Staphylococcus haemolyticus - Staphylococcus haemolyticus

Staphylococcus haemolyticus
Staphylococcus haemolyticus.png
Vědecká klasifikace Upravit
Doména:Bakterie
Kmen:Firmicutes
Třída:Bacilli
Objednat:Bacillales
Rodina:Staphylococcaceae
Rod:Staphylococcus
Druh:
S. haemolyticus
Binomické jméno
Staphylococcus haemolyticus
Schleifer & Kloos, 1975[1]

Staphylococcus haemolyticus je členem koaguláza -negativní stafylokoky (CoNS).[2] Je součástí kožní flóra lidí,[3] a jeho největší populace se obvykle nacházejí na podpaží, perineum, a tříslovný oblastech.[4] S. haemolyticus také kolonizuje primáti a domácí zvířata.[4] Je to dobře známé oportunní patogen, a je druhým nejčastěji izolovaným CoNS (S. epidermidis je první).[5] Infekce mohou být lokalizované nebo systémové a jsou často spojeny s vložením lékařské přístroje.[6][7][8] Vysoce odolný vůči antibiotikům fenotyp a schopnost formovat se biofilmy udělat S. haemolyticus těžké patogen k léčbě.[5] Jeho nejbližší příbuzný druh, pokud Staphylococcus borealis[9].

Biologie a biochemie

S. haemolyticus je nepohyblivý, nesporulující, fakultativně anaerobní, a Grampozitivní. Buňky jsou typicky ve tvaru koksu a pohybují se v průměru od 0,8 do 1,3 μm. Žije na široké škále substráty, počítaje v to glukóza, glycerol, sladový cukr, sacharóza, a trehalóza. Rovněž pozitivně testuje produkci acetoinu, arginin, dihydroláza, benzidin, kataláza, hemolýza, a lipáza; testuje negativní na koaguláza, DNase, ornithin dekarboxyláza, fosfatáza, ureáza, a oxidáza.[2]

Podmínky růstu

Optimální růst nastává mezi 30 a 40 ° C za přítomnosti kyslík a 10% NaCl. Některé kmeny však mohou růst při teplotách v rozmezí 18 až 45 ° C. Růst při 15 ° C nebo 15% NaCl je špatný nebo chybí.[2]

Struktura genomu

The S. haemolyticus genom kmene JCSC1435 obsahuje 2 685 015 bp chromozóm a tři plazmidy 2 300 bp, 2,366 bp a 8 180 bp. The chromozóm je velikostně srovnatelná s velikostí S. aureus a S. epidermidis a obsahuje podobné Obsah G + C.. Kromě toho velká část otevřené čtecí rámce (ORF) jsou konzervovány u všech tří druhů. V průměru, ortologický ORF jsou 78% identické. Nicméně, S. haemolyticus má jedinečné chromozomové oblasti distribuované poblíž oriC (dále jen počátek replikace chromozomální DNA ) a tyto regiony jsou souhrnně označovány jako „oriC environment“.[10]

Jak již bylo uvedeno, některé S. haemolyticus ORF se liší od S. aureus a S. epidermidis. Některé z těchto ORF kódují genové produkty se známými biologickými rysy, jako je regulace Syntéza RNA, přeprava ribóza a ribitol a základní součásti nukleová kyselina a buněčná stěna kyselina teichoová biosyntéza. Další jedinečné ORF pravděpodobně kódují produkty spojené s bakteriemi patogeneze a alespoň tři z těchto ORF ukazují homologie na stafylokokové hemolysiny.[10]

The S. haemolyticus genom také obsahuje mnoho vkládací sekvence (IS). Tyto Prvky IS může podporovat časté genomové přesmyky, které urychlují diverzifikaci druhů. Teoreticky by tyto úpravy mohly pomoci S. haemolyticus překonat nepříznivé účinky chemické expozice (tj. použití antibiotika ). Níže uvedená tabulka obsahuje seznam genů, o nichž je známo, že jsou spojeny S. haemolyticus odolnost proti antibiotikům.[10][11]

