Гемолитический стафилококк -Staphylococcus haemolyticus

Гемолитический стафилококк
Staphylococcus haemolyticus.png
Научная классификация редактировать
Домен: Бактерии
Тип: Фирмикуты
Класс: Бациллы
Заказ: Бациллы
Семья: Стафилококковые
Род: Стафилококк
Разновидность:
S. haemolyticus
Биномиальное имя
Гемолитический стафилококк
Шлейфер и Клоос, 1975

Staphylococcus haemolyticus является членом группыстафилококков, отрицательныхпо коагулазе (CoNS). Он является частью кожной флоры человека, и его самые большие популяции обычно находятся в подмышечных впадинах , промежности и паховых областях. S. haemolyticus также колонизирует приматов и домашних животных . Это хорошо известный условно-патогенный микроорганизм , второй по частоте выделяемый CoNS (первый - S. epidermidis ). Инфекции могут быть локальными или системными и часто связаны с введением медицинских устройств . Фенотип с высокой устойчивостью к антибиотикам и способность образовывать биопленки делают S. haemolyticus труднымдля лечения патогеном . Его наиболее близкий вид - Staphylococcus borealis .

Биология и биохимия

S. haemolyticus неподвижен, не спорулирует , факультативно анаэробен и грамположителен . Клетки обычно имеют кокковую форму и имеют диаметр 0,8–1,3 мкм. Он живет на самых разных субстратах , включая глюкозу , глицерин , мальтозу , сахарозу и трегалозу . Он также дает положительный результат на продукцию ацетоина, аргинин , дигидролазу, бензидин , каталазу , гемолиз и липазу ; он дает отрицательный результат на коагулазу , ДНКазу , орнитиндекарбоксилазу , фосфатазу , уреазу и оксидазу .

Условия роста

Оптимальный рост происходит при температуре от 30 до 40 ° C в присутствии кислорода и 10% NaCl . Однако некоторые штаммы могут расти при температуре от 18 до 45 ° C. Рост при 15 ° C или 15% NaCl слабый или отсутствует.

Структура генома

В S. haemolyticus штамм JCSC1435 геном содержит 2685015 п.н. хромосому и три плазмиды из 2300 п.н. , 2366 п.н. , и 8,180 пар оснований . Хромосом сравнима по размерам к таковым из золотистого стафилококка и С. эпидермальных и содержит аналогичное содержание G + C . Кроме того, большая часть открытых рамок считывания (ORF) сохраняется у всех трех видов. В среднем ортологичные ORF идентичны на 78%. Однако у S. haemolyticus действительно есть уникальные участки хромосом, расположенные рядом с oriC ( начало репликации хромосомной ДНК ), и эти области вместе называются «окружением oriC».

Как уже отмечалось, некоторые ORF для S. haemolyticus отличаются от S. aureus и S. epidermidis . Некоторые из этих ORF кодируют генные продукты с известными биологическими особенностями, такими как регуляция синтеза РНК , транспорт рибозы и рибита , а также основные компоненты биосинтеза нуклеиновой кислоты и тейхоевой кислоты клеточной стенки . Другие уникальные ORF, вероятно, кодируют продукты, участвующие в бактериальном патогенезе, и по крайней мере три из этих ORF проявляют гомологию со стафилококковыми гемолизинами .

Haemolyticus С. геном , также содержит множество последовательностей вставки (ISS). Эти элементы IS могут способствовать частым перестройкам генома, которые ускоряют диверсификацию видов. Теоретически эти адаптации могут помочь S. haemolyticus преодолеть неблагоприятные последствия химического воздействия (например, использования антибиотиков ). В таблице ниже содержится список генов, которые, как известно, связаны с устойчивостью к антибиотикам S. haemolyticus .

