Pseudomonas bacil

Rod Pseudomonas pripada porodici Pseudomonadaceae (razred Gammaproteobacteria, tip Proteobacteria) i sadrži više od 20 vrsta. Neke od njih su prirodni stanovnici tla i vode te stoga igraju ogromnu ulogu u kruženju tvari u prirodi. Druge vrste igraju značajnu ulogu u patologiji ljudi (vidi također "Patogeni sakagije i melioidoze "), životinja i biljaka.

Pseudomonas su gram-negativne nefermentirajuće bakterije, u koje spadaju predstavnici roda Pseudomonas, tipična vrsta je Pseudomonas aeruginosa (plavi gnojni bacil), koji je uzročnik mnogih gnojno-upalnih bolesti, kao i neke druge vrste. Pseudomonas aeruginosa (plavi gnojni bacil)

Bakterije su dobile ime po karakterističnoj plavozelenoj obojenosti gnojnog iscjetka, koju je prvi opisao A. Lücke 1862. godine. Međutim, patogen je u čistoj kulturi izolirao S. Gessard tek 1982. godine. P. aeruginosa pripada porodici Pseudomonadaceae.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Biokemijska svojstva Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas su gram-negativne, pokretne, ravne štapiće veličine 1-3 µm, smještene pojedinačno, u parovima ili u kratkim lancima. Pokretljivost Pseudomonas aeruginosa osigurana je prisutnošću jedne, rijetko dvije polarne flagele (mopotrihozne ili amfitrihozne). Ne tvore spore i imaju piluse (fimbrije) tipa IV. Pod određenim uvjetima mogu proizvoditi kapsulastu izvanstaničnu sluz polisaharidne prirode. Postoje i takozvani mukoidni sojevi koji proizvode povećanu količinu sluzi. Takve se bakterije najčešće izoliraju iz sputuma bolesnika s cističnom fibrozom.

Sve pseudomonade su obligatni aerobi koji dobro rastu na jednostavnim hranjivim medijima. Na tekućem hranjivom mediju bakterije na površini tvore karakterističan sivkasto-srebrni film. Na krvnom agaru uočavaju se zone hemolize oko kolonija Pseudomonas aeruginosa; za izolaciju čiste kulture Pseudomonas aeruginosa koriste se selektivni ili diferencijalno dijagnostički hranjivi mediji s dodatkom antiseptika - malahitni agar s dodatkom briljantno zelene boje ili CPC agar s acetamidom. Optimalna temperatura rasta je 37 °C, ali Pseudomonas aeruginosa može rasti na 42 °C, što omogućuje razlikovanje od ostalih pseudomonada. Kolonije Pseudomonas aeruginosa su glatke, okrugle, suhe ili sluzave (u kapsularnim sojevima). Kada se uzgaja na gustim hranjivim medijima, P. aeruginosa proizvodi osebujan slatkasti miris jasmina, sapuna od jagode ili karamele. Karakteristična biološka značajka bakterija vrste P. aeruginosa je i njihova sposobnost sinteze vodotopivih pigmenata koji boje obloge pacijenata ili hranjive podloge tijekom njihovog uzgoja. Najčešće proizvode fenazinski pigment - piocijanin plavozelene boje, ali mogu formirati i zeleni pigment fluorescein (pioverdin), koji fluorescira u UV zrakama, kao i crvenu (piorubin), crnu (piomelanin) ili žutu (oksifenazin).

Pseudomonas aeruginosa ne fermentira glukozu i druge ugljikohidrate, ali ih može oksidirati kako bi dobila energiju. Za diferencijalnu dijagnostiku, koja omogućuje razlikovanje pseudomonada od drugih gram-negativnih štapića, koristi se OF test (test oksidacije/fermentacije glukoze) na posebnom mediju. Za to se čista kultura pseudomonada inokulira u dvije epruvete, od kojih se jedna zatim inkubira u aerobnim uvjetima, a druga u anaerobnim uvjetima. Pseudomonas može oksidirati samo laktozu, stoga se boja indikatora mijenja samo u epruveti koja se drži u aerobnim uvjetima. P. aeruginosa reducira nitrate u nitrite, a ima i proteolitičku aktivnost: ukapljuje želatinu, hidrolizira kazein. Pseudomonas aeruginosa ima katalazu i citokrom oksidazu.

