Золотистый стафилококк - Staphylococcus aureus

Из Википедии, бесплатной энциклопедии

Золотистый стафилококк
Сканирующая электронная микрофотография "S. aureus";  добавлен ложный цвет
Сканирующая электронная микрофотография S. aureus ; добавлен ложный цвет
Научная классификация редактировать
Домен: Бактерии
Тип: Фирмикуты
Класс: Бациллы
Заказ: Бациллы
Семья: Стафилококковые
Род: Стафилококк
Разновидность:
S. aureus
Биномиальное имя
Золотистый стафилококк
Золотистый стафилококк
Другие названия Золотистый стафилококк , золотистый стафилококк
Специальность Инфекционное заболевание
Типы Метициллин-чувствительный золотистый стафилококк, метициллин-устойчивый золотистый стафилококк
Причины Бактерии золотистого стафилококка
Дифференциальная диагностика другие бактериальные, вирусные и грибковые инфекции,
Профилактика мытье рук, чистка поверхностей
Медикамент Антибиотики
Частота От 20% до 30% населения часто без симптомов
Staphylococcus aureus на основных средах культивирования

Золотистый стафилококк является грамположительной , круглой формой бактерии , членом Firmicutes и является обычным членом микробиоты тела, часто встречается в верхних дыхательных путях и на коже . Он часто способствует восстановлению каталазы и нитратов и является факультативным анаэробом, который может расти без потребности в кислороде. Хотя S. aureus обычно действует как комменсал микробиоты человека, он также может стать условно-патогенным микроорганизмом , являясь частой причиной кожных инфекций, включая абсцессы , респираторные инфекции, такие как синусит , и пищевое отравление . Патогенные штаммы часто способствуют развитию инфекций , продуцируя факторы вирулентности, такие как сильнодействующие белковые токсины , и экспрессию белка клеточной поверхности, который связывает и инактивирует антитела . Появление устойчивых к антибиотикам штаммов S. aureus, таких как устойчивый к метициллину S. aureus (MRSA), является глобальной проблемой клинической медицины . Несмотря многочисленные научные исследования и разработки , не вакцина для золотистого стафилококка не было одобрено.

По оценкам, от 20% до 30% населения являются долгосрочными носителями S. aureus, который может быть обнаружен как часть нормальной кожной флоры , в ноздрях и как нормальный обитатель нижних отделов репродуктивного тракта женщин. S. aureus может вызывать ряд заболеваний, от незначительных кожных инфекций, таких как прыщи , импетиго , фурункулы , целлюлит , фолликулит , карбункулы , синдром ожога кожи и абсцессы , до опасных для жизни заболеваний, таких как пневмония , менингит , остеомиелит , эндокардит. , синдром токсического шока , бактериемия и сепсис . Это по-прежнему одна из пяти наиболее распространенных причин внутрибольничных инфекций и часто является причиной раневых инфекций после хирургического вмешательства . Ежегодно около 500 000 пациентов в больницах США заболевают стафилококковой инфекцией, главным образом S. aureus . До 50 000 смертей ежегодно в США связаны с инфекциями S. aureus .

История

Открытие

В 1881 году сэр Александр Огстон , шотландский хирург, обнаружил, что стафилококк может вызывать раневые инфекции, после того как заметил группы бактерий в гное из хирургического абсцесса во время процедуры, которую он выполнял. Он назвал его стафилококком в честь его скопления, видимого под микроскопом. Затем, в 1884 году, немецкий ученый Фридрих Юлиус Розенбах идентифицировал золотистый стафилококк , выделив и отделив его от родственной бактерии Staphylococcus albus . В начале 1930-х годов врачи начали использовать более оптимизированный тест для выявления наличия инфекции S. aureus с помощью теста на коагулазу , который позволяет обнаруживать фермент, продуцируемый бактерией. До 1940-х годов инфекции, вызванные S. aureus, были смертельными для большинства пациентов. Однако врачи обнаружили, что использование пенициллина может вылечить инфекции S. aureus . К сожалению, к концу 1940-х годов устойчивость к пенициллину стала широко распространенной среди этой популяции бактерий, и начали происходить вспышки резистентного штамма.

Эволюция

Золотистый стафилококк можно разделить на десять доминирующих человеческих линий. Также существует множество второстепенных линий, но они не так часто встречаются в популяции. Геномы бактерий одной линии в основном законсервированы, за исключением мобильных генетических элементов . Мобильные генетические элементы, общие для S. aureus, включают бактериофаги, острова патогенности , плазмиды , транспозоны и стафилококковые кассетные хромосомы. Эти элементы позволили S. aureus постоянно развиваться и приобретать новые черты. Внутри видов S. aureus существует множество генетических вариаций . Исследование Fitzgerald et al. (2001) выявили, что примерно 22% генома S. aureus не кодирует и, следовательно, может отличаться от бактерии к бактерии. Пример этой разницы виден в вирулентности видов. Только несколько штаммов S. aureus связаны с инфекциями у людей. Это демонстрирует, что существует широкий диапазон инфекционных способностей внутри вида.

Было высказано предположение, что одна из возможных причин большой неоднородности внутри вида может быть связана с его зависимостью от гетерогенных инфекций. Это происходит, когда несколько различных типов S. aureus вызывают инфекцию у хозяина. Различные штаммы могут секретировать разные ферменты или вызывать у группы разную устойчивость к антибиотикам, увеличивая ее патогенную способность. Таким образом, существует потребность в большом количестве мутаций и приобретений мобильных генетических элементов.

