ANAERÓBY A PSEUDOMONAS – OPORTÚNNE INFEKCIE

INFEKČNÉ CHOROBY

BAKTERIOLÓGIA

IMUNOLÓGIA

MYKOLOGIA

PARAZITOLÓGIA

VIROLÓGIA

UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE
JESSENIOVA LEKÁRSKA FAKULTA V MARTINE
Ústav mikrobiológie a imunológie
Sklabinská 26 , 036 01 Martin

BAKTERIOLÓGIA – KAPITOLA PäTNÁSŤ

ANAERÓBY A PSEUDOMONAS – OPORTÚNNE INFEKCIE
Dr Alvin Fox
Department of Pathology, Microbiology and Immunology
University of South Carolina School of Medicine
Columbia, South Carolina
Překlad: Elena Novakova, MD, PhD
Institute of Microbiology and Immunology
Jessenius Faculty of Medicine in Martin
Comenius University in Bratislava

ŠPANIELČINA

ALBÁNČINA

Angličtina

HĽADAJ

Dajte vedieť, čo si myslíte
SPATNÁ VAZBA

SHARE BOOKMARK VYTLAČIŤ TÚTO STRANU

Logo image © Jeffrey Nelson, Rush University, Chicago, Illinois and The MicrobeLibrary

KRÁTKY NÁČRT HLAVNÝCH TÉM
Prehľad bakteriológie anaeróbov

Anaeróbne gramnegatívne a grampozitívne nesporulujúce baktérie

Anaeróbne grampozitívne sporulujúce baktérie (klostrídiá)

Pseudomonas (striktne aeróbne)

ANAERÓBY

Obligátne anaeróby sú baktérie, ktoré nedokážu prežiť v prítomnosti vysokého oxidačno-redukčného potenciálu (redox potenciálu) /vysoký obsah kyslíka/. Pri metabolických procesoch môže baktéria vyprodukovať z kyslíka toxické vedľajšie produkty (vrátane superoxidových radikálov a peroxidu vodíka). Striktne anaeróbne organizmy nemajú určité enzýmy (vrátane superoxiddizmutázy a katalázy), ktoré detoxikujú tieto produkty.

Polymikrobiálne anaeróbne infekcie

Striktne anaeróbne baktérie nemôžu rásť v zdravom tkanive pre prítomnosť kyslíka v tkanive. Ak dôjde k tkanivovému poškodeniu s obmedzením zásobovania krvou (a teda aj kyslíkom), sú vytvorené podmienky na oportúnny rast obligátne anaeróbnych mikroorganizmov. Zvyčajne infikuje také miesto viac ako jeden druh anaeróbov. Súčasná infekcia fakultatívne anaeróbnymi mikroorganizmami (ktoré využívajú už aj znížené zásobovanie kyslíkom) podporuje rast obligátnych anaeróbov.

Endogénna versus exogénna infekcia

Väčšina anaeróbov prítomných vo fyziologickej mikroflóre nesporuluje a z tohto zdroja vznikajú potom anaeróbne infekcie. Pri kontaminácii rán sa môžu vyskytnúť aj infekcie sporulujúcimi anaeróbnymi baktériami (napríklad klostrídiami), ktoré sa bežne nachádzajú v prostredí (napr. v pôde). Nesporulujúce anaeróbne baktérie zriedkavo produkujú exotoxíny na rozdiel od sporulujúcich anaeróbnych baktérií.

Výskyt anaeróbov v normálnej flóre

Striktne anaeróbne baktérie sú prítomné vo veľkom množstve v čreve (95-99 % celkovej hmoty všetkých baktérií), ale aj v ústach a urogenitálnom trakte. Najčastejšie infekcie súvisiace s brušnými alebo črevnými chirurgickými zákrokmi spôsobujú Enterobacteriaceae (fakultatívne anaeróbne) a Bacteroides fragilis (pozri nižšie). Tieto tvoria menšiu súčasť flóry čreva a demonštrujú významnú vlastnosť, že niektoré mikroorganizmy vyvolávajú oportúnne infekcie častejšie ako iné.

