dr A. Ekiel
PRELEKCJA 4
gronkowce
Charakterystyka:
- Gram(+), tworzą skupiska groniaste
- katalazo-dodatnie
- nie wytwarzają przetrwalników
- nie wykazują ruchu
- głównie tlenowce ale mogą żyć jako względne beztlenowce
- halofity - tolerują zawartość 10% NaCl w podłożu
- występują na skórze i błonach śluzowych ludzi, innych ssaków i ptaków
- posiada kwasy tejchojowe w ścianie komórkowej (s. aureus - rybitolowy kw. Tejchojowy, S. epidermidis - glicerolowy kwas tejchojowy)
- w peptydoglikanie występują mostki pentaglicynowe przyłączone do tetrapeptydów związnych z kwasem muraminowym (mostki czynią gronkowce wrażliwymi na lizostafinę)
Flora bakteryjna skóry:
a) Propionibacterium:
- P. acnes
- P. granularis
- P. avium
b) Corynebacterium hofmanni
c) Staphylococcus:
- S. aureus
- S. epidermidis
- S. hominis
- S. saprophyticus
- S. capitis
Gronkowce koagulazo(+):
- Staphylococcus aureus
Gronkowce koagulazo(-):
- Staphylococcus epidermidis
- S. haemolyticus
- S. saprophyticus
- S. lugdunensis
- S. warnerii
- S. capitis
- S. hominis
- S. cohnii
- S. simulans
- S. auricularis
S. aureus - czynniki zjadliwości:
a) białko A:
- białko powierzchniowe kowalencyjnie związane z warstwą peptydoglikanu u 90% szczepów S. aureus
- wiąże region Fc immunoglobulin blokując opsonizację, nie blokując jednak aktywacji dopełniacza
b) polisacharydowa otoczka
c) inwazyny:
- enzymy ułatwiające penetrację
- hialuronidaza, fibrynolizyny, nukleazy, proteazy, ligaza, koagulaza, kolagenazy
d) hemolizyny:
- powodują lizę erytrocytów
e) leukocydyny:
- niszczy wielojądrzaste leukocyty i makrofagi
f) adhezyny
g) TSST-1
- egzotoksyna pirogenna odpowiedzialna za zespół wstrząsu toksycznego
h) eksfoliatyny:
- rozszczepiają warstwę ziarnistą skóry, co powoduje złuszczanie powierzchniowych warstw naskórka
- toksyny te są immunogenne
- 2 typy: jeden kodowany przez plazmid, drugi przez chromosom
i) enterotoksyny
- enterotoksyna-A - odpowiedzialna za gronkowcowe zatrucie pokarmowe (objawy: wymioty i biegunka), enterotoksyny B-F są podobne do enterotoksyny A
j) receptory wiążące glikoproteiny macierzy, fibronektynę, kolagen, lamininę, fibrynogen, sialoproteinę, witronektynę
k) czynnik skupienia komórek - CF
Podział egzotoksyn gronkowcowych:
1. egzotoksyny pirogenne:
- enterotoksyny
- TSST-1
→ działają jako superantygeny reagując nieswoiście zarówno z cząsteczkami MHC II makrofagów jak i z łańcuchem b receptora TCR limfocytów T; reakcja ta skutkuje masowym uwolnieniem cytokin do krwiobiegu, co może doprowadzić do wstrząsu
2. leukocydyna
3. toksyny eksfoliatywne (epidermolityczne)
Staphylococcus aureus:
- 30% zdrowych ludzi jest jego nosicielami
- składnik mikroflory fizjologicznej skóry (nozdrza, okolica okołoodbytnicza, linia graniczna między czołem a owłosioną skórą głowy)
- drogi przenoszenia: poprzez bezpośredni kontakt (ręce), rzadziej drogą powietrzną, na cząsteczkach kurzu
Postacie kliniczne pierwotnych chorób wywoływanych przez S. aureus:
1. Zakażenia skórne (ropny charakter, występuje miejscowa martwica):
a) liszajec:
