1
Ćwiczenie 8
Podstawy diagnostyki ziarenkowców Gram-dodatnich
I. Część teoretyczna
Spośród tlenowych ziarniaków Gram-dodatnich, z klinicznego punktu widzenia, największe znaczenie mają
rodzaje: Staphylococcus, Streptococcus, Enterococcus. Rodzaj Micrococcus należy do drobnoustrojów
saprofitycznych. Jednakże ze względu na powszechne występowanie często izolowany jest ze środowiska
stanowi, a także może stanowić zanieczyszczenie materiału diagnostycznego.
Klasyfikacja rodzajów Staphylococcus, Streptococcus, Enterococcus i Micrococcus wg Bergey’s Manual of
Systematic Bacteriology z roku 2005 roku:
Typ BXIII. Firmicutes
Klasa III. Bacilli
Rząd I. Bacillales
Rząd II. Lactobacillales
Rodzina VIII. Staphylococcaceae
Rodzina IV. Enterococcaceae
- Rodzaj I. Staphylococcus
- Rodzaj I. Enterococcus
Rodzina VI. Streptococcaceae
-
Rodzaj I. Streptococcus
Typ BXIV Actinobacteria
Klasa I. Actinobacteria
Podklasa V. Actinobacteridae
Rząd I. Actinomycetales
Podrząd II. Micrococcineae
Rodzina I. Micrococcaceae
- Rodzaj I. Micrococcus
Rodzaj Staphylococcus
Do rodzaju Staphylococcus należy 41 gatunków lub podgatunków, które mogą być podzielone na dwie
podstawowe grupy tj.:
• gronkowce koagulazo-dodatnie: S. aureus, S. intermedius (jak dotąd chorobotwórczy tylko dla zwierząt, rzadko
spotykany u ludzi) i niektóre szczepy S. hyicus
• gronkowce koagulazo-ujemne
Najważniejszy i najbardziej wirulentny gatunek to S. aureus. Liczne zewnątrzkomórkowe substancje jakie
wytwarzają gronkowce złociste (hemolizyny, leukocydyna, koagulaza, stafylokinaza, hialuronidaza, nukleazy,
proteazy, lipazy, toksyna epidermolityczna, enterotoksyny, toksyna wstrząsu toksycznego, toksyna pirogenna) oraz
szereg składników ich powierzchni (białko A, otoczka, peptydoglikan, kwasy tejchojowe) są czynnikami różnorodnej
chorobotwórczości tych bakterii. Gronkowce nie posiadają jednego wyraźnie zdefiniowanego czynnika zjadliwości.
Za chorobotwórczość jest odpowiedzialny zespół cech.
Pierwotne infekcje wywoływane przez S.aureus to przede wszystkim choroby skóry takie jak czyraki, ropnie,
pęcherzyce, zespół oparzonej skóry, trądzik. Zakażenia wewnętrznych narządów i tkanek nie są powszechne,
jakkolwiek S. aureus może być przyczyną chorób układu oddechowego, zapalenia wsierdzia, zakażeń układu
moczowego, przewodu pokarmowego, zatruć pokarmowych, posocznicy i innych.
Stałą cechą S. aureus jest wytwarzanie koagulazy i ciepłostałej DNAzy, co jest wykorzystane w diagnostyce tych
drobnoustrojów.
Gronkowce koagulazo-ujemne (CNS - ang. Coagulase Negative Staphylocicci) stanowią komensalną i fizjologiczną
florę skóry i błon śluzowych człowieka. Są to drobnoustroje typowo oportunistyczne - mogą być przyczyna zakażeń
jeżeli mechanizmy obronne gospodarza ulegną osłabieniu lub gdy dostaną się do tkanek (uszkodzona skóra i
błony śluzowe mogą stanowić wrota zakażenia dla tych drobnoustrojów). Gatunkiem najczęściej izolowanym z
zakażeń jest S. epidermidis (zakażone zastawki sercowe, różne protezy, cewniki śródnaczyniowe i inne tzw.
biomateriały), może on być przyczyną zakażeń skóry i endocarditis., S. saprophyticus jest przyczyną infekcji dróg
moczowych (dominuje u młodych kobiet), S. haemolyticus, S. lugdunensis, S. schleiferi mogą wywoływać infekcje
zbliżone do infekcji wywoływanych przez S. epidermidis.
Diagnostyka Staphylococcus sp.