Problémy pri identifikácii anaeróbnych infekcií

1. Sú často spôsobené normálnou flórou. Je potrebné uistiť sa, že izolovaná baktéria nie je kontamináciou.

2. Ak sa kyslík dostane do vzorky počas jej odberu alebo transportu do laboratória, organizmus sa nemusí podariť izolovať.

3. Pomalý rast organizmu (kvôli neúčinnej fermentácii) znamená, že proces izolácie trvá niekoľko dní alebo aj dlhšie.

KĽÚČOVÉ SLOVÁ
Anaeróby
Oxidačno-redukčný (redox) potenciál
Kataláza
Superoxiddizmutáza
Polymikrobiálna (zmiešaná) infekcia
Sporulujúce
Nesporulujúce
Bacteroides
B. fragilis
Clostridium tetani
Tetanospazmín
C. perfringens
Lecitináza (fosfolipáza, alfa-toxín)
C. perfringens enterotoxín
C. botulinum
Botulotoxín
C. difficile
C. difficile enterotoxín
Pseudomonas aeruginosa
Pyocyanín
Fluoresceín
Toxín A

Identifikácia v klinickom laboratóriu po izolácii

V súčasnosti sa používajú dva identifikačné systémy: 1. biochemické systémy a/ alebo 2. plynová chromatografia. Identifikujú voľné produkty fermentácie (mastné kyseliny s krátkym reťazcom/ alkoholy).

ANAERÓBNE KLINICKY VÝZNAMNÉ NESPORULUJÚCE BAKTÉRIE

gramnegatívne paličky (Bacteroides [napr. B. fragilis] a Fusobacterium)
grampozitívne paličky (Actinomyces, Arachnia, Eubacterium, Bifidobacterium, Lactobacillus, Propionibacterium)
grampozitívne koky (Peptostreptococcus a Peptococcus)
gramnegatívne koky (Veillonella, Acidominococcus)

Bacteroides fragilis

B. fragilis je najvýznamnejšou striktne anaeróbnou nesporulujúcou baktérie spôsobujúcou klinické ochorenie. Má vystupujúce puzdro, ktoré sa podieľa na patogenéze, pretože (i) má anti-fagocytárne vlastnosti a (ii) priamo súvisí s tvorbou abscesov. Táto baktéria produkuje aj endotoxín, ktorý sa odlišuje svojim zložením od typického endotoxínu a má nízku toxicitu.

ANAERÓBNE SPORULUJÚCE BAKTÉRIE (KLOSTRÍDIE)

Klostrídie sú grampozitívne paličky. Nachádzajú sa v prostredí (predovšetkým v pôde), ale aj v čreve ľudí a zvierat.

Toto dieťa má novorodenecký tetanus. Je úplne tuhý. Tetanus zabíja najčastejšie deti, ktoré ním boli postihnuté. Infekcia obvykle vzniká, keď je nezahojený pupok exponovaný špine. CDC

Toto dieťa má tetanus. Nemôže sať mlieko alebo otvoriť ústa, kvôli silnému kŕču svalov tváre. WHO

Vážny prípad tetanu dospelých. Chrbtové svaly a svaly dolných končatín sú pevne kontrahované. Spazmy môžu spôsobiť fraktúru kostí. CDC

C. tetani

C. tetani, grampozitívna palička vytvára terminálne spóry. Bežne sa nachádza v pôde, prachu a výkaloch zvierat. Kontaminácia rán, ktoré poskytujú anaeróbne podmienky, môže viesť ku germinácii spór a vzniku tetanu, relatívne vzácneho (v západných krajinách), ale často fatálneho ochorenia. Úmrtie sa vyskytuje v 11 % prípadov, pričom väčšina z nich je u starších ľudí (nad 60 rokov veku). Tetanus sa v anglickej terminológii nazýva aj „lockjaw“ (lock – zamknúť, jaw – čeľusť), pretože pacient nie je schopný otvoriť ústa následkom paralýzy svalov. Ochorenie sa vyskytuje vzácne vďaka vynikajúcej vakcíne. Väčšina prípadov, ktoré sa vyskytnú v USA (aj v iných vyspelých krajinách) je u dospelých, ktorí neboli nikdy očkovaní. V súčasnosti je preto asi 60% prípadov u osôb starších ako 50 ročných. V období 1947 – 2001 sa počet ochorení na tetanus znížil zo 600 na 27. Očkovanie redukovalo novorodenecký tetanus v rozvinutých krajinách, takže v USA boli len dva prípady od roku 1989. Obidve deti sa narodili neočkovaným matkám.