- najczęściej wywołuje go typ fagowy 71 S. aureus (rzadziej: S. epidermidis i paciorkowce)
- bardzo zakaźne powierzchowne zakażenie
- występują różnej wielkości pęcherze zawierające przejrzysty lub żółtawy płyn, pokrywające się następnie strupami
- najczęściej na kończynach w miejscach urazów lub ukąszeń
b) zapalenie mieszków włosowych:
- ograniczona forma zakażenia skóry
- etiologia: S. aureus, S. epidermidis, P. aeruginosa
c) czyrak
d) jęczmień:
- mały czyrak na brzegu powieki
e) ropnie i czyrak mnogi:
- mnogie, połączone ropnie obejmujące mieszki, gruczoły potowe i otaczającą tkankę
- najgroźniejsze - ryzyko bakteriemii
- najczęstsze na skórze szyi i karku
2. Zakażenia głębokie:
a) zapalenie szpiku i kości:
- S. aureus jest najczęstszym czynnikiem etiologicznym, szczególnie u dzieci
b) zapalenie płuc:
- w płucach powstają ropnie
- najczęściej u osłabionych pacjentów, jako powikłanie grypy lub po aspiracji ciała obcego
c) ostre zapalenie wsierdzia:
- występuje u narkomanów i po przeszczepach zastawek
- występuje miejscowy wzrost bakterii na zastawkach serca (w tzw. wegetacjach)
- wczesne zapalenie zastawek - najczęściej spowodowane przez S. epidermidis
- późne (po upływie 2 miesięcy) zapalenie - najczęściej przez Streptococcus viridans
d) zapalenie stawów
e) posocznica i ropnie narządów wewnętrznych
3. Choroby wywołane toksynami gronkowcowymi:
a) gronkowcowe zapalenie złuszczające skóry - SSSS:
- występuje najczęściej u dzieci poniżej 5 roku życia
- skórne objawy są spowodowane zakażeniem szczepem S. aureus wytwarzającym eksfoliatyny
- powstają liczne, duże pęcherze (w końcu pękające), oddalone od miejsca pierwotnego zakażenia
b) liszajec pęcherzowy:
- również wywołuje go toksyna eksfoliatywna wydzielana przez S. aureus
- lżejszy przebieg od SSSS, powstaje kilka dużych pęcherzy, które mogą pękać
c) płonica gronkowcowa:
- nie złuszczająca się rumieniowa wysypka - przypomina wysypkę płoniczą
- w przeciwieństwie do płonicy paciorkowcowej - język i podniebienie rzadko są zajęte w płonicy gronkowcowej
d) gronkowcowe zatrucia pokarmowe:
- gwałtowne wymioty i biegunka kilka godzin po spożyciu skażonego pożywienia (ciastka z kremem, mięso) zawierającego enterotoksyny gronkowcowe (głównie enterotoksynę A)
- enterotoksyny są oporne na ciepło i proteazy, żywe gronkowce nie są potrzebne, by powstały objawy
- zatrucie ustępuje 24-48 godzin przy odpowiednim nawodnieniu
e) TSS:
- zespół wstrząsu toksycznego
- choroba gorączkowa, która może doprowadzić do niewydolności narządów i śmierci
- objawy: wymioty, biegunka, rumieniowa wysypka na skórze, bóle mięśni, spadek RR
- głównym czynnikiem sprawczym jest toksyna TSST-1, ale TSS może wywołać każdego rodzaju egzotoksyna pirogenna
Występowanie w ludzkiej populacji:
20% - nosiciele S. aureus
60% - nosicielstwo okresowe (okresowa kolonizacja)
20% - osoby oporne na kolonizacje
Nosicielstwo/kolonizacja przez Staphylococcus aureus nie wymagają leczenia za wyjątkiem niektórych sytuacji zawodowych.
Walka z nosicielstwem musi być racjonalna i systematyczna, gdyż rekolonizacja po zaprzestaniu leczenia jest regułą.
