Stafilokoki

Stafilokok je leta 1878 odkril R. Koch, leta 1880 pa L. Pasteur v gnojnem materialu. L. Pasteur je po okužbi zajca dokončno dokazal vlogo stafilokoka kot povzročitelja gnojnega vnetja. Ime "stafilokok" je leta 1881 dal A. Ogston (zaradi značilne razporeditve celic), njegove lastnosti pa je leta 1884 podrobno opisal F. Rosenbach.

Stafilokoki so grampozitivne, geometrijsko pravilne, sferične celice s premerom 0,5–1,5 μm, običajno razporejene v grozde, katalaza-pozitivne, reducirajo nitrate v nitrite, aktivno hidrolizirajo beljakovine in maščobe, fermentirajo glukozo v anaerobnih pogojih, da tvorijo kislino brez plina. Običajno lahko rastejo v prisotnosti 15 % NaCl in pri temperaturi 45 °C. Vsebnost G + C v DNK je 30–39 mol %. Stafilokoki nimajo flagel in ne tvorijo spor. V naravi so zelo razširjeni. Njihov glavni rezervoar je koža ljudi in živali ter njihove sluznice, ki komunicirajo z zunanjim okoljem. Stafilokoki so fakultativni anaerobi, le ena vrsta (Staphylococcus saccharolyticus) je strogi anaerob. Stafilokoki niso zahtevni do hranilnih medijev, dobro rastejo na navadnih medijih, temperaturni optimum za rast je 35-37 "C, pH 6,2-8,4. Kolonije so okrogle, premera 2-4 mm, z gladkimi robovi, konveksne, neprozorne, pobarvane v barvo nastalega pigmenta. Rast v tekoči kulturi spremlja enakomerna motnost, sčasoma pa izpade rahla usedlina. Pri gojenju na navadnih medijih stafilokoki ne tvorijo kapsule, vendar pri setvi z injekcijo v poltekoči agar s plazmo ali serumom večina sevov S. aureus tvori kapsulo. Akapsularni sevi v poltekoči agar rastejo v obliki kompaktnih kolonij, kapsularni sevi pa tvorijo difuzne kolonije.

Stafilokoki imajo visoko biokemijsko aktivnost: fermentirajo glicerol, glukozo, maltozo, laktozo, saharozo, manitol s sproščanjem kisline (brez plina); tvorijo različne encime (plazmokoagulaza, fibrinolizin, lecitinaza, lizocim, alkalna fosfataza, DNaza, hialuronidaza, telurid reduktaza, proteinaza, želatinaza itd.). Ti encimi igrajo pomembno vlogo pri presnovi stafilokokov in v veliki meri določajo njihovo patogenost. Encimi, kot sta fibrinolizin in hialuronidaza, povzročajo visoko invazivnost stafilokokov. Plazmokoagulaza je glavni dejavnik njihove patogenosti: ščiti pred fagocitozo in pretvarja protrombin v trombin, kar povzroči koagulacijo fibrinogena, zaradi česar je vsaka celica prekrita z beljakovinskim filmom, ki ščiti pred fagociti.

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

Dejavniki patogenosti stafilokokov

Stafilokok je edinstven mikroorganizem. Lahko povzroči več kot 100 različnih bolezni, ki so po mednarodni klasifikaciji iz leta 1968 razvrščene v enajst razredov. Stafilokoki lahko prizadenejo katero koli tkivo, kateri koli organ. Ta lastnost stafilokokov je posledica prisotnosti velikega kompleksa patogenih dejavnikov.

Adhezijski faktorji - vezava stafilokokov na tkivne celice je posledica njihove hidrofobnosti (višja kot je, močnejše so adhezivne lastnosti), pa tudi adhezivnih lastnosti polisaharidov, morda tudi proteina A, in sposobnosti vezave fibronektina (receptor za nekatere celice).

