Stafilokoki

Stafilokok je 1878. otkrio R. Koch, a 1880. L. Pasteur u gnojnom materijalu. L. Pasteur je, nakon što je zarazio zeca, konačno dokazao ulogu stafilokoka kao uzročnika gnojne upale. Naziv "stafilokok" dao mu je 1881. A. Ogston (zbog karakterističnog rasporeda stanica), a njegova svojstva detaljno je opisao 1884. F. Rosenbach.

Stafilokoki su gram-pozitivne, geometrijski pravilne, sferne stanice promjera 0,5-1,5 μm, obično smještene u nakupinama, katalaza-pozitivne, reduciraju nitrate u nitrite, aktivno hidroliziraju proteine i masti, fermentiraju glukozu u anaerobnim uvjetima stvarajući kiselinu bez plina. Obično mogu rasti u prisutnosti 15% NaCl i na temperaturi od 45 °C. Sadržaj G + C u DNA je 30-39 mol %. Stafilokoki nemaju flagele i ne tvore spore. Rasprostranjeni su u prirodi. Njihov glavni rezervoar je koža ljudi i životinja i njihove sluznice koje komuniciraju s vanjskim okruženjem. Stafilokoki su fakultativni anaerobi, samo jedna vrsta (Staphylococcus saccharolyticus) je strogi anaerob. Stafilokoki nisu zahtjevni za hranjive podloge, dobro rastu na običnim medijima, temperaturni optimum za rast je 35-37 "C, pH 6,2-8,4. Kolonije su okrugle, promjera 2-4 mm, s glatkim rubovima, konveksne, neprozirne, obojene u boju nastalog pigmenta. Rast u tekućoj kulturi prati jednolična zamućenost, s vremenom se izdvaja rastresiti talog. Pri rastu na običnim medijima stafilokoki ne formiraju kapsulu, međutim, pri sjetvi injekcijom u polutekući agar s plazmom ili serumom, većina sojeva S. aureus formira kapsulu. Akapsularni sojevi u polutekućim agarima rastu u obliku kompaktnih kolonija, kapsularni sojevi formiraju difuzne kolonije.

Stafilokoki imaju visoku biokemijsku aktivnost: fermentiraju glicerol, glukozu, maltozu, laktozu, saharozu, manitol uz oslobađanje kiseline (bez plina); tvore različite enzime (plazmakoagulaza, fibrinolizin, lecitinaza, lizozim, alkalna fosfataza, DNaza, hijaluronidaza, telurid reduktaza, proteinaza, želatinaza itd.). Ovi enzimi igraju važnu ulogu u metabolizmu stafilokoka i uvelike određuju njihovu patogenost. Enzimi poput fibrinolizina i hijaluronidaze uzrokuju visoku invazivnost stafilokoka. Plazmakoagulaza je glavni faktor njihove patogenosti: štiti od fagocitoze i pretvara protrombin u trombin, što uzrokuje koagulaciju fibrinogena, zbog čega je svaka stanica prekrivena proteinskim filmom koji štiti od fagocita.

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

Čimbenici patogenosti stafilokoka

Stafilokok je jedinstveni mikroorganizam. Može uzrokovati više od 100 različitih bolesti, svrstanih u jedanaest klasa prema Međunarodnoj klasifikaciji iz 1968. Stafilokoki mogu utjecati na bilo koje tkivo, bilo koji organ. Ovo svojstvo stafilokoka posljedica je prisutnosti velikog kompleksa patogenih čimbenika.

Faktori adhezije - pričvršćivanje stafilokoka na stanice tkiva posljedica je njihove hidrofobnosti (što je veća, to su jača adhezivna svojstva), kao i adhezivnih svojstava polisaharida, moguće i proteina A, te sposobnosti vezanja fibronektina (receptor za neke stanice).

Različiti enzimi koji igraju ulogu faktora „agresije i obrane“: plazmokoagulaza (glavni faktor patogenosti), hijaluronidaza, fibrinolizin, DNaza, enzim sličan lizozimu, lecitinaza, fosfataza, proteinaza itd.