Mnogi sojevi Pseudomonas aeruginosa proizvode bakteriocine zvane piocini, koji imaju baktericidna svojstva. Piocinotipizacija sojeva Pseudomonas aeruginosa koristi se za epidemiološko označavanje i intraspecifičnu identifikaciju P. aeruginosa. U tu svrhu određuje se spektar piocina koje luči proučavani soj ili njegova osjetljivost na piocine drugih pseudomonada.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ]

Antigenska svojstva Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa ima složenu antigensku strukturu zbog prisutnosti O- i H-antigena. LPS stanične stijenke je tipski specifičan termostabilni O-antigen i koristi se za serotipizaciju sojeva P. aeruginosa. Termolabilni flagelarni H-antigen je zaštitni, a cjepiva se temelje na njemu. Antigeni pilusa (fimbrija) također se nalaze na površini stanica Pseudomonas aeruginosa. Osim toga, P. aeruginosa proizvodi niz izvanstaničnih produkata s antigenim svojstvima: egzotoksin A, proteazu, elastazu, izvanstaničnu sluz.

[ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ]

Čimbenici patogenosti Pseudomonas aeruginosa

Jedan od glavnih čimbenika patogenosti Pseudomonas aeruginosa i drugih pseudomonada je O-antigen - lipopolisaharid stanične stijenke, čiji je mehanizam djelovanja isti kao i kod drugih gram-negativnih bakterija.

P. aeruginosa ima niz patogenih čimbenika koji su uključeni u razvoj pseudomonasne infekcije. Među najvažnijima su sljedeći.

Faktori adhezije i kolonizacije su piluli tipa IV (fimbrije) i izvanstanična sluz P. aeruginosa.

[ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ], [ 23 ]

Toksini

LPS vanjske membrane stanične stijenke P. aeruginosa ima endotoksinska svojstva i uključen je u razvoj vrućice, oligurije i leukopenije u bolesnika.

Pseudomonasov egzotoksin A je pitotoksin koji uzrokuje duboke poremećaje u staničnom metabolizmu inhibirajući sintezu proteina u stanicama i tkivima. Poput difterijskog toksina, to je ADP-riboziltransferaza koja inhibira faktor elongacije EF-2 i stoga uzrokuje poremećaje u sintezi proteina. Također je dokazano da egzotoksin A, zajedno s proteazom, inhibira sintezu imunoglobulina i uzrokuje neutropeniju. Egzotoksin A se proizvodi u neaktivnom obliku kao protoksin i aktiviraju ga različiti enzimi unutar tijela. Egzotoksin A ima zaštitna svojstva, tj. antitijela na njega štite stanice domaćina od njegovih štetnih učinaka i sprječavaju razvoj bakterijemije i Pseudomonasove sepse.

Egzotoksin S (egzozim S) nalazi se samo u visoko virulentnim sojevima Pseudomonas aeruginosa. Mehanizam njegovog štetnog djelovanja na stanice još uvijek nije jasan, ali poznato je da infekcije uzrokovane sojevima Pseudomonas aeruginosa koji proizvode egzoenzim-3 često završavaju smrtonosno. Egzotoksini A i S također remete aktivnost fagocita.

Leukocidin je također citotoksin s izraženim toksičnim učinkom na granulocite ljudske krvi.

Enterotokini i faktori permeabilnosti igraju određenu ulogu u razvoju lokalnih lezija tkiva kod crijevnih oblika infekcije Pseudomonas aeruginosa, uzrokujući poremećaje u metabolizmu vode i soli.

Enzimi agresije

P. aeruginosa proizvodi dvije vrste hemolizina: termolabilnu fosfolipazu C i termostabilni glikolipid. Fosfolipaza C uništava fosfolipide u surfaktantima na alveolarnoj površini pluća, uzrokujući razvoj atelektaze (bronhiektazije) u patologiji dišnog sustava.

Neuraminidaza također igra važnu ulogu u patogenezi bronhopulmonalnih bolesti pseudomonasne etiologije i cistične fibroze, budući da je uključena u kolonizaciju mucina dišnih putova.

Elastaza, kao i drugi proteolitički enzimi Pseudomonas aeruginosa i egzotoksin A uzrokuju krvarenja, uništavanje tkiva i nekrozu u lezijama očnih infekcija, upale pluća i sepse uzrokovane Pseudomonas aeruginosa.

[ 24 ], [ 25 ], [ 26 ], [ 27 ], [ 28 ], [ 29 ]

Otpornost na Pseudomonas

P. aeruginosa karakterizira prilično visoka otpornost na antibiotike, što se objašnjava slabom propusnošću vanjske membrane ovih bakterija zbog urođenog defekta porina, kao i sposobnošću bakterija da sintetiziraju penicilinazu.