Podłoża:
• agar wzbogacony
• bulion wzbogacony
2
• podłoże agarowe z krwią (agar wzbogacony krwia baranią) - krwinki są hemolizowane przez α i β hemolizyny
(obserwacja hemolizy po 24h inkubacji); gronkowce tworzą kolonie białe, szare lub złocistopomarańczowe,
gładkie, okrągłe, wilgotne, kopulaste
• podłoże Chapmana z mannitolem i NaCl (wybiórczo-różnicujące); wysokie stężenie NaCl (7,5%) jest czynnikiem
wybiórczym, który hamuje wzrost większości Gram-ujemnych i Gram-dodatnich, oprócz gronkowców mogą na
tym podłożu wzrastać bakterie wykazujące tolerancję na NaCl takie jak Bacillus i Corynebacterium,
Micrococcus, Enterococcus, grzyby drożdżopodobne;
różnicująca właściwość tego podłoża jest wynikiem obecności mannitolu, niektóre gatunki gronkowców np. S.
aureus fermentują mannitol tworząc żółte kolonie otoczone żółtą obwódką, drobnoustroje nie fermentujące
mannitolu np. S epidermidis w większości przypadków są małe i otoczone czerwoną lub purpurową obwódką
• podłoże Baird-Parkera (wybiórczo-różnicujące) służy do namnażania szczepów Staphylococcus aureus
szczególnie izolowanych z produktów żywnościowych i leków. Jest bogate w składniki odżywcze : trzy peptony,
glicynę i pirogronian sodu, który pobudza wzrost szczepów zmienionych podczas produkcji żywności.
Wybiórczość podłoża w stosunku do Staphylococcus aureus zapewnia chlorek litu. Teluryn potasu (czynnik
różnicujący) ulega redukcji, powodując czarne zabarwienie kolonii. Obecność żółtka jaja kurzego pozwala
wykryć lipazę wytwarzaną przez niektóre szczepy Staphylococcus aureus, wokół nich pojawia się przejaśnienie
a niekiedy drobna precypitacja. Na tym podłożu mogą się rozwijać również drobnoustroje inne niż gronkowce
np. Enterococcus, Listeria, Proteus, Pseudomonas, grzyby drożdżopodobne, lecz żaden z tych drobnoustrojów
nie wytwarza jaśniejszej otoczki
Testy różnicujące gronkowce od innych ziarniaków Gram-dodatnich
• Test na wytwarzanie katalazy - dla odróżnienia od enterokoków, które są katalazo-ujemne.
∗ w podłożu płynnym do 5ml hodowli bulionowej dodajemy 1ml 3% H2O2. Szczepy katalazo (+) powodują
uwolnienie tlenu z H2O2 co objawia się burzeniem hodowli. Oznaczanie kontrolne polega na dodaniu H2O2
do niezaszczepionego podłoża.
∗ w podłożu stałym : nakropienie na kolonię 3% H2O2 . Kontrola - nakropienie samego podłoża (nie wykonuje
się na podłożach z krwią).
• Tolerancja tlenu - posiew na podłoża tlenowe i beztlenowe do odróżnienia od mikrokoków, które są wyłącznie
tlenowe
• Test na oznaczanie zdolności do wykorzystania cukrów z wytworzeniem kwasu w warunkach tlenowych i
beztlenowych - odczyn O-F (oxidation-fermentation test)
Wykorzystuje się w tym celu zmodyfikowane podłoże Hugh - Leifsona z glukozą [ inne niż przy Gram (-) ]. Do
dwóch probówek z podłożem posiewamy oczko hodowli aż do dna probówek. Jedną z probówek pokrywamy
następnie warstwą jałowej parafiny (w tym przypadku przed posiewem podłoże należy zregenerować ).
Inkubacja 5 dni, odczyt codziennie.
Jeśli cukier jest wykorzystywany z wytworzeniem kwasu - następuje zmiana zabarwienia z ciemno- fioletowego
na żółty. Brak zmiany zabarwienia świadczy o niewykorzystaniu cukru
Gronkowce cechują się beztlenowym rozkładem glukozy (zmiana zabarwienia podłoża na żółte w otwartej i
pokrytej parafiną probówce) w odróżnieniu od mikrokoków, które utleniają glukozę (zmiana zabarwienia podłoża
na żółte w „otwartej” probówce) lub są asacharolityczne (brak zmiany zabarwienia w obu probówkach).
• Oznaczenie wrażliwości na furazolidon - odróżnienie wrażliwych na furazolidon gronkowców od opornych
mikrokoków.
Test wykonuje się metodą dyfuzyjno-krążkową.. Zawiesinę drobnoustrojów o gęstości 0,5 wg skali MacFarlanda
posiewa się wymazówką na podłoże Mueller-Hintona (grubość 3,5 - 4 mm), nakłada się krążek wysycony
furazolidonem, preinkubacja w temp. pokojowej 15 min, inkubacja w 35-37oC 18-24h.
• Oznaczanie oksydazy cytochromowej. Oksydaza cytochromowa katalizuje w obecności tlenu utlenianie
zredukowanych cytochromów, występuje u drobnoustrojów bezwzględnie tlenowych np. Micrococcus sp.
Wykrywanie oksydazy cytochromowej oparte jest na zastosowaniu odczynników, które sa bezbarwne lecz po
utlenieniu staja się barwne.