V treťom svete, mnohé (asi polovica) prípady tetanu boli novorodenci, ktorí nemali zahojený pupočný pahýľ. K infikovaniu došlo často v dôsledku prerezania pupočníka kontaminovaným nožom. Následkom sú mnohé úmrtia novorodencov (okolo 270 000 v roku1998). Dochádza k nim, ak matka nemá protektívnu imunitu, ktorá by prešla na dieťa.

Infekcia sa vyskytne obvykle vtedy, keď spóry kontaminujú rany alebo poškrabania, kde potom germinujú a začnú tvoriť toxín. Organizmus je neinvázny a zostáva v rane. Tetanus môže vzniknúť aj po parenterálnom podaní liekov alebo drog. Exotoxín (tetanospazmín) sa viaže na gangliozidové receptory na inhibičných neurónoch v centrálnom nervovom systéme, v ktorom je glycín bežným neurotransmiterom. Toto zastavuje prenos impulzu do svalu, čo vedie k spastickej paralýze. Toxín môže pôsobiť na úrovni periférnych motorických nervových zakončení, mozgu, miechy a tiež v sympatickom nervovom systéme. Pretože sú postihnuté inhibičné neuróny, následkom je neriadená svalová kontrakcia.

Generalizovaný tetanus (najbežnejšia forma) sa typicky prejaví charakteristickou grimasou „lockjaw“ – trismus. Je to stuhnutie svalov v oblasti čeľustí, čo má za následok neschopnosť otvoriť ústa a prehĺtať. Vedie to k výzoru sarkastického úsmevu (risus sardonicus). Hlas môže byť následkom spazmu hlasiviek zmenený. Pokračujúce ťažké svalové kontrakcie, môžu dokonca viesť k zlomeninám kostí. Následné spazmy trvajúce často minúty v priebehu týždňov, môžu byť fatálne. Pacient má často zvýšenú teplotu (vzostup o 2 až 4 stupne) spojenú s potením, zvýšením srdcovej frekvencie a krvného tlaku. Hospitalizovaní pacienti s tetanom často dostanú nozokomiálne infekcie. Častou neskorou komplikáciou je aspiračná pneumónia.

Príznaky tetanu sa objavia priemerne asi osem dní po infekcií (hoci inkubačný čas môže byť od troch dní alebo do troch týždňov). Inkubačný čas závisí na vzdialenosti miesta infekcie od CNS. U novorodencov je latentné obdobie asi týždeň.

Tetanus hlavy je vzácnou infekciou postihujúcou stredné ucho. Môže postihnúť mozgové nervy.

Aj lokálny tetanus je vzácny a manifestuje sa ako lokalizované svalové kontrakcie v mieste infekcie. Len málo prípadov je smrteľných.

Vakcinácia detí tetanickým toxoidom takmer eliminovala toto ochorenie v USA. Toxoid je formaldehydom inaktivovaný (tetanický) toxín a stimuluje tvorbu antitoxických protilátok. Existuje v dvoch formách: ako precipitát alebo ako tekutina. Precipitovaná forma vyvoláva rýchlejšiu sérokonverziu a vyššie hladiny antitoxických protilátok. Po ukončení úplnej očkovacej schémy sa dosahuje takmer 100 % ochrana. Booster dávka je potrebná každých desať rokov.
Diagnostika je klinická a baktérie sú izolované z rán len zriedkavo.