Другой заметный эволюционный процесс внутри вида S. aureus - его совместная эволюция с человеческими хозяевами. Со временем эта паразитарная связь привела к способности бактерии переноситься в носоглотку человека, не вызывая симптомов или инфекции. Это позволяет ему распространяться среди людей, повышая его приспособленность как биологический вид. Однако только около 50% населения являются носителями S. aureus , причем 20% являются постоянными носителями, а 30% - прерывистыми. Это заставляет ученых полагать, что существует множество факторов, которые определяют, распространяется ли S. aureus бессимптомно у людей, включая факторы, специфичные для конкретного человека. Согласно исследованию Hofman et al., Проведенному в 1995 году, эти факторы могут включать возраст, пол, диабет и курение. Они также определили некоторые генетические вариации у людей, которые приводят к повышенной способности S. aureus колонизировать, в частности, полиморфизм в гене рецептора глюкокортикоидов, который приводит к большему производству кортикостероидов . В заключение, есть доказательства того, что любой штамм этой бактерии может стать инвазивным, поскольку это сильно зависит от человеческого фактора.

Хотя S. aureus имеет быструю репродуктивную и микроэволюционную скорость, существует множество препятствий, мешающих эволюции этого вида. Одним из таких барьеров является AGR, который является глобальным регулятором дополнительных генов бактерий. Этот такой регулятор был связан с уровнем вирулентности бактерий. Было обнаружено, что мутации потери функции в этом гене увеличивают приспособленность бактерии, содержащей его. Таким образом, S. aureus должен пойти на компромисс, чтобы увеличить свой успех как вида, заменив пониженную вирулентность на повышенную лекарственную устойчивость. Еще одним препятствием для эволюции является система рестрикционных модификаций (RM) Sau1 Type I. Эта система существует для защиты бактерии от чужеродной ДНК путем ее переваривания. Обмен ДНК между одними и теми же клонами не блокируется, поскольку у них одни и те же ферменты, и система RM не распознает новую ДНК как чужеродную, но передача между клонами блокируется.

Микробиология

Окрашивание по Граму клеток S. saprophyticus , которое обычно происходит в кластерах: клеточная стенка легко поглощает краситель кристаллического фиолетового .
Основные характеристики золотистого стафилококка

Золотистого стафилококка ( / ˌ ы т æ е ɪ л ə к ɒ к ə с ɔːr я ə с , - л - / , греческий σταφυλόκοκκος, «виноградная ягода кластера», латинский стафилококк , «золотой») является факультативная аэробная грамположительная кокковая (круглая) бактерия, также известная как «золотой стафилококк» и «оро стафира». S. aureus неподвижен и не образует спор . В медицинской литературе бактерия часто упоминается как S. aureus , Staph aureus или Staph a. . S. aureus выглядит как стафилококки (гроздья винограда) при просмотре под микроскопом и имеет большие круглые золотисто-желтые колонии, часто с гемолизом , при выращивании на пластинах с кровяным агаром . S. aureus размножается бесполым путем двойным делением . Полное разделение дочерних клеток опосредуется автолизином S. aureus , и в его отсутствие или при целевом ингибировании дочерние клетки остаются прикрепленными друг к другу и появляются в виде кластеров.

S. aureus является каталазо-положительным (это означает, что он может продуцировать фермент каталазу). Каталаза превращает перекись водорода ( H
2
О
2
) к воде и кислороду. Иногда используются тесты на активность каталазы, чтобы отличить стафилококки от энтерококков и стрептококков . Ранее S. aureus был дифференцирован от других стафилококков с помощью теста на коагулазу . Однако не все штаммы S. aureus являются коагулазо-положительными, и неправильное определение вида может повлиять на эффективные меры лечения и контроля.

Стафилококк отличается от одноименного и имеющего отношение к медицине рода Streptococcus .

Естественная генетическая трансформация - это репродуктивный процесс, включающий передачу ДНК от одной бактерии к другой через промежуточную среду и интеграцию донорной последовательности в геном реципиента путем гомологичной рекомбинации . Было обнаружено, что S. aureus способен к естественной генетической трансформации, но только с низкой частотой в используемых экспериментальных условиях. Дальнейшие исследования показали, что развитие способности к естественной генетической трансформации может быть значительно выше при соответствующих условиях, но еще предстоит открыть.

Роль в здоровье

У людей S. aureus может присутствовать в верхних дыхательных путях, слизистой оболочке кишечника и коже как член нормальной микробиоты . Однако, поскольку S. aureus может вызывать заболевание при определенных условиях хозяина и окружающей среды, он характеризуется как «патобионт».

Роль в болезни

3D-медицинская анимация, снимок костного остеомиелита
3D-медицинская анимация, снимок костного остеомиелита
На этой сканирующей электронной микрофотографии (SEM) 2005 года показаны многочисленные скопления устойчивых к
метициллину бактерий S. aureus (MRSA).

Хотя S. aureus обычно действует как комменсальная бактерия , бессимптомно колонизируя около 30% человеческой популяции, иногда она может вызывать заболевание. В частности, S. aureus является одной из наиболее частых причин бактериемии и инфекционного эндокардита . Кроме того, он может вызывать различные инфекции кожи и мягких тканей , особенно когда нарушены кожные или слизистые барьеры .

Инфекции, вызванные S. aureus, могут распространяться через контакт с гноем из инфицированной раны, контакт кожа к коже с инфицированным человеком и контакт с предметами, которыми пользуется инфицированный человек, такими как полотенца, простыни, одежда или спортивное снаряжение. Замена суставов подвергает человека особому риску септического артрита , стафилококкового эндокардита (инфекция сердечных клапанов) и пневмонии .

