825
Zakażenia wywołane przez
ziarenkowce Gram-dodatnie
Zakażenia gronkowcowe
Waleria Hryniewicz
Ogólna charakterystyka
Gronkowce to jedne z najważniejszych patogenów bakte-
ryjnych człowieka, odpowiedzialne za wiele chorób oraz
kolonizację skóry i śluzówek. Izolowane są także od wie-
lu gatunków zwierząt. Często nazwa gatunkowa wskazu-
je na miejsce najczęstszego bytowania danego gatunku,
stąd niektóre nazwy gatunkowe odzwierciedlają kolonizo-
wane przez nie nisze, jak np. S. epidermidis, S. capitis lub
S. auricularis.
Gronkowce są Gram-dodatnimi ziarniakami układają-
cymi się najczęściej w nieregularne grona (grec. staphyle =
grona). Mogą występować także w różnych innych formach,
takich jak pojedyncze komórki, dwoinki, a nawet łańcusz-
ki, zwłaszcza w preparatach wykonanych bezpośrednio
z materiału klinicznego. Bakterie te są względnymi beztle-
nowcami, zazwyczaj katalazododatnimi, nie tworzą prze-
trwalników i nie wykazują ruchu. Mogą mieć otoczkę.
Należą do rodziny Staphylococcaceae, w której tworzą
rodzaj Staphylococcus. Obecnie znane są 32 gatunki gron-
kowców, z których 16 wyizolowano z zakażeń od ludzi. Do
najczęstszych należą S. aureus, S. epidermidis, S. haemoly-
ticus, S. saprophyticus, S. lugdunensis.
Do celów diagnostycznych gronkowce dzieli się na
podstawie zdolności wytwarzania enzymu koagulazy,
na gatunki koagulazododatnie i koagulazoujemne
(coagulase-negative Staphylococci – CNS). Z gatunków ko-
agulazododatnich za zakażenia u ludzi odpowiada Staphy-
lococcus aureus. Najbardziej patogenne dla człowieka są S.
aureus i koagulazoujemny Staphylococcus lugdunensis. Po-
zostałe gatunki, a zwłaszcza Staphylococcus epidermidis,
który jest najczęstszy, i Staphylococcus saprophyticus, mają
mniejszy potencjał chorobotwórczy i wywołują najczęś ciej
zakażenia u osób z czynnikami predysponującymi. Pierw-
szy z nich jest odpowiedzialny przede wszystkim za zaka-
żenia związane z obecnością biomateriałów (np. protezy
stawowe, sercowe, cewniki) – i są to najczęściej zakażenia
szpitalne, a drugi za infekcje dróg moczowych, zwłaszcza
u kobiet w wieku rozrodczym – są to infekcje nabyte poza
szpitalem.
Budowa gronkowców jest typowa dla bakterii Gram-
-dodatnich. Peptydoglikan i kwasy teichowe stanowią
główne składniki ściany komórkowej. To właśnie one na-
dają sztywność i kształt komórkom gronkowca. Szcze-
py S. aureus zawierają kwas ribitoloteichowy, natomiast
S. epidermidis – najczęściej gliceroloteichowy. Wiele szcze-
pów S. aureus ma wielocukrową otoczkę. Zidentyfikowa-
no 11 jej typów. W ścianie komórkowej S. aureus znajdu-
je się wiele białek o charakterze adhezyn wiążących białka
macierzy pozakomórkowej gospodarza, a także charakte-
rystyczne dla S. aureus białko A wiążące się z fragmentem
Fc immunoglobulin.
Rozdział 42
Choroby wywołane
przez bakterie
826
Część II • Choroby narządów i układów
Epidemiologia zakażeń
gronkowcowych
Głównym rezerwuarem S. aureus jest człowiek, a najczęś-
ciej zasiedlaną u niego niszą jest przedsionek nosa. Uważa
się, że istnieją dwa typy nosicielstwa nosowego S. aureus:
pierwszy – trwały i dotyczący 20-30% populacji, drugi –
przejściowy, obejmujący 50-60%, u 20-30% nie obserwu-
je się nosicielstwa. Ponadto S. aureus często kolonizuje no-
sogardło, okolice odbytu, skórę graniczącą z włosami gło-
wy i okolicę szczęki. Zwiększone nosicielstwo obserwuje
się u chorych na cukrzycę typu 1, u pacjentów poddawa-
nych hemodializie i dializie otrzewnowej, HIV-dodatnich,
u osób przyjmujących dożylnie środki odurzające.