Novorodenecký tetanus – súhrn. CDC

Tetanus – klinické charakteristiky. CDC

Pacient s tvárovým tetanom. Všimnite si kŕč žuvacích a krčných svalov. CDC/Dr. Thomas F. Sellers/Emory University

TTetanus u 46-ročného muža, Manila. Svalové spazmy brucha a končatín, pri tetane spôsobenom kúskami mušle v rane na ruke. CDC

Prípady tetanu v USA v rokoch 1980-2001. CDC

Prípady tetanu podľa veku v rokoch 1980-2000. CDC

Vekové rozdelenie prípadov tetanu v rokoch 1991-1995 a 1996-2000. CDC

Tetanus: Poranenia a podmienky. CDC

Prípady tetanu v USA v rokoch 1947-2001. CDC

C. perfringens

Clostridium perfringens spôsobuje infekciu rán (plynová gangréna) po kontaminácii pôdou alebo menej často črevným obsahom. Najčastejšie sa vyskytuje vo vojnách. Termín plynová gangréna znamená opuch tkanív spôsobený plynom, ktorý je produktom fermentácie klostrídií. Plynová gangréna je vlhkou gangrénou na rozdiel od suchej gangrény, ktorá nie je spôsobená bakteriálnou infekciou.

Organizmus produkuje viaceré enzýmy degradujúce tkanivá (vrátane lecitinázy [alfa-toxín], proteolytické a sacharolytické enzýmy). Výsledkom ich pôsobenia je nekróza a deštrukcia krvných ciev a okolitého tkaniva, predovšetkým svalstva. To vytvára anaeróbne prostredie v priľahlom tkanive a organizmus sa môže systematicky šíriť. Smrť môže nastať v priebehu 2 dní. V súčasnosti je liečba účinná (zahŕňa antitoxín, antibiotickú liečbu a odstránenie nekrózy - debridement) a amputácie alebo smrť sú zriedkavé.

Detekcia lecitinázy je významná pre laboratórnu identifikáciu mikroorganizmu.

Táto baktéria je významnou príčinou otráv z potravín spôsobených kmeňmi produkujúcimi enterotoxín.

ZDROJE NA WEB-e
CDC manuál tetanu
(vyžaduje Acrobat)
CDC informácie o botulizme
CDC manuál botulizmu
(vyžaduje Acrobat)
Fakty o botulizme
(z WHO)

Bakteriálne toxíny: Priateľ alebo nie (zdroj CDC)

C. botulinum

Botulizmus (vzácna, ale fatálna forma otravy z potravín) je spôsobená silným exotoxínom (botulotoxínom). Tento toxín sa viaže na receptory na periférnych nervoch, na ktorých je acetylcholín neurotransmiterom. Toxín inhibuje nervové impulzy a následkom je chabá paralýza a často smrť (následkom respiračného a srdcového zlyhania). Organizmus sa nerozmnožuje v čreve, ale preformovaný exotoxín po predchádzajúcej germinácii spór môže byť prítomný v nedostatočne sterilizovaných konzervách potravín (obvykle pripravených doma). Ranový botulizmus je ešte vzácnejší (s výnimkou kozmetického pri použití botoxu).

C. botulinum neprežíva v čreve dospelého kvôli kompetitívnemu vplyvu normálnej flóry a nevyhnutnosti anaeróbneho a slabo kyslého prostredia. U novorodencov, u ktorých ešte nie je vytvorená črevná flóra, môže dôjsť ku kolonizácii baktériou C. botulinum. Detský botulizmus, aj keď nie je bežný, je v súčasnosti najčastejšou klinickou formou botulizmu. V USA sa vyskytuje asi 100 prípadov botulizmu ročne. Tri štvrtiny z nich je detský botulizmus a jednu štvrtinu tvoria prípady z kontaminovaných potravín. Spóry môžu prežívať mnoho rokov.

Po zjedení kontaminovanej potravy sa príznaky dostavia obvykle v priebehu jedného až dvoch dní. Niekedy to však trvá až týždeň, kým sa prejavia. Postihnutý je zrak a prehĺtanie a pacient môže mať nauzeu a zápchu. Následne sa prejaví paralýza svalov, ktorá sa začína na hlave a pri postihnutí dýchacích svalov môže nastať smrť. Hoci baktéria nerastie v čreve dospelého človeka, môže prežívať u dieťaťa, ktoré prehltne spóry prítomné v prostredí. Zjedenie kontaminovaného medu je tiež jednou z možností. Včasnými príznakmi sú zápcha a celková nevoľnosť. S obrnou svalov, zhoršujúcim sa prehĺtaním a paralýzou hlavových svalov sú prejavy charakteristické pre príznaky „floppy baby“ (trasené dieťa). Postihnuté respiračné svaly vedú k sťaženému dýchaniu a možno aj smrti. Pri infikovaní závažných rán sú podmienky vhodné pre rast klostrídií a vznik podobných príznakov ako pri potravinovom botulizme, s výnimkou postihnutia gastrointestinálneho traktu.