Odczynniki: 1 - α-naftol (1% r-ór w C2H5OH 96 %), 2 - chlorowodorek p-aminodwumetyloaniliny (1% r-ór w
wodzie). Oznaczenie można wykonać dodając odczynniki do zawiesiny bakterii w wodzie lub poprzez
naniesienie bakterii z hodowli stałej na krążek bibuły wysycony odczynnikami. W obecności oksydazy z
dodawanych odczynników powstaje błękit indofenolu, co objawia się wystąpieniem intensywnie niebieskiego
zabarwienia w ciągu 30s - 2 min.
Testy różnicujące gronkowce wewnątrzrodzajowo
• Oznaczanie wytwarzania koagulazy - test ten służy do różnicowania S. aureus od innych gronkowców (poza S.
aureus koagulazę wytwarza kilka innych gatunków lecz występują one głównie u zwierząt).
Koagulaza jest to enzym, który ścina osocze. Występuje ona w dwóch formach. Pierwsza to koagulaza związana
clumping factor) - związana ze scianą komórkową, wykrywana jest testem szkiełkowym. Koagulaza związana
działa bezpośrednio na fibrynogen tworząc nierozpuszczalny skrzep fibryny (grudki). Druga forma to wolna
koagulaza, która jest wydzielana przez komórki i wykrywana jest w teście probówkowym. Koagulaza
zewnątrzkomórkowa reaguje z „coagulase-reacting factor (CRF) tworząc coagulase-CRF complex, substancje,
która jest klinicznie nie do odróżnienia od trombiny. Ten kompleks następnie działa na fibrynogen i powstaje nierozpuszczalny skrzep fibryny.
3
∗ Test szkiełkowy. Przeprowadza się z zastosowaniem osocza króliczego (odpowiednio przygotowane z
cytrynianem sodu lub preparat gotowy w formie liofilizowanej). Na szkiełku podstawowym umieścić obok
siebie dwie krople roztworu soli fizjologicznej, w obu kroplach zawiesić badane bakterie (gestość
homogennej zawiesiny powinna w przybliżeniu odpowiadać wyglądowi mleka - gęsta zawiesina). Do jednej
kropli dodać oczko ezy osocza i delikatnie wymieszać. W ciągu kilkunastu sekund powinny pojawic się
wyraźne kłaczki - wynik dodatni. Zawiesina bakterii bez dodanego osocza powinna pozostać homogenna.
Pojawienie się kłaczków w zawiesinie bez osocza świadczy o autoaglutynacji bakterii i nie może być
podstawą do przyjęcia wyniku ani dodatniego ani ujemnego.
∗ Test probówkowy. Stosuje się osocze królicze (odpowiednio przygotowane z cytrynianem sodu lub preparat
gotowy w formie liofilizowanej). Do 0,5 ml zawiesiny badanych gronkowców dodać 0,5 ml osocza. W
identyczny sposób przygotować kontrole ze szczepami koagulazo-ujemnym i koagulazo-dodatnim.
Inkubować w temp. 37oC. Wynik testu należy odczytywać po 1, 3 , 6, 24 h. Wynik dodatni - wyraźny skrzep.
∗ Slidex Staph Kit - zestaw do diagnostyki gronkowców in vitro (szybka identyfikacja S. aureus). Test ten jest
połączeniem testu lateksowego z testem hemaglutynacji i służy do wykrywania obecności czynnika zlepnego
(clumping factor), białka A i innych antygenów swoistych dla S. aureus.
Odczynniki: R1 - odczynnik przeciw S. aureus (anti S. aureus reagent), krwinki czerwone uczulone
fibrynogenem i lateks uczulony IgG (Anti-S. aureus, monoklonalna), mertiolat sodu, azydek sodu. Odczynnik
R2 - odczynnik kontrolny, nieuczulone krwinki czerwone i nieuczulony lateks, mertiolat sodu, azydek sodu.
Wymieszać odczynnik testowy R1 i kontrolny R2. Na czyste szkiełko podstawowe nanieść kroplę odczynnika
R1 i R2, do każdej kropli dodać po kilka kolonii bakterii, wymieszać każdą kroplę (ok. 10 s), poruszać
delikatnie ruchem kolistym (ok. 20 s). Wynik dodatni - aglutynacja w ciągu 30 s wykazujaca widoczny zlep
uczulonych krwinek czerwonych i/lub lateksu przy ujemnej kontroli (z odczynnikiem R2). Wynik ujemny -
jednorodna zawiesina zarówno w kropli z odczynnikiem R1 jak i z R2
• Oznaczenie wrażliwości na nowobiocynę. Badanie wykonuje się w celu odróżnienia gatunków CNS wrażliwych
na nowobiocynę (np.: S. epidermidis) od opornych na ten antybiotyk (np.; S. saprophyticus).
Badanie wykonuje się identycznie jak oznaczanie wrażliwości na furazolidon. Stosuje się krążki zawierające 5
µg nowobiocyny. Strefa zahamowania wzrostu o średnicy ≤ 16 mm wskazuje na drobnoustrój oporny na
nowobiocynę, natomiast większa niż 16 mm na wrażliwy.