Diagnostyka:
1. badanie mikroskopowe
2. hodowla:
- rosną szybko na podłożach wzbogaconych w warunkach tlenowych (w beztlenowych też)
- zdolność do wzrostu w warunkach hamujących wzrost innych bakterii (7,5% NaCl, 40% żółć)
- agar z krwią - przeznaczony do izolacji gronkowców z materiałów nie skażonych inną florą
- przy skażeniu materiału innymi bakteriami zalecane podłoża wybiórcze (czynnik warunkujący wybiórczość: 7-10 % NaCl, polimyksyna, 40% żółć)
- agar z solą i mannitolem jest wybiórczy i różnicujący dla poszczególnych gat. Staphylococcus
3. identyfikacja:
- test na koagulazę - enzym wytwarzany przez S. aureus, który aktywuje trombinę powodując natychmiastowe ścinanie kropli osocza
Leczenie:
- leczenie empiryczne: penicylinazooporne penicyliny (oksacylina, flukloksacylina) lub I generacja cefalosporyn
- wankomycyna - leczenie zakażeń MRSA
- u uczulonych na beta-laktamy - cefalosporyny, erytromycyna, klindamycyna
- większość szczepów oporna na penicylinę
Różnicowanie gronkowców:
Cecha |
S. aureus |
S. epidermidis |
S. saprophyticus |
Kolor kolonii |
Żółty lub biały |
biały |
Biały lub bladopopielaty |
Hemoliza |
+ |
+/- |
- |
Wydzielanie koagulazy |
tak |
nie |
nie |
Fermentacja mannitolu |
tak |
nie |
tak |
Wrażliwość na bacytracynę |
wrażliwy |
wrażliwy |
oporny |
S. saprophyticus
- wywołuje zakażenia układu moczowego oraz zakażenia oportunistyczne.
S. epidermidis (rzadziej inne CNS):
- zakażenia odcewnikowe
- zakażenia związane ze stosowaniem biomateriałów (BAI - biomaterial associated infections)
"zakażenie gronkowcowe związane z polimerem" - zakażenie wszczepionych ciał obcych z polimeru.
Gronkowcowe zakażenia szpitalne:
- sepsa
- zapalenie wsierdzia
- zakażenia miejsca operowanego
- zapalenie kości i stawów
- zapalenie płuc
- pourazowe zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych
- ropnie wielonarządowe w wyniku krwiopochodnego wysiewu
- ropień sutka
- SSSS, TSS, zatrucia pokarmowe
CNS:
Postaci kliniczne zakażeń:
- bakteriemia
- zapalenie kości po wszczepie protezy stawowej
- infekcje OUN związane z zastosowaniem zastawki i odpływów PMR
- zakażenia po przeszczepie narządów
- czynnik etiologiczny 30% zakażeń noworodków na oddziałach intensywnej terapii
U osób z grup ryzyka należy go traktować jako istotny czynnik epidemiologiczny zakażenia:
54% - CNS
4% - MSSA
1% - MRSA
Kontaminacja biomateriału w momencie jego implantacji lub w następstwie przejściowej bakteriemii:
a) adhezja:
- odwracalna - zachodząca przy udziale sił fizycznych
- nieodwracalna - wynikająca z obecności adhezyn oraz wytwarzania śluzu integralnie związanego z komórką bakteryjną
b) formowanie biofilmu:
- biofilm - wielokomórkowa struktura (organizm bakteryjny) pokrywająca powierzchnię zasiedlonej tkanki lub biomateriału, dysponująca siecią przepływających sygnałów dla regulacji ekspresji genowej i różnicowania komórek
Dojrzewanie biofilmu:
- poprzez podziały komórek bakteryjnych oraz dołączanie komórek pochodzących z zewnątrz
System Quorum Sensing:
- działa jako system komunikacyjny przy dużym zagęszczeniu bakterii
- bakterie wytwarzają różnorodne czynniki sygnałowe
- zachodzi też komunikacja na linii bakteria-tkanka
CNS:
- śródkomórkowy antygen polisacharydowy PIA
- Ica A, D, C
- białko baA (?) - aktywność N-acetylotransferazy
Biofilm a patogenność:
a) chroni komórki bakteryjne przed mechanizmami obronnymi gospodarza:
- utrudnia fagocytozę
- ogranicza opsonizację
- zaburza chemotaksję
- ??
