Стафилококк гемолитический
Виды бактерий

Стафилококк гемолитический
Научная классификация Редактировать эту классификацию
Домен:Бактерии
Тип:Бациллота
Сорт:Бациллы
Заказ:Кариофаналес
Семья:Стафилококковые
Род:Стафилококк
Разновидность:
S. haemolyticus
Биномиальное имя
Стафилококк гемолитический
Шлейфер и Клоос, 1975 [1]

Staphylococcus haemolyticus является представителем коагулазоотрицательных стафилококков (CoNS). [2] Он является частью кожной флоры человека, [3] и его самые большие популяции обычно находятся в подмышечных впадинах , промежности и паховых областях. [4] S. haemolyticus также колонизирует приматов и домашних животных . [4] Это хорошо известный оппортунистический патоген , и является вторым по частоте выделения CoNS ( S. epidermidis является первым). [5] Инфекции могут быть локализованными или системными и часто связаны с введением медицинских устройств . [6] [7] [8] Высокая устойчивость фенотипа к антибиотикам и способность образовывать биопленки делают S. haemolyticus сложнымдля лечения патогеном . [5] Его наиболее близкородственный вид - Staphylococcus borealis . [9]

Биология и биохимия

S. haemolyticus неподвижен, не образует спор , факультативно анаэробен и грамположителен . Клетки обычно имеют коккообразную форму и диаметр варьируется от 0,8 до 1,3 мкм. Он живет на самых разных субстратах , включая глюкозу , глицерин , мальтозу , сахарозу и трегалозу . Он также дает положительные результаты на продукцию ацетоина, аргинина , дигидролазы, бензидина , каталазы , гемолиза и липазы ; он дает отрицательные результаты на коагулазу , ДНКазу , орнитиндекарбоксилазу и фосфатазу [2]

Условия роста

Оптимальный рост происходит между 30 и 40 °C в присутствии кислорода и 10% NaCl . Однако некоторые штаммы могут расти при температурах от 18 до 45 °C. Рост при 15 °C или 15% NaCl слабый или отсутствует. [2]

Структура генома

Геном штамма S. haemolyticus JCSC1435 содержит хромосому размером 2 685 015 п.н. и три плазмиды размером 2 300 п.н. , 2 366 п.н. и 8 180 п.н. Хромосома сопоставима по размеру с хромосомами S. aureus и S. epidermidis и содержит схожее содержание G+C . Кроме того, большая часть открытых рамок считывания (ORF) сохраняется во всех трех видах. В среднем ортологичные ORF идентичны на 78%. Однако у S. haemolyticus есть уникальные области хромосом, распределенные вблизи oriC ( источник репликации хромосомной ДНК ), и эти области в совокупности называются «окружением oriC». [10]

Как уже отмечалось, некоторые ORF S. haemolyticus отличаются от S. aureus и S. epidermidis . Некоторые из этих ORF кодируют генные продукты с известными биологическими характеристиками, такими как регуляция синтеза РНК , транспорт рибозы и рибита , а также основные компоненты биосинтеза нуклеиновой кислоты и тейхоевой кислоты клеточной стенки . Другие уникальные ORF, вероятно, кодируют продукты, связанные с бактериальным патогенезом , и по крайней мере три из этих ORF демонстрируют гомологию со стафилококковыми гемолизинами . [10]

Геном S. haemolyticus также содержит много последовательностей вставок (IS). Эти элементы IS могут способствовать частым геномным перестройкам, которые ускоряют диверсификацию вида. Теоретически, эти адаптации могут помочь S. haemolyticus преодолеть неблагоприятные эффекты химического воздействия ( например , использование антибиотиков ). В таблице ниже приведен список генов, которые, как известно, связаны с устойчивостью S. haemolyticus к антибиотикам . [10] [11]