Профилактические меры включают частое мытье рук с мылом и ежедневное принятие ванны или душа.

S. aureus является важной причиной хронических инфекций биопленки на медицинских имплантатах , а репрессор токсинов является частью пути заражения.

S. aureus может оставаться в организме бездействующим в течение многих лет незамеченным. Как только симптомы начинают проявляться, хозяин заразен еще на две недели, а общее заболевание длится несколько недель. Однако при отсутствии лечения болезнь может быть смертельной. Глубоко проникающие инфекции S. aureus могут быть тяжелыми.

Кожные инфекции

Кожные инфекции являются наиболее частой формой инфекции S. aureus . Это может проявляться по-разному, включая небольшие доброкачественные фурункулы , фолликулит , импетиго , целлюлит и более серьезные инвазивные инфекции мягких тканей.

S. aureus чрезвычайно распространен у людей с атопическим дерматитом , более известным как экзема. В основном он встречается в плодородных, активных местах, включая подмышки, волосы и кожу головы. Большие прыщики, появляющиеся на этих участках, могут усугубить инфекцию, если их разорвать. Это может привести к стафилококковому синдрому ошпаренной кожи , тяжелая форма которого наблюдается у новорожденных .

Присутствие S. aureus у людей с атопическим дерматитом не является показанием для лечения пероральными антибиотиками, поскольку данные не показали, что это приносит пользу пациенту. Однако было обнаружено , что местные антибиотики в сочетании с кортикостероидами улучшают состояние. Колонизация S. aureus вызывает воспаление атопического дерматита; Считается, что S. aureus использует дефекты кожного барьера у людей с атопическим дерматитом, вызывая экспрессию цитокинов и, следовательно, обостряя симптомы.

Пищевое отравление

S. aureus также вызывает пищевое отравление . Он способен вырабатывать токсины, вызывающие пищевое отравление в организме человека. Инкубационный период длится от одного до шести часов, а сама болезнь длится от 30 минут до 3 дней. Профилактические меры, которые можно предпринять, чтобы предотвратить распространение болезни, включают тщательное мытье рук с мылом перед приготовлением пищи. В случае болезни держитесь подальше от любой пищи и надевайте перчатки, если на руках или запястьях есть открытые раны во время приготовления пищи. При хранении пищи в течение более 2 часов, держать пищу ниже 5 или выше 63   ° C .

Костные и суставные инфекции

S. aureus - это бактерия, обычно ответственная за все основные инфекции костей и суставов. Это проявляется в одной из трех форм: остеомиелит , септический артрит и инфекция в результате операции на суставе .

Бактериемия

S. aureus является основной причиной инфекций кровотока во многих промышленно развитых странах. Инфекция обычно связана с повреждениями кожи или слизистых оболочек в результате хирургического вмешательства, травм или использования внутрисосудистых устройств, таких как катетеры , аппараты для гемодиализа или инъекционные препараты. Попав в кровоток, бактерии могут инфицировать различные органы, вызывая инфекционный эндокардит , септический артрит и остеомиелит . Это заболевание особенно распространено и тяжело у очень молодых и очень старых.

Без лечения антибиотиками летальность бактериемии S. aureus составляет около 80%. При лечении антибиотиками летальность составляет от 15% до 50% в зависимости от возраста и состояния здоровья пациента, а также устойчивости штамма S. aureus к антибиотикам .

Инфекции медицинских имплантатов

S. aureus часто встречается в биопленках, образованных на медицинских устройствах, имплантированных в тело или на ткани человека. Он обычно встречается с другим патогеном, Candida albicans , образуя многовидовые биопленки. Предполагается, что последний помогает S. aureus проникать в ткани человека. Более высокая смертность связана с многовидовыми биопленками.

Биопленка S. aureus является основной причиной инфекций, связанных с ортопедическими имплантатами, но также обнаруживается на сердечных имплантатах, сосудистых трансплантатах , различных катетерах и косметических хирургических имплантатах. После имплантации поверхность этих устройств покрывается белками-хозяевами, которые обеспечивают хорошую поверхность для прикрепления бактерий и образования биопленок. После заражения устройство необходимо полностью удалить, поскольку биопленка S. aureus не может быть уничтожена обработкой антибиотиками.

Современная терапия инфекций, опосредованных биопленкой S. aureus, включает хирургическое удаление инфицированного устройства с последующим лечением антибиотиками. Само по себе обычное лечение антибиотиками неэффективно для искоренения таких инфекций. Альтернативой послеоперационного лечения антибиотиками является использование растворимых гранул сульфата кальция, содержащих антибиотики, которые имплантируются вместе с медицинским устройством. Эти гранулы могут высвобождать высокие дозы антибиотиков в желаемом месте, чтобы предотвратить начальную инфекцию.

Изучаются новые способы лечения биопленки S. aureus с использованием наночастиц серебра, бактериофагов и антибиотиков растительного происхождения. Эти агенты показали ингибирующее действие против S. aureus, встроенного в биопленки. Было обнаружено, что класс ферментов обладает способностью разрушать матрикс биопленки, поэтому их можно использовать в качестве агентов диспергирования биопленок в сочетании с антибиотиками.

Инфекции животных

S. aureus может выжить на собаках, кошках и лошадях, а также может вызывать шмель у цыплят. Некоторые считают, что собаки медицинских работников следует рассматривать как значительный источник устойчивого к антибиотикам S. aureus , особенно во время вспышки. В исследовании 2008 года, проведенном Boost, O'Donoghue и James, было обнаружено, что около 90% S. aureus, колонизированных в домашних собаках, оказались устойчивыми по крайней мере к одному антибиотику. Носовая область считается наиболее важным местом передачи между собаками и людьми.