Класс Противомикробный агент МИК (мг / л) ORF ID Имя Гена Продукт Место расположения
Пенициллины Оксациллин > 512 SH0091 МЕКА Пенициллин-связывающий белок 2 ' ΨSCC mec (h1435)
Ампициллин 64 SH1764 blaZ β-лактамаза Tn552
метициллин МЕКА Пенициллин-связывающий белок 2 ' ΨSCC mec (h1435)
Цефалоспорины Цефтизоксим > 512 SH0091 МЕКА Пенициллин-связывающий белок 2 ' ΨSCC mec (h1435)
Макролиды Эритромицин > 512 pSHaeB1 ermC рРНК аденин-N-6-метилтрансфераза Плазмида pSHaeB
SH2305 msrSA АТФ-зависимая система оттока πSh1
SH2306 mphBM Макролид 2'-фосфотрансфераза πSh1
Хинолоны Офлоксацин 8 SH0006 извилина ДНК-гираза ( топоизомераза II ) субъединица A ( точечная мутация C7313T)
SH1553 parC (grlA) Субъединица A топоизомеразы IV ( точечная мутация G1598138A)
Тетрациклины Тетрациклин 2
Миноциклин 0,5
Аминогликозиды Канамицин > 512 SH1611 aacA-aphD Бифункциональная аминогликозид N-ацетилтрансфераза и аминогликозид фосфотрансфераза Tn 4001
Тобрамицин 16 SH1611 aacA-aphD Бифункциональный Tn 4001
Гентамицин 64 SH1611 aacA-aphD Бифункциональный Tn 4001
Гликопептиды Ванкомицин 4
Тейкопланин 64
Фосфомицин Фосфомицин > 512 pSHaeA1 fosB Глутатион трансфераза Плазмида pSHaeA

Клеточная стенка

Как и другие грамположительные микробы, S. haemolyticus имеет толстую, довольно однородную клеточную стенку (60-80 нм), состоящую из пептидогликана , тейхоевой кислоты и белка . Пептидогликан группы A3 (с L-лизином в качестве диаминокислоты в положении 3 пептидной субъединицы и богатым глицином межпептидным мостиком) является характерной чертой этого микроба, и двумя преобладающими поперечными мостиками являются COOH-Gly-Gly- Ser-Gly-Gly-NH2 и COOH-Ala-Gly-Ser-Gly-Gly-NH2. Изменения этих поперечных мостиков участвуют в устойчивости к гликопептидам. Кислоты S. haemolyticus teichoic представляют собой водорастворимые полимеры с повторяющимися фосфодиэфирными группами, ковалентно связанными с пептидогликаном. Пептидогликан типа L-Lys-Gly 3,5-4,0, L-Ser0,9-1,5 Тейхоевая кислота содержит как глицерин, так и N-ацетилглюкозамин . Основными жирными кислотами клеточной стенки являются CBr-15, CBr-17, C18 и C20.

Капсула

Некоторые штаммы S. haemolyticus способны продуцировать капсульный полисахарид (КП). Штамм S. haemolyticus JCSC1435 содержит капсульный оперон, расположенный в «oriC Environment». Этот оперон содержит 13 ORF в области 14 652 п.н. и называется локусом cap sh . Первые семь генов из колпачка ш ( сар SH через ЦАПГ ш ) являются гомологичными к стафилококка S. CAP5 или cap8 локуса. Однако от capH до capM уникальны для S. haemolyticus , и эта область кодирует ферменты для уникального тридезоксисахарного остатка, который N-ацилируется аспарагиновой кислотой .

Производство CP зависит от питательной среды и фазы роста . Культивирование в триптическом соевом бульоне (TSB)], TSB с 1% глюкозы , бульоне для инфузии мозга и сердца или бульоне Columbia с 2% NaCl способствует производству CP; культивирование на чашках с колумбийским соляным агаром неоптимально. Только следовые количества CP генерируются до конца экспоненциальной фазы, и максимальная скорость производства CP не происходит до ранней стационарной фазы.

CP считается фактором вирулентности, поскольку он обеспечивает устойчивость к опосредованному комплементом полиморфноядерному фагоцитозу нейтрофилов .