Kompleks izlučenih egzotoksina:

• toksini koji oštećuju membranu - a, p, 8 i y. Prije su opisani kao hemolizini, nekrotoksini, leukocidini, letalni toksini, tj. po prirodi svog djelovanja: hemoliza eritrocita, nekroza pri intradermalnoj primjeni u zeca, uništavanje leukocita, smrt zeca pri intravenskoj primjeni. Međutim, pokazalo se da takav učinak uzrokuje isti faktor - toksin koji oštećuje membranu. Ima citolitički učinak na različite vrste stanica, što se očituje na sljedeći način. Molekule ovog toksina prvo se vežu na još nepoznate receptore membrane ciljne stanice ili ih lipidi sadržani u membrani nespecifično apsorbiraju, a zatim od 7 molekula tvore heptamer u obliku gljive, koji se sastoji od 3 domene. Domene koje tvore "kapu" i "rub" nalaze se na vanjskoj površini membrana, a domena "stopala" služi kao transmembranski kanal-pora. Upravo kroz to ulaze i izlaze male molekule i ioni, što dovodi do oticanja i smrti stanica s jezgrom te osmotske lize eritrocita. Otkriveno je nekoliko vrsta toksina koji oštećuju membranu (stvaraju pore): a-, b-, s- i y-hemolizini (a-, b-, S- i y-toksini). Razlikuju se po nizu svojstava. Hemolizin a najčešće se nalazi u stafilokokima izoliranim od ljudi; lizira ljudske, zečje i ovnujske eritrocite. Kod zečeva uzrokuje letalni učinak nakon 3-5 minuta intravenske primjene. Hemolizin b najčešće se nalazi u stafilokokima životinjskog podrijetla; lizira ljudske i ovnujske eritrocite (bolje na nižoj temperaturi). Hemolizin S lizira ljudske i mnoge životinjske eritrocite. Letalni učinak na zeca pri intravenskoj primjeni nastupa unutar 16-24-48 sati. Vrlo često stafilokoki istovremeno sadrže a- i 8-toksine;
• Eksfolijativni toksini A i B razlikuju se po svojim antigenim svojstvima, osjetljivosti na temperaturu (A je termostabilan, B je termolabilan) i lokalizaciji gena koji kontroliraju njihovu sintezu (A kontrolira kromosomski gen, B plazmidni gen). Često se oba eksfolijatina sintetiziraju u istom soju S. aureus. Ovi toksini povezani su sa sposobnošću stafilokoka da uzrokuju pemfigus u novorođenčadi, bulozni impetigo i osip sličan šarlahu;
• pravi leukocidin je toksin koji se od hemolizina razlikuje po svojim antigenim svojstvima i selektivno djeluje na leukocite, uništavajući ih;
• egzotoksin koji uzrokuje sindrom toksičnog šoka (TSS). Ima superantigena svojstva. TSS karakterizira vrućica, sniženi krvni tlak, kožni osip nakon čega slijedi ljuštenje ruku i stopala, limfopenija, ponekad proljev, oštećenje bubrega itd. Više od 50% sojeva S. aureus sposobno je proizvoditi i lučiti ovaj toksin.

Jaka alergena svojstva, koja posjeduju i komponente stanične strukture i egzotoksini i drugi otpadni produkti koje izlučuju bakterije. Stafilokokni alergeni sposobni su izazvati reakcije preosjetljivosti i odgođenog tipa (DTH) i neposrednog tipa (IT) - Stafilokoki su glavni krivci za kožne i respiratorne alergije (dermatitis, bronhijalna astma itd.). Posebnost patogeneze stafilokokne infekcije i njezina sklonost kroničnom tijeku ukorijenjene su u DTH učinku.

Unakrsno reagirajući antigeni (s izoantigenima eritrocita A i B, bubrega i kože - indukcija autoantitijela, razvoj autoimunih bolesti).

Čimbenici koji inhibiraju fagocitozu. Njihova prisutnost može se očitovati u inhibiciji kemotaksije, zaštiti stanica od apsorpcije od strane fagocita, pružanju stafilokokima sposobnosti razmnožavanja u fagocitima i blokiranju "oksidativnog naleta". Fagocitozu inhibiraju kapsula, protein A, peptidglikan, teihoične kiseline, toksini. Osim toga, stafilokoki potiču sintezu supresora fagocitne aktivnosti od strane nekih stanica tijela (na primjer, splenocita). Inhibicija fagocitoze ne samo da sprječava tijelo da se riješi stafilokoka, već i remeti funkciju obrade i prezentacije antigena T- i B-limfocitima, što dovodi do smanjenja snage imunološkog odgovora.

Prisutnost kapsule u stafilokocima povećava njihovu virulenciju za bijele miševe, čini ih otpornima na djelovanje faga, ne dopušta tipizaciju aglutinirajućim serumima i maskira protein A.

Teihoične kiseline ne samo da štite stafilokoke od fagocitoze, već očito igraju značajnu ulogu u patogenezi stafilokoknih infekcija. Utvrđeno je da se kod djece koja boluju od endokarditisa antitijela na teihoične kiseline otkrivaju u 100% slučajeva.