Dane epidemiologiczne dotyczą najczęściej zakażeń
szpitalnych, obecnie określanych szerzej jako zakażenia
związane z opieką medyczną (health care associated infec-
tions – HCAI). Zwiększone ryzyko zakażenia dotyczy cho-
rych po zabiegach chirurgicznych (zakażenie miejsca ope-
rowanego), z ranami oparzeniowymi, z cewnikami naczy-
niowymi i liniami centralnymi, z wszczepionymi biomate-
riałami, a także poddawanych długotrwałej antybiotykote-
rapii. Pojawienie się CA-MRSA zwróciło jednak uwagę na
możliwość występowania ognisk epidemicznych w środo-
wisku pozaszpitalnym, w obrębie np. rodziny czy druży-
ny sportowej. Rezerwuarem drobnoustroju w szpitalu są
zarówno pacjenci, jak i personel, zwłaszcza z gronkowco-
wymi zmianami skórnymi lub zakażeniami, a także prze-
wlekli nosiciele. Do transmisji dochodzi głównie przez ręce
personelu. Droga kropelkowa (powietrzna) jest znacznie
rzadsza i ma przede wszystkim znaczenie na oddziałach
oparzeniowych. Może także dochodzić do takiej transmisji
od chorych z gronkowcowym zapaleniem płuc.
Zakażenia S. aureus zarówno MSSA, jak i MRSA mogą
mieć charakter infekcji sporadycznych lub ognisk epide-
micznych. W przypadku ogniska epidemicznego niezbęd-
ne jest jak najszybsze wdrożenie dochodzenia epidemiolo-
gicznego, które powinno być wsparte typowaniem mole-
kularnym szczepów pochodzących z ogniska. Największe
zagrożenie epidemicznym szerzeniem się S. aureus istnieje
na oddziałach neonatologicznych, intensywnej terapii, za-
biegowych i oparzeniowych. W szpitalu znajduje się tak-
że szeroki rezerwuar szczepów MRCNS i powszechne nosi-
cielstwo, zwłaszcza na skórze chorych.
Staphylococcus aureus
S. aureus, obok różnorodnych czynników zjadliwości de-
terminujących chorobotwórczość tego drobnoustroju, wy-
tworzył wiele mechanizmów oporności na leki przeciwbak-
teryjne, co powoduje, że stał się jednym z najgroźniejszych
patogenów człowieka.
Czynniki determinujące chorobotwórczość
Staphylococcus aureus ma dużą różnorodność czynni-
ków komórkowych i pozakomórkowych odpowiedzialnych
za jego inwazyjność i wywoływanie zmian chorobowych.
Ich ekspresja zależy od fazy wzrostu, czynników środowi-
skowych i miejsca zakażenia. Obserwowano pewną kore-
lację między obecnością/ekspresją danego czynnika wi-
rulencji a lokalizacją infekcji. Na pierwszym etapie zaka-
żenia szczególnie ważne są białka powierzchniowe odpo-
wiedzialne za adhezję drobnoustroju do tkanek gospoda-
rza, wspólnie określane jako białka MSCRAMM (microbial
surface components recognizing adhesive matrix molecules).
Białka te mogą wiązać fibronektynę, fibrynogen, kolageny,
trombospondynę, lamininę, sialoproteinę i witronektynę.
Dzięki tym białkom dochodzi na przykład do kolonizacji
w miejscach przerwania ciągłości skóry, a także kości i bio-
materiałów, które szybko ulegają opłaszczeniu przez białka
surowicy lub macierzy pozakomórkowej. Ważnymi białka-
mi powierzchniowymi o charakterze adhezyn są także tzw.
clumping factor A i B. Łączą się one z fibrynogenem, wy-
krzepiając go na drodze nieenzymatycznej, co jest wyko-
rzystywane w rutynowej diagnostyce S. aureus. Ważną rolę
w procesie kolonizacji nabłonków odgrywa otoczka poli-
sacharydowa. Spośród 11 wyodrębnionych typów otoczko-
wych szczepy typu 5. i 8. szczególnie często są przyczyną
ciężkiej posocznicy. Otoczka, podobnie jak obecne w ścia-
nie komórkowej białko A, ma charakter antyfagocytarny.
Białko A ma zdolność łączenia się z fragmentem Fc immu-
noglobulin, zwłaszcza IgG, ale także IgA i IgM, co powodu-
je blokowanie klasycznej drogi aktywacji dopełniacza i ha-
mowanie fagocytozy.
