно у пациентов с муковисцидозом, включая эпидемический штамм Ливерпуля (LES), который встречается в основном в Великобритании, DK2 в Дании, и AUST-02 в Австралии (также ранее известный как AES-2 и P2). Также существует клон, который часто поражает репродуктивные тракты лошадей.

Метаболизм

P. aeruginosa является факультативным анаэробом , так как он хорошо приспособлен к размножению в условиях частичного или полного кислородного истощения. Этот организм может достигать анаэробного роста с нитратом или нитритом в качестве конечного акцептора электронов . Когда кислород, нитрат и нитрит отсутствуют, он способен ферментировать аргинин и пируват путем фосфорилирования на уровне субстрата . Адаптация к микроаэробной или анаэробной среде необходима для определенного образа жизни P. aeruginosa , например, во время инфекции легких при муковисцидозе и первичной цилиарной дискинезии , когда толстые слои легочной слизи и продуцируемый бактериями альгинат, окружающие слизистые бактериальные клетки, могут ограничивать диффузию кислород. Рост P. aeruginosa в организме человека может протекать бессимптомно, пока бактерии не образуют биопленку, которая подавляет иммунную систему. Эти биопленки обнаруживаются в легких людей с муковисцидозом и первичной цилиарной дискинезией и могут оказаться фатальными.

Сотовая связь

P. aeruginosa полагается на железо как на источник питательных веществ для своего роста. Однако железо не является легкодоступным, поскольку оно обычно не встречается в окружающей среде. Железо обычно находится в нерастворимой форме трехвалентного железа. Кроме того, чрезмерно высокие уровни железа могут быть токсичными для P. aeruginosa . Чтобы преодолеть это и регулировать правильное потребление железа, P. aeruginosa использует сидерофоры , которые представляют собой секретируемые молекулы, связывающие и транспортирующие железо. Однако эти комплексы железо-сидерофор неспецифичны. Бактерия, продуцирующая сидерофоры, не обязательно получает прямую пользу от приема железа. Скорее, все члены клеточной популяции имеют равную вероятность доступа к комплексам железо-сидерофор. Члены клеточной популяции, которые могут эффективно продуцировать эти сидерофоры, обычно называют кооператорами; членов, которые производят мало сидерофоров или вообще не производят их, часто называют читерами. Исследования показали, что когда кооператоры и мошенники растут вместе, у кооператоров ухудшается физическая форма, а у мошенников - улучшается. Величина изменения физической формы увеличивается с увеличением ограничения железа. С повышением физической подготовки мошенники могут превзойти кооператоров; это приводит к общему снижению приспособленности группы из-за отсутствия достаточной продукции сидерофоров. Эти наблюдения показывают, что сочетание кооператоров и читеров может снизить вирулентную природу P. aeruginosa .

Ферменты

LigD образуют подсемейство ДНК-лигаз . Все они имеют LigDom / лигазный домен, но многие бактериальные LigD также имеют отдельные полимеразные домены / PolDoms и нуклеазные домены / NucDoms. В синегнойной ' случае с нуклеазой доменами являются N-конец , и полимераза домены С-конец , расширение единого центрального домена лигазы.

Патогенез

Фагоцитоз P. aeruginosa нейтрофилами у пациента с инфекцией кровотока (окраска по Граму)

Оппортунистические , внутрибольничные возбудитель иммунодефицита лиц, синегнойная палочка , как правило , поражают дыхательные пути, мочевыводящие пути , ожоги и раны , а также вызывает другие инфекции крови .