P. aeruginosa ostaje održiva u uvjetima gotovo potpune odsutnosti izvora hrane: dobro preživljava u slatkoj, morskoj, pa čak i destiliranoj vodi. Također je dokazano da kulture Pseudomonas aeruginosa mogu preživjeti, pa čak i razmnožavati se u otopinama dezinficijensa (npr. furacilina) namijenjenih za pohranu katetera i raznih medicinskih instrumenata, pranje rana u bolnicama za opekline i kirurške zahvate.

Istovremeno, P. aeruginosa je osjetljiva na isušivanje, djelovanje dezinficijensa koji sadrže klor i lako se inaktivira kada je izložena visokim temperaturama (kuhanje, autoklaviranje).

Epidemiologija bolesti uzrokovanih Pseudomonas aeruginosa

Bolest Pseudomonas aeruginosa može se razviti kao posljedica autoinfekcije (endogene infekcije) ili egzogeno. Izvor infekcije su ljudi (bolesni ili nositelji bakterija), kao i različiti prirodni rezervoari prirode (tlo i razne slatkovodne i slanovodne površine). Utvrđeno je da je oko 5-10% zdravih ljudi nositelji različitih sojeva P. aeruginosa (normalno koloniziraju crijeva) i oko 70% pacijenata u bolnici. Pseudomonas se također nalazi posvuda: u sustavima vodoopskrbe i ventilacije, na voću i povrću, sobnim biljkama, na površini sapuna, perilica za ruke, ručnika, u aparatima za disanje itd. Stoga se infekcija Pseudomonas aeruginosa može smatrati saproantroponozom. Mehanizmi i putevi infekcije kod infekcija uzrokovanih Pseudomonas aeruginosa su kontaktni, respiratorni, krvni, fekalno-oralni.

Infekcija Pseudomonas aeruginosa može se pojaviti i kod imunodeficijentnih osoba s teškom popratnom patologijom (dijabetes, opekline, leukemija, cistična fibroza, imunosupresija kod onkoloških bolesti i transplantacija organa), kao i u predvorju normalne imunološke reaktivnosti tijela. Poznato je da se adhezivna aktivnost P. aeruginosa povećava s porastom temperature okoline, pa posjet bazenu, sauni, uzimanje terapijskih kupki također može izazvati infekciju Pseudomonas aeruginosa.

Pseudomonas aeruginosa je uzročnik bolničkih infekcija, tj. bolesti koje se javljaju kod osoba koje se liječe u bolnici. Infekcija s Pseudomonas aeruginosa u klinici može biti povezana s medicinskim postupcima (kateterizacija mjehura, endoskopski pregled, ispiranje rana, previjanje, tretiranje opeklinskih površina antisepticima, korištenje respiratora itd.), kada do infekcije dolazi putem prljavih ruku osoblja, instrumenata na čijoj površini mikrob stvara biofilm ili s upotrebom kontaminiranih otopina.

Pseudomonas aeruginosa obično ulazi u ljudski organizam kroz oštećena tkiva. Kada se pričvrste, koloniziraju površinu rane ili opekline, sluznice ili ljudsku kožu i razmnožavaju se. U nedostatku imunoloških mehanizama protiv infekcije Pseudomonas aeruginosa kod ljudi, lokalni proces (infekcija mokraćnog sustava, kože, dišnih putova) može postati raširen (generaliziran). Bakterijemija dovodi do širenja patogena i razvoja sepse, koja često uzrokuje stvaranje sekundarnih gnojnih žarišta infekcije. Kada su izloženi patogenim čimbenicima (egzotoksini, agresivni enzimi), funkcioniranje organa i sustava je poremećeno i mogu se razviti teške komplikacije - sindrom diseminirane intravaskularne koagulacije, šok i sindrom respiratornog distresa.

[ 30 ], [ 31 ], [ 32 ], [ 33 ], [ 34 ]

Simptomi bolesti uzrokovanih Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa uzrokuje gnojno-upalne bolesti različitih lokalizacija: infekcije rana, opekline, meningitis, infekcije mokraćnog sustava, infekcije kože, bolesti oka, nekrotičnu pneumoniju, sepsu itd. Smrtnost od sepse uzrokovane Pseudomonas aeruginosa doseže 50%.

Imunitet

Antitoksična i antibakterijska antitijela nalaze se u krvnom serumu zdravih ljudi, kao i onih koji su se oporavili od infekcija Pseudomonas aeruginosa, ali njihova uloga u zaštiti od recidivnih bolesti malo je proučena.