Različni encimi, ki igrajo vlogo dejavnikov "agresije in obrambe": plazmokogulaza (glavni dejavnik patogenosti), hialuronidaza, fibrinolizin, DNaza, lizocimu podoben encim, lecitinaza, fosfataza, proteinaza itd.

Kompleks izločenih eksotoksinov:

• toksini, ki poškodujejo membrano - a, p, 8 in y. Prej so jih opisovali kot hemolizine, nekrotoksine, levkocidine, smrtne toksine, tj. po naravi njihovega delovanja: hemoliza eritrocitov, nekroza pri intradermalni aplikaciji kuncu, uničenje levkocitov, smrt kunca pri intravenski aplikaciji. Vendar se je izkazalo, da tak učinek povzroča isti dejavnik - toksin, ki poškoduje membrano. Ima citolitični učinek na različne vrste celic, ki se kaže na naslednji način. Molekule tega toksina se najprej vežejo na še neznane receptorje membrane ciljne celice ali pa jih nespecifično absorbirajo lipidi, ki jih vsebuje membrana, nato pa iz 7 molekul tvorijo gobast heptamer, sestavljen iz 3 domen. Domene, ki tvorijo "pokrovček" in "rob", se nahajajo na zunanji površini membran, domena "noga" pa služi kot transmembranski kanal-pora. Skozi to vstopajo in izstopajo majhne molekule in ioni, kar vodi do otekanja in smrti celic z jedrom ter osmotske lize eritrocitov. Odkritih je bilo več vrst toksinov, ki poškodujejo membrano (tvorijo pore): a-, b-, s- in y-hemolizini (a-, b-, S- in y-toksini). Razlikujejo se po številnih lastnostih. Hemolizin a se najpogosteje nahaja v stafilokokih, izoliranih iz ljudi; lizira človeške, kunčje in ovnove eritrocite. Pri kuncih povzroči smrtonosni učinek po 3-5 minutah intravenske aplikacije. Hemolizin b se najpogosteje nahaja v stafilokokih živalskega izvora; lizira človeške in ovnove eritrocite (boljše pri nižji temperaturi). Hemolizin S lizira človeške in številne živalske eritrocite. Smrtonosni učinek na kunca pri intravenski aplikaciji nastopi v 16-24-48 urah. Zelo pogosto stafilokoki hkrati vsebujejo a- in 8-toksine;
• Eksfoliativna toksina A in B se razlikujeta po antigenih lastnostih, temperaturni občutljivosti (A je termostabilen, B je termolabilen) in lokalizaciji genov, ki nadzorujejo njuno sintezo (A nadzoruje kromosomski gen, B pa plazmidni gen). Pogosto se oba eksfoliatina sintetizirata v istem sevu S. aureus. Ta toksina sta povezana s sposobnostjo stafilokokov, da povzročijo pemfigus pri novorojenčkih, bulozni impetigo in izpuščaj, podoben škrlatinki;
• pravi levkocidin je toksin, ki se od hemolizinov razlikuje po svojih antigenih lastnostih in selektivno deluje na levkocite ter jih uničuje;
• eksotoksin, ki povzroča sindrom toksičnega šoka (TSS). Ima superantigenske lastnosti. Za TSS so značilni vročina, znižan krvni tlak, kožni izpuščaji, ki jim sledi luščenje na rokah in nogah, limfopenija, včasih driska, okvara ledvic itd. Več kot 50 % sevov S. aureus je sposobnih proizvajati in izločati ta toksin.

Močne alergene lastnosti, ki jih imajo tako komponente celične strukture kot eksotoksini in drugi odpadni produkti, ki jih izločajo bakterije. Stafilokokni alergeni lahko povzročijo preobčutljivostne reakcije tako zapoznelega (DTH) kot takojšnjega (IT) tipa - stafilokoki so glavni krivci za kožne in dihalne alergije (dermatitis, bronhialna astma itd.). Posebnost patogeneze stafilokokne okužbe in njena nagnjenost k kroničnemu poteku sta zakoreninjeni v učinku DTH.