Это наиболее частая причина инфекций ожоговых травм и инфекций наружного уха ( наружный отит ), а также наиболее частая колонизация медицинских устройств (например, катетеров ). Псевдомонады могут передаваться через зараженное оборудование, которое не очищается должным образом, или через руки медицинских работников. В редких случаях псевдомонады могут вызывать внебольничные пневмонии , а также пневмонии, связанные с искусственной вентиляцией легких, являясь одним из наиболее распространенных агентов, выделенных в нескольких исследованиях. Пиоцианин является фактором вирулентности бактерий и, как известно, вызывает смерть C. elegans в результате окислительного стресса . Однако салициловая кислота может подавлять выработку пиоцианина. Каждая десятая инфекция, приобретенная в больнице, вызвана Pseudomonas . Пациенты с муковисцидозом также предрасположены к инфекции легких P. aeruginosa из-за функциональной потери движения хлорид-иона через клеточные мембраны в результате мутации . P. aeruginosa также может быть частой причиной «сыпи в горячей ванне» ( дерматита ), вызванной отсутствием надлежащего периодического внимания к качеству воды. Поскольку эти бактерии процветают во влажных средах, таких как горячие ванны и бассейны, они могут вызвать кожную сыпь или уши пловца. Pseudomonas также является частой причиной послеоперационной инфекции у пациентов после операции радиальной кератотомии . Организм также связан с поражением кожи гангренозной эктимой . P. aeruginosa часто ассоциируется с остеомиелитом, включающим колотые раны стопы, которые, как полагают, возникают в результате прямого заражения P. aeruginosa через пенопластовую прокладку теннисной обуви, у пациентов с диабетом из группы повышенного риска.

Сравнительный геномный анализ 494 конкурирующих геномов Pseudomonas , включая 189 полных геномов P. aeruginosa , выявил несколько белков, которые являются общими для подавляющего большинства штаммов P. aeruginosa , но не наблюдаются в других проанализированных геномах Pseudomonas . Интересно, что эти специфические для aeruginosa коровые белки, такие как CntL, CntM, PlcB, Acp1, MucE, SrfA, Tse1, Tsi2, Tse3 и EsrC, как известно, играют важную роль в патогенности этого вида.

Токсины

P. aeruginosa использует экзотоксин А фактора вирулентности для инактивации эукариотического фактора элонгации 2 посредством АДФ-рибозилирования в клетке-хозяине, как это делает токсин дифтерии . Без фактора элонгации 2 эукариотические клетки не могут синтезировать белки и некротизировать. Высвобождение внутриклеточного содержимого вызывает иммунологический ответ у иммунокомпетентных пациентов. Кроме того, P. aeruginosa использует экзофермент ExoU, который разрушает плазматическую мембрану эукариотических клеток, что приводит к лизису . Все чаще становится известно, что усваивающий железо сидерофор , пиовердин , также действует как токсин, удаляя железо из митохондрий , вызывая повреждение этой органеллы.

Феназины

Феназины представляют собой окислительно-восстановительные пигменты, продуцируемые P. aeruginosa . Эти пигменты участвуют в распознавании кворума , вирулентности и приобретении железа. П. палочки производит несколько пигментов , все производимые в пути биосинтеза: пиоцианина , 1-hydroxyphenazine, феназин-1-карбоновой кислоты, кислоты бетаина 5-метилфеназин-1-карбоновой кислоты , и aeruginosin А. Два оперонов участвуют в биосинтезе феназинового: phzA1B1C1D1E1F1G1 и phzA2B2C2D2E2F2G2 . Эти опероны превращают хорисминовую кислоту в упомянутые выше феназины. Три ключевых гена, phzH , phzM и phzS, превращают феназин -1-карбоновую кислоту в феназины, упомянутые выше. Хотя биосинтез феназина хорошо изучен, остаются вопросы относительно окончательной структуры коричневого феназинового pyomelanin.

При подавлении биосинтеза пиоцианина in vitro наблюдается снижение патогенности P. aeruginosa . Это говорит о том, что пиоцианин является наиболее ответственным за начальную колонизацию P. aeruginosa in vivo .

Триггеры

Было обнаружено, что при низком уровне фосфата P. aeruginosa активируется из доброкачественного симбионта, чтобы экспрессировать летальные токсины в кишечном тракте и серьезно повредить или убить хозяина, что можно уменьшить, предоставив избыток фосфата вместо антибиотиков.