• Oznaczanie DNAzy. Badanie przeprowadza się z użyciem podłóż zawierających kwas dezoksyrybonukleinowy
(DNA). Jeżeli drobnoustrój wytwarza DNAzę z obecnego w podłożu kwasu powstają oligonukleotydy.
Aktywności DNAzy może być wykrywana za pomoca kwasu solnego lub błękitu toluidyny lub zieleni metylowej.
W metodzie z HCl wykorzystuje się fakt, że DNA nie jest w nim rozpuszczalne, natomiast oligonukleotydy są
rozpuszczalne - hodowlę bakterii na podłożu z DNA zalewa się HCI, jeżeli DNA nie zostało rozłożone powstaje
opalizująca strefa precypitacji.; jeżeli DNA zostało rozłożone wokół kolonii widoczna jest strefa przejaśnienia. Z
kolei błęki toluidyny i zieleń metylowa są to barwniki metachromatyczne. Błękit toluidyny po połączeniu z DNA
tworzy niebieskie zabarwienie, jeżeli natomiast DNA zostało rozłożone powstaje różowe zabarwienie podłoża w
miejscu gdzie nastąpiła degradacja. Podobnie, w obecności DNA zieleń metylowa pozostaje zielona, natomiast
przy braku DNA zieleń zostaje uwolniona i jest bezbarwna.
Mikrotesty - systemy, zestawy
API STAPH jest biochemicznym systemem identyfikacji gronkowców i mikrokoków w oparciu o 19 testów
różnicujących (wytwarzanie kwasu z 14 węglowodanów, redukcja azotanów do azotynów, wytwarzanie fosfatazy
zasadowej, wytwarzanie acety-metylo-karbinolu, dihydrolaza argininy, ureaza). API STAPH składa się z pasków
zawierających odwodnione substraty testowe w pojedynczych probówkach. Substraty rozpuszcza się przez
dodanie do każdej mikrobrobówki zawiesiny testowanego szczepu. Następnie inkubuje się 18 h (w niektórych
przypadkach 48h) w temperaturze 30-37OC. Odczyt i interpretacja zgodnie z informacjami podanymi przez
producenta.
ATB - ID 32 STAPH jest systemem umożliwiającym identyfikację rodzajów Staphylococcus, Micrococcus,
Stomatococcus, Aerococcus składającym się ze standaryzowanych testów biochemicznych. Szereg biochemiczny
ID 32 STAPH składa się z 32 zagłębień, z których 26 służy do wykonywania testów, każde zagłębienie zawiera suche substraty. Po 24 h inkubacji zachodzące reakcje odczytuje się w automacie ATB lub wizualnie. Identyfikację
przeprowadza się przy pomocy tabeli identyfikacyjnej, Książki Kodów lub odpowiedniego oprogramowania.
Inne: RAPID ATB STAPH, System SCEPTOR G+, Staph-track, Minitek Gram-Positive System, Microscan G+
System, Vitek GPI card, Auto Microbic System.
Diagnostyka Streptococcus sp. i Enterococcus sp.
Drobnoustroje z rodzaju Streptococcus sp. i Enterococcus sp. należą do ziarniaków Gram-dodatnich, katalazo-ujemnych. Ziarniaki Gram-dodatnie katalazo-ujemne występują powszechnie w środowisku naturalnym
(gleba, woda, rośliny, powietrze), w produktach żywnościowych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Mogą
kolonizować skórę i/lub błony śluzowe człowieka i uczestniczyć w zakażeniach z różną lokalizacją.
Rosną na podłożach stosowanych w diagnostyce laboratoryjnej. Należą do drobnoustrojów mezofilnych, optymalna
temperatura wzrostu - 30 - 44oC. Rosną w obecności tlenu, w warunkach mikroaerofilnych , jak i beztlenowych. Nie
4
wytwarzają przetrwalników, wiele jest opornych na wysychanie i przeżywają w powietrzu, glebie i innych
składnikach środowiska.
W preparatach barwionych układaja się w dwoinki, tetrady, łańcuszki, mogą występować także pojedyńczo lub
tworzyć nieregularne skupiska.
