Wykład 28.11.2014
CORYNEBACTERIUM:
CORYNEFORM:
Nielipolityczne, fermentujące:
C. diphtheriae group
C. xerosis, C. striatum
C. minutissimum
C. amycolatum
C. glucuronolyticum
C. argentoratense
C. matruchotii
Corynebacterium ssp
Nielipolityczne, niefermentujące:
C. afermentans subsp. Afermnetans
C. Aulis
C. pseudodiphtheriticum
C. propinoquum
Lipolityczne:
C. jeikeium
C. urealyticum
C. afermentans subsp lipphilum
C. accolens
C. macginleyi
CDC group F-1 i G
C. bovis
C. genitaliom
C. pseudogenitalium
C. tuberculostearicum
Corynebacterium:
Gr. Koryne – maczuga, „bacterium” – małe pałeczki,
Gram +
Katalazo +
Małe pałeczki/koko pałeczki, polimorficzne, o maczugowato zgrubiałych biegunach,
Układ palisadowy, kątowy, X,V tzw. Pasmo chińskie,
Ziarnistości metachromatyczne – fosforanowe (wolutyna) ciałka Ensta-Babesa,
Nieruchliwe,
Nieprzetrwalnikujące
Tlenowe/względne beztlenowce,
Wolnorosnące,
Wymagające,
Optymalna temp. 30-37
Metabolizm fermentujący – kwaśna fermentacja węglowodanów do kwasów,
Pokrewieństwo z Mycobacterium, Nocardia, Rhodococcus – podobieństwo składników ściany komórkowej (kwas mezo-dwuaminopimelinowy, polimery arabinolakatanu, kwas korynemykolowy)
Występowanie:
Gleba,
Woda,
Rośliny,
Zwierzęta,
Ludzie – mikroflora fizjologiczna (zakażenia oportunistyczne), patogeny,
znaczenie kliniczne:
w środowisku szpitalnym:
powszechnie występują na różnych powierzchniach, aparaturach,
maczugowate inne niż C. diphtheriae (często izolowane z materiału klinicznego, zwykle uważane za zanieczyszczenie nie mające znaczenia klinicznego)
wzrost znaczenia w zakażeniach szpitalnych szczególnie u osób z zaburzeniami odporności, długo hospitalizowanych
zakażenia u ludzi:
zakażenia pozaszpitalne:
zapalenie spojówek,
zapalenie gardła,
zapelenie wsierdzia,
zakażenia układu moczowo-płciowego
ostre chroniczne zapalenie gruczołu krokowego
zakażenia około zębowe,
zakażenie szpitalne:
zakażenia u osób cewnikowanych,
zapalenie wsierdzia u pacjentów z protezą zastawkową,
zakażenia chirurgiczne
Corynebacterium diphtheriae – maczugowiec błonicy:
Błonica – dyfteryt, ostra choroba zakaźna,
Wzrost na agarze czekoladowym z tellurynem – maczugowce mogą wykorzystywać telluryn i redukować go do metalu, który precypituje – kolonie szare lub czarne
Błonica atakuje głównie ludzi dorosłych z Niską odpornością, częściej osoby nieszczepione lub szczepione nieregularnie
Chorobotwórczość i patogeneza:
Drogi zakażenia: kropelkowa, zakażenia przyranne, pokarmowa,
Źródło zakażenia: chory, pokarmowa
Zakażenie: osoby nie posiadające odporności nabytej lub biernej
Okres wylęgania: 2-5dni,
Wysiękowe zapalenie gardła
Rozwój we wrotach zakażenia, bakteriemia wyjątkowo, niska inwazyjność
Wydzielanie toksyny (resorpcja w błonach śluzowych, nekroza nabłonka i reakcja zapalna
Znekrotyzowany nabłonek, włóknik, maczugowce, czerwone i białe krwinki
Szare naloty = błony rzekome (w części ustnej gardła i na migdałkach), usunięcie powoduje odsłonięcie naczyń kapilarnych
Czynniki wirulencji:
Toksyna błonicza:
Fragment B - wiązanie z receptorami komórki, translokacja przez błonę cytoplazmatyczną,
Fragment A – ADP-rybozylacja czynnika elongacyjnego 2 (EF-2)
Fosfolipaza D
Konwersja lizogenia: fag Beta, gen Fox D
Postacie i objawy kliniczne:
Błonica:
Gardła (krup, dławiec) i tchawicy,
Nosa, spojówek i ucha,
Narządów rodnych,
Przyranna,
Piorunująca – obrzęk węzłów chłonnych, tzw. Szyja Cezara/Nerona,
Bakteriemia, zapalenie wsierdzia
Rozpoznanie:
Postępowania diagnostyczna – preparaty bezpośrednie:
Metoda: Loefflera, Neissera (ziarna metachromatyczne)
Postępowania diagnostyczna – hodowla:
Preparaty pośrednie,
Podłoże Loefflera:
C. diphtheriae – szybki i obfity wzrost, żółty nalot,
Inne gatunki – wolny wzrost, mocniej związane z podłożem,