Liečba dospelých je zameraná na vyčistenie gastrointestinálneho traktu od toxínu a podanie injekcie antitoxínu (protilátky produkovanej koňmi). Je dôležité podať antitoxín včas, aby neutralizoval toxín a ochránil nervové zakončenia pred poškodením. Konské sérum obsahujúce antitoxín sa nepoužíva u detí. Deťom sa podáva homológny – špecifický ľudský imunoglobulín. Antibiotiká sa nepoužívajú na liečbu botulizmu (aj keď sa môžu použiť v prípade sekundárnej infekcie), pretože existuje možnosť, že po lýze baktérie by sa uvoľnilo viac toxínu. Podporná terapia u detí je založená na uľahčení dýchania a kŕmení sondou. U dospelých je potrebný respirátor a prípadne tracheotómia.

Úplné vyzdravenie po botulizme trvá niekoľko mesiacov, pokiaľ sa poškodené nervové zakončenia úplne nenahradia.

C. difficile

V prípade, že je normálna flóra čreva poškodená antibiotickou liečbou, tento mikroorganizmus, ktorý je prítomný v gastrointestinálnom trakte mnohých detí, môže rásť a kolonizovať ho. C. difficile vytvára enterotoxín a môže viesť ku vzniku pseudomembranóznej kolitídy. Príznaky, ktoré zahŕňajú abdominálne kŕče a vodnaté hnačky, začínajú niekoľko dní (4 – 8) po začatí antibiotickej terapie. V miernych prípadoch nie je prítomná krv v hnačkovitej stolici, ale v ťažkých prípadoch je prítomná krvavá hnačka, nafúknuté brucho a horúčka. Liečba zahŕňa prerušenie antibiotickej liečby (napríklad ampicilínu). Ťažké prípady vyžadujú špecifickú antibiotickú terapiu (napríklad vankomycín).

PSEUDOMONAS AERUGINOSA

Pseudomonády sú aeróbne gramnegatívne paličky s polárne umiestnenými bičíkmi. Sú oxidáza-pozitívne, na rozdiel od čeľade Enterobacteriaceae. Tieto mikroorganizmy sa nachádzajú takmer všade v prostredí, vrátane vody, vzduchu a pôdy. V rámci rodu Pseudomonas, väčšina ľudských infekcií je spôsobená baktériou P. aeruginosa, hoci ostatné príbuzné mikroorganizmy môžu tiež spôsobiť ochorenia. Osoby s postihnutým imunitným systémom, ako napríklad infikovaní HIV, príjemcovia transplantátov a pacienti s popáleninami, sú zvlášť rizikoví pre vznik pseudomonádových infekcií a mortalita u nich môže byť vysoká (napríklad až 90 % pri srdcových infekciách). Pri popáleninách a ranách nastáva poškodenie krvných ciev, čo obmedzuje prístup fagocytov, ktoré by normálne vyčistili oblasť od patogénneho mikroorganizmu. Pacienti s cystickou fibrózou sú vysokorizikovými, pretože postihnutie respiračného epitelu umožňuje kolonizáciu mikroorganizmom a vznik pneumónie. Stáva sa to často u detí, ktoré môžu trpieť opakovanými epizódami pseudomonádových pneumónií prejavujúcimi sa horúčkou, produktívnym kašľom, sťaženým dýchaním, cyanózou. Často to súvisí s následnou stratou hmotnosti.

Pseudomonády sú oportúnne patogény. Nozokomiálne infekcie spôsobené P. aeruginosa sú obzvlášť bežné na jednotkách intenzívnej starostlivosti a môžu viesť k fatálnej pneumónii, pri ktorej pacienti trpia produktívnym kašľom, triaškou, dýchacími ťažkosťami a cyanózou. Ku vzniknutému problému sa pridáva aj rezistencia pseudomonád na bežné antibiotiká. Naviac, hlienová vrstva, ktorú produkujú tieto mikroorganizmy a secernujú ju na povrch, má antifagocytárne vlastnosti. Tým sa stáva pôsobenie fagocytov imunitného systému veľmi sťažené a umožní sa infikovanie ďalších buniek. Mikroorganizmy produkujú toxíny deštruujúce tkanivo.