Do ziarniaków Gram-dodatnich katalazo-ujemnych należą m.inn. następujące rodzaje:
• Streptococcus - mikroflora górnych dróg oddechowych; duże znaczenie kliniczne
• Enterococcus - mikroflora przewodu pokarmowego; duże znaczenie kliniczne
• Gemella - mikroflora górnych dróg oddechowych; rzadko izolowane z materiałów klinicznych
• Aerococcus - środowisko naturalne, produkty zwierzęce; rzadko izolowane z materiałów klinicznych
• Leuconostoc - środowisko naturalne, znaczenie w przemyśle mleczarskim, przy produkcji marynat, win; rzadko
izolowane z materiałów klinicznych
• Pediococcus - środowisko naturalne, wykorzystywane w przemyśle browarniczym i spożywczym (piwo, wino,
sery, kiełbasy, produkty warzywne); bakterie kwasu mlekowego; rzadko izolowane z materiałów klinicznych
• Lactococcus - występują w żywności, przewodzie pokarmowym u ludzi, wykorzystywane w przemyśle
spożywczym; bakterie kwasu mlekowego; rzadko izolowane z materiałów klinicznych
Drobnoustroje te charakteryzują się zróżnicowaną wrażliwością na antybiotyki. Wszystkie są naturalnie oporne
na amidynopenicyliny, monobaktamy i stare chinolony. Bakterie z rodzaju Streptococcus są naturalnie oporne na
aminoglikozydy, z rodzaju Enterococcus są naturalnie oporne na aminoglikozydy, penicyliny, cefalosporyny, polimyksyny, linkozamidy. Pediococcus i Leuconostoc wykazują naturalną oporność wysokiego stopnia na wankomycynę.Naturalna zmniejszona wrażliwość na penicyliny występuje wśród ziarniaków z rodzajów
Lactococcus, Leuconostoc i Aerococcus.
W diagnostyce Gram-dodatnich ziarniaków, katalazo-ujemnych wykorzystuje się następujące cychy:
• zdolność do wytwarzania hemolizy na podłożu agarowym z dodatkiem 5% krwi baraniej; hemoliza beta -
całkowita - całkowity rozkład krwinek czerwonych, strefa hemolozy wyraźnie odgraniczona od reszty
niezhemolizowanego podłoża, wielkośc strefy często przekracza parokrotnie średnicę kolonii, alfa - częściowa -
częściowe rozpuszczenie krwinek, zazielenienie podłoża, niewielka przejrzystość, wielkość strefy hemolizy alfa
jest zwykle mniejsza niż hemolizy beta, gamma - brak hemolizy
• wzrost w 45oC
• wzrost w bulionie z 6,5% NaCl
• wzrost w bulionie o pH 9,6
• hydroliza L-pirrolidonyl - beta- naftylamidu przez aminopeptydazę pyrolidonylową (PYR) w wyniku czego
powstaje naftylamid czerwonego koloru po dodaniu 0,01% odczynnika cinnamaldehydu
• hydroliza eskuliny - w wyniku rozkładu powstaje dekstroza i eskuletina, która reaguje z cytrynianem żelaza dając brązowo-brunatny produkt
• rozpuszczalność w żółci (identyfikacja S. pneumoniae) - sole żółci uczynniają enzymy autolityczne poprzez działanie na powierzchnię komórki w wyniku czego następuje liza komórki
• zdolność wzrostu w obecności żółci
• test CAMP (identyfikacja Streptococcus gr. B) - czynnik CAMP (Co-cytolizyna B) jest ciepłostałą wydzielaną zewnątrzkomórkowo proteiną, która działa synergistycznie z toksyną beta gronkowców. Po posiewie na podłożu
z krwią S. agalactiae i prostopadle do niego S. aureus wytwarzającego beta-hemolizynę wystąpi charakterystyczny trójkąt hemolizy
• wrażliwość na bacytracynę (identyfikacja S. pyogenes) - krążeë wysycony bacytracyną (substancja o działaniu
przeciwdrobnoustrojowym produkowana przez bakterie Gram-dodatnie) w stężeniu 0,04 j
• wrażliwość na optochinę (identyfikacją S. pneumoniae) - krążek wysycony optochiną w stężeniu 5 ug
• obecność antygenu grupowego (wielocukru C) - po ekstrakcji enzymatycznej antygeny polisacharydowe
znajdujące się w ścianie komórkowej paciorkowca uwidaczniają się w reakcji aglutynacji cząsteczek lateksu
uczulonych swoistymi, grupowymi immunoglobulinami króliczymi
Rodzaj Sreptococcus
Rodzaj Streptococcus skupia liczne gatunki charakteryzujące się odmiennymi właściwościami fenotypowymi i genotypowymi oraz różną chorobotwórczością.
Według ostatniej klasyfikacji dzielony jest na sześć grup filogenetycznych (I-VI) na podstawie różnic w sekwencji
podjednostki 16S rRNA.
Na przestrzeni lat wprowadzano różne schematy klasyfikacyjne streptokoków.
I - podział uwzględniający typy hemolizy na podłożu agarowym z 5% krwią baranią:
• paciorkowce beta-hemolizujące - wytwarzające hemolizyny, które całkowicie rozkładają krwini czerwone
• paciorkowce alfa-hemolizujące - wytwarzające hemolizyny, które częściowo rozkładają krwini czerwone
• paciorkowce niehemolizujące (gamma-hemolizujące) - nie wytwarzające hemolizyn
II - Klasyczny podział na grupy serologiczne wg Rebeki Lancefield (1933)
Podział ten uwzględnia różnice węglowodanów (immunologicznie czynny wielocukier C) wchodzących w skład
ściany komórkowej. Grupy serologiczne oznaczone są dużymi literami alfabetu od A do W. Jest szczególnie
przydatny dla klasyfikacji paciorkowców beta-hemolizujących.