Podłoże Clauberga/Guendel-Tietza
C. diphtheriae – kolonie szare lub szaroczarne (wytrącenie telluru)
Różnicowanie podgatunków
Agar z krwią baranią:
C. diphtheriae: B-hemoliza,
Inne gatunki – brak hemolizy
Leczenie:
Surowica odpornościowa (antytoksyna): podana w ciągu 48h od początku choroby, dawka 10-40.000IU
Leczenie wspomagające: penicylina (7-10dni), erytromycyna, tetracyklina,
Eradykacja nosicielstwa: klindamycyna, rifampicyna
Clostridium difficile – źródła izolacji, czynniki wirulencji:
Epidemiologia:
Wzrost:
Występowania
Ciężkości przebiegu choroby
Nawrotów
Chorobotwórczości
4-10x śmiertelności
Zakażeń Clostridium difficile
Zmiany w epidemiologii:
Uwarunkowane wieloma czynnikami,
Wzrostem uznawalności za przyczynę biegunki u ludzi,
Uważane za zakażenia związane z ochroną zdrowia,
Pojawienie się CDI (zakażenia Clostridium difficile)
W populacji dzieci, kobiet po połogu, bez czynników ryzyka, osób niehospitalizowanych i młodych
Poza przewodem pokarmowym
Wzrost zużycia antybiotyków (głównie cefalosporyn, chinologów), ryzyka kolonizacja - to sprzyja tworzeniu środowiska w jelicie, które ułatwia C. difficile germinację, namnażanie i wytwarzanie toksyn
Wzrost czynników ryzyka,
Zmiany w populacji ludzkiej
Zmienność genetyczna C. difficile (70 rybotypów)
Rozwój szczepów: hiperwirulentnych, hipersporulujących
Doskonalenie: metod wykrywania C. difficile i ich toksyn
Przewód pokarmowy:
Złożony ekosystem:
Eksponowany na stały przepływ drobnoustrojów,
Liczne przez całą długość nie osiedlają się lub nie wywołują choroby,
Ta populacja reprezentuje ogromną różnorodność genetyczną,
Zasiedla i kolonizuje: > 100 trylionów drobnoustrojów = mikrobom jelitowy – reguluje: odporność gospodarza, metabolizm, uniemożliwia kolonizację C. difficile
Źródła zakażen:
Ludzie,
Zwierzęta,
Rośliny,
Środowisko: szpitalne i pozaszpitalne
Noworodki i dzieci:
Powszechna kolonizacja 1-84%
Sposób karmienia: wyłącznie mlekiem matki (16%), preparaty do karmienia niemowląt (62%)
Mechanizmy oporności na CDI: obecność przeciwciał w mleku matki, brak receptorów u noworodków dla toksyny A
Wrażliwość na kolonizację u dzieci: niedojrzałość jelita, brak ochronnej mikrobioty jelitowej
Bezobjawowo skolonizowane: potencjalny rezerwuar transmisji C. difficile,
Źródło transmisji: inne dzieci i zanieczyszczone środowisko, matki – rzadko
WYTWARZANIE TOKSYN
Wyższe u dzieci ze stałą kolonizacją niż przejściową
67% vs 25%
Kolonizacja:
Zdrowi, niehospitalizowani 1-15%,
Chorzy hospitalizowani 25-50%
W czasie występowania biegunki/endemii
17-83% pacjentów na skórze,
Do 50% niemowląt i dzieci
37% chorych wydala
Powierzchnie w środowisku szpitalnym zanieczyszczone – 9-48% (podłogi, toalety, łóżka szpitalne, szafki pacjentów, parapety, pościel, przyciski do przywoływania, ciśnieniomierze, termometry elektroniczne, stetoskopy i inne)
Obecność toksyno twórczych szczepów poza obszarem pacjentów:
23% próbek dodatnich
21% pobranych z pokoi lekarzy
10% z miejsc pracy pielęgniarek,
21% z powierzchni przenośnych
SZPITALE I DOMY OPIEKI TO WAŻNE REZERWUARY C. difficile
Obecność toksyno twórczych szczepów w nie zamkniętej toalecie:
C. difficile obecny jest w aerozolu do 25cm nad powierzchnią lustra wody – najwięcej tuż po spłukaniu, 8x mniej drobnoustrojów po 60minutach
Przetrwalniki:
Zachowują żywotność przez 5-6 miesięcy na powierzchniach nieożywionych,
Oporne na detergenty i środki zawierające alkohol stosowane do higieny rąk,
Każda powierzchnia, która styka się z wydalinami pacjenta z CDI może łatwo ulec zanieczyszczeniu,
Kontaminacja środowiska szpitalnego:
Kluczowy element transmisji C. difficile,
Kontrola zakażeń trudna ze względu na sposób rozprzestrzeniania się przetrwalniki, droga powietrzna, kontaktowa