TřídaAntimikrobiální látkaMIC (mg / l)ORF IDGen názevProduktUmístění
PenicilinyOxacilin>512SH0091mecAProtein vázající penicilin 2 'CCSCCmec (h1435)
Ampicilin64SH1764blaZβ-laktamázaTn552
meticilinmecAProtein vázající penicilin 2 'CCSCCmec (h1435)
CefalosporinyCeftizoxim>512SH0091mecAProtein vázající penicilin 2 'CCSCCmec (h1435)
MakrolidyErytromycin>512pSHaeB1ermCrRNA adenin N-6-methyltransferázaPlasmid pSHaeB
SH2305msrSAVýtokový systém závislý na ATPπSh1
SH2306mphBMMakrolid 2'-fosfotransferázaπSh1
ChinolonyOfloxacin8SH0006gyrADNA gyráza (topoizomeráza II ) podjednotka A (bodová mutace C7313T)
SH1553parC (grLA)Topoizomeráza IV podjednotka A (bodová mutace G1598138A)
TetracyklinyTetracyklin2
Minocyklin0.5
AminoglykosidyKanamycin>512SH1611aacA-aphDBifunkční aminoglykosid N-acetyltransferáza a aminoglykosid fosfotransferázaTn4001
Tobramycin16SH1611aacA-aphDBifunkčníTn4001
Gentamicin64SH1611aacA-aphDBifunkčníTn4001
GlykopeptidyVankomycin4
Teikoplanin64
FosfomycinFosfomycin>512pSHaeA1fosBGlutathiontransferázaPlasmid pSHaeA

Buněčná stěna

Jako ostatní Grampozitivní mikroby, S. haemolyticus má silný, poměrně homogenní, buněčná stěna (60-80 nm) složený z peptidoglykan, kyselina teichoová, a protein. Peptidoglykan skupiny A3 (s L-lysin jako diaminokyselina v poloze 3 peptid podjednotka a glycin -rich interpeptidový můstek) je charakteristickým rysem tohoto mikroba a dvěma převažujícími křížovými můstky jsou COOH-Gly-Gly-Ser-Gly-Gly-NH2 a COOH-Ala-Gly-Ser-Gly-Gly-NH2.[2][12] Změny těchto příčných můstků se podílejí na glykopeptidové rezistenci.[12] S. haemolyticus teichoové kyseliny jsou rozpustné ve vodě polymery s opakováním fosfodiester skupiny kovalentně spojené s peptidoglykanem. Peptidoglykan typ L-Lys-Gly 3,5-4,0, L-Ser0,9-1,5 Kyselina teichoová obsahuje obojí glycerol a N-acetylglukosamin. Hlavními mastnými kyselinami buněčné stěny jsou CBr-15, CBr-17, C18 a C20.[2]

Kapsle

Některé kmeny S. haemolyticus jsou schopni produkovat a kapsulární polysacharid (CP).[10][13] S. haemolyticus kmen JCSC1435 obsahuje a kapsle operon nachází se v „oriC prostředí“.[10] Tento operon obsahuje 13 ORF v 14 652 -bp regionu a označuje se jako víčkosh místo. Prvních sedm geny z víčkosh (capAsh přes capGsh) jsou homologní do S. aureus cap5 nebo cap8 místo. Nicméně, capH přes capM jsou jedinečné pro S. haemolyticus,[10] a tato oblast kóduje enzymy pro jedinečný trideoxy cukerný zbytek, který je N-acylován kyselina asparagová.[13]

Produkce CP je ovlivněna kultivační médium a růstová fáze. Pěstování v tryptický sójový vývar (TSB)], TSB s 1% glukóza, infuzní vývar do mozku nebo bujón Columbia s 2% NaCl upřednostňuje produkci CP; kultivace na deskách agaru se solným agarem je neoptimální. Před koncem exponenciální fáze jsou generována pouze stopová množství CP a k maximální rychlosti produkce CP dojde až v časné stacionární fázi.[13]

CP je považován za faktor virulence protože poskytuje odolnost proti doplněk -zprostředkovaný polymorfonukleární neutrofily fagocytóza.