Navzkrižno reaktivni antigeni (z izoantigeni eritrocitov A in B, ledvic in kože - indukcija avtoprotiteles, razvoj avtoimunskih bolezni).

Dejavniki, ki zavirajo fagocitozo. Njihova prisotnost se lahko kaže v zaviranju kemotaksije, zaščiti celic pred absorpcijo s strani fagocitov, zagotavljanju stafilokokom sposobnosti razmnoževanja v fagocitih in blokiranju "oksidativnega izbruha". Fagocitozo zavirajo kapsula, protein A, peptidglikan, teihojske kisline, toksini. Poleg tega stafilokoki inducirajo sintezo zaviralcev fagocitne aktivnosti s strani nekaterih celic v telesu (na primer splenocitov). Zaviranje fagocitoze ne le preprečuje telesu, da bi se znebilo stafilokokov, temveč tudi moti funkcijo predelave in predstavitve antigenov T- in B-limfocitom, kar vodi do zmanjšanja moči imunskega odziva.

Prisotnost kapsule v stafilokokih poveča njihovo virulenco za bele miši, jih naredi odporne na delovanje fagov, ne omogoča tipizacije z aglutinacijskimi serumi in maskira protein A.

Teihojske kisline ne le ščitijo stafilokoke pred fagocitozo, ampak očitno igrajo pomembno vlogo pri patogenezi stafilokoknih okužb. Ugotovljeno je bilo, da se pri otrocih, ki trpijo za endokarditisom, protitelesa proti teihojskim kislinam odkrijejo v 100 % primerov.

Mitogeno delovanje stafilokokov na limfocite (to delovanje izvajajo protein A, enterotoksini in drugi produkti, ki jih izločajo stafilokoki).

Enterotoksini A, B, CI, C2, C3, D, E. Zanje so značilni antigenska specifičnost, toplotna stabilnost, odpornost na formalin (ne spremenijo se v anatoksine) in prebavne encime (tripsin in pepsin) ter so stabilni v območju pH od 4,5 do 10,0. Enterotoksini so nizkomolekularne beljakovine z molekulsko maso od 26 do 34 kDa s superantigenskimi lastnostmi.

Ugotovljeno je bilo tudi, da obstajajo genetsko določene razlike v dovzetnosti za stafilokokno okužbo in naravi njenega poteka pri ljudeh. Zlasti hude stafilokokne gnojno-septične bolezni se pogosteje pojavljajo pri ljudeh s krvnima skupinama A in AB, manj pogosto pa pri ljudeh s krvnima skupinama 0 in B.

Sposobnost stafilokokov, da povzročijo zastrupitev s hrano tipa intoksikacije, je povezana s sintezo enterotoksinov. Najpogosteje jih povzročata enterotoksina A in D. Mehanizem delovanja teh enterotoksinov ni dobro razumljen, vendar se razlikuje od delovanja drugih bakterijskih enterotoksinov, ki motijo delovanje sistema adenilat ciklaze. Vse vrste stafilokoknih enterotoksinov povzročajo podobno sliko zastrupitve: slabost, bruhanje, bolečine v trebušni slinavki, drisko, včasih glavobol, vročino, mišične krče. Te značilnosti stafilokoknih enterotoksinov so posledica njihovih superantigenih lastnosti: povzročajo prekomerno sintezo interlevkina-2, kar povzroča zastrupitev. Enterotoksini vzbujajo gladke mišice črevesja in povečujejo gibljivost prebavil. Zastrupitev je najpogosteje povezana z uživanjem mlečnih izdelkov, okuženih s stafilokoki (sladoled, pecivo, torte, sir, skuta itd.) in konzervirane hrane z maslom. Okužba z mlečnimi izdelki je lahko povezana z mastitisom pri kravah ali z gnojno-vnetnimi boleznimi ljudi, ki se ukvarjajo s proizvodnjo hrane.