III - Podział praktyczny
♦ paciorkowce ropotwórcze
5
• Grupa A - Streptococcus pyogenes. Na podłożu z krwią wywołują hemolizę typu beta
• Grupa B - Streptococcus agalactiae. Na podłożu z krwią wywołują hemolizę typu beta, mogą też
występować szczepy o typie hemolizy alfa lub gamma
• Grupa C - S. equi ssp. equi (hemoliza beta ), S. equi ssp zooepidermicus (hemoliza beta), S. equisimilis (hemoliza beta). S. dysgalactiae (hemoliza alfa).
• Streptococcus pneumoniae (hemoliza alfa). Szczepy tego rodzaju nie maja antygenu grupowego
(wielocukru C)
♦ paciorkowce jamy ustnej (do niedawna nazywane „grupa viridans” - zieleniące)
• Grupa S. mutans (hemoliza gamma)
• Grupa S. salivarius (hemoliza gamma)
• Streptococcus bovis (hemoliza gamma; grupa serologiczna D)
• Grupa S. milleri (lub S. anginosus); (hemoliza gamma, alfa, beta; grupa serologiczna A, C, F, G)
• Grupa S. sanguis (lub S. oralis); (hemoliza alfa; grupa serologiczna H, W)
• Streptococcus mitis (hemoliza alfa; grupa serologiczna O - biotyp 1 oraz K - biotyp 2)
• inne - S. acidominimus, S. uberis
♦ paciorkowce wybredne (wymagają do wzrostu witaminy B6 lub innych związków np.: L-cysteiny, glutationu,
tioglikolanu) - S. defektivus, S. adjacens
Podłoża
Paciorkowce należą do drobnoustrojów wybrednych. Rosną słabo lub nie rosną na podłożach zwykłych. Rosną
dobrze na podłożach wzbogaconych takich jak: podłoże tryptozowo sojowe (TSA), wyciąg mózgowo sercowy
(BHI), bulion Todd-Hewitt’a, Columbia agar/bulion z dodatkim krwi lub surowicy, agar wzbogacony z dodatkiem krwi, bulion cukrowy.
Podłoża wybiórcze
• agar z krwią i z fioletem krystalicznym; fiolet krystaliczny powoduje zahamowanie wzrostu innych niż
paciorkowce drobnoustrojów
• podłoża wybiórcze dla S. pyogenes - z dodatkiem neomycyny, trimetoprimu i sulfametoksazolu (STX), kolistyny
- dodanie antybiotyków hamuje wzrost innych niż S. pyogenes drobnoustrojów występujących w górnych
drogach oddechowych
Charakterystyka
Paciorkowce to Gram-dodatnie bakterie kształtu kulistego lub owalnego, w preparacie układaja się w pary lub tworzą łańcuszki. Nie wytwarzają przetrwalników i poza nielicznymi wyjątkami nie wykazują ruchu. Fermentują
glukozę do kwasu mlekowego. Są tlenowcami lub wzglednymi beztlenowcami. Na podłożu agarowym z krwią
tworzą kolonie małe (0,5 - 1 mm), najczęściej wypukłe, gładkie, błyszczące, matowe lub śluzowe, często otoczone
strefą hemolizy. Jednakże morfologia kolonii paciorkowców jest różnorodna. S. pyogenes tworzy kolonie małe, przeźroczyste, otoczone relatywnie dużą strefą beta-hemolizy. Kolonie S. agalactiae są większe, bardziej płaskie, kremowe, śluzowe i otoczone mniejszą strefą hemolizy, często możliwą do zaobserwowania po usunięciu kolonii.
Kolonie S. pneumoniae są początkowo wypukłe, starsze kolonie mają wklęsły środek powstający na skutek działania enzymów autolitycznych, strefa hemolizy alfa przybiera zabarwienie brązowo-zielone. Paciorkowce grupy
„viridans” tworzą kolonie małe, opalizujące, otoczone wyraźną strefą hemolizy alfa o zabarwieniu zielonym.
Diagnostyka paciorkowców oparta jest na ustaleniu typu hemolizy. Identyfikacja paciorkowców beta-
hemolizujących polega na przeprowadzeniu testów serologicznych i klasyfikacji do grup A, B, C, D, F, G.
Paciorkowce alfa lub gamma-hemolizujące identyfikuje się surowicami anty D i anty B. W celu dalszej identyfikacji
przeprowadza się testy fizjologiczne i biochemiczne. Najczęściej wykonywane testy przedstawiono w poniższych
tabelach.
W diagnostyce paciorkowców wykorzystywane są również zestawy komercyjne oparte na testach biochemicznych
np.: test API 20S (test 24 godzinny), Rapid STR (test 4 godzinny).