Tvorba biofilmu

Schopnost dodržovat lékařské přístroje a následně tvoří biofilmy je hlavní faktor virulence spojený s S. haemolyticus.[3][5][14][15] Tvorba biofilmu zvyšuje odolnost vůči antibiotikům[5][14][15] a často vede k přetrvávajícím infekcím.[16][17] S. haemolyticus biofilmy nejsou závislé na polysacharidovém mezibuněčném adhesinu (PIA) a nedostatek ica operon (dále jen gen klastr, který kóduje produkci PIA) lze použít k rozlišení S. haemolyticus izoláty z jiných druhů CoNS.[3][13][15]

Tvorba biofilmu je ovlivněna řadou faktorů, včetně sacharidy, bílkoviny a extracelulární DNA. Testy oddělení s NaIO4, proteináza K. nebo DNase výsledkem je 38%, 98% a 100% oddělení. Vysoká úroveň oddělení spojená s léčbou DNázou vedla několik autorů k tomu, že navrhli buněčný povrch a / nebo buněčný kontakt přilnavost funkce pro extracelulární DNA. Zdá se, že tvorba biofilmu je také ovlivněna přítomností glukózy a NaCl. Tvorba biofilmu se zvyšuje, když se kultivuje v TSB s 1% glukózy a snižuje se, když se kultivuje v TSB s 3% NaCl.[15] Výroba a kapsulární polysacharid snižuje tvorbu biofilmu.[13]

Subinhibiční koncentrace (subminimální inhibiční koncentrace ) antibiotika dicloxacilin také ovlivnit růst S. haemolyticus biofilmy. Biofilmy vytvořené v přítomnosti subinhibičních koncentrací dicloxacilin obsahovat méně biomasa a mají pozměněné složení. Jsou tenčí, pokrývají méně plocha povrchu, a jsou méně hydrofobní, ale také mají zvýšenou hladinu rezistence na dicloxacilin.[14]

Toxiny

Nějaký S. haemolyticus kmeny vyrobit enterotoxiny (SE) a / nebo hemolysiny.[10][18] Ve studii 64 S. haemolyticus kmeny, byla zaznamenána produkce SEA, SEB, SEC a / nebo SEE (chyběla pouze SED). Kromě toho bylo zjištěno, že 31,3% kmenů produkuje alespoň jeden typ enterotoxin.[18]

Identifikace

S. haemolyticus lze identifikovat na úrovni druhů pomocí různých manuálních a automatizovaných metod. Nejčastěji používané jsou: referenční metoda (založená na růstových testech), API ID 32 Staph (bioMe´rieux), Staph-Zym (Rosco), UZA (rychlá 4hodinová metoda) a polymerázová řetězová reakce a elektroforetický analýza 16S rRNA, hsp60 nebo sodA genová sekvence. Preference vůči konkrétní metodě obvykle závisí na výhodnosti, ekonomice a požadované specificitě (některé druhy mají identickou 16S rRNA).[7][19] Nejvíce příbuzný druh S. haemolyticus je Staphylococcus borealis[20].

MetodaProvedené testyVýklad
Odkaz16 konvenčních růstových testů včetně: koloniálního pigmentu, DNázy, alkalické fosfatázy, ornithin dekarboxylázy, ureázy, produkce acetoinu, citlivého na novobiocin, rezistence vůči polymyxinům a produkce kyselin z D-trehalózy, D-mannitolu, D-manózy, D-turanózy, D xylóza, D-celobióza, maltóza a sacharózaVýsledky jsou srovnávány s literaturou o stafylokokových druzích[19]
API ID 32 Staph (bioMe´rieux)Bakteriální suspenze se přidá do sady jamek obsahujících sušené substráty pro 26 kolorimetrických testů.Po 24 hodinách inkubace při 37 ° C a přidání několika dalších reagencií jsou výsledky stanoveny automatizovaným počítačem pomocí softwaru APILAB ID 32[19]
Staph-Zym (Rosco)Bakteriální suspenze se přidá do minitubů pro 10 metabolických nebo enzymatických testůVýsledky jsou určeny změnami barvy po 24 hodinách inkubace a testy citlivosti na polymyxin a novobiocin[19]
UZA (rychlá 4hodinová metoda)Tato metoda je dvoustupňový proces. První krok sestává ze tří testů měřených po čtyřech hodinách inkubace při 37 ° C: produkce kyseliny z D-trehalózy, ureázy a alkalické fosfatázy. Krok dva zahrnuje čtyři možné testy, které se podávají podle potřeby po 24 hodinách inkubace při 37 ° C. Jsou to: ornithin dekarboxyláza, citlivost na novobiocin, citlivost na fosfomycin a anaerobní růstVýsledky jsou srovnávány s literaturou o stafylokokových druzích[19]
PCR a elektroforézaPoužívá genově specifické degenerované primery k amplifikaci kousků DNA, tyto fragmenty jsou rozděleny pomocí elektroforézy a poté purifikovány pro sekvenování DNAVýsledky jsou stanoveny sekvenční analýzou[7]