СортАнтимикробный агентМИК (мг/л)ИДЕНТИФИКАТОР ОРФИмя генаПродуктРасположение
ПенициллиныОксациллин>512Ш0091мекАПенициллин-связывающий белок 2'ΨSCC mec(h1435)
Ампициллин64SH1764блаЗβ-лактамазаТн552
метициллинмекАПенициллин-связывающий белок 2'ΨSCC mec(h1435)
ЦефалоспориныЦефтизоксим>512Ш0091мекАПенициллин-связывающий белок 2'ΨSCC mec(h1435)
МакролидыЭритромицин>512pSHaeB1ermCрРНК аденин N-6-метилтрансферазаПлазмида pSHaeB
Ш2305мсрСААТФ-зависимая система оттокаπSh1
Ш2306миль/чBMМакролид 2'-фосфотрансферазаπSh1
ХинолоныОфлоксацин8Ш0006гирАДНК-гираза ( топоизомераза II ) субъединица А ( точечная мутация C7313T)
Ш1553parC (grlA)Субъединица А топоизомеразы IV ( точечная мутация G1598138A)
ТетрациклиныТетрациклин2
Миноциклин0,5
АминогликозидыКанамицин>512SH1611aacA-aphDБифункциональная аминогликозид N-ацетилтрансфераза и аминогликозид фосфотрансферазаТн 4001
Тобрамицин16SH1611aacA-aphDБифункциональныйТн 4001
Гентамицин64SH1611aacA-aphDБифункциональныйТн 4001
ГликопептидыВанкомицин4
Тейкопланин64
ФосфомицинФосфомицин>512pSHaeA1фосБГлутатионтрансферазаПлазмида pSHaeA

Клеточная стенка

Как и другие грамположительные микробы, S. haemolyticus имеет толстую, довольно однородную клеточную стенку (60-80 нм), состоящую из пептидогликана , тейхоевой кислоты и белка . Пептидогликан группы A3 (с L-лизином в качестве диаминокислоты в положении 3 пептидной субъединицы и богатым глицином межпептидным мостиком) является характерной особенностью этого микроба, а два преобладающих поперечных мостика - это COOH-Gly-Gly-Ser-Gly-Gly-NH2 и COOH-Ala-Gly-Ser-Gly-Gly-NH2. [2] [12] Изменения этих поперечных мостиков связаны с устойчивостью к гликопептидам. [12] Тейхоевые кислоты S. haemolyticus представляют собой водорастворимые полимеры с повторяющимися фосфодиэфирными группами, ковалентно связанными с пептидогликаном. Тип пептидогликана L-Lys-Gly 3,5-4,0, L-Ser0,9-1,5 Тейхоевая кислота содержит как глицерин , так и N-ацетилглюкозамин . Основными жирными кислотами клеточной стенки являются CBr-15, CBr-17, C18 и C20. [2]

Капсула

Некоторые штаммы S. haemolyticus способны продуцировать капсульный полисахарид (CP). [10] [13] Штамм S. haemolyticus JCSC1435 содержит оперон капсулы , расположенный в «окружении oriC». [10] Этот оперон содержит 13 ORF в области 14 652 п.н. и называется локусом cap sh . Первые семь генов cap sh ( capA sh через capG sh ) гомологичны локусу cap5 или cap8 S. aureus . Однако capH через capM уникальны для S. haemolyticus , [10] и этот регион кодирует ферменты для уникального остатка тридезоксисахара, который N-ацилируется аспарагиновой кислотой . [13]

На продукцию CP влияют культуральная среда и фаза роста . Культивирование в триптическом соевом бульоне (TSB)], TSB с 1% глюкозы , бульоне с сердечно-мозговым экстрактом или колумбийском бульоне с 2% NaCl способствует продукции CP; культивирование на чашках с колумбийским солевым агаром является субоптимальным. Только следовые количества CP генерируются до конца экспоненциальной фазы, а максимальная скорость продукции CP не достигается до ранней стационарной фазы. [13]

CP считается фактором вирулентности , поскольку он обеспечивает устойчивость к комплемент - опосредованному полиморфноядерному нейтрофильному фагоцитозу . [ необходима ссылка ]