Формирование биопленки

Способность прикрепляться к медицинским устройствам и впоследствии образовывать биопленки является основным фактором вирулентности, связанным с S. haemolyticus . Образование биопленок увеличивает устойчивость к антибиотикам и часто приводит к хроническим инфекциям. Биопленки S. haemolyticus не зависят от полисахаридного межклеточного адгезина (PIA), и отсутствие оперона ica ( кластера генов , кодирующего продукцию PIA) можно использовать для отличия изолятов S. haemolyticus от других видов CoNS.

На формирование биопленок влияет множество факторов, включая углеводы , белки и внеклеточную ДНК . Анализы отслоения с NaIO 4 , протеиназой К или ДНКазой приводят к 38%, 98% и 100% отсоединению соответственно. Высокий уровень отслоения, связанный с обработкой ДНКазой, привел к тому, что несколько авторов предположили функцию адгезии межклеточной ДНК и / или межклеточной адгезии для внеклеточной ДНК. На формирование биопленок также влияет присутствие глюкозы и NaCl. Образование биопленок усиливается при культивировании в TSB с 1% глюкозы и снижается при культивировании в TSB с 3% NaCl. Производство капсульного полисахарида снижает образование биопленок.

Субингибирующие концентрации (субминимальные ингибирующие концентрации ) антибиотика диклоксациллина также влияют на рост биопленок S. haemolyticus . Биопленки, образующиеся в присутствии субингибирующих концентраций диклоксациллина, содержат меньше биомассы и имеют измененный состав. Они тоньше, покрывают меньшую площадь поверхности и менее гидрофобны , но также обладают повышенным уровнем устойчивости к диклоксациллину.

Токсины

Некоторые штаммы S. haemolyticus продуцируют энтеротоксины (SE) и / или гемолизины . При исследовании 64 штаммов S. haemolyticus была отмечена продукция SEA, SEB, SEC и / или SEE (отсутствовал только SED). Кроме того, было обнаружено, что 31,3% штаммов продуцируют по крайней мере один тип энтеротоксина .

Идентификация

S. haemolyticus можно идентифицировать на уровне вида с помощью множества ручных и автоматизированных методов. Чаще всего используются: эталонный метод (на основе тестов роста), API ID 32 Staph (bioMe´rieux), Staph-Zym (Rosco), UZA (быстрый 4-часовой метод), а также полимеразная цепная реакция и электрофоретический анализ. из 16S рРНК , hsp60 , или сода последовательности гена . Предпочтение того или иного метода обычно зависит от удобства, экономики и требуемой специфичности (некоторые виды имеют идентичную 16S рРНК). Наиболее близким видом S. haemolyticus является Staphylococcus borealis .

Метод Проведенные тесты Интерпретация
Справка 16 стандартных тестов роста, включая: пигмент колоний, ДНКазу, щелочную фосфатазу, орнитиндекарбоксилазу, уреазу, выработку ацетоина, чувствительность к новобиоцину, устойчивость к полимиксину и выработку кислоты из D-трегалозы, D-маннита, D-маннозы, D-туранозы, D- ксилоза, D-целлобиоза, мальтоза и сахароза Результаты сравниваются с литературой по видам стафилококков.
API ID 32 Staph (bioMe´rieux) Бактериальная суспензия добавляется в набор лунок, содержащих высушенные субстраты для 26 колориметрических тестов. После 24 часов инкубации при 37 ° C и добавления нескольких других реагентов результаты определяются на автоматизированном компьютере с использованием программного обеспечения APILAB ID 32.
Стаф-Зим (Роско) Бактериальная суспензия добавляется в мини-пробирки для проведения 10 метаболических или ферментативных тестов. Результаты определяются по изменению цвета после 24 часов инкубации и тестам на чувствительность к полимиксину и новобиоцину.
УЗА (быстрый 4-часовой метод) Этот метод состоит из двух этапов. Первый этап состоит из трех тестов, измеренных после четырехчасовой инкубации при 37 ° C: образование кислоты из D-трегалозы, уреазы и щелочной фосфатазы. Второй этап включает четыре возможных теста, которые проводятся по мере необходимости после 24 часов инкубации при 37 ° C. К ним относятся: орнитиндекарбоксилаза, чувствительность к новобиоцину, чувствительность к фосфомицину и анаэробный рост. Результаты сравниваются с литературой по видам стафилококков.
ПЦР и электрофорез Использует специфичные для гена вырожденные праймеры для амплификации фрагментов ДНК, эти фрагменты разделяются с помощью электрофореза, а затем очищаются для секвенирования ДНК. Результаты определяются анализом последовательности.