Klinický význam

S. haemolyticus je druhým nejvíce klinicky izolovaným CoNS (S. epidermidis je první) a je považována za důležitou nozokomiální patogen.[21] Mezi lidské infekce patří: nativní chlopně endokarditida, sepse, zánět pobřišnice, a močové cesty, rána, kost, a infekce kloubů.[3][4][5][13] Zřídka se vyskytují infekce měkkých tkání imunokompromitovaný pacientů.[22] Stejně jako ostatní CoNS, S. haemolyticus je často spojován s vložením cizí těla, jako jsou protetické chlopně, posuny mozkomíšního moku, ortopedické protézy, a intravaskulární, močové a dialyzační katétry.[6][7][8] S. haemolyticus je multirezistentní[23] a je schopen tvořit biofilmy, což zvláště znesnadňuje léčbu infekcí.[17]

Infekce spojené s cévním katétrem

Staphylococcus na katétru

S. haemolyticus může kolonizovat centrální žilní katétry a způsobit vážné zdravotní komplikace. Kolonizace nastane, když S. haemolyticus migruje z kůže, podél vnějšího povrchu zařízení nebo z náboje v důsledku manipulace zdravotnickými pracovníky. V obou případech existuje vysoká pravděpodobnost, že mikrob vytvoří biofilm. Tyto infekce mohou zůstat lokalizované nebo se mohou stát systémovými (tj. Bakteremie). Závažnost infekce se liší v závislosti na typu katétr, frekvence manipulace a faktory virulence z S. haemolyticus kmen. Odstranění katétru je obvykle považováno za nejlepší léčbu, ale to není vždy možné. Alternativně, vankomycin nebo teikoplanin mohou být podávány.[8] Nedávné důkazy tomu nasvědčují glykopeptidy lze doplnit o β-laktamy pracovat synergicky.[21]

Odolnost proti antibiotikům

S. haemolyticus má nejvyšší úroveň rezistence na antibiotika mezi CoNS.[15] Různé kmeny jsou rezistentní na jeden nebo více z nich antibiotika: peniciliny, cefalosporiny, makrolidy, chinolony, tetracykliny, aminoglykosidy, glykopeptidy, a fosfomycin (viz tabulka ve struktuře genomu),[5][10][23][24] a odolnost proti více lékům je běžné.[23] Jak je uvedeno výše, začaly se objevovat dokonce i kmeny rezistentní na glykopeptidy (vankomycin a teikoplanin).[6][21][25][26]