Tako obilje različnih dejavnikov patogenosti v stafilokokih in njihove visoke alergene lastnosti določajo značilnosti patogeneze stafilokoknih bolezni, njihovo naravo, lokalizacijo, resnost poteka in klinične manifestacije. K razvoju stafilokoknih bolezni prispevajo avitaminoza, sladkorna bolezen in zmanjšana imunost.

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

Odpornost na stafilokok

Med bakterijami, ki ne tvorijo spor, imajo stafilokoki, tako kot mikobakterije, največjo odpornost na zunanje dejavnike. Dobro prenašajo sušenje in ostanejo sposobni preživetja in virulentni več tednov in mesecev v suhem, finem prahu, zaradi česar so vir prašne okužbe. Neposredna sončna svetloba jih ubije le v nekaj urah, razpršena svetloba pa ima zelo šibek učinek. Odporni so tudi na visoke temperature: prenesejo segrevanje na 80 °C približno 30 minut, suha toplota (110 °C) jih ubije v 2 urah; dobro prenašajo nizke temperature. Občutljivost na kemična razkužila se zelo razlikuje, na primer 3-odstotna raztopina fenola jih ubije v 15–30 minutah, 1-odstotna vodna raztopina kloramina pa v 2–5 minutah.

Epidemiologija stafilokoknih okužb

Ker so stafilokoki stalni prebivalci kože in sluznic, so lahko bolezni, ki jih povzročajo, bodisi avtoinfekcije (z različnimi poškodbami kože in sluznic, vključno z mikrotravmami) bodisi eksogene okužbe, ki jih povzročajo kontaktno-gospodinjske, zračno-prašne ali prehranske (zastrupitev s hrano) metode okužbe. Posebej pomembno je prenašanje patogenih stafilokokov, saj lahko prenašalci, zlasti v zdravstvenih ustanovah (različne kirurške klinike, porodnišnice itd.) in v zaprtih skupinah, povzročijo stafilokokne okužbe. Prenašanje patogenih stafilokokov je lahko začasno ali občasno, vendar ljudje, ki ga imajo stalno (rezidenčni prenašalci), predstavljajo posebno nevarnost za druge. Pri takih ljudeh stafilokoki dolgo časa in v velikih količinah vztrajajo na sluznicah nosu in grla. Razlog za dolgotrajno prenašanje ni povsem jasen. Lahko je posledica oslabitve lokalne imunosti (pomanjkanje sekretornega IgA), motenih funkcij sluznice, povečanih adhezivnih lastnosti stafilokoka ali pa je posledica nekaterih njegovih drugih lastnosti.

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

Simptomi okužb s stafilokoki

Stafilokoki zlahka prodrejo v telo skozi najmanjše poškodbe kože in sluznic ter lahko povzročijo različne bolezni - od aken do hudega peritonitisa, endokarditisa, sepse ali septikopemije, pri katerih stopnja umrljivosti doseže 80 %. Stafilokoki povzročajo furunkule, hidradenitis, abscese, flegmone, osteomielitis; v vojnem času so pogosti povzročitelji gnojnih zapletov ran; stafilokoki igrajo vodilno vlogo pri gnojnih operacijah. Ker imajo alergene lastnosti, lahko povzročijo luskavico, hemoragični vaskulitis, erizipele in nespecifični poliartritis. Okužba živil s stafilokoki je pogost vzrok za zastrupitev s hrano. Stafilokoki so glavni povzročitelji sepse, tudi pri novorojenčkih. Za razliko od bakteriemije (bakterij v krvi), ki je simptom bolezni in jo opazimo pri številnih bakterijskih okužbah, je sepsa (septikemija - gnitje krvi) samostojna bolezen s specifično klinično sliko, ki temelji na poškodbi organov retikuloendotelijskega sistema (mononuklearni fagocitni sistem - MPS). Pri sepsi obstaja gnojno žarišče, iz katerega patogen občasno vstopa v kri, se širi po telesu in prizadene retikuloendotelijski sistem (MSP), v celicah katerega se množi, sprošča toksine in alergene. Hkrati je klinična slika sepse šibko odvisna od vrste patogena, temveč jo določa poškodba določenih organov.