C. difficile – bakteria przystosowana do życia w warunkach środowiska szpitalnego !!!
Transmisja:
Droga powietrzna (aerozol),
Kałowo – oralna (brak higieny),
Ręce pracowników ochrony zdrowia/choych,
Bezpośrednio ze środowiska – zanieczyszczenie środowiska szpitalnego przetrwalikami,
Po dostaniu się przetrwalników do organizmu człowieka:
Właściwości C. difficile sprzyjają ich przeżyciu w warunkach żołądka,
Kwasy żółciowe indukują germinację
Zwierzęta: dospodarskie, domowe, dziko żyjące (jako komensale i patogeny), kurczęta, drób, owce, świnie, kozy i bydło
Żywność: mięso – wołowina, wieprzowina, bawole, drobiowe, przetworzone mięso dla psów i kotów, świeże warzywa, owoce morza,
Gleba, woda, osad morski
Przetrwalniki przeżywają temperaturę 71stopni
Czynniki wirulencji:
Struktury zewnątrz komórkowe:
Rzęski – większość szczepów, przemieszczenie w przewodzie pokarmowym,
Fimbrie – udział w adhezji, rozpoznawanie receptorów polisacharydowych w komórce gospodarza
Otoczka – ochrona przed wysychaniem, fagocytozą, udział w adhezji, bariera dla antybiotyków i przeciwciał,
Zewnętrzna warstwa komórkowa – kometa z ogonem
Aktywność enzymatyczna:
Wysoka,
Toksyny,
Wykorzystywanie sacharozy,
Wytwarzanie p-krezolu – toksyczny dla innych gatunków bakterii (dysbakterioza)
Toksyna A:
Największe białko prokariotyczne
Największa egzotoksyna,
Enterotoksyna – działa letalnie, cytotoksycznie, cytotonicznie,
Chemoatraktant dla neutrofilii – musi być internalzowana dla wywołania efektu
Wywołuje intensywną odpowiedź zapalną:
Stymuluje makrofagi i monocyty do uwalniania IL-1beta
Wśród leukocytów wielojądrzastych: wzrost adherencji, spadek L-selektyny, spadek aktywności oksydatywnej
Powoduje:
Hernaglutynacja,
Dysfunkcję mitochondriów,
Sekrecję płynu krwistego w jelitach
Martwicę nabłonka jelitowego
Biegunkę
Re aranżacja aktyny F cytoszkieletu w agregaty: zmiana kształtu leukocytów wielojądrzastych ze sferycznego lub piramidalnego do wydłużonego,
Wiąże się z sekwencją Gal alfa 1-3
1/3 C zakończenia: wiąże komórki gospodarza – receptor trój sacharyd, 5 powtórzonych peptydów – nietoksyczne, ale wymagane dla efektu toksycznego
1/3 N-zakończenia: domena toksyny (inaktywuje białko Rho przez monoglikozylację, białko Rho indukuje polimeryzację aktyny, PaLoc (TcdA) – utrata funkcji bariery cytotoksyczności docelowej Rho GTP-azy,
Toksyna B:
63% homologii aminokwasów z toksyną A – duplikacja genów,
Brak enterotoksyczność in vivo
W niewielkich ilościach działa letalnie, cytotoksycznie: uszkadza mikrofilamenty (zaokrąglanie komórek), cytotoksycznośćin vitro
Stabilna w temp 37 stopni, pH 5,5
Podana parenteralnie wywołuje śmierć wielu gatunków zwierząt
Nie wpływa mi migrację leukocytów,
Podobna budowa antygenowa do letalnej toksyny C. sordelli
Działa tylko przy uszkodzeniu śluzówki
Jest inhibitorem inkorporacji prekursorów mikrocząsteczkowych
Zaburza procesy syntezy RNA, DNA i białek (w tym aktyny)
Jej działanie powiązane jest jonami wapnia i prostaglandynami
Domena:
N-terminalna: wysoce konserwatywna, aktywność jak toksyny A
C-terminalna: rozpoznaje różne receptory, zawiera powtarzające się sekwencje,
Specyficzny inhibitor rodziny białek:
Rho wiążących GTP
Stymuluje w wieloraki sposób apoptozę komórek gospodarza – kaspazozależną i kaspazonezależną,
Zapobiega fagocytozie komórki apoptycznej,