Reference

  1. ^ Schleifer, K. H .; Kloos, W. E. (1975). „Izolace a charakterizace stafylokoků z lidské kůže I. Upravené popisy Staphylococcus epidermidis a Staphylococcus saprophyticus a popis tří nových druhů: Staphylococcus cohnii, Staphylococcus haemolyticus a Staphylococcus xylosus“. International Journal of Systematic Bacteriology. 25 (1): 50–61. doi:10.1099/00207713-25-1-50. ISSN  0020-7713.
  2. ^ A b C d E Paul De Vos; George Garrity; Dorothy Jones; Noel R. Krieg; Wolfgang Ludwig; Fred A. Rainey; Karl-Heinz Schleifer; William B. Whitman, eds. (2009). Bergeyho příručka systematické bakteriologie. 3 Firmicutes (2. vyd.). Springer-Verlag. ISBN  978-0-387-95041-9.
  3. ^ A b C d de Silva; et al. (2002). „Operace ica a produkce biofilmu u koaguláza-negativních stafylokoků spojených s přepravou a nemocí na novorozenecké jednotce intenzivní péče“. Journal of Clinical Microbiology. 40 (2): 382–388. doi:10.1128 / jcm.40.02.382-388.2002. PMC  153361. PMID  11825946.
  4. ^ A b C Fischetti, A .; Novick, R. P .; Ferretti, J. J .; Portnoy, D. A .; Rood, J. I .; Lina, G .; Etienne, J .; Vandenesch, F. (2000). „Biologie a patogenita stafylokoků jiných než Staphylococcus aureus a Staphylococcus epidermidis“. Grampozitivní patogeny. Washington, DC: ASM Press. 450–462. ISBN  978-1-55581-166-2.
  5. ^ A b C d E F de Allori; et al. (2006). „Antimikrobiální rezistence a produkce biofilmů v klinických izolátech kmenů stafylokoků negativních na koagulázu“. Biol. Pharm. Býk. 29 (8): 1592–1596. doi:10,1248 / bpb.29.1592. PMID  16880610.
  6. ^ A b C Falcone; et al. (2006). "Použití teikoplaninu a vznik Staphylococcus haemolyticus: existuje odkaz? “. Clin Microbiol Infect. 12 (1): 96–97. doi:10.1111 / j.1469-0691.2005.01307.x. PMID  16460556.
  7. ^ A b C d Poyart; et al. (2001). „Rychlá a přesná identifikace koaguláza-negativních stafylokoků na úrovni druhů pomocí soda Gen jako cíl “. Journal of Clinical Microbiology. 39 (12): 4296–4301. doi:10.1128 / JCM.39.12.4296-4301.2001. PMC  88539. PMID  11724835.
  8. ^ A b C Viale, P .; Stefani, S. (2006). „Infekce spojené s cévním katétrem: mikrobiologická a terapeutická aktualizace“. J Chemother. 18 (3): 235–49. doi:10.1179 / joc.2006.18.3.235. PMID  17129833. S2CID  25108301.
  9. ^ Bolest, Maria; Wolden, Runa; Jaén-Luchoro, Daniel; Salvà-Serra, Francisco; Iglesias, Beatriz Piñeiro; Karlsson, Roger; Klingenberg, Claus; Cavanagh, Jorunn Pauline (2020-10-13). "Staphylococcus borealis sp. Nov., Izolovaný z lidské kůže a krve". International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. doi:10.1099 / ijsem.0.004499. ISSN  1466-5026.
  10. ^ A b C d E F G h Takeuchi; et al. (2005). „Sekvenování celého genomu Staphylococcus haemolyticus odhaluje extrémní plasticitu jeho genomu a vývoj stafylokokových druhů kolonizujících člověka“. Journal of Bacteriology. 187 (21): 7292–7308. doi:10.1128 / JB.187.21.7292-7308.2005. PMC  1272970. PMID  16237012.
  11. ^ Bouchami; et al. (2011). „Antibiotická rezistence a molekulární charakterizace klinických izolátů stafylokoků negativních na koagulázu rezistentních na methicilin izolovaných od bakteremických pacientů v onkohematologii“. Folia Microbiol. 56 (2): 122–30. doi:10.1007 / s12223-011-0017-1. PMID  21431912. S2CID  33021913.
  12. ^ A b Sochor-klein; et al. (1996). "Syntéza a struktura peptidoglykanu v systému Windows Staphylococcus haemolyticus Vyjadřování zvyšující se úrovně rezistence na glykopeptidová antibiotika “. Journal of Bacteriology. 178 (15): 4696–4703. doi:10.1128 / jb.178.15.4696-4703.1996. PMC  178241. PMID  8755902.