Do wykazania obecności paciorkowców (ich antygenów) bezpośrednio w materiale badanym wykorzystuje się
lateksowe testy aglutynacyjne ( S. pyogenes, S. agalactiae, Grupa C paciorkowców, S. pneumoniae), test koaglutynacji ( S. pyogenes) oraz testy immunoenzymatyczne ( S. pyogenes, S. agalactiae).
Różnicowanie paciorkowców beta-hemolizujących
Drobnoustrój
Wrażliwość na
Wrażliwość
Antygen
Test CAMP
PYR
bacytracynę
na STX
grupowy
S. pyogenes
wrażliwy
oporny
A
-
+
S. agalactiae
oporny
oporny
B
+
-
Różnicowanie S. pneumoniae i grupy „viridans”
Drobnoustrój
Wrażliwość na optochinę
Rozpuszczalność w żółci
S. pneumoniae
wrażliwy
+
Grupa „viridans”
oporne
-
6
Rodzaj Enterococcus
Do lat osiemdziesiątych enterokoki zaliczano do grupy D paciorkowców. Inne paciorkowce należące do grupy D
określano jako „nonenterococci” ( S. bovis, S. equinus). Przyczyną podziału paciorkowców grupy D na dwie kategorie była przede wszystkim ich różnica we wrażliwości na antybiotyki betalaktamowe (enterokoki wykazują wyższe wartości MIC). W połowie lat osiemdziesiątych na podstawie badań genetycznych utworzono nowy rodzaj
Enterococcus.
Aktualnie do rodzaju Enterococcus należy ponad 20 gatunków, z których u ludzi wykazano co najmniej 10.
Najczęściej izolowanym gatunkiem jest E. faecalis (>95% izolatów), drugim co do częstości występowania jest E.
faecium. Do rzadko izolowanych od ludzi należą następujące gatunki: E. avium, E. durans, E. gallinarum, E. hirae, E. raffinosus, E. casseliflavus, E. flavescens, E. dispar.
Charakterystyka
Do rodzaju Enterococcus należą ziarniaki Gram-dodatnie, katalazo-ujemne. W preparatach barwionych komórki układają się w pary lub łańcuszki. Są względnymi beztlenowcami. Rosną na podłożach zwykłych. Na podłożu
agarowym z krwią powoduję hemolizę alfa, niektóre szczepy mogą wytwarzać hemolizę gamma lub beta.
Wywołują one u ludzi zakażenia przewodu moczowego, szczególnie dotyczy to pacjentów hospitalizowanych,
zakażenia ran i tkanek miękkich, zakażenia wewnątrzbrzuszne, zakażenia w obrębie miednicy, zapalenie
wsierdzia, opon mózgowo-rdzeniowych, zakażenia wszczepów i protez.
Podłoża
Do hodowli drobnoustrojów z rodzaju Enterococcus stosowane są podłoża:
• agar wzbogacony z dodatkiem 5% krwi baraniej
• podłoże tryptozowo sojowe
• wyciąg mózgowo sercowy
• D-Coccosel agar - podłoże wybiórcze dla mikroorganizmów rosnących w obecności żółci (czynnik wybiórczy).
Na tym podłożu może rosnąć większość pałeczek Gram-ujemnych, Staphylococcus sp, grupa D Streptococcus i
Enterococcus sp. lecz jedynie grupa D Streptococcus i Enterococcus sp hydrolizują eskulinę (czynnik
różnicujący) do eskuletiny, która reaguje z zawartym w podłożu cytrynianem żelazowo-amonowym dając
brązowo-czarny produkt
Identyfikacja enterokoków do rodzaju uwzględnia następujące cechy:
• wygląd kolonii i rodzaj hemolizy na podłożu agarowym z krwią baranią
• wygląd drobnoustrojów w preparacie barwionym metodą Grama
• wytwarzanie katalazy
• wzrost w bulionie z 6,5% NaCl
• wzrost w podłożu płynnym o pH 9,6
• wzrost w 45oC
• wzrost na podłożu z żółcią
• hydroliza eskuliny
• hydroliza L-pyrrolidonyl-beta-naftylamidu (PYR)
• przynależność do grupy serelogicznej D
W celu identyfikacji enterokoków do gatunku wykorzystuje się następujące cechy:
• fermentacja cukrów i alkoholi (mannitol, sorbitol, sorboza, arabinoza, rafinoza, sacharoza, laktoza)
• hydroliza argininy
• tolerancja tellurynu potasu (0,04% w podłożu stałym)
• wykorzystanie pirogronianu
• ruch
• wytwarzanie barwnika
• wzrost w 10oC
Do identyfikacji bakterii z rodzaju Enterococcus stosowane są biochemiczne testy komercyjne wykorzystywane w
diagnostyce paciorkowców.
Różnicowanie Enterococcus spp. i paciorkowców grupy D
Testy
Enterococcus spp.