Клиническое значение

S. haemolyticus является вторым наиболее клинически изолированным CoNS ( S. epidermidis - первым) и считается важным внутрибольничным патогеном. Инфекции человека включают: эндокардит нативного клапана , сепсис , перитонит и инфекции мочевыводящих путей , ран , костей и суставов . Редкие инфекции мягких тканей обычно возникают у пациентов с ослабленным иммунитетом . Как и другие CoNS, S. haemolyticus часто связан с введением инородных тел , таких как протезные клапаны, шунты спинномозговой жидкости , ортопедические протезы , внутрисосудистые, мочевые и диализные катетеры . S. haemolyticus обладает множественной лекарственной устойчивостью и способен образовывать биопленки, что затрудняет лечение инфекций.

Инфекции, связанные с сосудистым катетером

Стафилококк на катетере

S. haemolyticus может колонизировать центральные венозные катетеры и вызывать серьезные медицинские осложнения. Колонизация происходит, когда S. haemolyticus мигрирует из кожи, вдоль внешней поверхности устройства или из концентратора из-за манипуляций со стороны медицинских работников. В любом случае существует высокая вероятность того, что микроб сформирует биопленку. Эти инфекции могут оставаться локализованными или стать системными (например, бактериемия). Тяжести инфекции варьирует в зависимости от типа катетера , частоты манипуляции, а также факторов вирулентности от haemolyticus S. штамма. Удаление катетера обычно считается лучшим лечением, но это не всегда возможно. В качестве альтернативы можно вводить ванкомицин или тейкопланин . Недавние данные свидетельствуют о том, что гликопептиды можно дополнять бета-лактамами для синергетического действия.

Устойчивость к антибиотикам

S. haemolyticus имеет самый высокий уровень устойчивости к антибиотикам среди CoNS. Различные штаммы устойчивы к одному или нескольким из этих антибиотиков : пенициллинам , цефалоспоринам , макролидам , хинолонам , тетрациклинам , аминогликозидам , гликопептидам и фосфомицину (см. Таблицу в структуре генома), и часто встречается множественная лекарственная устойчивость . Как указано выше, начали появляться даже устойчивые к гликопептидам (ванкомицин и тейкопланин) штаммы.