Hamuje gromadzenie aktyny F fosfotyrozyny,
Hamuje wykorzystanie glukozy
Toksyna A + B:
Wykazują działanie synergistyczne,
Są zinternalizowane w komórkach nabłonka jelit,
Wywołują śmierć komórek,
Stymulują wytwarzanie TNF-alfa,
Uszkadzają kosmki jelitowe 80-90%
Wpływają na przepuszczalnośćenterocytów,
Są kodowane w regionie genomu zwany locus patogenności – 5 genów – regulacja i synteza toksyny A (TcdA) i B (TcdB)
Dodatkowe geny (cdtA i cdtB – nie są częścią PaLoc, kodują wytwarzanie toksyny binarnej
Wariant A-/B+
Aktywność kardiotoksyczna,
Niewydolność wielu narządów
Toksyna binarna, C. difficile transferaza (CDT)
Około 10% szczepów i wśród szczepów hiperepidemicznych
Aktyno-swoista ADP-rybozylotransferaza
Zawiera dwa niepowiazane łańcuchy białkowe:
- enzymatyczny CDTa (50kDa), kodowany przez gen cdtA
- wiażący CDTb (100kDa), kodowany przez gen cdtB
przenosi fragmenty rybozylo-ADP na aktynę G
nasila adherencję i kolonizację,
szczepy oporne na fluorochinolony
białka adhezyjne:
flagelina FLiC, FLiD, S-layer, p36 i P47, Cw66, proteaza Cwp6
gen slpA – koduje właściwości adhezyjne, stymuluje zapalenie,
kowalencyjne przeczepienie do peptydoglikanu
frakcja C –wywołuje sekrecję płynu jasnego w jelitach,
czynnik mioelektryczny – wywołuje zmiany aktywności motorycznej jelit
pochodna fenolu i lotne kwasy tłuszczowe – oddziaływanie z różnymi gatunkami bakterii jelitowych
sporulacja – wolne przetrwalniki – pokrywają białka, które indukują zapalenie (peroksyredokyny-1 i chitynaza)
odpowiedź immunologiczna:
adaptacyjne odpowiedź immunologiczna na toksyny A i B – wpływa na rozwój CDI
ochrona przez zapewnienie wydłużonej kolonizacja – wzrost stężenia przeciwciał przeciw toksynom, spadek ciężkości i nawrotów CDI
około 60% dzieci i dorosłych ma przeciwciała przeciw toksynom C. difficile w surowicy
wytwarzanie przeciw ciał stymulowane w okresie niemowlęcia lub w wyniku ekspozycji na C. difficile lub inne gatunki Clostridium ssp zawierające krzyżowo aktywne antygeny
chorzy z ciążką postacią CDI – silna odpowiedź humoralna przeciw toksynie A
u zdrowych dorosłych – funkcjonujący układ immunologiczny wraz z wytwarzaniem przeciwciał przeciw toksynie A i prawidłowa fizjologiczna mikrobiota jelitowa – chroni przed kolonizacją i rozwojem CDI
przeciwciała IgG – występują częściej u nosicieli niż u chorych z CDI
osoby wcześnie kolonizowane – rozwijają pamięć immunologiczną – działa ochronnie w okresie dojrzałości, obniża się w 6-7 dekadzie życia
Patofizjologia:
C. difficile to bakterie nieinwazyjne – rzadko wywołują inwazję tkanek jelita (głównie u dzieci z chorobą nowotworową z niewydolnym układem odpornościowym)
Rozwój CDI wymaga:
zmiany naturalnej mikrobioty jelit,
spadku odporności śluzówki,
nabycia i kiełkowania przetrwalników,
namnażania C. difficile i wytwarzania toksyn – szczególnie toksyna A (enterotoksyna, cytotoksyna, tworzenie pseudobłon) i B (cytotoksyna)
spadek stężenia antybiotyku w organizmie
komórki wegetatywne – wytwarzają toksynę, uszkadzają śluzówkę jelita,
gromadzenie włóknika i mucyny,
działanie czynników powiązanych z komórka, pozakomórkowych,
śmierć komórek gospodarza,
toczenie „pseudobłon”
prewencja:
ostrożne, rozsądne, restrykcyjne stosowanie antybiotyków,
mycie rąk,
dezynfekcja zanieczyszczeń powierzchni (klamki, łóźka…)
izolacja chorych zakażonych