- zmniejsza penetrację przeciwciał
b) sprzyja przetrwaniu bakterii
c) stymuluje powstawanie nowych cech zjadliwości
d) sprzyja zwiększaniu stężenia bakterii w miejscu zakażenia
e) sprzyja przemieszczaniu się bakterii
Rodzaje oporności na antybiotyki beta-laktamowe:
a) oporność enzymatyczna - beta-laktamazy
b) oporność receptorowa - zmiany w strukturze PBP prowadzące do zmniejszenia lub utraty powinowactwa antybiotyków beta-laktamowych
PBP - białka będące miejscem docelowym dla penicylin i innych beta-laktamów (są to m.in. enzymy uczestniczące w budowie ściany komórkowej)
Badanie lekooporności gronkowców:
1. oznaczanie wytwarzana penicylinaz:
a) test cefinazowy:
- krążek z nitrocefiną
b) metoda dyfuzyjno-krążkowa:
- krążek z penicyliną (10 IU)
- w związku z wysokim odsetkiem szczepów wytwarzających penicylinazy (w niektórych ośrodkach nawet 90%) można pominąć rutynowe oznaczanie wrażliwości na penicylinę
2. określanie metycylinooporności:
a) metoda dyfuzyjno-krążkowa
- krążek z cefoksytyną (30 ug) lub krążek z oksacyliną (1 ug)
b) metoda przeglądowa z oksacyliną (dla S. aureus):
- podłoże MHA z oksacyliną w stężeniu 6 ug/ml i dodatkiem 4% NaCl
c) testy polegające na wykrywaniu białka PBP 2a - produktu genu mecA, warunkującego oporność na metycylinę
d) metody genetyczne - wykrywanie genu mecA - pozostają „złotym standardem”
3. identyfikacja i interpretacja kliniczna fenotypów oporności na linkosamidy, makrolidy i streptograminy B
a) metoda dwóch krążków:
- nakładamy krążki z erytromycyną i klindamycyną w odległości 15-26 mm od krawędzi krążków
4. badanie wrażliwości na glikopeptydy:
a) metoda dyfuzyjno-krążkowa (krążek z wankomycyną) oraz metoda przeglądowa z wankomycyną (BHIA z 6 ug/ml VA)
b) oznaczanie wartości MIC oraz metoda przeglądowa z wankomycyną (BHIA z 6 ug/ml VA)
c) metody referencyjne:
- metoda mikrorozcieńczeń w bulionie
- metoda rozcieńczeń w agarze
- Etest
MRSA:
- gronkowiec złocisty oporny na metycylinę
MSSA:
- gronkowiec złocisty wrażliwy na metycylinę
MRCNS:
- oporny na metycylinę gronkowiec koagulazo-ujemny
MSCNS:
- wrażliwy na metycylinę gronkowiec koagulazo-ujemny
HA-MRSA:
- szczepy MRSA izolowane z zakażeń szpitalnych
CA-MRSA:
- szczepy MRSA izolowane z zakażeń pozaszpitalnych
Metycylinooporność:
- szczepy gronkowców oporne na metycylinę (MRSA, MRSNS) są oporne in vivo na wszystkie antybiotyki beta-laktamowe (tj. penicyliny, penicyliny skojarzone z inhibitorami beta-laktamaz, cefalosporyny, karbapenemy).