Mitogeno djelovanje stafilokoka na limfocite (ovo djelovanje vrše protein A, enterotoksini i drugi produkti koje izlučuju stafilokoki).

Enterotoksini A, B, CI, C2, C3, D, E. Karakteriziraju ih antigenska specifičnost, toplinska stabilnost, otpornost na formalin (ne pretvaraju se u anatoksine) i probavne enzime (tripsin i pepsin), te su stabilni u rasponu pH od 4,5 do 10,0. Enterotoksini su niskomolekularni proteini molekularne težine od 26 do 34 kDa sa superantigenim svojstvima.

Također je utvrđeno da postoje genetski određene razlike u osjetljivosti na stafilokoknu infekciju i prirodi njezina tijeka kod ljudi. Konkretno, teške stafilokokne gnojno-septičke bolesti češće se nalaze kod osoba s krvnim grupama A i AB, rjeđe - kod osoba s krvnim grupama 0 i B.

Sposobnost stafilokoka da uzrokuju trovanje hranom tipa intoksikacije povezana je sa sintezom enterotoksina. Najčešće su uzrokovani enterotoksinima A i D. Mehanizam djelovanja ovih enterotoksina slabo je shvaćen, ali se razlikuje od djelovanja drugih bakterijskih enterotoksina, koji remete funkciju adenilat ciklaznog sustava. Sve vrste stafilokoknih enterotoksina uzrokuju sličnu sliku trovanja: mučninu, povraćanje, bol u gušterači, proljev, ponekad glavobolju, vrućicu, grč mišića. Ove značajke stafilokoknih enterotoksina posljedica su njihovih superantigenih svojstava: potiču prekomjernu sintezu interleukina-2, što uzrokuje intoksikaciju. Enterotoksini pobuđuju glatke mišiće crijeva i povećavaju pokretljivost gastrointestinalnog trakta. Trovanje se najčešće povezuje s konzumacijom mliječnih proizvoda zaraženih stafilokokima (sladoled, peciva, kolači, sir, svježi sir itd.) i konzervirane robe s maslacem. Infekcija mliječnim proizvodima može biti povezana s mastitisom kod krava ili s gnojno-upalnim bolestima ljudi koji se bave proizvodnjom hrane.

Dakle, obilje različitih patogenih čimbenika u stafilokokima i njihova visoka alergena svojstva određuju značajke patogeneze stafilokoknih bolesti, njihovu prirodu, lokalizaciju, težinu tijeka i kliničke manifestacije. Avitaminoza, dijabetes, smanjen imunitet doprinose razvoju stafilokoknih bolesti.

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

Otpornost na stafilokok

Među bakterijama koje ne stvaraju spore, stafilokoki, poput mikobakterija, imaju najveću otpornost na vanjske čimbenike. Dobro podnose sušenje i ostaju održive i virulentne tjednima i mjesecima u suhoj, finoj prašini, što ih čini izvorom infekcije prašinom. Izravna sunčeva svjetlost ih ubija samo unutar nekoliko sati, a difuzna svjetlost ima vrlo slab učinak. Također su otporne na visoke temperature: mogu podnijeti zagrijavanje do 80 °C oko 30 minuta, suha toplina (110 °C) ih ubija unutar 2 sata; dobro podnose niske temperature. Osjetljivost na kemijska dezinficijensa uvelike varira, na primjer, 3%-tna otopina fenola ubija ih unutar 15-30 minuta, a 1%-tna vodena otopina kloramina - za 2-5 minuta.

Epidemiologija stafilokoknih infekcija

Budući da su stafilokoki stalni stanovnici kože i sluznica, bolesti koje uzrokuju mogu biti ili autoinfekcije (s raznim oštećenjima kože i sluznica, uključujući mikrotraume) ili egzogene infekcije uzrokovane kontaktno-kućnim, zrakom, prašinom u zraku ili alimentarnim (trovanje hranom) metodama infekcije. Od posebne je važnosti nošenje patogenih stafilokoka, budući da nosioci, posebno u medicinskim ustanovama (razne kirurške klinike, rodilišta itd.) i u zatvorenim skupinama, mogu uzrokovati stafilokokne infekcije. Nošenje patogenih stafilokoka može biti privremeno ili povremeno, ali osobe koje ga trajno imaju (rezidentni nosioci) predstavljaju posebnu opasnost za druge. Kod takvih osoba stafilokoki dugo i u velikim količinama perzistiraju na sluznicama nosa i grla. Razlog dugotrajnog nošenje nije sasvim jasan. Može biti posljedica slabljenja lokalnog imuniteta (nedostatak sekretornog IgA), poremećaja funkcija sluznice, povećanih adhezivnih svojstava stafilokoka ili uzrokovano nekim njegovim drugim svojstvima.