Рекомендации

  1. ^ Шлейфер, KH; Kloos, WE (1975). «Выделение и характеристика стафилококков из кожи человека I. Исправленные описания Staphylococcus epidermidis и Staphylococcus saprophyticus и описания трех новых видов: Staphylococcus cohnii, Staphylococcus haemolyticus и Staphylococcus xylosus» . Международный журнал систематической бактериологии . 25 (1): 50–61. DOI : 10.1099 / 00207713-25-1-50 . ISSN  0020-7713 .
  2. ^ a b c d e Поль Де Вос; Джордж Гаррити; Дороти Джонс; Ноэль Р. Криг; Вольфганг Людвиг; Фред А. Рейни; Карл-Хайнц Шлейфер; Уильям Б. Уитмен, ред. (2009). Руководство Берджи по систематической бактериологии . 3 The Firmicutes (2-е изд.). Springer-Verlag . ISBN 978-0-387-95041-9.
  3. ^ а б в г де Сильва; и другие. (2002). «Оперон ica и производство биопленок в коагулазонегативных стафилококках, связанных с носительством и заболеванием в отделении интенсивной терапии новорожденных» . Журнал клинической микробиологии . 40 (2): 382–388. DOI : 10.1128 / jcm.40.02.382-388.2002 . PMC  153361 . PMID  11825946 .
  4. ^ a b c Fischetti, A .; Новик, РП; Ферретти, Дж. Дж .; Портной Д.А.; Руд, JI; Лина, Г .; Etienne, J .; Ванденеш Ф. (2000). «Биология и патогенность стафилококков, кроме Staphylococcus aureus и Staphylococcus epidermidis». Грамположительные возбудители . Вашингтон, округ Колумбия: ASM Press. С. 450–462. ISBN 978-1-55581-166-2.
  5. ^ а б в г д е е де Аллори; и другие. (2006). «Устойчивость к противомикробным препаратам и продукция биопленок в клинических изолятах коагулазонегативных штаммов стафилококка» . Биол. Pharm. Бык . 29 (8): 1592–1596. DOI : 10.1248 / bpb.29.1592 . PMID  16880610 .
  6. ^ a b c Фальконе; и другие. (2006). «Использование тейкопланина и появление Staphylococcus haemolyticus : есть ли связь?» . Clin Microbiol Infect . 12 (1): 96–97. DOI : 10.1111 / j.1469-0691.2005.01307.x . PMID  16460556 .
  7. ^ а б в г Пойярт; и другие. (2001). «Быстрая и точная идентификация на уровне видов коагулазонегативных стафилококков с использованием гена sodA в качестве мишени» . Журнал клинической микробиологии . 39 (12): 4296–4301. DOI : 10.1128 / JCM.39.12.4296-4301.2001 . PMC  88539 . PMID  11724835 .
  8. ^ a b c Viale, P .; Стефани, С. (2006). «Сосудистые катетер-ассоциированные инфекции: микробиологические и терапевтические обновления». J Chemother . 18 (3): 235–49. DOI : 10.1179 / joc.2006.18.3.235 . PMID  17129833 . S2CID  25108301 .
  9. ^ a b Боль, Мария; Волден, Руна; Хаэн-Лучоро, Даниэль; Сальва-Серра, Франсиско; Иглесиас, Беатрис Пиньейро; Карлссон, Роджер; Клингенберг, Клаус; Кавана, Джорун Полин (13.10.2020). «Staphylococcus borealis sp. Nov., Выделенный из кожи и крови человека» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . DOI : 10.1099 / ijsem.0.004499 . hdl : 10037/20308 . ISSN  1466-5026 .
  10. ^ Б с д е е г ч Такеучи; и другие. (2005). «Полногеномное секвенирование Staphylococcus haemolyticus раскрывает чрезвычайную пластичность его генома и эволюцию видов стафилококков, колонизирующих человека» . Журнал бактериологии . 187 (21): 7292–7308. DOI : 10.1128 / JB.187.21.7292-7308.2005 . PMC  1272970 . PMID  16237012 .
  11. ^ Бушами; и другие. (2011). «Устойчивость к антибиотикам и молекулярная характеристика клинических изолятов метициллин-резистентных коагулазонегативных стафилококков, выделенных от пациентов с бактериемией в онкогематологии». Folia Microbiol . 56 (2): 122–30. DOI : 10.1007 / s12223-011-0017-1 . PMID  21431912 . S2CID  33021913 .
  12. ^ a b Billet-klein; и другие. (1996). «Синтез и структура пептидогликана в Staphylococcus haemolyticus, экспрессирующем повышенные уровни устойчивости к гликопептидным антибиотикам» . Журнал бактериологии . 178 (15): 4696–4703. DOI : 10.1128 / jb.178.15.4696-4703.1996 . PMC  178241 . PMID  8755902 .