CA-MRSA:
- nowym problemem diagnostycznym i epidemiologicznym jest pojawianie się szczepów MRSA w środowisku pozaszpitalnym czyli CA-MRSA
- szczepy te charakteryzują się heterogennym poziomem oporności na antybiotyki beta-laktamowe, co niesie z sobą ryzyko nierozpoznania tego mechanizmu w rutynowej diagnostyce mikrobiologicznej a co za tym idzie - niepowodzeń terapeutycznych
- szczepy CA-MRSA poza opornością na antybiotyki beta-laktamowe związaną z metycylinoopornością, są wrażliwe na różne antybiotyki innego typu, podczas gdy szczepy HA-MRSA są zwykle wielolekooporne
- w przeciwieństwie do HA-MRSA, większość szczepów CA-MRSA posiada gen leukocydyny Panton-Valentine (PVL - Panton-Valentine leucocidin)
- PVL należy do cytotoksyn powodujących martwicę tkanek i lizę leukocytów
- obecność w genomie CA-MRSA genów PVL uznaje się za marker informujący nas, że mamy do czynienia ze szczepem pozaszpitalnym odmiennym od klonów szpitalnych!!
CA-MRSA - klinika:
- najczęściej powodują pierwotne zakażenia skóry i tkanek miękkich oraz martwicze zapalenie płuc, któremu często towarzyszy bakteriamia
- w przeciwieństwie do HA-MRSA, zakażenia CA-MRSA występują u osób młodych i bez czynników ryzyka
- 75% przypadków martwiczego zapalenia płuc wywołanego przez CA-MRSA kończy się zgonem, średnia przeżywalność wynosi 4 dni, często jest ono wynikiem powikłań pogrypowych
Gronkowce skórne i koagulazo-ujemne szybciej nabierają oporności.
MRSA stanowi 10-25% gronkowców.
MRSA:
- dobrze zaadaptowane do przeżycia w warunkach szpitalnych, są bardzo łatwo przekazywane z pacjenta na pacjenta w obrębie oddziałów szpitalnych oraz pomiędzy szpitalami
- kolonizują osoby w wieku podeszłym oraz poważnie chore
- HaMRSA - Pol1 - najczęstszy
- HaMRSA - Pol2
Glikopeptydy - są skuteczne w leczeniu MRSA; zaburzają one syntezę ściany komórkowej bakterii
- wiążą się z warstwą peptydoglikanu a następnie swoiście z końcową amino-acylo-D-alanylo-D-alaniną rosnącego peptydoglikanu
Metycylinooporność:
- homogenna - wszystkie komórki są niewrażliwe
- heterogenna - 2/3 komórek jest niewrażliwych, ale reszta jest wrażliwa
VRSA:
- oporny na wankomycynę S. aureus
- mechanizm oporności polega na wytwarzaniu zmienionych prekursorów peptydoglikanu (D-Ala-...)
VISA:
- średnio wrażliwy na wankomycynę S. aureus
- polega na wiązaniu docelowego antybiotyku zanim osiągnie miejsce docelowego działania
hVISA:
- S. aureus średnio wrażliwy na wankomycynę, o heterogennej ekspresji oporności inaczej: S. aureus z obniżoną wrażliwością na wankomycynę
Zdarzają się pojedyncze przypadki VRSA u pacjentów z grup ryzyka (cukrzycą, niewydolnością nerek)
Nowe opcje terapeutyczne w leczeniu zalażeń o etiologii VRSA, VISA, VRSA :
- streptograminy (chinupristyna B, dalfopristyna A)
- linezolid
- telitromycyna (ketolidy)
- tigecyklina (glicylcykliny - pochodne minocykliny)
- daptomycyna - nowy lek z grupy lipopeptydów, do stosowania parenteralnego
Wskazania:
- leczenie powikłanych zakażeń skóry i tkanek miękkich, bakteriemii i infekcyjnego zapalenia wsierdzia wywołanego przez Staphylococcus spp. i Streptococcus spp. z wyjątkiem S. pneumoniae!