Образование биопленки

Способность прилипать к медицинским устройствам и впоследствии образовывать биопленки является основным фактором вирулентности , связанным с S. haemolyticus . [3] [5] [14] [15] Образование биопленок увеличивает устойчивость к антибиотикам [5] [14] [15] и часто приводит к персистирующим инфекциям. [16] [17] Биопленки S. haemolyticus не зависят от полисахаридного межклеточного адгезина (PIA), а отсутствие оперона ica ( кластера генов , кодирующего выработку PIA) можно использовать для различения изолятов S. haemolyticus от других видов CoNS. [3] [13] [15]

На образование биопленки влияют различные факторы, включая углеводы , белки и внеклеточную ДНК . Анализы отсоединения с NaIO 4 , протеиназой K или ДНКазой дают 38%, 98% и 100% отсоединения соответственно. Высокий уровень отсоединения, связанный с обработкой ДНКазой, побудил нескольких авторов предположить функцию адгезии клетка-поверхность и/или клетка-клетка для внеклеточной ДНК. На образование биопленки также, по-видимому, влияет присутствие глюкозы и NaCl. Образование биопленки усиливается при культивировании в TSB с 1% глюкозы и уменьшается при культивировании в TSB с 3% NaCl. [15] Производство капсульного полисахарида снижает образование биопленки. [13]

Субингибиторные концентрации (sub minimum inhibitive concentrates ) антибиотика диклоксациллина также влияют на рост биопленок S. haemolyticus . Биопленки, образованные в присутствии субингибиторных концентраций диклоксациллина, содержат меньше биомассы и имеют измененный состав. Они тоньше, покрывают меньшую площадь поверхности и менее гидрофобны , но они также имеют повышенный уровень устойчивости к диклоксациллину. [14]

Токсины

Некоторые штаммы S. haemolyticus продуцируют энтеротоксины (SE) и/или гемолизины . [10] [18] В исследовании 64 штаммов S. haemolyticus было отмечено производство SEA, SEB, SEC и/или SEE (отсутствовал только SED). Кроме того, было обнаружено, что 31,3% штаммов продуцируют по крайней мере один тип энтеротоксина . [18]

Идентификация

S. haemolyticus можно идентифицировать на уровне вида с помощью различных ручных и автоматизированных методов. Наиболее часто используются: референтный метод (основанный на тестах роста), API ID 32 Staph (bioMe´rieux), Staph-Zym (Rosco), UZA (быстрый 4-часовой метод), а также полимеразная цепная реакция и электрофоретический анализ последовательности генов 16S рРНК , hsp60 или sodA . Предпочтение в отношении конкретного метода обычно зависит от удобства, экономичности и требуемой специфичности (некоторые виды имеют идентичную 16S рРНК). [7] [19] Наиболее близкородственным видом S. haemolyticus является Staphylococcus borealis . [9]

МетодПроведенные тестыИнтерпретация
Ссылка16 обычных тестов роста, включая: пигмент колонии, ДНКазу, щелочную фосфатазу, орнитиндекарбоксилазу, уреазу, продукцию ацетоина, чувствительность к новобиоцину, устойчивость к полимиксину и продукцию кислоты из D-трегалозы, D-маннита, D-маннозы, D-туранозы, D-ксилозы, D-целлобиозы, мальтозы и сахарозыРезультаты сравниваются с литературными данными по видам стафилококков [19]
API ID 32 Стафилококк (bioMerieux)Бактериальную суспензию добавляют в набор лунок, содержащих высушенные субстраты, для проведения 26 колориметрических тестов.После 24 часов инкубации при температуре 37 °C и добавления нескольких других реагентов результаты определяются автоматизированным компьютером с использованием программного обеспечения APILAB ID 32 [19]
Staph-Zym (Роско)Бактериальная суспензия добавляется в мини-пробирки для проведения 10 метаболических или ферментативных тестов.Результаты определяются по изменению цвета после 24 часов инкубации и тестам на чувствительность к полимиксину и новобиоцину [19]
УЗА (быстрый 4-часовой метод)Этот метод представляет собой двухэтапный процесс. Первый этап состоит из трех тестов, измеряемых после четырех часов инкубации при 37 °C: продукция кислоты из D-трегалозы, уреаза и щелочная фосфатаза. Второй этап включает четыре возможных теста, которые проводятся по мере необходимости после 24 часов инкубации при 37 °C. Это: орнитиндекарбоксилаза, чувствительность к новобиоцину, чувствительность к фосфомицину и анаэробный рост.Результаты сравниваются с литературными данными по видам стафилококков [19]
ПЦР и электрофорезИспользует геноспецифичные вырожденные праймеры для амплификации фрагментов ДНК, эти фрагменты разделяются с помощью электрофореза, а затем очищаются для секвенирования ДНК.Результаты определяются путем анализа последовательности [7]