Septikopiemija je oblika sepse, pri kateri povzročitelj povzroči gnojna žarišča v različnih organih in tkivih, torej gre za sepso, zapleteno z gnojnimi metastazami.

Bakteriemija pri sepsi in septikopiemiji je lahko kratkotrajna in dolgotrajna.

Postinfekcijska imunost obstaja in jo povzročajo tako humoralni kot celični dejavniki. Pomembno vlogo pri njej imajo antitoksini, protimikrobna protitelesa, protitelesa proti encimom, pa tudi T-limfociti in fagociti. Intenzivnost in trajanje imunosti proti stafilokokom nista dovolj raziskana, saj je njihova antigenska struktura preveč raznolika in ni navzkrižne imunosti.

Razvrstitev stafilokokov

Rod Staphylococcus vključuje več kot 20 vrst, ki so razdeljene v dve skupini – koagulaza-pozitivne in koagulaza-negativne stafilokoke. Za razlikovanje vrst se uporabljajo različne značilnosti.

Koagulaza-pozitivni stafilokoki so predvsem patogeni za ljudi, vendar lahko tudi mnogi koagulaza-negativni povzročajo bolezni, zlasti pri novorojenčkih (neonatalni konjunktivitis, endokarditis, sepsa, bolezni sečil, akutni gastroenteritis itd.). S. aureus se glede na to, kdo je njegov glavni nosilec, deli na 10 ekovarjev (hominis, bovis, ovis itd.).

V stafilokokih so odkrili več kot 50 vrst antigenov, proti vsakemu od njih se v telesu tvorijo protitelesa, mnogi antigeni pa imajo alergene lastnosti. Glede na specifičnost antigene delimo na generične (skupne celotnemu rodu Staphylococcus); navzkrižno reaktivne - antigene, skupne z izoantigeni človeških eritrocitov, kože in ledvic (povezani so z avtoimunskimi boleznimi); vrstno in tipsko specifične antigene. Glede na tipsko specifične antigene, odkrite v aglutinacijski reakciji, stafilokoke delimo na več kot 30 serovariant. Vendar pa serološka metoda tipizacije stafilokokov še ni dobila široke uporabe. Protein A, ki ga tvori S. aureus, velja za vrstno specifičen. Ta protein se nahaja površinsko, je kovalentno vezan na peptidglikan, njegov mm je približno 42 kD. Protein A se še posebej aktivno sintetizira v logaritemski fazi rasti pri temperaturi 41 °C, je termolabilen in ga tripsin ne uniči; Njegova edinstvena lastnost je sposobnost vezave na Fc fragment imunoglobulinov IgG (IgG1, IgG2, IgG4) in v manjši meri na IgM in IgA. Na površini proteina A je bilo identificiranih več regij, ki se lahko vežejo na regijo polipeptidne verige imunoglobulina, ki se nahaja na meji domen CH2 in CH3. Ta lastnost je našla široko uporabo v koaglutinacijski reakciji: stafilokoki, naloženi s specifičnimi protitelesi, ki imajo proste aktivne centre, pri interakciji z antigenom povzročijo hitro aglutinacijsko reakcijo.

Interakcija proteina A z imunoglobulini vodi v disfunkcijo sistema komplementa in fagocitov v bolnikovem telesu. Ima antigenske lastnosti, je močan alergen in povzroča proliferacijo limfocitov T in B. Njegova vloga v patogenezi stafilokoknih bolezni še ni povsem pojasnjena.