Oksazolidynony:
- chemioterapeutyki
- przedstawiciele: linezolid, eprezolid
- działają bakteriostatycznie
- ich mechanizm działania polega na hamowaniu syntezy białka na bardzo wczesnym etapie (kompleks inicjatorowy translacji w rybosomach bakteryjnych)
Lipopeptydy, glikopeptydy, glikolipidy:
- powodują depolaryzację błony cytoplazmatycznej i ucieczkę jonów potasu
Identyfikacja i interpretacja kliniczna fenotypów oporności na linkosamidy, makrolidy i streptograminy B - schemat algorytmu:
1. Szczepy wrażliwe na erytromycynę mogą być:
a) wrażliwe na linkomycynę/klindamycynę - nie stanowią one wtedy dużego problemu klinicznego
b) oporne na linkomycynę i na klindamycynę:
- taką oporność warunkuje L-fenotyp, mechanizm związany z genem oporności lin(A)
- w zakażeniach szczepami z tego rodzaju opornością nie należy stosować linkomycyny i klindamycyny!!
- przy wyniku wskazującym na L-fenotyp zaleca się powtórzenia badania w celu wykluczenia błędu
2. Szczepy oporne na erytromycynę mogą być:
a) oporne na linkomycynę i klindamycynę:
- taki fenotyp oporności określamy jako MLS b konstytutywny!!
- mechanizm oporności związany jest z genem erm
- w takich przypadkach nie powinno się stosować żadnych makrolidów, linkozamidów i streptogramin z grupy B!!
b) wrażliwe na linkomycynę i klindamycynę ze spłaszczeniem strefy zahamowania wzrostu:
- taki fenotyp odporności określamy jako MLSb indkukcyjny!!
- mechanizm oporności również związany z genem erm
- tu również nie powinno się stosować żadnych makrolidów, linkozamidów ani streptogramin grupy B!!
c) wrażliwe na linkomycynę i klindamycynę przy braku spłaszczenia strefy zahamowania wzrostu:
- ten fenotyp odporności określamy jako MSb
- mechanizm związny jest z genem msr(A)
- w takich przypadkach nie powinno się stosować makrolidów 14- i 15-węglowych ani streptogramin grupy B
Algorytm postępowania w przypadku oznaczania wrażliwości S. aureus na wankomycynę:
Rekomendowane testy:
1. metody automatyczne oraz przeglądowa z VA w podłożu (BHIA z 6 ug/ml VA) - możliwe wyniki:
a) VA MIC<2 ug/ml oraz brak wzrostu na płytce z VA:
-> wynik: VSSA
b) VA MIC<2 ug/ml oraz wzrost na płytce z VA nasuwa:
-> podejrzenie hVISA, VISA, VRSA
c) VA MIC>4 ug/ml oraz wzrost na płytce z VA również nasuwa:
-> podejrzenie hVISA, VISA, VRSA
2. metoda krążkowo-dyfuzyjna (mało wiarygodna w przypadku szczepów hVISA i VISA) oraz przeglądowa z VA w podłożu (BHIA z 6 ug/ml VA) - możliwe wyniki:
a) strefa dla VA > 14 mm oraz brak wzrostu na płytce z VA:
-> wynik: VSSA
b) strefa dla VA > 14 mm oraz wzrost na płytce z VA nasuwa:
-> podejrzenie hVISA, VISA, VRSA
c) strefa dla VA < 14 mm oraz wzrost na płytce z VA również nasuwa:
-> podejrzenie hVISA, VISA, VRSA
Za każdym razem, gdy wynik nasuwa podejrzeniu hVISA, VISA, VRSA należy:
- sprawdzić czystość hodowli
- potwierdzić identyfikację
- potwierdzić wartość MIC metodą referencyjną (metoda mikrorozcieńczeń w bulionie, rozcieńczeń w agarze, Etest - MHA 0,5 McFarlanda)
- zachować izolat, powiadomić zespół do spraw kontroli zakażeń
- wysłać izolat do laboratorium referencyjnego w celu potwierdzenia rozpoznania hVISA, VISA, VRSA
Barwienie metodą Grama - schemat:
1. fiolet krystaliczny
2. płukanie wodą
3. płyn Lugola
4. płukanie wodą
5. alkohol
6. płukanie wodą
7. fuksyna/safranina
1