Paciorkowce grupy D
Wzrost w bulionie z 6,5% NaCl
+
-
Wzrost w podłożu płynnym o pH 9,6
+
-
Hydroliza eskuliny
+
+
Wzrost na podłożu z żółcią
+
+
Hydroliza L-pyrrolidonyl-beta-naftylamidu (PYR)
+
-
Antygen grupowy
D
D
Typ hemolizy
alfa, beta, gamma
alfa, gamma
7
II. Część praktyczna
1. Test na wytwarzanie katalazy
Test ten pozwala na odróżnienie drobnoustrojów z rodzajów Staphylococcus i Micrococcus od Streptococcus sp. i Enterococcus sp.. Stosowany w teście nadtlenek wodoru (3% H2O2) jest rozkładany przez katalazę do wody i tlenu, co objawia się powstawaniem pęcherzyków powietrza.
Uwaga! Nie przeprowadza się tego testu na podłożach z krwią (krwinki zawierają katalazę)
Nanieś na hodowle drobnoustrojów kroplę . Wynik testu wpisz do tabeli
Drobnoustrój
Staphylococcus sp.
Micrococcus sp.
Enterococcus sp.
Streptococcus sp.
Wynik
„+” - rozkład H2O2
„-” - brak rozkładu H2O2
2. Wrażliwość na furazolidon
Wrażliwość / oporność na niektóre substancje wykazujące działanie przeciwdrobnoustrojowe jest szeroko
wykorzystywana w diagnostyce. W teście tym odróżniamy gronkowce od mikrokoków. Stosuje się krążki bibułowe
wysycone furazolidonem (100µg).
Odczytaj wynik badania wrażliwości na furazolidon. Wynik testu wpisz do tabeli
S. aureus
S. epidermidis
M. luteus
Wynik
W - wrażliwość, O - oporność
3. Test utlenianie-fermentacja glukozy (OF - oxidation-fermentation)
Do różnicowania drobnoustrojów wykorzystuje się ich wybrane cechy metaboliczne. W identyfikacji wielu z nich, także i gronkowców, określa się zdolność do fermentacji glukozy
W teście tym odróżniamy gronkowce (fermentacja) od mikrokoków (utlenianie lub brak reakcji).
Odczytaj wynik badania i wpisz do tabeli
Podłoże
Interpretacja
pokryte parafiną
bez parafiny
S. aureus
M. luteus
„+” - zmiana barwy z fioletowej na żółtą;
„-” - brak zmiany barwy
4. Slidex Staph Kit
Jest to test służący do szybkiej identyfikacji S. aureus. Pozwala on na wykrycie obecności clumping factor (koagulazy związanej), białka A i innych antygenów swoistych dla S. aureus
Wykonaj test wg instrukcji. Wynik wpisz do tabeli
S. aureus
S. epidermidis
Wynik
„+” - aglutynacja;
„-” - zawiesina jednorodna
5. Wykrywanie koagulazy wolnej
Do wykrywania wolnej koagulazy wytwarzanej przez S. aureus stosowany jest test probówkowy
Odczytaj wynik testu i wpisz do tabeli
S. aureus
S. epidermidis
Wynik
„+” - skrzep;
„-” - zawiesina jednorodna
8
6. Różnicowanie paciorkowców - typy hemolizy
W diagnostyce wielu drobnoustrojów, przede wszystkim paciorkowców wykorzystuje się ich zdolność do
hemolizowania krwinek czerwonych
Obejrzyj hodowle paciorkowców i enterokoków na agarze krwawym.
Wpisz do tabeli jaki typ hemolizy jest charakterystyczny dla poszczególnych bakterii.
Typy hemolizy
α - częściowa
β - całkowita
γ - brak hemolizy
7. Wrażliwość na optochinę i bacytracynę
Podobnie jak w przypadku gronkowców, także i w diagnostyce paciorkowców wykorzystywana jest wrażliwość tych
drobnoustrojów na niektóre substancje wykazujące działanie przeciwdrobnoustrojowe. Do identyfikacji
paciorkowców α-hemolizujących stosuje się optochinę (5µg), natomiast β-hemolizujących bacytracynę (0,04j.).
Odczytaj testy wrażliwości na optochinę i bacytracynę, wyniki wpisz do tabeli drobnoustroje oporne i wrażliwe na
te substancje.
Optochina
Bacytracyna
Wrażliwość
Oporność
Wrażliwość
Oporność
8. Różnicowanie Enterococcus sp.
Zdolność enterokoków do wzrostu w niekorzystnych warunkach wykorzystuje się w różnicowaniu tych bakterii od
innych ziarniaków Gram-dodatnich katalazo-ujemnych.
Oceń wzrost enterokoków i paciorkowców w hodowlach w bulionie z 6,5% NaCl, o pH 9,6 oraz wzrost w
temperaturze 45oC. Wyniki wpisz do tabeli
Bulion z 6,5% NaCl
Bulion o pH 9,6
Wzrost w temp. 45oC
Enterococcus faecalis
Streptococcus pyogenes
„+” - wzrost
„-” - brak wzrostu