Клиническое значение

S. haemolyticus является вторым наиболее клинически изолированным CoNS ( S. epidermidis является первым) и считается важным внутрибольничным патогеном. [20] Инфекции человека включают: эндокардит нативного клапана , сепсис , перитонит и инфекции мочевыводящих путей , ран , костей и суставов . [3] [4] [5] [13] Редкие инфекции мягких тканей обычно возникают у пациентов с ослабленным иммунитетом . [21] Как и другие CoNS, S. haemolyticus часто ассоциируется с введением инородных тел , таких как протезные клапаны, шунты спинномозговой жидкости , ортопедические протезы и внутрисосудистые, мочевые и диализные катетеры . [6] [7] [8] S. haemolyticus обладает множественной лекарственной устойчивостью [22] и способен образовывать биопленки, что делает инфекции особенно трудными для лечения. [17]

Инфекции, связанные с сосудистым катетером

Стафилококк на катетере

S. haemolyticus может колонизировать центральные венозные катетеры и вызывать серьезные медицинские осложнения. Колонизация происходит, когда S. haemolyticus мигрирует с кожи, по внешней поверхности устройства или из ступицы из-за манипуляций со стороны медицинских работников. В любом случае существует высокая вероятность того, что микроб сформирует биопленку. Эти инфекции могут оставаться локализованными или стать системными (т. е. бактериемией). Тяжесть инфекции варьируется в зависимости от типа катетера , частоты манипуляций и факторов вирулентности штамма S. haemolyticus . Удаление катетера обычно считается лучшим лечением, но это не всегда возможно. В качестве альтернативы можно вводить ванкомицин или тейкопланин . [8] Последние данные свидетельствуют о том, что гликопептиды можно дополнять β-лактамами для синергетического эффекта. [20]

Устойчивость к антибиотикам

S. haemolyticus имеет самый высокий уровень устойчивости к антибиотикам среди CoNS. [15] Различные штаммы устойчивы к одному или нескольким из этих антибиотиков : пенициллинам , цефалоспоринам , макролидам , хинолонам , тетрациклинам , аминогликозидам , гликопептидам и фосфомицину (см. таблицу в разделе «Структура генома»), [5] [10] [22] [23] и распространена множественная лекарственная устойчивость . [22] Как указано выше, начали появляться даже штаммы, устойчивые к гликопептидам (ванкомицину и тейкопланину). [6] [20] [24] [25]