Растения и беспозвоночные

У высших растений P. aeruginosa вызывает мягкую гниль , например, у Arabidopsis thaliana (кресс-салат) и Lactuca sativa (салат-латук). Он также патогенен для беспозвоночных животных, включая нематоду Caenorhabditis elegans , плодовую муху Drosophila и моль Galleria mellonella . Связь факторов вирулентности одинакова для инфекций растений и животных.

Проверка кворума

P. aeruginosa - условно-патогенный микроорганизм, обладающий способностью координировать экспрессию генов, чтобы конкурировать с другими видами за питательные вещества или колонизацию. Регуляция экспрессии генов может происходить посредством межклеточной коммуникации или кворума (QS) посредством производства небольших молекул, называемых аутоиндукторами , которые высвобождаются во внешнюю среду. Эти сигналы при достижении определенных концентраций, коррелирующих с плотностью клеток конкретной популяции, активируют соответствующие регуляторы, тем самым изменяя экспрессию генов и координирующее поведение. P. aeruginosa использует пять взаимосвязанных систем QS - las, rhl, pqs, iqs и pch, каждая из которых производит уникальные сигнальные молекулы. Системы las и rhl ответственны за активацию многочисленных QS-контролируемых генов, система pqs участвует в передаче сигналов хинолона, а система iqs играет важную роль в межклеточной коммуникации. QS у P. aeruginosa организована иерархически. На вершине сигнальной иерархии находится las-система, поскольку las-регулятор инициирует регуляторную систему QS, активируя транскрипцию ряда других регуляторов, таких как rhl. Итак, система las определяет иерархический каскад QS от регулонов las к rhl. Обнаружение этих молекул указывает на то, что P. aeruginosa растет в виде биопленки в легких пациентов с муковисцидозом. Однако влияние QS и особенно las-систем на патогенность P. aeruginosa неясно. Исследования показали, что lasR-дефицитные мутанты связаны с более тяжелыми исходами у пациентов с муковисцидозом и обнаруживаются почти у 63% пациентов с хроническим муковисцидозом, несмотря на нарушение активности QS.

QS, как известно, иерархически контролирует экспрессию ряда факторов вирулентности , включая пигмент пиоцианин. Однако, хотя las-система инициирует регуляцию экспрессии гена, ее отсутствие не приводит к потере факторов вирулентности. Недавно было продемонстрировано, что система rhl частично контролирует las-специфические факторы, такие как протеолитические ферменты, ответственные за эластолитическую и стафилолитическую активности, но замедленным образом. Итак, las является прямым и косвенным регулятором генов, контролируемых QS. Другой формой генной регуляции, которая позволяет бактериям быстро адаптироваться к изменениям окружающей среды, является передача сигналов окружающей среды. Недавние исследования показали, что анаэробиоз может значительно повлиять на основной регуляторный контур QS. Эта важная связь между QS и анаэробиозом оказывает значительное влияние на продукцию факторов вирулентности этого организма. Чеснок экспериментально блокирует зондирование кворума у P. aeruginosa .

Формирование биопленок и циклический ди-GMP

Как и у большинства грамотрицательных бактерий, образование биопленок P. aeruginosa регулируется одной-единственной молекулой: циклическим ди-GMP . При низкой концентрации циклического ди-ГМФ P. aeruginosa ведет образ жизни свободного плавания. Но когда уровни циклического ди-GMP увеличиваются, P. aeruginosa начинает создавать сидячие сообщества на поверхности. Внутриклеточная концентрация циклического ди-GMP увеличивается в течение нескольких секунд, когда P. aeruginosa касается поверхности ( например, камня, пластика, тканей хозяина ...). Это активирует образование липких пилей, которые служат «якорями» для стабилизации прикрепления P. aeruginosa к поверхности. На более поздних стадиях бактерии начнут необратимо прикрепляться, образуя прочную адгезивную матрицу. В то же время циклический ди-GMP подавляет синтез жгутиковых механизмов, препятствуя плаванию P. aeruginosa . При подавлении биопленки менее прилипают и легче поддаются лечению. Биопленки матрица P.aeruginosa , состоит из нуклеиновых кислот, аминокислот, углеводов и различных ионов. Он механически и химически защищает P. aeruginosa от агрессии со стороны иммунной системы и некоторых токсичных соединений. Матрикс биопленки P. aeruginosa состоит из двух типов сахаров (или «экзополисахаридов»), называемых PSL и PEL:

• Локус синтеза полисахаридов (PSL) и циклический ди-GMP образуют петлю положительной обратной связи. PSL стимулирует продукцию циклического ди-GMP, в то время как высокий циклический ди-GMP включает оперон и увеличивает активность оперона. Этот оперон из 15 генов отвечает за взаимодействия между клетками и клеточной поверхностью, необходимые для клеточной коммуникации. Он также отвечает за изоляцию внеклеточного полимерного матрикса вещества.
• PEL представляет собой катионный экзополисахарид, который перекрестно связывает внеклеточную ДНК в матриксе биопленки P. aeruginosa .

При определенных сигналах или стрессах P. aeruginosa отменяет программу биопленки и отделяется. Недавние исследования показали, что диспергированные клетки из биопленок P. aeruginosa имеют более низкие уровни циклического ди-GMP и физиологию, отличную от таковых у планктонных и биопленочных клеток. Обнаружено, что такие диспергированные клетки обладают высокой вирулентностью в отношении макрофагов и C. elegans , но очень чувствительны к стрессу, вызываемому железом, по сравнению с планктонными клетками.

Биопленки и устойчивость к лечению

Биопленки из P.aeruginosa , могут вызвать хронические оппортунистические инфекции , которые являются серьезной проблемой для медицинской помощи в промышленно развитых странах, особенно для пациентов с ослабленным иммунитетом и пожилых людей. Их часто нельзя эффективно лечить с помощью традиционной антибактериальной терапии. Биопленки, кажется, защищают эти бактерии от неблагоприятных факторов окружающей среды. P. aeruginosa может вызывать внутрибольничные инфекции и считается модельным организмом для изучения устойчивых к антибиотикам бактерий. Исследователи считают важным узнать больше о молекулярных механизмах, которые вызывают переход от планктонного роста к фенотипу биопленки, а также о роли QS в устойчивых к лечению бактериях, таких как P. aeruginosa . Это должно способствовать лучшему клиническому ведению хронически инфицированных пациентов и должно привести к разработке новых лекарств.

Недавно ученые изучали возможную генетическую основу устойчивости P. aeruginosa к антибиотикам, таким как тобрамицин . Один локус, идентифицированный как важный генетический детерминант устойчивости у этого вида, - это ndvB , который кодирует периплазматические глюканы, которые могут взаимодействовать с антибиотиками и вызывать их изоляцию в периплазме. Эти результаты предполагают, что за устойчивостью бактерий к антибиотикам стоит генетическая основа, а не биопленка, просто действующая как диффузионный барьер для антибиотика.

Диагностика

Производство пиоцианина, водорастворимого зеленого пигмента P. aeruginosa (левая трубка)

В зависимости от характера инфекции собирается соответствующий образец и отправляется в бактериологическую лабораторию для идентификации. Как и в случае с большинством бактериологических образцов, проводится окрашивание по Граму , которое может показать грамотрицательные палочки и / или лейкоциты . P. aeruginosa образует колонии с характерным запахом «виноградной лепешки» или «свежей лепешки» на бактериологической среде. В смешанных культурах он может быть выделен в виде прозрачных колоний на агаре МакКонки (поскольку он не ферментирует лактозу ), что дает положительный результат на оксидазу . Подтверждающие тесты включают выработку сине-зеленого пигмента пиоцианина на цетримидном агаре и рост при 42 ° C. TSI наклонный часто используются , чтобы отличить неферментирующую Pseudomonas видов от кишечных патогенов в образцах фекалий.