  13. ^ a b c d e f Флахаут; и другие. (2008). «Структурная и биологическая характеристика капсульного полисахарида, продуцируемого Staphylococcus haemolyticus » . Журнал бактериологии . 190 (5): 1649–1657. DOI : 10.1128 / JB.01648-07 . PMC  2258659 . PMID  18165309 .
  14. ^ a b c Cerca; и другие. (2005). «Сравнительная оценка чувствительности к антибиотикам коагулазонегативных стафилококков в биопленке по сравнению с планктонной культурой по данным подсчета бактерий или быстрой колориметрии XTT» . J Antimicrob Chemother . 56 (2): 331–336. DOI : 10,1093 / JAC / dki217 . PMC  1317301 . PMID  15980094 .
  15. ^ a b c d e Фредхейм; и другие. (2009). «Формирование биопленок Staphylococcus haemolyticus » . Журнал клинической микробиологии . 47 (4): 1172–1180. DOI : 10.1128 / JCM.01891-08 . PMC  2668337 . PMID  19144798 .
  16. ^ Костертон; и другие. (1999). «Бактериальные биопленки: частая причина стойких инфекций». Наука . 284 (5418): 1318–1322. Bibcode : 1999Sci ... 284.1318C . DOI : 10.1126 / science.284.5418.1318 . PMID  10334980 .
  17. ^ а б Клингенберг; и другие. (2007). «Стойкие штаммы коагулазонегативных стафилококков в отделении интенсивной терапии новорожденных: факторы вирулентности и инвазивность» . Clin Microbiol Infect . 13 (11): 1100–11. DOI : 10.1111 / j.1469-0691.2007.01818.x . PMID  17850346 .
  18. ^ а б Валле; и другие. (1990). «Производство энтеротоксина стафилококками, выделенными из здоровых коз» . Прикладная и экологическая микробиология . 56 (5): 1323–1326. DOI : 10,1128 / AEM.56.5.1323-1326.1990 . PMC  184403 . PMID  2339886 .
  19. ^ a b c d e Ieven; и другие. (1995). «Быстрый и экономичный метод определения видов клинически значимых коагулазонегативных стафилококков» . Журнал клинической микробиологии . 33 (5): 1060–1063. DOI : 10.1128 / JCM.33.5.1060-1063.1995 . PMC  228104 . PMID  7615705 .
  20. ^ a b c К. Виньяроли; Ф. Бьяваско; ЧП Варальдо (2006). «Взаимодействие между гликопептидами и β-лактамами против изогенных пар тейкопланин-чувствительных и устойчивых штаммов Staphylococcus haemolyticus » . Противомикробные средства и химиотерапия . 50 (7): 2577–2582. DOI : 10,1128 / AAC.00260-06 . PMC  1489795 . PMID  16801450 .
  21. ^ Ролстон К.В., Bodey GP (2003). «Инфекции у онкологических больных» . В Kufe DW et al. (ред.). Онкологическая медицина (6-е изд.). BC Decker. ISBN 978-0-9631172-1-2.
  22. ^ a b c Froggatt JW, Johnston JL, Galetto DW, Archer GL (1989). «Устойчивость к противомикробным препаратам внутрибольничных изолятов Staphylococcus haemolyticus» . Антимикробные агенты Chemother . 33 (4): 460–6. DOI : 10.1128 / aac.33.4.460 . PMC  172460 . PMID  2729941 .
  23. ^ Рапони; и другие. (2005). «Антимикробная чувствительность, биохимические и генетические профили штаммов Staphylococcus haemolyticus, выделенных из кровотока пациентов, госпитализированных в отделения интенсивной терапии». J Chemother . 17 (3): 264–9. DOI : 10.1179 / joc.2005.17.3.264 . PMID  16038519 . S2CID  22579239 .
  24. ^ Чью; и другие. (2007). «Выявление гетерорезистентного к ванкомицину Staphylococcus haemolyticus и промежуточного резистентного к ванкомицину Staphylococcus epidermidis с помощью скринингового агара с ванкомицином». Патология . 39 (3): 375–7. DOI : 10.1080 / 00313020701330441 . PMID  17558874 .
  25. ^ Серадски, Кшиштоф; Виллари, Паоло; Томаш, Александр (1998). «Снижение восприимчивости к тейкопланину и ванкомицину среди коагулазо-отрицательных метициллин-устойчивых клинических изолятов стафилококков» . Противомикробные средства и химиотерапия . 42 (1): 100–107. DOI : 10.1128 / AAC.42.1.100 . PMC  105463 . PMID  9449268 .

Внешние ссылки