INFEKČNÉ CHOROBY

 

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

BAKTERIOLÓGIA – KAPITOLA JEDENÁSŤ

ENTEROBAKTÉRIE, VIBRIÁ, KAMPYLOBAKTER A
HELIKOBAKTER

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
 

ALBÁNČINA

ŠPANIELČINA

Angličtina

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

KĽÚČOVÉ SLOVÁ
Oportúnne Gastroenteritída
Hnačka 
Dyzentéria
Infekcia močového traktu
Laktóza-pozitívne 
Laktóza-negatívne
API strip
Enteropatogénne E. coli
Enterotoxigénne E. coli
Termostabilný toxín
Termolabilný toxín
Enteroinvázne E. coli
Enterohemoragické E. coli
Vero toxín (Shiga-like)
Hemolyzín
Adhezívne pili
Shigella
Bacilárna dyzentéria
Shiga toxin
Salmonella typhi
Týfus
Vi antigen
Salmonella enteritidis   (salmonelóza)
Salmonella cholerae-suis
Vibrio cholerae
Cholera
Choleragén (cholera-toxín)
Yersinia entercolitica 
Campylobacter jejuni
Helicobacter pylori

ENTEROBACTERIACEAE

Všeobecná charakteristika 

Táto skupina organizmov vyvoláva primárne infekcie gastrointestinálneho traktu u ľudí, ktoré sa nazývajú enteritídy (bez ohľadu na to, či spôsobujú postihnutie čreva). Baktérie postihujúce gastrointestinálny trakt zahŕňajú niektoré kmene E. coli a Salmonella, všetky 4 druhy Shigell a Yersinia entercolitica. Reumatická choroba, Reiterov syndróm (súvisiaci s HLA-B27) môžu byť následkom predchádzajúcej expozície baktériám z rodu Salmonella, Shigella alebo Yersinia. Vyvolávateľmi Reiterovho syndrómu môžu byť aj ďalšie organizmy (Campylobacter a Chlamydia), ktoré nie sú členmi čeľade Enterobacteriaceae, sú. Yersinia pestis (vyvolávateľ moru) je uvedená samostatne v časti s ostatnými baktériami vyvolávajúcimi  zoonózy.

Členovia čeľade Enterobacteriaceae sú hlavnými príčinami oportúnnych infekcií (vrátane septikémie, pneumónie, meningitídy a infekcií močového traktu). Príklady rodov, ktorých členovia spôsobujú oportúnne infekcie, sú: Citrobacter, Enterobacter, Escherichia, Hafnia, Morganella, Providencia a Serratia. Výber vhodnej antibiotickej liečby vyžaduje komplexné zhodnotenie a individuálny prístup kvôli rôznorodosti vyvolávateľov.

Niektoré organizmy ďalej spôsobujú ochorenia získané v komunite u obvykle zdravých ľudí. Klebsiella pneumoniae je často príčinou respiračných infekcií. Má vyčnievajúce puzdro, ktoré je významným činiteľom jej patogenity a virulencie. Najčastejšou komunitnou  ascendentnou infekciou močových ciest je infekcia spôsobená E. coli. Väčšina močových infekcií sa šíri ascendentne a spôsobená je fekálnou kontamináciou. Proteus je ďalšou bežnou príčinou infekcie močových ciest; organizmus produkuje ureázu, ktorá degraduje ureu, pričom vzniká alkalický moč.

Izolácia a identifikácia mikroorganizmov patriacich do čeľade Enterobacteriaceae

Obrázok 1A.