S. aureus является одним из возбудителей мастита у дойных коров . Его большая полисахаридная капсула защищает организм от распознавания иммунной защитой коровы .

Факторы вирулентности

Ферменты

S. aureus продуцирует различные ферменты, такие как коагулаза (связанная и свободная коагулазы), которая свертывает плазму и покрывает бактериальную клетку, вероятно, для предотвращения фагоцитоза . Гиалуронидаза (также известная как фактор распространения) расщепляет гиалуроновую кислоту и помогает в ее распространении. S. aureus также продуцирует дезоксирибонуклеазу , которая расщепляет ДНК, липазу для переваривания липидов, стафилокиназу для растворения фибрина и помощь в распространении и бета-лактамазу для устойчивости к лекарствам.

Токсины

В зависимости от штамма S. aureus способен секретировать несколько экзотоксинов , которые можно разделить на три группы. Многие из этих токсинов связаны с определенными заболеваниями.

Суперантигены
Антигены, известные как суперантигены, могут вызывать синдром токсического шока (СТШ). В эту группу входят токсины TSST-1 и энтеротоксин типа B , который вызывает TSS, связанный с использованием тампонов . Синдром токсического шока характеризуется лихорадкой , эритематозной сыпью , низким артериальным давлением , шоком , полиорганной недостаточностью и шелушением кожи . Отсутствие антител к TSST-1 играет определенную роль в патогенезе TSS. Другие штаммы S. aureus могут продуцировать энтеротоксин, который является возбудителем гастроэнтерита . Эта форма гастроэнтерита является самоограничивающейся, характеризуется рвотой и диареей через 1–6 часов после приема токсина, с выздоровлением через 8–24 часа. Симптомы включают тошноту, рвоту, диарею и сильную боль в животе.

Эксфолиативные токсины
Эксфолиативные токсины - это экзотоксины, вызывающие заболевание, вызывающее стафилококковый синдром ошпаренной кожи (SSSS), который чаще всего встречается у младенцев и детей младшего возраста. Это также может происходить в виде эпидемий в яслях больниц. Протеазы активность эксфолиативного токсинов вызывает шелушение кожи наблюдается с SSSS.
Другие токсины
Стафилококковые токсины, которые действуют на клеточные мембраны, включают альфа-токсин , бета-токсин , дельта-токсин и несколько двухкомпонентных токсинов. Штаммы S. aureus могут содержать фаги , такие как профаг Φ-PVL, который продуцирует лейкоцидин Пантона-Валентайна (PVL), для увеличения вирулентности . Двухкомпонентный токсин PVL связан с тяжелой некротической пневмонией у детей. Гены, кодирующие компоненты PVL, кодируются бактериофагом, обнаруженным в штаммах MRSA, ассоциированных с сообществами.

Малая РНК

Список малых РНК, участвующих в контроле бактериальной вирулентности S. aureus , постоянно растет. Этому могут способствовать такие факторы, как повышенное образование биопленок в присутствии повышенных уровней таких малых РНК. Например, RNAIII , Sprd , SprC, RsaE , SprA1, SSR42, ArtR, SprX и Teg49 .

Стратегии посттранскрипционной регуляции 3'-нетранслируемой областью

Многие мРНК в S. aureus несут три первичных нетранслируемых области (3'UTR) длиной более 100 нуклеотидов , которые потенциально могут выполнять регуляторную функцию.

Дальнейшее исследование мРНК i caR (мРНК, кодирующей репрессор основного эксполисахаридного соединения матрикса бактериальной биопленки) продемонстрировало, что связывание 3'UTR с 5'-UTR может мешать комплексу инициации трансляции и генерировать двухцепочечный субстрат для РНКазы. III . Взаимодействие происходит между мотивом UCCCCUG в 3'UTR и областью Shine-Dalagarno в 5'UTR. Делеция мотива приводила к накоплению репрессора IcaR и ингибированию развития биопленок. Образование биопленки - основная причина инфекций имплантата стафилококком .

Биопленка

Биопленки - это группы микроорганизмов, таких как бактерии, которые прикрепляются друг к другу и растут на влажных поверхностях. Стафилококк С. биопленка встроена в гликокаликса слизистого слоя и может состоять из тейхоевых кислот, белков, принимающих внеклеточной ДНК (EDNA) и полисахарида межклеточного антигена (PIA). Не все биопленки S. aureus содержат PIA. Биопленки S. aureus играют важную роль в патогенезе заболевания, поскольку они могут способствовать устойчивости к антибиотикам и уклонению иммунной системы. Биопленка S. aureus обладает высокой устойчивостью к лечению антибиотиками и иммунным ответом хозяина. Одна из гипотез, объясняющая это, заключается в том, что матрица биопленки защищает встроенные клетки, действуя как барьер для предотвращения проникновения антибиотиков. Однако матрица биопленки состоит из множества водных каналов, поэтому эта гипотеза становится все менее вероятной, но матрица биопленки, возможно, содержит ферменты, расщепляющие антибиотики, такие как β-лактамазы, которые могут предотвратить проникновение антибиотиков. Другая гипотеза состоит в том, что условия в матриксе биопленки способствуют образованию клеток-персистеров , которые являются высокоустойчивыми к антибиотикам, спящими бактериальными клетками. Биопленки S. aureus также обладают высокой устойчивостью к иммунному ответу хозяина. Хотя точный механизм устойчивости неизвестен, биопленки S. aureus увеличивают рост в присутствии цитокинов, продуцируемых иммунным ответом хозяина. Антитела-хозяева менее эффективны для биопленки S. aureus из-за гетерогенного распределения антигенов , когда антиген может присутствовать в некоторых областях биопленки, но полностью отсутствовать в других областях.