Ссылки

  1. ^ Шлейфер, КХ; Клоос, ВЭ (1975). «Выделение и характеристика стафилококков из кожи человека I. Исправленные описания Staphylococcus epidermidis и Staphylococcus saprophyticus и описания трех новых видов: Staphylococcus cohnii, Staphylococcus haemolyticus и Staphylococcus xylosus». Международный журнал систематической бактериологии . 25 (1): 50–61 . doi : 10.1099/00207713-25-1-50 . ISSN  0020-7713.
  2. ^ abcde Пол Де Вос; Джордж Гаррити; Дороти Джонс; Ноэль Р. Криг; Вольфганг Людвиг; Фред А. Рейни; Карл-Хайнц Шлейфер; Уильям Б. Уитмен, ред. (2009). Руководство Берджи по систематической бактериологии . Том 3. Фирмикуты (2-е изд.). Springer-Verlag . ISBN 978-0-387-95041-9.
  3. ^ abcd de Silva; et al. (2002). «Оперон ica и продукция биопленки у коагулазоотрицательных стафилококков, связанных с носительством и заболеванием в отделении интенсивной терапии новорожденных». Журнал клинической микробиологии . 40 (2): 382–388 . doi :10.1128 / jcm.40.02.382-388.2002. PMC 153361. PMID  11825946. 
  4. ^ abc Фишетти, А.; Новик, Р.П.; Ферретти, Джей-Джей; Портной, Д.А.; Руд, Дж.И.; Лина, Г.; Этьен, Дж.; Ванденеш, Ф. (2000). «Биология и патогенность стафилококков, кроме Staphylococcus aureus и Staphylococcus epidermidis». Грамположительные возбудители . Вашингтон, округ Колумбия: ASM Press. стр.  450–462 . ISBN. 978-1-55581-166-2.
  5. ^ abcdef de Allori; et al. (2006). «Устойчивость к антимикробным препаратам и образование биопленок в клинических изолятах коагулазоотрицательных штаммов стафилококка». Biol. Pharm. Bull . 29 (8): 1592– 1596. doi : 10.1248/bpb.29.1592 . PMID  16880610.
  6. ^ abc Falcone; et al. (2006). «Использование тейкопланина и возникновение Staphylococcus haemolyticus: есть ли связь?». Clin Microbiol Infect . 12 (1): 96– 97. doi : 10.1111/j.1469-0691.2005.01307.x . PMID  16460556.
  7. ^ abcd Poyart; et al. (2001). «Быстрая и точная идентификация на уровне видов коагулазоотрицательных стафилококков с использованием гена sodA в качестве мишени». Журнал клинической микробиологии . 39 (12): 4296– 4301. doi : 10.1128 /JCM.39.12.4296-4301.2001. PMC 88539. PMID  11724835. 
  8. ^ abc Viale, P.; Stefani, S. (2006). «Инфекции, связанные с сосудистым катетером: микробиологическое и терапевтическое обновление». J Chemother . 18 (3): 235–49 . doi :10.1179/joc.2006.18.3.235. PMID  17129833. S2CID  25108301.
  9. ^ аб Боль, Мария; Уолден, Руна; Хаэн-Лучоро, Даниэль; Сальва-Серра, Франциско; Иглесиас, Беатрис Пиньейро; Карлссон, Роджер; Клингенберг, Клаус; Кавана, Йорунн Полин (13 октября 2020 г.). «Staphylococcus borealis sp. nov., выделенный из кожи и крови человека». Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 70 (12): 6067–6078 . doi :10.1099/ijsem.0.004499. HDL : 10037/20308 . ISSN  1466-5026. PMID  33048039. S2CID  222320446.
  10. ^ abcdefgh Takeuchi; et al. (2005). «Полногеномное секвенирование Staphylococcus haemolyticus раскрывает чрезвычайную пластичность его генома и эволюцию видов стафилококков, колонизирующих человека». Журнал бактериологии . 187 (21): 7292– 7308. doi :10.1128/JB.187.21.7292-7308.2005. PMC 1272970. PMID  16237012 . 
  11. ^ Bouchami; et al. (2011). «Антибиотикорезистентность и молекулярная характеристика клинических изолятов метициллин-резистентных коагулазо-отрицательных стафилококков, выделенных от пациентов с бактериемией в онкогематологии». Folia Microbiol . 56 (2): 122– 30. doi :10.1007/s12223-011-0017-1. PMID  21431912. S2CID  33021913.
  12. ^ ab Billet-klein; et al. (1996). «Синтез и структура пептидогликана у Staphylococcus haemolyticus, выражающего повышение уровня устойчивости к гликопептидным антибиотикам». Журнал бактериологии . 178 (15): 4696– 4703. doi : 10.1128 /jb.178.15.4696-4703.1996. PMC 178241. PMID  8755902. 