Infekcie spôsobené P. aeruginosa bežne spôsobujú bakteriémiu, čo je bakteriálna infekcia krvi. Môžu sa infikovať srdcové chlopne, predovšetkým u užívateľov intravenóznych drog. Symptómy sú celková nevoľnosť s horúčkou a bolesťou kĺbov a svalov.

Pseudomonády môžu infikovať kožu ako následok kúpania sa v infikovanej vode, čo vedie ku svrbenie u ináč zdravých osôb. Je to tzv. „folikulitída z horúcej sprchy". Niekedy môžu byť tieto kožné infekcie veľmi vážne a prejavujú sa bolesťami hlavy, zapálenými očami, bolesťami žalúdka, uší a bolesťou na hrudi. Poranenie môže viesť k infekciám mäkkých tkanív, kostí a kĺbov. Baktérie sa môžu šíriť do týchto miest pri bakteriémii. Postihnutie kostí nastáva niekedy u diabetikov, ale aj u osôb po chirurgickom zákroku. Infekcia rán môže vyústiť do charakteristického ovocného zápachu a modrozeleného sekrétu spôsobeného pigmentom (pyocyanín).

Medzi ďalšie infekcie spôsobené pseudomonádami patria infekcia močového traktu (často následkom katetrizácie alebo chirurgickej operácie), infekcie mozgu (v ktorom sa môžu vyvinúť abscesy a meningitída), infekcie očí a uší. Plavárenské ucho je infekcia vonkajšieho zvukovodu pseudomonádami, ale u starších pacientov sa môžu vyvinúť až život ohrozujúce infekcie ucha, ktoré môžu spôsobiť paralýzu tvárových svalov. Abrázia rohovky môže viesť k infekcii a následným vredom na rohovke, ktoré pokiaľ sa neliečia, môžu spôsobiť ťažké poškodenie a stratu zraku. Niektoré očné prípravky a dlhodobé používanie kontaktných šošoviek môžu vyvolať opakovanie infekcie.

Identifikácia pseudomonádových infekcií zahŕňa produkciu pigmentov: pyocyanín (modrozelený) a fluoresceín (zelenožltý, fluoreskujúci) a biochemické reakcie (oxidázový test). Kultúry majú ovocný zápach. Nemocnice sú bežne kontaminované pseudomonádami, prítomnosť mikroorganizmov ale nie je dostatočná na to, aby to potvrdzovalo zdroj infekcie. Techniky ako napríklad rtg je možné použiť na zhodnotenie infekcií hlbokých tkanív a kostí.

Rezistencia pseudomonád na rôzne antibiotiká je veľkým problémom. Obvykle sa používa kombinácia dvoch antibiotík po dobu 6 mesiacov buď perorálne alebo intravenózne. Infekcie očí sa liečia antibiotickými kvapkami. V prípade infekcie hlbokých tkanív, akými je infekcia mozgu, kĺbov alebo kostí, musí sa chirurgickým zákrokom odstrániť poškodené tkanivo. Niekedy je nevyhnutná amputácia pri infekciách rozsiahlych popálenín alebo rán.

Toxicita pseudomonád je spôsobená produkciou toxínu A, s ADP-ribozylázou elongačného faktora - 2 (EF2 – je prítomný pri proteosyntéze). V tomto je podobný difterickému toxínu.

cbotulinumgentian-label.jpg (36270 bytes)

Clostridium botulinum – prokaryotická palička. Vegetatívna (žltá šípka) a štádium spóry (modrá šípka): všimnite si bičíky na vegetatívnych bunkách. Spôsobuje botulizmus. SEM x15,400 © Dennis Kunkel Microscopy, Inc. Použité s dovolením

Skenovacia elektrónová mikroskopia baktérie Pseudomonas aeruginosa. CDC

Návrat do sekcie Bakteriológia Microbiology and Immunology On-line

Táto strana bola naposledy zmenená
Stránku spravuje Richard Hunt