Исследования развития биопленок показали, что они связаны с изменениями экспрессии генов. Было обнаружено, что существуют определенные гены, которые имеют решающее значение на разных стадиях роста биопленок. Два из этих генов включают rocD и gudB, которые кодируют ферменты орнитиноксокислотную трансаминазу и глутаматдегидрогеназу, которые важны для метаболизма аминокислот. Исследования показали, что развитие биопленок зависит от аминокислот глутамина и глутамата для правильных метаболических функций.

Другие иммуноэвазивные стратегии

Белок А

Белок A прикрепляются к стафилококковым пептидогликаны pentaglycine мостам (цепочки пять глицина остатков) по транспептидазе sortase А. белок А, с IgG -связывающего белок, связывается с Fc - областью в качестве антитела . Фактически, исследования, включающие мутацию генов, кодирующих белок A, привели к снижению вирулентности S. aureus, измеренной по выживаемости в крови, что привело к предположению, что вирулентность, обусловленная белком A, требует связывания Fc-областей антитела.

Белок А в различных рекомбинантных формах десятилетиями использовался для связывания и очистки широкого спектра антител с помощью иммуноаффинной хроматографии . Транспептидазы, такие как сортазы, ответственные за закрепление факторов, таких как белок А, на стафилококковом пептидогликане, изучаются в надежде на разработку новых антибиотиков для борьбы с инфекциями MRSA.

S. aureus на триптиказо-соевом агаре : штамм продуцирует желтый пигмент стафилоксантин .
Стафилококковые пигменты

Некоторые штаммы S. aureus способны продуцировать стафилоксантин - каротиноидный пигмент золотистого цвета . Этот пигмент действует как фактор вирулентности , прежде всего будучи бактериальным антиоксидантом, который помогает микробам избегать активных форм кислорода, которые иммунная система хозяина использует для уничтожения патогенов.

Мутантные штаммы из золотистого стафилококка модифицированного таким образом, отсутствие staphyloxanthin, менее вероятно , чтобы выжить инкубации с окислительным химическим, такими как перекись водорода , чем пигментированные штаммы. Мутантные колонии быстро погибают при воздействии нейтрофилов человека , в то время как многие пигментированные колонии выживают. У мышей пигментированные штаммы вызывают затяжные абсцессы при попадании в раны, тогда как раны, инфицированные непигментированными штаммами, быстро заживают.

Эти тесты показывают, что штаммы Staphylococcus используют стафилоксантин в качестве защиты от нормальной иммунной системы человека. Лекарства, предназначенные для подавления выработки стафилоксантина, могут ослабить бактерию и возобновить ее восприимчивость к антибиотикам. Фактически, из-за сходства путей биосинтеза стафилоксантина и человеческого холестерина , на модели инфекции мышей было показано, что лекарство, разработанное в контексте терапии, снижающей уровень холестерина, блокирует пигментацию S. aureus и прогрессирование заболевания .

Классический диагноз

Типичные грамположительные кокки, скопления, из образца мокроты, окраска по Граму

В зависимости от типа инфекции, соответствующий образец берут и отправляют в лабораторию для окончательной идентификации с помощью биохимических или ферментативных тестов. Окраска по Граму сначала выполняются , чтобы направлять путь, который должен показать типичные грамположительные бактерии, кокк, в кластерах. Во-вторых, изолят культивируют на агаре с маннитовой солью , который представляет собой селективную среду с 7,5% NaCl, которая позволяет S. aureus расти, образуя колонии желтого цвета в результате ферментации маннита и последующего падения pH среды .

Кроме того, для дифференциации на видовом уровне, каталаза (положительный для всех Staphylococcus видов), коагулазо ( фибрин образования сгустка, положительный для золотистого стафилококка ), ДНКазы (зона зазора на ДНКазы агар), липаза (желтый цвет и запах прогорклого запаха ) и фосфатазы (розового цвета). При стафилококковом пищевом отравлении можно выполнить фаговое типирование, чтобы определить, были ли стафилококки, выделенные из пищи, источником инфекции.

Быстрая диагностика и набор текста

Врач спросит о последних действиях и продуктах питания, которые пациент недавно ел, и проведет физический осмотр для проверки любых симптомов. При более тяжелых симптомах могут потребоваться анализы крови и посев кала. Лаборатории диагностической микробиологии и справочные лаборатории играют ключевую роль в выявлении вспышек и новых штаммов S. aureus . Последние достижения в области генетики позволили использовать надежные и быстрые методы идентификации и характеристики клинических изолятов S. aureus в режиме реального времени. Эти инструменты поддерживают стратегии инфекционного контроля для ограничения распространения бактерий и обеспечения надлежащего использования антибиотиков. Количественная ПЦР все чаще используется для выявления вспышек инфекции.

При наблюдении за развитием S. aureus и его способностью адаптироваться к каждому модифицированному антибиотику используются два основных метода, известных как «на основе полосы» или «на основе последовательности». Помня об этих двух методах, другие методы, такие как мультилокусное типирование последовательностей (MLST), гель-электрофорез в импульсном поле (PFGE), бактериофаговое типирование , типирование по спа-локусам и типирование SCCmec, часто проводятся чаще, чем другие. С помощью этих методов можно определить, где произошли штаммы MRSA, а также где они находятся в настоящее время.