  Obrázok 1B Laktóza-negatívna baktéria na Hektoenovom agare, ktorý obsahuje žlčové soli a indikátor kyseliny (brómtymolová modrá a kyslý fuchsín). Grampozitívne baktérie sú inhibované, takže agar je selektívny  pre gramnegatívne baktérie. Laktózu fermentujúce (laktóza-pozitívne) baktérie tvoria oranžové kolónie, laktóza-negatívne baktérie sa prejavia ako zelené alebo modrozené. Toto je obzvlášť užitočné na rozlíšenie potenciálnych patogénov od normálnej fytiologickej flóry vo vzorke stolice. Je však ťažké navzájom rozlíšiť laktóza-negatívne rody navzájom. Organizmy na tejto platni môžu byť Salmonella, Proteus, alebo Shigella.
© Pat Johnson, Palm Beach Community College, Lake Worth, Florida a The MicrobeLibrary

Obrázok 1C Rast laktóza-negatívnych baktérií na MacConkeyho agare, ktorý obsahuje žlčové soli a kryštálovú violeť, ktoré inhibujú rast grampozitívnych baktérií. Agar obsahuje aj laktózu a červené farbivo, ktoré rozlíši laktóza-pozitívne od laktóza-negatívnych baktérií. Kolónie laktóza-pozitívnych baktérií sú ružové až červené, laktóza-negatívne baktérie rastú vo forme bezfarebných alebo priesvitných kolónií. Tento agar nerozlíši laktóza-negatívne baktérie navzájom; rast na ňom môže poukazovať na viaceré organizmy - napríklad Proteus, Salmonella alebo Shigella. Vo vzorke stolice je to dostatočný dôkaz na indikovanie ďalších testov.
© Pat Johnson, Palm Beach Community College, Lake Worth, Florida a The MicrobeLibrary

Obrázok 1D Rast gramnegatívnych laktóza-negatívnych baktérií na pôde s eozínom a metylénovou modrou (EMB agar), ktorý obsahuje žlčové soli a farbivo inhibujúce rast grampozitívnych baktérií. Rast na EMB agare je vhodným diagnostickým postupom na rozlíšenie laktóza-pozitívnych od laktóza-negatívnych baktérií, ktoré budú bezfarebné. Laktóza-negatívne patogénny: Salmonella a Shigella, je tu možné rozlíšiť od bežnej črevnej flóry, ktorá laktózu fermentuje (je teda laktóza-pozitívna). 
© Pat Johnson, Palm Beach Community College, Lake Worth, Florida a The MicrobeLibrary
 

  Obrázok 2.
Baktéria (palička), kvasinka (okrúhla), a hubové hyfy (vláknité) na kuchynskej špongii
© Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  S dovolením

Obrázok 3
E. coli (0157:H7) hemoragický typ. gramnegatívna, črevná, fakultatívne anaeróbna, palička, prokaryotická. Potenciálne fatálna pre ľudí, získaná, ak je kontaminované mäso nedostatočne tepelne upravené. © Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  Použité s povolením

Gastroenteritída, hnačka a dyzentéria

Escherichia coli (Obrázok 3)

Na úrovni druhu sú E. coli a Shigella ťažko rozpoznateľné. Z praktických dôvodov (primárne preto, aby bolo možné vyhnúť sa zámene) nie sú zaradené do rovnakého rodu. Nie je prekvapujúce, že existuje mnoho podobného medzi ochoreniami spôsobenými týmito dvoma organizmami.

1) Enteropatogénne E. coli (EPEC). Niektoré sérotypy sú bežne identifikované v súvislosti s detskými hnačkami. Použitie genetických sond potvrdilo, že tieto kmene sú odlišné od kmeňov ďalších skupín. Existujú charakteristiké morfologické lézie súvisiace s deštrukciou mikroklkov bez invázie mikroorganizmu, čo poukazuje na význam adhézie. Klinicky je možné zaznamenať horúčku, hnačku, nauzeu a vracanie a stolicu obvykle bez prímesi krvi.

2) Enterotoxigénne E. coli (ETEC) vyvolávajú hnačku podobnú cholere, ale omnoho miernejšiu. Sú príčinou „hnačky cestovateľov“. Môžu produkovať dva typy toxínov kódovaných plazmidmi  

a) Termolabilné toxíny, ktoré sú podobné choleragénu (pozri ďalej, v časti o cholere). Adenylcykláza je aktivovaná produkciou cyklického AMP a zvyšuje sekréciu vody a iónov. 
b) Termostabilné toxíny. Aktivovaná je guanylátcykláza a inhibuje príjem iónov z lúmeu čreva. Vodnaté hnačky, teplota a nauzea vznikajú v obidvoch prípadoch.