Laboratorijska dijagnostika bolesti uzrokovanih Pseudomonas aeruginosa

Glavna dijagnostička metoda je bakteriološki pregled. Materijali za pregled su krv (kod sepse), cerebrospinalna tekućina (kod meningitisa), gnoj i iscjedak iz rane (kod inficiranih rana i opeklina), urin (kod infekcija mokraćnog sustava), sputum (kod infekcija dišnih putova) itd. Bakterioskopija razmaza s materijala koji se ispituje daje malo informacija. Prilikom identifikacije P. aeruginosa uzimaju se u obzir priroda njihovog rasta na CPC agaru, stvaranje pigmenta, prisutnost karakterističnog specifičnog mirisa kulture, pozitivan test pirokrom oksidaze, detekcija termofilnosti (rast na 42 °C), sposobnost oksidacije glukoze u OF testu. Za intraspecifičnu identifikaciju bakterija provodi se serotipizacija, piopinotipizacija i fagotipizacija.

Serološka metoda istraživanja usmjerena je na otkrivanje specifičnih antitijela na antigene Pseudomonas aeruginosa (obično egzotoksin A i LPS) korištenjem potpune imunofluorescencije, opsonofagocitne reakcije i nekih drugih testova.

Liječenje bolesti uzrokovanih Pseudomonas aeruginosa

Za liječenje pseudomonasne infekcije koriste se antibiotici, a preporučuje se kombiniranje lijekova iz različitih skupina. Antimikrobna terapija propisuje se tek nakon određivanja antibiograma. U hitnim slučajevima antibiotici se koriste empirijski.

Za liječenje teških oblika infekcije Pseudomonas aeruginosa koristi se i hiperimuna plazma dobivena iz krvi dobrovoljaca imuniziranih polivalentnim korpuskularnim cjepivom protiv Pseudomonas aeruginosa.

Za lokalno liječenje kožnih infekcija (trofičnih ulkusa, ektima, opeklinskih rana) uzrokovanih P. aeruginosa koristi se heterologni imunoglobulin protiv pseudomonasa, dobiven iz krvnog seruma ovnova hiperimuniziranih suspenzijom kultura Pseudomonas aeruginosa 7 različitih imunotipova, ubijenih formalinom.

Osim toga, za liječenje gnojnih infekcija kože, apscesa, termičkih opeklina kompliciranih pseudomonasnom infekcijom, cistitisa, mastitisa i drugih bolesti pseudomonasne etiologije (osim sepse), može se koristiti pseudomonasni bakteriofag (bakteriofag piocijansus) ili polivalentni tekući piobakteriofag.

Prevencija bolesti uzrokovanih Pseudomonas aeruginosa

Učinkovita sterilizacija, dezinfekcija i antisepsa, kao i poštivanje aseptičnih pravila glavne su mjere nespecifične prevencije pseudomonasne infekcije u bolnici. Plan preventivnih mjera nužno mora uključivati kontrolu nad kontaminacijom vanjskog okoliša (zrak, razni predmeti, instrumenti i oprema), poštivanje pravila osobne higijene.

U svrhu nespecifične prevencije gnojno-upalnih bolesti, pacijentima s oslabljenim antiinfektivnim imunitetom preporučuje se propisivanje imunomodulatora.

Cjepiva se koriste za stvaranje aktivnog imuniteta protiv infekcije Pseudomonas aeruginosa. Trenutno su razvijena cjepiva od LPS-a Pseudomonas aeruginosa, polisaharidnih subkorpuskularnih (kemijskih) cjepiva, ribosomskih cjepiva, pripravaka od flagelarnih antigena P. aeruginosa i komponenti ekstracelularne sluzi, kao i anatoksina iz ekstracelularnih proteaza i egzotoksina A. U Rusiji se koristi polivalentno korpuskularno cjepivo protiv Pseudomonas (od 7 sojeva P. aeruginosa) i cjepivo protiv stafiloproteusa i Pseudomonas.

Aktivna imunizacija protiv infekcija uzrokovanih P. aeruginosa indicirana je za pacijente iz rizičnih skupina (pacijenti s cističnom fibrozom, dijabetesom i imunodeficijentne osobe). Međutim, zbog činjenice da je imunološki odgovor na cjepiva kod osoba s imunodeficijencijama kasan i nije uvijek potpun, velika važnost se pridaje kombiniranju metoda aktivne i pasivne imunizacije.