В MLST этот метод типирования использует фрагменты нескольких генов домашнего хозяйства, известных как aroE, glpF, gmk, pta, tip и yqiL . Затем этим последовательностям присваивается номер, который соответствует строке из нескольких номеров, служащих аллельным профилем. Хотя это распространенный метод, ограничением этого метода является обслуживание микроматрицы, которая обнаруживает новые аллельные профили, что делает его дорогостоящим и трудоемким экспериментом.

PFGE, метод, который все еще широко используется, начиная с его первого успеха в 1980-х годах, по-прежнему может помочь дифференцировать изоляты MRSA. Для этого в методике используется многократный гель-электрофорез, а также градиент напряжения для отображения четких разрешений молекул. Затем фрагменты S. aureus переходят вниз по гелю, образуя определенные полосы, которые позже сравнивают с другими изолятами в надежде идентифицировать родственные штаммы. Ограничения метода включают практические трудности с однородными диаграммами полос и чувствительностью PFGE в целом.

Спа-типирование локусов также считается популярным методом, который использует одну зону локуса в полиморфной области S. aureus для различения любых форм мутаций. Хотя этот метод часто является недорогим и менее затратным по времени, вероятность потери дискриминирующей способности, затрудняющая различение клональных комплексов MLST, является одним из важнейших ограничений.

Уход

Лучшим препаратом для лечения инфекции S. aureus является пенициллин . Антибиотик, полученный из некоторых видов грибов Penicillium , пенициллин ингибирует образование поперечных связей пептидогликана, которые обеспечивают жесткость и прочность стенке бактериальной клетки . Четырехчленное β-лактамное кольцо пенициллина связано с ферментом DD-транспептидазой , ферментом, который, когда функционирует, сшивает цепи пептидогликана, образующие стенки бактериальных клеток. Связывание β-лактама с DD-транспептидазой подавляет функциональность фермента и больше не может катализировать образование поперечных связей. В результате образование и деградация клеточной стенки нарушаются, что приводит к гибели клеток. Однако в большинстве стран резистентность к пенициллину является чрезвычайно распространенным явлением, и терапия первой линии чаще всего представляет собой устойчивый к пенициллиназе β-лактамный антибиотик (например, оксациллин или флуклоксациллин , оба из которых имеют тот же механизм действия, что и пенициллин). Комбинированная терапия с гентамицином может использоваться для лечения серьезных инфекций, таких как эндокардит , но ее использование вызывает споры из-за высокого риска повреждения почек. Продолжительность лечения зависит от очага инфекции и степени тяжести. Дополнительный рифампицин исторически использовался для лечения бактериемии S aureus , но данные рандомизированных контролируемых исследований показали, что это не имеет общего преимущества по сравнению со стандартной терапией антибиотиками.

Устойчивость к антибиотикам у S. aureus была необычной, когда пенициллин был впервые представлен в 1943 году. Действительно, в оригинальной чашке Петри, на которой Александр Флеминг из Имперского колледжа Лондона наблюдал антибактериальную активность гриба Penicillium, выращивал культуру S. aureus . К 1950 году 40% больничных изолятов S. aureus были устойчивыми к пенициллину; к 1960 году этот показатель вырос до 80%.

Метициллин-устойчивый золотистый стафилококк (MRSA, часто произносится / м ɜːr с ə / или / ɛ м ɑːr ɛ с / ), является одним из целого ряда ужасался штаммов золотистого стафилококка , которые стали устойчивыми к большинству бета-лактама антибиотики. По этой причине ванкомицин , гликопептидный антибиотик, обычно используется для борьбы с MRSA. Ванкомицин подавляет синтез пептидогликана, но, в отличие от β-лактамных антибиотиков, гликопептидные антибиотики связываются с аминокислотами в клеточной стенке, предотвращая образование поперечных связей пептидогликана. Штаммы MRSA чаще всего встречаются в таких учреждениях, как больницы, но становятся все более распространенными при внебольничных инфекциях.

Незначительные кожные инфекции можно лечить тройной мазью с антибиотиком . В качестве местного средства назначают мупироцин, ингибитор синтеза белка, который естественным образом вырабатывается Pseudomonas fluorescens и успешно применяется при лечении носительства S. aureus через нос.

Устойчивость к антибиотикам

Бактериальные клетки S. aureus , который является одним из возбудителей мастита у дойных коров : его большая капсула защищает организм от атак иммунологической защиты коровы.

Устойчивость стафилококков к пенициллину опосредуется производством пенициллиназы (формы бета-лактамазы ): фермента, который расщепляет β-лактамное кольцо молекулы пенициллина, что делает антибиотик неэффективным. Устойчивые к пенициллиназе β-лактамные антибиотики, такие как метициллин , нафциллин , оксациллин , клоксациллин , диклоксациллин и флуклоксациллин , способны противостоять разложению под действием стафилококковой пенициллиназы.

Восприимчивость к часто используемым антибиотикам.

Устойчивость к метициллину опосредуется опероном mec , частью стафилококковой кассетной хромосомы mec (SCC mec ). SCCmec - это семейство мобильных генетических элементов, которое является основной движущей силой эволюции S. aureus . Устойчивость обеспечивается геном mecA , который кодирует измененный связывающий пенициллин белок (PBP2a или PBP2 '), который имеет более низкое сродство к связыванию β-лактамов (пенициллинов, цефалоспоринов и карбапенемов ). Это обеспечивает устойчивость ко всем β-лактамным антибиотикам и исключает их клиническое применение при инфекциях MRSA. Исследования объяснили, что этот мобильный генетический элемент был приобретен разными линиями в ходе отдельных событий переноса генов, что указывает на отсутствие общего предка у разных штаммов MRSA. Интересно, что одно исследование предполагает, что MRSA жертвует вирулентностью, например, производством токсинов и инвазивностью, ради выживания и создания биопленок.