3) Enteroinvázne E. coli (EIEC ) vyvolávajú dyzentériu (klinicky neodlišiteľnú od shigelózy (pozri bacilárnu dyzentériu, nižšie).

4) Enterohemoragické E. coli (EHEC). Je to obvykle sérotyp O157:H7 (obrázok 4). 

 

Obrázok 4B 
Chronológia infekcie E. coli O157:H7, vynorujúci sa typ ochorenia s potravín. CDC

Tieto organizmy môžu vyvolať hemoragickú kolitídu (charakterizovanú krvavými a mohutnými hnačkami s malým počtom leukocytov u afebrilného pacienta). Stávajú sa však stále významnejšie (obrázok 4); predovšetkým potom, ako sa dokázala súvislosť výskytu ochorenia s kontaminovaným mäsom v hamburgeroch. Organizmus sa môže rozšíriť do krvného riečiska a vyvolať systémový hemolyticko – uremický syndróm (hemolytická anémia, trombocytopénia a zlyhanie obličiek). Produkcia Vero toxínu (biochemicky podobného shiga toxínu – preto sa tiež nazýva "shiga-like") sa spája s touto skupinou organizmov. Toxín je kódovaný lyzogénnym fágom. Dôležité v patogenéze sú hemolyzíny (plazmidom kódované).

Ako bolo už spomenuté vyššie, existujú najmenej  štyri etiologicky odlišné klinické ochorenia a liečba je založená na symptomatológii. Primárnou liečbou je náhrada tekutín. Antibiotiká sa nepoužívajú, pokiaľ ochorenie nie je  ťažké alebo neprogreduje do štádia systémového postihnutia (napríklad hemolyticko – uremického syndrómu).

E. coli: produkuje dve hlavné triedy pili: manóza-senzitívne pili a manóza-rezistentné pili. Manóza-senzitívne pili sa viažu na glykoproteíny obsahujúce manózu a manóza rezistentné pili na cerebrozid hostiteľského epitelu, čo umožňuje prichytenie.Toto umožňuje kolonizáciu baktériou E. coli.

Shigella

Shigella (4 druhy; S. flexneri, S. boydii, S. sonnei (obrázok 5), S. dysenteriae) spôsobuje bacilárnu dyzentériu alebo shigelózu (krvavú hnačku, súvisiacu s intestinálnou bolesťou). Organizmus je schopný invázie do epiteliálnej výstelky, ale nie je schopný penetrácie. Pri dyzentérii dôjde k poškodeniu vrstvy epitelu vystielajúcej tenké črevo, čo často súvisí s prítomnosťou hlienu a krvi (v stolici) a s pritiahnutím leukocytov (ktoré sa nájdu v stolici ako „hnis“). Často je možné sledovať vodnatú hnačku bez ďalších príznakov dyzentérie. V tvorbe príznakov zohráva úlohu shiga toxín (chromozomálne-kódovaný), ktorý je neurotoxický, enterotoxický a cytotoxický. Jeho enterotoxicita môže spôsobiť, že sa ochorenie klinicky prejaví ako hnačka. Toxín inhibuje proteosyntézu (pôsobením na 70S ribozóm a lýzou  28S rRNA). Je to primárne ochorenie malých detí prenášajúce sa fekálne-orálnym prenosom. Dospelí môžu byť infikovaní od detí, hoci prenos infekcie je častejšie od infikovaných dospelých potravinárov, ktorí kontaminovali potraviny pri ich príprave. V každom prípade sú zdrojom špinavé neumyté ruky. Človek je len „rezervoárom“.

Zvládnutie dehydratácie je primárnou úlohou. V skutočnosti sú mierne hnačky často takmer nerozpoznané, alebo sa označujú ako šigelóza. Pacienti s ťažkou dyzentériou sa liečia ATB (napr. ampicilín). Na rozdiel od salmonelózy, pacienti odpovedajú dobre na antibiotickú liečbu a liečba skracuje trvanie ochorenia.