Когда P. aeruginosa выделяется из обычно стерильного места (кровь, кость, глубокие скопления), это обычно считается опасным и почти всегда требует лечения. Однако P. aeruginosa часто выделяют из нестерильных участков (мазки изо рта, мокрота и т. Д.), И в этих обстоятельствах он может представлять собой колонизацию, а не инфекцию. Поэтому изоляцию P. aeruginosa из нестерильных образцов следует интерпретировать с осторожностью, и перед началом лечения следует проконсультироваться с микробиологом или инфекционистом / фармацевтом. Часто лечение не требуется.

Идентификация

P. aeruginosa - грамотрицательная аэробная (а иногда факультативно анаэробная ) палочковидная бактерия с униполярной подвижностью . Он был идентифицирован как условно-патогенный микроорганизм как для людей, так и для растений. P. aeruginosa - типовой вид рода Pseudomonas .

Идентификация P. aeruginosa может быть затруднена тем фактом, что отдельные изоляты часто не обладают подвижностью. Кроме того, мутации в гене lasR резко изменяют морфологию колонии и обычно приводят к неспособности гидролизовать желатин или гемолиз.

В определенных условиях P. aeruginosa может выделять различные пигменты, включая пиоцианин (синий), пиовердин (желтый и флуоресцентный ), пиорубин (красный) и пиомеланин (коричневый). Их можно использовать для идентификации организма.

Флуоресценция синегнойной палочки при УФ-освещении

Клиническая идентификация P. aeruginosa может включать определение продукции как пиоцианина, так и флуоресцеина, а также его способности расти при 42 ° C. P. aeruginosa может расти в дизельном топливе и реактивном топливе , где он известен как микроорганизм , потребляющий углеводороды , вызывающий микробную коррозию . Он создает темные желтоватые маты, которые иногда неправильно называют « водорослями » из-за их внешнего вида.

Уход

Многие изоляты P. aeruginosa устойчивы к большому спектру антибиотиков и могут демонстрировать дополнительную устойчивость после безуспешного лечения. Как правило, следует иметь возможность направлять лечение в соответствии с лабораторной чувствительностью, а не выбирать антибиотик эмпирически . Если антибиотики начинают эмпирически, то необходимо приложить все усилия для получения посевов (до введения первой дозы антибиотика), а выбор используемого антибиотика следует пересмотреть, когда будут доступны результаты посева.

Антибиограмма P. aeruginosa на агаре Мюллера-Хинтона

Из-за широко распространенной резистентности ко многим распространенным антибиотикам первого ряда карбапенемы , полимиксины и, в последнее время, тигециклин считались препаратами выбора; однако также сообщалось о резистентности к этим препаратам. Несмотря на это, они по-прежнему используются в районах, о сопротивлении которым еще не сообщалось. Было рекомендовано использование ингибиторов β-лактамаз, таких как сульбактам, в сочетании с антибиотиками для усиления противомикробного действия даже при наличии определенного уровня устойчивости. Комбинированная терапия после тщательного тестирования на чувствительность к противомикробным препаратам оказалась лучшим курсом лечения P. aeruginosa с множественной лекарственной устойчивостью . Некоторые антибиотики нового поколения, которые, как сообщается, активны против P. aeruginosa, включают дорипенем, цефтобипрол и цефтаролин. Однако для стандартизации они требуют дополнительных клинических испытаний. Поэтому очень необходимы исследования для открытия новых антибиотиков и лекарств против P. aeruginosa . Антибиотики, которые могут иметь активность против P. aeruginosa, включают:

• аминогликозиды ( гентамицин , амикацин , тобрамицин , но не канамицин )
• хинолоны ( ципрофлоксацин , левофлоксацин , но не моксифлоксацин )
• 