Аминогликозидные антибиотики, такие как канамицин , гентамицин , стрептомицин , когда-то были эффективны против стафилококковых инфекций, пока у штаммов не выработались механизмы, ингибирующие действие аминогликозидов, которое происходит через протонированные аминовые и / или гидроксильные взаимодействия с рибосомной РНК бактериальной 30S рибосомной субъединицы . В настоящее время широко признаны три основных механизма механизмов устойчивости к аминогликозидам: ферменты, модифицирующие аминогликозиды, рибосомные мутации и активное истечение лекарства из бактерий.

Ферменты, модифицирующие аминогликозиды, инактивируют аминогликозид путем ковалентного присоединения фосфатной , нуклеотидной или ацетильной части к ключевой функциональной группе амина или спирта (или к обеим группам) антибиотика. Это изменяет заряд или стерически препятствует антибиотику, уменьшая его сродство к связыванию с рибосомами. У S. aureus наиболее охарактеризованным ферментом, модифицирующим аминогликозиды, является аминогликозид аденилилтрансфераза 4 'IA ( ANT (4') IA ). Этот фермент был решен методом рентгеновской кристаллографии . Фермент способен присоединять аденильный фрагмент к 4'-гидроксильной группе многих аминогликозидов, включая камамицин и гентамицин.

Устойчивость к гликопептидам опосредуется приобретением гена vanA , который происходит из транспозона Tn1546, обнаруженного в плазмиде энтерококков, и кодирует фермент, который продуцирует альтернативный пептидогликан, с которым ванкомицин не связывается.

Сегодня S. aureus стал устойчивым ко многим широко используемым антибиотикам. В Великобритании только 2% всех изолятов S. aureus чувствительны к пенициллину, с аналогичной картиной во всем мире. Пенициллины, устойчивые к β-лактамазе (метициллин, оксациллин, клоксациллин и флуклоксациллин), были разработаны для лечения устойчивых к пенициллину S. aureus и до сих пор используются в качестве препаратов первой линии. Метициллин был первым антибиотиком этого класса, который был использован (он был представлен в 1959 году), но всего два года спустя в Англии был зарегистрирован первый случай метициллин-устойчивого золотистого стафилококка (MRSA).

Несмотря на это, MRSA в целом оставался необычным обнаружением даже в больничных условиях до 1990-х годов, когда распространенность MRSA в больницах резко возросла, и теперь это является эндемическим заболеванием .

Инфекции MRSA как в больнице, так и в общественных местах обычно лечат не-β-лактамными антибиотиками, такими как клиндамицин (линкозамин) и котримоксазол (также широко известный как триметоприм / сульфаметоксазол ). Устойчивость к этим антибиотикам также привела к использованию новых антиграмположительных антибиотиков широкого спектра действия, таких как линезолид , из-за его доступности в качестве перорального препарата. В настоящее время лечением первой линии серьезных инвазивных инфекций, вызванных MRSA, являются гликопептидные антибиотики (ванкомицин и тейкопланин ). С этими антибиотиками возникает ряд проблем, таких как необходимость внутривенного введения (пероральные препараты недоступны), токсичность и необходимость регулярного контроля уровня лекарств с помощью анализов крови. Кроме того, гликопептидные антибиотики не очень хорошо проникают в инфицированные ткани (это особенно важно при инфекциях мозга и мозговых оболочек и при эндокардите ). Гликопептиды нельзя использовать для лечения метициллин-чувствительного S. aureus (MSSA), так как результаты хуже.

Из-за высокого уровня устойчивости к пенициллинам и из-за способности MRSA развивать устойчивость к ванкомицину Центры США по контролю и профилактике заболеваний опубликовали рекомендации по надлежащему использованию ванкомицина. В ситуациях, когда известно, что частота инфекций MRSA высока, лечащий врач может выбрать использование гликопептидного антибиотика до тех пор, пока не станет известна личность инфицированного организма. После подтверждения того, что инфекция вызвана метициллин-чувствительным штаммом S. aureus , лечение может быть изменено на флуклоксациллин или даже пенициллин, в зависимости от ситуации.

Устойчивый к ванкомицину S. aureus (VRSA) - это штамм S. aureus , который стал устойчивым к гликопептидам. Первый случай S. aureus промежуточного звена с ванкомицином (VISA) был зарегистрирован в Японии в 1996 г .; но о первом случае S. aureus, действительно устойчивого к гликопептидным антибиотикам, было зарегистрировано только в 2002 году. По состоянию на 2005 год в Соединенных Штатах было зарегистрировано три случая инфекции VRSA. По крайней мере частично, устойчивость S. aureus к противомикробным препаратам можно объяснить тем, что его способность адаптироваться. Множественные двухкомпонентные пути передачи сигналов помогают S. aureus экспрессировать гены, необходимые для выживания в условиях антимикробного стресса.

Перевозка

Около 33% населения США являются носителями S. aureus и около 2% являются носителями MRSA . Даже поставщики медицинских услуг могут быть колонизаторами MRSA

Носительство S. aureus является важным источником внутрибольничной инфекции (также называемой нозокомиальной) и внебольничного MRSA. Хотя S. aureus может присутствовать на коже хозяина, большая часть его носительства проходит через передние ноздри носовых ходов и может также присутствовать в ушах. Способность носовых ходов содержать S. aureus является результатом комбинации ослабленного или дефектного иммунитета хозяина и способности бактерии уклоняться от врожденного иммунитета хозяина. Носительство также связано с возникновением инфекций стафилококка.