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

Simptomi stafilokoknih infekcija

Stafilokoki lako prodiru u tijelo kroz najmanja oštećenja kože i sluznica te mogu uzrokovati razne bolesti - od akni do teškog peritonitisa, endokarditisa, sepse ili septikopijemije, kod kojih stopa smrtnosti doseže 80%. Stafilokoki uzrokuju furunkule, hidradenitis, apscese, flegmone, osteomijelitis; u ratno vrijeme - česti uzročnici gnojnih komplikacija rana; stafilokoki igraju vodeću ulogu u gnojnoj kirurgiji. Posjedujući alergena svojstva, mogu uzrokovati psorijazu, hemoragični vaskulitis, erizipel, nespecifični poliartritis. Infekcija prehrambenih proizvoda stafilokokima čest je uzrok trovanja hranom. Stafilokoki su glavni uzročnici sepse, uključujući i kod novorođenčadi. Za razliku od bakterijemije (bakterije u krvi), koja je simptom bolesti i opaža se kod mnogih bakterijskih infekcija, sepsa (septikemija - truljenje krvi) je neovisna bolest sa specifičnom kliničkom slikom, koja se temelji na oštećenju organa retikuloendotelnog sustava (mononuklearni fagocitni sustav - MPS). Kod sepse postoji gnojno žarište iz kojeg patogen periodično ulazi u krv, širi se po cijelom tijelu i utječe na retikuloendotelni sustav (MSP), u čijim se stanicama množi, oslobađajući toksine i alergene. Istodobno, klinička slika sepse slabo ovisi o vrsti patogena, ali je određena oštećenjem određenih organa.

Septikopijemija je oblik sepse u kojem uzročnik uzrokuje gnojna žarišta u raznim organima i tkivima, tj. radi se o sepsi kompliciranoj gnojnim metastazama.

Bakterijemija kod sepse i septikopijemije može biti kratkotrajna i dugotrajna.

Postinfektivni imunitet postoji, uzrokovan je i humoralnim i staničnim čimbenicima. Važnu ulogu u njemu igraju antitoksini, antimikrobna antitijela, antitijela protiv enzima, kao i T-limfociti i fagociti. Intenzitet i trajanje imuniteta protiv stafilokoka nisu dovoljno proučeni, budući da je njihova antigenska struktura previše raznolika, a ne postoji unakrsni imunitet.

Klasifikacija stafilokoka

Rod Staphylococcus obuhvaća više od 20 vrsta, koje su podijeljene u dvije skupine - koagulaza-pozitivne i koagulaza-negativne stafilokoke. Za razlikovanje vrsta koriste se različite značajke.

Koagulaza-pozitivni stafilokoki su uglavnom patogeni za ljude, ali mnogi koagulaza-negativni također su sposobni uzrokovati bolesti, posebno kod novorođenčadi (neonatalni konjunktivitis, endokarditis, sepsa, bolesti mokraćnog sustava, akutni gastroenteritis itd.). S. aureus, ovisno o tome tko je njegov glavni nositelj, dijeli se na 10 ekovara (hominis, bovis, ovis itd.).

U stafilokocima je pronađeno više od 50 vrsta antigena, u tijelu se stvaraju antitijela na svaki od njih, mnogi od antigena imaju alergena svojstva. Prema specifičnosti, antigeni se dijele na generičke (zajedničke za cijeli rod Staphylococcus); unakrsno reagirajuće - antigene zajedničke s izoantigenima ljudskih eritrocita, kože i bubrega (povezani su s autoimunim bolestima); specifične za vrstu i tip. Prema specifičnim antigenima detektiranim u reakciji aglutinacije, stafilokoki se dijele na više od 30 serovarijanti. Međutim, serološka metoda tipizacije stafilokoka još nije dobila široku primjenu. Protein A, koji tvori S. aureus, smatra se specifičnim za vrstu. Ovaj protein se nalazi površinski, kovalentno je vezan za peptidglikan, njegov mm je oko 42 kD. Protein A se posebno aktivno sintetizira u logaritamskoj fazi rasta na temperaturi od 41 °C, termolabilan je i ne uništava ga tripsin; Njegovo jedinstveno svojstvo je sposobnost vezanja na Fc fragment imunoglobulina IgG (IgG1, IgG2, IgG4), a u manjoj mjeri na IgM i IgA. Na površini proteina A identificirano je nekoliko regija sposobnih za vezanje na regiju polipeptidnog lanca imunoglobulina smještenu na granici CH2 i CH3 domena. Ovo svojstvo pronašlo je široku primjenu u reakciji koaglutinacije: stafilokoki opterećeni specifičnim antitijelima, koja imaju slobodne aktivne centre, daju brzu reakciju aglutinacije pri interakciji s antigenom.