S. aureus wytwarza szereg toksyn cytolitycznych (np.
hemolizyny, leukocydyny) oraz enzymów (koagulaza, pro-
teinazy), które ułatwiają rozprzestrzenianie się tego drob-
noustroju w zakażonym organizmie i powodują uszkodze-
nie tkanek.
Szczególną grupę stanowią toksyny o charakterze su-
perantygenów, odpowiedzialne za specyficzne choroby
(patrz poniżej). Należą do nich eksfoliatyny (ETA, ETB
i ETD), zwane także toksynami epidermolitycznymi, tok-
syna wstrząsu toksycznego (TSST) oraz enterotoksyny.
Ważnym mechanizmem chorobotwórczości u S. aureus,
szczególnie istotnym u S. epidermidis, jest zdolność two-
rzenia biofilmu.
Czynniki chorobotwórczości podlegają regulacji przez
różne systemy, z których najlepiej poznany jest agr. System
ten reguluje ekspresję genów zjadliwości w zależności od
gęstości populacji (quorum-sensing), umożliwiając w loga-
rytmicznej fazie wzrostu gronkowców ekspresję czynników
odpowiedzialnych za adhezję do komórek gospodarza, na-
tomiast w fazie stacjonarnej – ekspresję toksyn zewnątrz-
komórkowych. Polimorfizm genów agrB, agrC i agrD defi-
niuje cztery grupy alleliczne S. aureus (od I od IV). Okre-
ślenie, do której grupy polimorficznej locus agr należy ba-
dany szczep, jest jedną z metod typowania molekularnego
izolatów gronkowca złocistego, czyli określenia stopnia po-
dobieństwa izolatów na poziomie DNA, co umożliwia usta-
lenie źródła i dróg jego szerzenia się. Opisano także inne
systemy regulatorowe, jak np. sae, arlS, srrAB, sar, RAP
i sigmaB. Część czynników zjadliwości zlokalizowanych
jest na tzw. wyspach patogenności (Staphylococcus aureus
827
Rozdział 42 • Choroby wywołane przez bakterie
pathogenicity islands – SaPl), które jako elementy rucho-
me nadają komórkom gronkowców ogromną plastyczność
i zmienność.
Choroby
Zakażenia wywoływane przez S. aureus mogą mieć cha-
rakter infekcji miejscowych lub uogólnionych (zakażenia
inwazyjne). Ponadto występują specyficzne choroby wy-
woływane przez toksyny gronkowcowe. Zakażenia mogą
być nabyte w środowisku szpitalnym i pozaszpitalnym.
Zakażenia miejscowe
Do zakażeń miejscowych należą przede wszystkim infekcje
skóry i tkanki podskórnej, które charakteryzują się obec-
nością wydzieliny ropnej. Do najczęstszych należą: lisza-
jec (impetigo), zapalenie mieszków włosowych (folliculi-
tis), czyraki (furunculus), czyraczność (furunculosis), rop-
nie (abscessus), zapalenie gruczołów potowych (hidrade-
nitis suppurativa), zapalenie gruczołu piersiowego (masti-
tis). Podobnie jak S. pyogenes, chociaż rzadziej, S. aureus
wywołuje zapalenie tkanki podskórnej (cellulitis), powięzi
(fasciitis) oraz różę (erysipelas). Szczególnie niebezpieczną
postacią zakażenia tkanki podskórnej jest martwicze za-
palenie powięzi, które wymaga natychmiastowego opraco-
wania chirurgicznego i drenażu, bowiem przebieg choroby
może być piorunujący i często śmiertelny. Szczepy wywo-
łujące to schorzenie często wytwarzają toksynę o charakte-
rze leukocydyny (Panton-Valentine leucocidin – PVL), któ-
ra jest prawdopodobnie odpowiedzialna za gwałtowny ob-
raz kliniczny. Do tej kategorii zakażeń należą także zaka-
żenia miejsca operowanego, którym nierzadko towarzyszą
objawy ogólne.
S. aureus jest najczęstszą przyczyną bakteryjnego zapa-
lenia spojówek (conjunctivitis). Gronkowiec złocisty powo-
duje różnorodne infekcje górnych dróg oddechowych, jak
zapalenie ucha środkowego i zatok, zwłaszcza przewlekłe,
i szczególnie często zatoki klinowej. Izoluje się go głównie
z wymazów z gardła, ale uważa się to za stan nosicielstwa
niewymagający leczenia. S. aureus może powodować rop-
nie okołomigdałkowe, w których przypadku konieczna jest
interwencja chirurgiczna.