Инфекционный контроль

Распространение S. aureus (включая MRSA) обычно происходит при контакте человека с человеком, хотя недавно некоторые ветеринары обнаружили, что инфекция может передаваться через домашних животных, причем загрязнение окружающей среды, как считается, играет относительно менее важную роль. Таким образом, упор на основные методы мытья рук эффективен для предотвращения передачи инфекции. Использование персоналом одноразовых фартуков и перчаток снижает контакт кожи с кожей, что еще больше снижает риск передачи инфекции .

В последнее время в больницах Америки зарегистрировано бесчисленное количество случаев S. aureus . Передача патогена облегчается в медицинских учреждениях, где уровень гигиены у медицинских работников недостаточен. S. aureus - невероятно выносливая бактерия, как было показано в исследовании, в котором она выживала на полиэстере чуть менее трех месяцев; Полиэстер является основным материалом, из которого изготавливаются занавески в больницах.

Бактерии переносятся через руки медицинских работников, которые могут забрать их от, казалось бы, здорового пациента, несущего доброкачественный или комменсальный штамм S. aureus , а затем передать его следующему пациенту, проходящему лечение. Попадание бактерий в кровоток может привести к различным осложнениям, включая эндокардит, менингит и, если он широко распространен, сепсис .

Этанол оказался эффективным дезинфицирующим средством для местного применения против MRSA. Четвертичный аммоний можно использовать вместе с этанолом для увеличения продолжительности дезинфицирующего действия. Профилактика внутрибольничных инфекций предполагает плановую и окончательную чистку . Пары негорючего спирта в CO
2
Системы
NAV-CO2 имеют преимущество, так как они не повреждают металлы или пластмассы, используемые в медицинских средах, и не способствуют антибактериальной устойчивости.

Важным и ранее нераспознанным средством колонизации и передачи MRSA, связанных с сообществом, является половой контакт.

S. aureus погибает за одну минуту при 78 ° C и за десять минут при 64 ° C, но устойчив к замораживанию .

Определенные штаммы S. aureus были описаны как устойчивые к дезинфекции хлором.

Использование мази мупироцина может снизить частоту инфекций из-за носительства S. aureus через нос . Имеются ограниченные доказательства того, что декомпозиция носа у носителей S. aureus с помощью антибиотиков или антисептиков может снизить частоту инфекций в области хирургического вмешательства.

Самые распространенные бактерии в каждой отрасли
Catering промышленность Vibrio parahaemolyticus , S. aureus , Bacillus cereus
Медицинская промышленность Escherichia coli , S. aureus , Pseudomonas aeruginosa

Исследовать

По состоянию на 2021 год одобренной вакцины против S. aureus не существует . Ранние клинические испытания были проведены для нескольких вакцин-кандидатов, таких как StaphVax и PentaStaph от Nabi, V710 от Intercell / Merck , SA75 от VRi и другие.

В то время как некоторые из этих вакцин-кандидатов показали иммунный ответ, другие усугубляли инфекцию, вызванную S. aureus . На сегодняшний день ни один из этих кандидатов не обеспечивает защиты от инфекции S. aureus . Разработка StaphVax от Наби была остановлена ​​в 2005 году после того, как испытания III фазы оказались неудачными. Первый вариант вакцины Intercell V710 был прекращен во время фазы II / III после того, как среди пациентов, у которых развилась инфекция S. aureus, наблюдалась более высокая смертность и заболеваемость .

Кандидат в вакцины против S. aureus PentaStaph , усовершенствованный Nabi, был продан в 2011 году компании GlaxoSmithKline Biologicals SA. Текущий статус PentaStaph неясен. В документе ВОЗ указывается, что PentaStaph не удалось пройти стадию испытания III фазы.

В 2010 году GlaxoSmithKline начала слепое исследование фазы 1 для оценки своей вакцины GSK2392103A. По состоянию на 2016 год эта вакцина больше не находится в активной разработке.

Вакцина SA4Ag с четырьмя антигенами S. aureus от Pfizer получила ускоренное разрешение от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США в феврале 2014 года. В 2015 году компания Pfizer начала испытание фазы 2b в отношении вакцины SA4Ag. Результаты фазы 1, опубликованные в феврале 2017 года, показали очень устойчивую и надежную иммуногенность SA4Ag.

В 2015 году компания Novartis Vaccines and Diagnostics, бывшее подразделение Novartis, а теперь входящая в состав GlaxoSmithKline, опубликовала многообещающие доклинические результаты своей четырехкомпонентной вакцины против Staphylococcus aureus , 4C-staph.

В 2020 году было обнаружено , что эфирное масло, полученное гидродистилляцией из листьев Myrciaria pilosa, обладает потенциалом в качестве противомикробного препарата для борьбы с инфекцией, вызываемой мультирезистентными штаммами золотистого стафилококка.

Стандартные штаммы

Ряд стандартных штаммов S. aureus (называемых « типовыми культурами») используется в исследованиях и лабораторных испытаниях.

Стандартные штаммы золотистого стафилококка
Имя NCTC ATCC Год депозита Комментарий
Оксфорд H 6571 9144 1943 г. Стандартный штамм, используемый для тестирования активности пенициллина, по которому первоначально была определена единица пенициллина.
Розенбах 12973 29213 1884 г. Стандартный штамм для тестирования устойчивости к противомикробным препаратам EUCAST.

Рекомендации

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Классификация