Sevi S. aureus se razlikujejo po občutljivosti na stafilokokne fage. Za tipizacijo S. aureus se uporablja mednarodni nabor 23 zmernih fagov, ki so razdeljeni v štiri skupine:

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

Razmerje med stafilokoki in fagi je svojevrstno: isti sev lahko lizira en sam fag ali več hkrati. Ker pa je njihova občutljivost na fage relativno stabilna značilnost, je fagotipizacija stafilokokov velikega epidemiološkega pomena. Pomanjkljivost te metode je, da ni mogoče tipizirati več kot 65–70 % S. aureus. V zadnjih letih so bili pridobljeni nabori specifičnih fagov za tipizacijo S. epidermidis.

[ 16 ]

Laboratorijska diagnostika stafilokoknih okužb

Glavna metoda je bakteriološka; razvite in izvedene so serološke reakcije. Po potrebi (v primeru zastrupitve) se uporabi biološki test. Material za bakteriološko preiskavo je kri, gnoj, sluz iz žrela, nosu, izcedek iz rane, sputum (v primeru stafilokokne pljučnice), blato (v primeru stafilokoknega kolitisa), v primeru zastrupitve s hrano - bruhanje, blato, izpiranje želodca, sumljivi izdelki. Material se inokulira na krvni agar (hemoliza), na mlečno-solni (mleko-rumenjak-solni) agar (rast tujih bakterij je zaradi NaCl zavirana, pigment in lecitinaza se bolje zaznata). Izolirano kulturo identificiramo po vrstnih značilnostih, določimo prisotnost glavnih značilnosti in dejavnikov patogenosti (zlati pigment, fermentacija manitola, hemoliza, plazmokogulaza), obvezno preverimo občutljivost na antibiotike in po potrebi izvedemo fagotipizacijo. Med serološkimi reakcijami za diagnozo gnojno-septičnih bolezni se uporabljata RPGA in IFM, zlasti za določanje protiteles proti teihojski kislini ali vrstno specifičnim antigenom.

Za določanje enterotoksigenosti stafilokokov se uporabljajo tri metode:

• serološki - z uporabo specifičnih antitoksičnih serumov v reakciji gelske precipitacije se odkrije enterotoksin in določi njegov tip;
• biološko - intravensko dajanje filtrata jušne kulture stafilokoka mačkam v odmerku 2-3 ml na 1 kg teže. Toksini povzročajo bruhanje in drisko pri mačkah;
• posredna bakteriološka metoda - izolacija čiste kulture stafilokoka iz sumljivega izdelka in določitev njegovih faktorjev patogenosti (nastanek enterotoksina je v korelaciji s prisotnostjo drugih faktorjev patogenosti, zlasti RNaze).

Najenostavnejša in najbolj občutljiva metoda za odkrivanje enterotoksina je serološka metoda.

Zdravljenje stafilokoknih okužb

Za zdravljenje stafilokoknih bolezni se uporabljajo predvsem beta-laktamski antibiotiki, na katere je treba najprej določiti občutljivost. Pri hudih in kroničnih stafilokoknih okužbah se pozitiven učinek doseže s specifično terapijo - uporabo avtovakcina, anatoksina, antistafilokoknega imunoglobulina (humanega), antistafilokokne plazme.

Specifično preprečevanje stafilokoknih okužb

Za ustvarjanje umetne imunosti proti stafilokokni okužbi se uporablja stafilokokni anatoksin (tekočina in tableta), vendar ustvarja antitoksično imunost le proti stafilokokom, ki jih lizirajo predvsem fagi skupine I. Uporaba cepiv iz ubitih stafilokokov ali njihovih antigenov sicer vodi do pojava protimikrobnih protiteles, vendar le proti tistim serovarkantom, iz katerih je cepivo izdelano. Problem iskanja visoko imunogenega cepiva, učinkovitega proti številnim vrstam patogenih stafilokokov, je eden najpomembnejših problemov sodobne mikrobiologije.