  13. ^ A b C d E F Flahaut; et al. (2008). "Strukturální a biologická charakterizace kapsulárního polysacharidu produkovaného Staphylococcus haemolyticus". Journal of Bacteriology. 190 (5): 1649–1657. doi:10.1128 / JB.01648-07. PMC  2258659. PMID  18165309.
  14. ^ A b C Cerca; et al. (2005). „Srovnávací hodnocení citlivosti na koagulasenegativní stafylokoky v biofilmu v porovnání s planktonovou kulturou na antibiotika, jak je stanoveno výčtem bakterií nebo rychlou XTT kolorimetrií“. J Antimicrob Chemother. 56 (2): 331–336. doi:10.1093 / jac / dki217. PMC  1317301. PMID  15980094.
  15. ^ A b C d E Fredheim; et al. (2009). "Tvorba biofilmu Staphylococcus haemolyticus". Journal of Clinical Microbiology. 47 (4): 1172–1180. doi:10.1128 / JCM.01891-08. PMC  2668337. PMID  19144798.
  16. ^ Costerton; et al. (1999). „Bakteriální biofilmy: častá příčina přetrvávajících infekcí“. Věda. 284 (5418): 1318–1322. Bibcode:1999Sci ... 284.1318C. doi:10.1126 / science.284.5418.1318. PMID  10334980.
  17. ^ A b Klingenberg; et al. (2007). „Trvalé kmeny koaguláza-negativních stafylokoků na novorozenecké jednotce intenzivní péče: faktory virulence a invazivita“. Clin Microbiol Infect. 13 (11): 1100–11. doi:10.1111 / j.1469-0691.2007.01818.x. PMID  17850346.
  18. ^ A b Valle; et al. (1990). „Produkce enterotoxinů stafylokoky izolovanými ze zdravých koz“. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 56 (5): 1323–1326. doi:10.1128 / AEM.56.5.1323-1326.1990. PMC  184403. PMID  2339886.
  19. ^ A b C d E Já dokonce; et al. (1995). „Rychlá a ekonomická metoda pro identifikaci druhů klinicky významných koaguláza-negativních stafylokoků“. Journal of Clinical Microbiology. 33 (5): 1060–1063. doi:10.1128 / JCM.33.5.1060-1063.1995. PMC  228104. PMID  7615705.
  20. ^ Bolest, Maria; Wolden, Runa; Jaén-Luchoro, Daniel; Salvà-Serra, Francisco; Iglesias, Beatriz Piñeiro; Karlsson, Roger; Klingenberg, Claus; Cavanagh, Jorunn Pauline (2020-10-13). "Staphylococcus borealis sp. Nov., Izolovaný z lidské kůže a krve". International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. doi:10.1099 / ijsem.0.004499. ISSN  1466-5026.
  21. ^ A b C C. Vignaroli; F. Biavasco; P. E. Varaldo (2006). „Interakce mezi glykopeptidy a β-laktamy proti izogenním párům teikoplanin-citlivých a rezistentních kmenů Staphylococcus haemolyticus". Antimikrobiální látky a chemoterapie. 50 (7): 2577–2582. doi:10.1128 / AAC.00260-06. PMC  1489795. PMID  16801450.
  22. ^ Rolston KV, Bodey GP (2003). „Infekce u pacientů s rakovinou“. In Kufe DW, et al. (eds.). Cancer Medicine (6. vydání). BC Decker. ISBN  978-0-9631172-1-2.
  23. ^ A b C Froggatt JW, Johnston JL, Galetto DW, Archer GL (1989). "Antimikrobiální rezistence u nozokomiálních izolátů Staphylococcus haemolyticus". Antimikrobní látky Chemother. 33 (4): 460–6. doi:10.1128 / aac.33.4.460. PMC  172460. PMID  2729941.
  24. ^ Raponi; et al. (2005). „Antimikrobiální citlivost, biochemické a genetické profily kmenů Staphylococcus haemolyticus izolovaných z krevního oběhu pacientů hospitalizovaných na jednotkách kritické péče“. J Chemother. 17 (3): 264–9. doi:10.1179 / joc.2005.17.3.264. PMID  16038519. S2CID  22579239.
  25. ^ Chiew; et al. (2007). "Detekce vankomycinu heterorezistentního Staphylococcus haemolyticus a vankomycinu středně rezistentního Staphylococcus epidermidis pomocí screeningového agaru na vankomycin". Patologie. 39 (3): 375–7. doi:10.1080/00313020701330441. PMID  17558874.
  26. ^ Sieradzki, Krzysztof; Villari, Paolo; Tomasz, Alexander (1998). „Snížená citlivost na teikoplanin a vankomycin mezi klinickými izoláty stafylokoků rezistentními na methicilin rezistentními na koagulázu“. Antimikrobiální látky a chemoterapie. 42 (1): 100–107. doi:10.1128 / AAC.42.1.100. PMC  105463. PMID  9449268.

externí odkazy