  Примеры определения чувствительности P. aeruginosa к антибиотикам . Тест диффузии диска (A) и тест MIC (B). P. aeruginosa по своей природе устойчива к ампициллину / сульбактаму , тигециклину и триметоприму / сульфаметоксазолу (на изображении B нет контрольных точек).
  цефалоспорины ( цефтазидим , цефепим , цефоперазон , цефпиром , цефтобипрол , но не цефуроксим , цефотаксим или цефтриаксон )
• антисинегнойных пенициллины : carboxypenicillins ( карбенициллин и тикарциллин ) и ureidopenicillins ( мезлоциллин , азлоциллин , и пиперациллин ). P. aeruginosa по своей природе устойчива ко всем другим пенициллинам .
• карбапенемы ( меропенем , имипенем , дорипенем , но не эртапенем )
• полимиксины ( полимиксин B и колистин )
• монобактамы ( азтреонам )

Поскольку фторхинолоны являются одним из немногих классов антибиотиков, широко эффективных против P. aeruginosa , в некоторых больницах их использование строго ограничено, чтобы избежать развития резистентных штаммов. В редких случаях, когда инфекция носит поверхностный и ограниченный характер (например, инфекции уха или ногтей), можно использовать местный гентамицин или колистин.

При псевдомонадных раневых инфекциях уксусная кислота в концентрациях от 0,5% до 5% может быть эффективным бактериостатическим средством для уничтожения бактерий из раны. Обычно стерильную марлю, пропитанную уксусной кислотой, накладывают на рану после орошения физиологическим раствором. Одевание будет производиться один раз в день. Псевдомонады обычно устраняются в 90% случаев через 10–14 дней лечения.

Устойчивость к антибиотикам

Одной из наиболее тревожных характеристик P. aeruginosa является его низкая чувствительность к антибиотикам, что объясняется согласованным действием насосов оттока нескольких лекарственных препаратов с хромосомно-кодируемыми генами устойчивости к антибиотикам (например, mexAB , mexXY и т. Д.) И низкой проницаемостью бактерий. клеточные конверты. В дополнение к этой внутренней устойчивости P. aeruginosa легко развивает приобретенную устойчивость либо в результате мутации в генах, кодируемых хромосомами, либо в результате горизонтального переноса генов детерминант устойчивости к антибиотикам. Развитие множественной лекарственной устойчивости пути синегнойных изолят требует несколько различных генетических событий, в том числе приобретения различных мутаций и / или горизонтального переносе генов устойчивости к антибиотикам. Гипермутация способствует отбору обусловленной мутацией устойчивости к антибиотикам у штаммов P. aeruginosa , вызывающих хронические инфекции, тогда как кластеризация нескольких различных генов устойчивости к антибиотикам в интегронах способствует согласованному приобретению детерминант устойчивости к антибиотикам. Некоторые недавние исследования показали, что фенотипическая резистентность, связанная с образованием биопленок или появлением небольших колоний, может иметь важное значение в ответной реакции популяций P. aeruginosa на лечение антибиотиками .

Было обнаружено, что механизмы, лежащие в основе устойчивости к антибиотикам, включают выработку ферментов, разлагающих антибиотики или инактивирующих антибиотики, белков внешней мембраны для удаления антибиотиков и мутаций для изменения мишеней антибиотиков. Наличие ферментов, разлагающих антибиотики, таких как β-лактамазы расширенного спектра действия, такие как PER-1, PER-2, VEB-1, AmpC цефалоспориназы, карбапенемазы, такие как сериноксациллиназы, металло-b-лактамазы, карбапенемазы типа OXA, модифицирующие аминогликозиды ферменты , среди прочего, не поступало. P. aeruginosa также может модифицировать мишени действия антибиотиков, например метилирование 16S рРНК, чтобы предотвратить связывание аминогликозидов и модификацию ДНК, или топоизомеразу, чтобы защитить ее от действия хинолонов. Синегнойная палочка также сообщалось, обладают множественной лекарственной Отток насосы системы, сопротивление совещается против ряда классов антибиотиков и MexAB-OprM ( Resistance-клубнеобразование разделением ( RND семьи)) считается наиболее важным . Установлено, что важным фактором, связанным с устойчивостью к антибиотикам, является снижение вирулентности устойчивого штамма. О таких результатах сообщалось в случае штаммов, устойчивых к рифампицину и устойчивых к колистину, у которых было зарегистрировано снижение инфекционной способности, чувствительности кворума и подвижности.