Interakcija proteina A s imunoglobulinima dovodi do disfunkcije sustava komplementa i fagocita u tijelu pacijenta. Ima antigenska svojstva, jak je alergen i potiče proliferaciju T- i B-limfocita. Njegova uloga u patogenezi stafilokoknih bolesti još nije u potpunosti razjašnjena.

Sojevi S. aureus razlikuju se u svojoj osjetljivosti na stafilokokne fage. Za tipizaciju S. aureus koristi se međunarodni skup od 23 umjerena faga, koji su podijeljeni u četiri 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;
• Grupa 4 - fagi 94, 95, 96;
• izvan grupa - fag 81.

Odnos stafilokoka prema fagima je neobičan: isti soj može biti liziran ili jednim fagom ili s više njih istovremeno. No, budući da je njihova osjetljivost na fage relativno stabilna značajka, fagotipizacija stafilokoka je od velike epidemiološke važnosti. Nedostatak ove metode je što se ne može tipizirati više od 65-70% S. aureusa. Posljednjih godina dobiveni su setovi specifičnih faga za tipizaciju S. epidermidisa.

[ 16 ]

Laboratorijska dijagnostika stafilokoknih infekcija

Glavna metoda je bakteriološka; razvijene su i provedene serološke reakcije. Po potrebi (u slučaju intoksikacije) koristi se biološki test. Materijal za bakteriološki pregled je krv, gnoj, sluz iz ždrijela, nosa, iscjedak iz rane, sputum (u slučaju stafilokokne pneumonije), stolica (u slučaju stafilokoknog kolitisa), u slučaju intoksikacije hranom - povraćotina, stolica, ispiranje želuca, sumnjivi produkti. Materijal se inokulira na krvni agar (hemoliza), na mliječno-slani (mlijeko-žumanjak-sol) agar (rast stranih bakterija je inhibiran zbog NaCl-a, pigment i lecitinaza se bolje detektiraju). Izolirana kultura se identificira prema karakteristikama vrste, određuje se prisutnost glavnih karakteristika i čimbenika patogenosti (zlatni pigment, fermentacija manitola, hemoliza, plazmokoagulaza), nužno se provjerava osjetljivost na antibiotike i po potrebi se provodi fagotipizacija. Među serološkim reakcijama za dijagnozu gnojno-septičkih bolesti koriste se RPGA i IFM, posebno za određivanje antitijela na teihoičnu kiselinu ili antigene specifične za vrstu.

Za određivanje enterotoksigenosti stafilokoka koriste se tri metode:

• serološki - korištenjem specifičnih antitoksičnih seruma u reakciji precipitacije gela detektira se enterotoksin i određuje se njegov tip;
• biološki - intravenska primjena filtrata jušne kulture stafilokoka mačkama u dozi od 2-3 ml na 1 kg težine. Toksini uzrokuju povraćanje i proljev kod mačaka;
• indirektna bakteriološka metoda - izolacija čiste kulture stafilokoka iz sumnjivog proizvoda i određivanje njegovih faktora patogenosti (stvaranje enterotoksina korelira s prisutnošću drugih faktora patogenosti, posebno RNase).

Najjednostavnija i najosjetljivija metoda za otkrivanje enterotoksina je serološka metoda.

Liječenje stafilokoknih infekcija

Za liječenje stafilokoknih bolesti uglavnom se koriste beta-laktamski antibiotici na koje prethodno treba odrediti osjetljivost. Kod teških i kroničnih stafilokoknih infekcija pozitivan učinak postiže se specifičnom terapijom - primjenom autovakcine, anatoksina, antistafilokoknog imunoglobulina (humanog), antistafilokokne plazme.

Specifična prevencija stafilokoknih infekcija

Za stvaranje umjetnog imuniteta protiv stafilokokne infekcije koristi se stafilokokni anatoksin (tekući i tabletirani), ali on stvara antitoksični imunitet samo protiv stafilokoka liziranih uglavnom fagima skupine I. Upotreba cjepiva od ubijenih stafilokoka ili njihovih antigena, iako dovodi do pojave antimikrobnih antitijela, ali samo protiv onih serovarkanta od kojih je cjepivo napravljeno. Problem pronalaska visoko imunogenog cjepiva učinkovitog protiv mnogih vrsta patogenih stafilokoka jedan je od najvažnijih problema moderne mikrobiologije.