Zakażenia inwazyjne
Do najcięższych zakażeń inwazyjnych, z wysoką śmiertel-
nością, należą posocznica i zapalenie wsierdzia, dotyczące
zastawek naturalnych lub związane z obecnością protez na-
czyniowych, sercowych, a także różnego rodzaju cewników
naczyniowych. U narkomanów przyjmujących narkotyki
dożylnie zapalenie wsierdzia dotyczy najczęściej zastawki
trójdzielnej i często jest powikłane ropniami płuc. Przedo-
stanie się bakterii do łożyska krwi może nastąpić bezpo-
średnio, najczęściej w trakcie urazu, zabiegu operacyjne-
go lub przez ciągłość, ze zlokalizowanych zakażeń pierwot-
nych. Zakażenie łożyska krwi może powodować wtórne
krwiopochodne zakażenia w różnych narządach, a przede
wszystkich w płucach, narządzie ruchu, nerkach, ośrodko-
wym układzie nerwowym. Śmiertelność może dochodzić
do 50%.
Zapalenie płuc może rozwinąć się w wyniku aspiracji
drobnoustroju z górnych dróg oddechowych bądź drogą
krwiopochodną. Gronkowcowe zapalenie płuc występu-
je rzadko, ale należy do najcięższych tego typu zakażeń.
Obserwuje się je częściej w okresach epidemicznych gry-
py, a także u chorych hospitalizowanych, zwłaszcza wen-
tylowanych mechanicznie. Wirus grypy zwiększa częstość
nosicielstwa S. aureus w gardle i zaburza funkcję rzęsek,
co upośledza eliminację gronkowca. Krwiopochodne za-
palenie płuc występuje najczęściej u chorych z zakażonymi
cewnikami naczyniowymi. Jego częstym powikłaniem jest
ropień płuc. W ostatnich latach coraz częściej diagnozuje
się u dzieci i młodych dorosłych gronkowcowe, martwicze
zapalenie płuc poprzedzone objawami grypopodobnymi,
związane prawdopodobnie z wytwarzaniem przez te drob-
noustroje leukocydyny (PVL). Są to często szczepy oporne
na metycylinę (CA-MRSA, patrz poniżej).
S. aureus stanowi ważny czynnik etiologiczny ostrego
pierwotnego zapalenia kości i stawów we wszystkich gru-
pach wiekowych, z wyjątkiem noworodków. Do zakażenia
może dochodzić zarówno przez bezpośrednie wprowadze-
nie bakterii, np. u pacjentów ze złamaniami kończyn, po
operacjach, przez ciągłość z zakażonych tkanek (np. sto-
pa cukrzycowa, odleżyny), a także drogą krwiopochodną
z innych miejsc organizmu. U dorosłych zakażenie doty-
czy najczęściej kości kręgosłupa, a u dzieci – nasad kości
długich.
S. aureus jest także wiodącym czynnikiem etiologicz-
nym przewlekłych zapaleń kości. Szczególnie częstym za-
każeniem gronkowcowym są infekcje protez stawowych.
Leczenie tych zakażeń antybiotykami jest zazwyczaj nie-
skuteczne i wymaga usunięcia protezy. S. aureus jest po-
nadto najczęstszą przyczyną zapalenia torebki stawowej.
Do zakażeń gronkowcem złocistym w ośrodkowym
układzie nerwowym najczęściej dochodzi drogą krwio-
nośną, ale także przez ciągłość z zakażonych tkanek lub
na drodze bezpośredniego wniknięcia drobnoustroju,
np. w wyniku zabiegów neurochirurgicznych. Drobno-
ustrój ten jest ważnym czynnikiem etiologicznym ropni
mózgu, zwłaszcza w wyniku zatorów u chorych z zapale-
niem wsierdzia (zastawka mitralna albo aortalna). Zapale-
nie opon może towarzyszyć ropniom mózgu lub może być
wynikiem bakteriemii. Opisuje się podtwardówkowe rop-
nie gronkowcowe jako powikłanie zapalenia kości czasz-
kowych, a także nadtwardówkowe ropnie rdzenia jako to-
warzyszące zapaleniu kości kręgosłupa. Gronkowiec złoci-
sty jest ponadto najczęstszą przyczyną ropnych, wewnątrz-
czaszkowych zapaleń żył, które powstają jako powikłanie
zapalenia zatok, wyrostka sutkowatego lub zakażenia tkan-
ki podskórnej twarzy.