Мутации в ДНК-гиразе обычно связаны с устойчивостью P. aeruginosa к антибиотикам . Эти мутации в сочетании с другими обеспечивают высокую устойчивость, не препятствуя выживанию. Кроме того, гены, участвующие в передаче сигналов cyclic-di-GMP, могут способствовать устойчивости. При выращивании в условиях in vitro, имитирующих легкие пациента с муковисцидозом, эти гены постоянно мутируют.

Было показано, что две небольшие РНК  : Sr0161 и ErsA взаимодействуют с мРНК, кодирующей основной порин OprD, ответственный за захват карбапенемных антибиотиков в периплазму . МРНК связываются с 5'UTR oprD, вызывая повышение устойчивости бактерий к меропенему . Другая мРНК : Sr006, как предполагалось, положительно регулирует (посттранскрипционно) экспрессию PagL, фермента, ответственного за деацилирование липида A. Это снижает провоспалительные свойства липида A. Кроме того, аналогично исследованию на Salmonella Sr006 регуляция PagL Было высказано предположение, что экспрессия способствует устойчивости к полимиксину B.

Профилактика

Профилактика пробиотиками может предотвратить колонизацию и отсрочить начало инфекции Pseudomonas в отделениях интенсивной терапии. Иммунопрофилактика против Pseudomonas изучается. Риск заражения P. aeruginosa можно снизить, избегая бассейнов, горячих ванн и других водоемов со стоячей водой; регулярная дезинфекция и / или замена оборудования, которое регулярно контактирует с влагой (например, оборудования для контактных линз и растворов); и частое мытье рук (что также защищает от многих других патогенов). Однако даже самые лучшие методы гигиены не могут полностью защитить человека от P. aeruginosa, учитывая, насколько распространен P. aeruginosa в окружающей среде.

Экспериментальные методы лечения

Фаговая терапия против P. aeruginosa была исследована как возможное эффективное лечение, которое может сочетаться с антибиотиками, не имеет противопоказаний и имеет минимальные побочные эффекты. Фаги производятся в виде стерильной жидкости, подходящей для приема внутрь, аппликаций и т. Д. Фаговая терапия против ушных инфекций, вызванных P. aeruginosa, была опубликована в журнале Clinical Otolaryngology в августе 2009 года.

Исследовать

В 2013 году Жоао Ксавье описал эксперимент, в котором P. aeruginosa , подвергаясь многократным циклам условий, в которых им нужно было роиться, чтобы добыть пищу, развил способность «перегреться» на скорости на 25% быстрее, чем у исходных организмов, за счет развития нескольких жгутики , тогда как базовый организм имеет единственный жгутик. Этот результат был примечателен в области экспериментальной эволюции тем, что он хорошо воспроизводился.

P. aeruginosa был изучен для использования в биоремедиации и переработке полиэтилена с твердыми бытовыми отходами .

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки

• Типовой штамм Pseudomonas aeruginosa в Bac Dive - база метаданных по бактериальному разнообразию
• Johanna M. Sweere et al. (2019): Бактериофаг запускает противовирусный иммунитет и предотвращает выведение бактериальной инфекции , Science 29 марта 2019 г .: Vol. 363, выпуск 6434, eaat9691. DOI: 10.1126 / science.aat9691 о нитчатых фагах Pseudomonas aeruginosa (Pf-фаги), Inoviridae . Смотрите также:

• Исследователи UM публикуют новые открытия о бактериальных вирусах . Включено: EurekAlert! 1 апреля 2019 г. Источник: Университет Монтаны.