  13. ^ abcdef Flahaut; et al. (2008). «Структурная и биологическая характеристика капсульного полисахарида, продуцируемого Staphylococcus haemolyticus». Журнал бактериологии . 190 (5): 1649– 1657. doi :10.1128/JB.01648-07. PMC 2258659. PMID 18165309  . 
  14. ^ abc Cerca; et al. (2005). «Сравнительная оценка чувствительности к антибиотикам коагулазонегативные стафилококки в биопленке по сравнению с планктонной культурой, оцененная с помощью подсчета бактерий или быстрой колориметрии XTT». J Antimicrob Chemother . 56 (2): 331– 336. doi :10.1093/jac/dki217. PMC 1317301. PMID  15980094. 
  15. ^ abcde Fredheim; et al. (2009). "Формирование биопленки Staphylococcus haemolyticus". Журнал клинической микробиологии . 47 (4): 1172– 1180. doi :10.1128/JCM.01891-08. PMC 2668337. PMID  19144798 . 
  16. ^ Costerton; et al. (1999). «Бактериальные биопленки: частая причина стойких инфекций». Science . 284 (5418): 1318– 1322. Bibcode :1999Sci...284.1318C. doi :10.1126/science.284.5418.1318. PMID  10334980.
  17. ^ ab Klingenberg; et al. (2007). «Персистирующие штаммы коагулазоотрицательных стафилококков в отделении интенсивной терапии новорожденных: факторы вирулентности и инвазивность». Clin Microbiol Infect . 13 (11): 1100– 11. doi : 10.1111/j.1469-0691.2007.01818.x . PMID  17850346.
  18. ^ ab Valle; et al. (1990 ) . «Продукция энтеротоксина стафилококками, выделенными из здоровых коз». Applied and Environmental Microbiology . 56 (5): 1323– 1326. doi :10.1128/AEM.56.5.1323-1326.1990. PMC 184403. PMID  2339886. 
  19. ^ abcde Ieven; et al. (1995). "Быстрый и экономичный метод идентификации видов клинически значимых коагулазоотрицательных стафилококков". Журнал клинической микробиологии . 33 (5): 1060– 1063. doi :10.1128/JCM.33.5.1060-1063.1995. PMC 228104. PMID  7615705 . 
  20. ^ abc C. Vignaroli; F. Biavasco; PE Varaldo (2006). "Взаимодействие между гликопептидами и β-лактамами против изогенных пар чувствительных и устойчивых к тейкопланину штаммов Staphylococcus haemolyticus". Antimicrobial Agents and Chemotherapy . 50 (7): 2577– 2582. doi :10.1128/AAC.00260-06. PMC 1489795. PMID  16801450 . 
  21. ^ Rolston KV, Bodey GP (2003). «Инфекции у пациентов с раком». В Kufe DW, et al. (ред.). Cancer Medicine (6-е изд.). BC Decker. ISBN 978-0-9631172-1-2.
  22. ^ abc Froggatt JW, Johnston JL, Galetto DW, Archer GL (1989). «Устойчивость к антимикробным препаратам в нозокомиальных изолятах Staphylococcus haemolyticus». Antimicrob Agents Chemother . 33 (4): 460– 6. doi :10.1128/aac.33.4.460. PMC 172460. PMID  2729941 . 
  23. ^ Рапони и др. (2005). «Восприимчивость к антимикробным препаратам, биохимические и генетические профили штаммов Staphylococcus haemolyticus, выделенных из кровотока пациентов, госпитализированных в отделения интенсивной терапии». J Chemother . 17 (3): 264– 9. doi :10.1179/joc.2005.17.3.264. PMID  16038519. S2CID  22579239.
  24. ^ Chiew; et al. (2007). «Обнаружение гетерорезистентного к ванкомицину Staphylococcus haemolyticus и промежуточно резистентного к ванкомицину Staphylococcus epidermidis с помощью агара для скрининга ванкомицина». Патология . 39 (3): 375–7 . doi :10.1080/00313020701330441. PMID  17558874.
  25. ^ Sieradzki, Krzysztof; Villari, Paolo; Tomasz, Alexander (1998). «Снижение восприимчивости к тейкопланину и ванкомицину среди коагулазо-отрицательных метициллин-резистентных клинических изолятов стафилококков». Antimicrobial Agents and Chemotherapy . 42 (1): 100– 107. doi :10.1128/AAC.42.1.100. PMC 105463. PMID  9449268. 
  • Геном Staphylococcus haemolyticus
  • Типовой штамм Staphylococcus haemolyticus в BacDive - базе метаданных бактериального разнообразия
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Staphylococcus_haemolyticus&oldid=1187358761"