Obrázok 7A.
Izolácia Salmonella enteritidis podľa oblastí, USA, 1974-1994 CDC 

Salmonella  (obrázok 6)

Na základe genetických štúdií je dnes známe, že existuje jediný druh rodu Salmonella (a tým je Salmonella enterica). Druhým extrémom je, že použitím vhodných protilátok bolo identifikovaných viac ako 2000 antigénnych "typov". Existuje niekoľko typov, ktoré sú spájané s charakteristickými prejavmi u človeka (najčastejšie sú to S.enteritidis, S. cholerae-suis a S. typhi).

Salmonelóza, bežná salmonelová infekcia, je spôsobená rôznymi sérotypmi (najčastejšie S. enteritidis) a je prenášaná zo zvierat ( napríklad z hydiny a vajec) (obrázok 7). Neexistuje ľudský rezervoár. Obvykle sa prejaví ako gastroenteritída (nauzea, vracanie a hnačka bez prímesi krvi). Ochorenie je obvykle samolimitujúce (2 - 5 dní). Podobne ako Shigella, tento organizmus je schopný invázie do epitelu. Nespôsobuje systémové infekcie. V nekomplikovaných prípadoch, ktorých  je väčšina, nie je antibiotická terapia potrebná. S. cholerae-suis (omnoho zriedkavejšia) je spojená s inváziou baktérie a spôsobuje septikémiu. V takomto prípade je antibiotická terapia potrebná.

Najzávažnejšou formou salmonelovej infekcie je "týfus" (črevná horúčka), spôsobený Salmonella typhi. Je vzácny v USA (aj na Slovensku), hoci je historicky príčinou rozsiahlych epidémií a stále je prítomný v treťom svete. Organizmus je prenášaný z ľudského rezervoáru alebo z vodného zdroja (ak sú hygienické podmienky nevyhovujúce) alebo kontaminovanými potravinami. Baktéria napadne epitel tenkého čreva a počas tejto akútnej fázy sa môžu objaviť gastrointestinálne príznaky. Organizmus penetruje (v priebehu prvého týždňa) a prechádza do krvného riečiska, kde je pohltený a diseminovaný makrofágmi. Prejavia sa typické príznaky systémovej bakteriálnej infekcie. Septikémia je obvykle dočasná a organizmus sa usídli v žlčníku. Organizmy sú vylučované črevom niekoľko týždňov. V tomto období je možné zaznamenať aj príznaky gastroenteritídy (vrátane hnačky). Vi (puzdrový) antigén zohráva významnú úlohu v patogenéze týfusu. Nosičstvo je bežné; a jedna osoba (napríklad pracujúca v potravinárstve) môže spôsobiť ľahko rozšírenie infekcie na veľké množstvo osôb. Antibiotická terapia je základom liečby. Očkovacie látky nie sú veľmi účinné a nie sú obvykle používané (pozri poznámky pri cholere).

Yersinia

Yersinia entercolitica (obrázok 7B) je hlavnou príčinou gastroenteritídy (čo je hlavným klinickým príznakom) v Škandinávii, ale aj inde. Je prítomná aj v USA. Organizmus je invázny (obvykle bez systémového rozšírenia). Typicky je infekcia charakterizovaná hnačkou, horúčkou a bolesťou brucha. Systémové príznaky je možné zaznamenať po bakteriémii. Tento organizmus môže byť prenesený fekálne orálnou kontamináciou vody alebo mlieka domácimi zvieratami alebo po zjedení mäsových produktov. Najlepšie je možné ho izolovať  "chladovým" obohatením, kedy po pobyte v chladničke tento organizmus prežíva, kým ostatné nie. Podobné, ale menej závažné ochorenie, je spôsobené baktériou  Y. pseudotuberculosis. Odporúča sa terapia antibiotikami. 

Vibrio species

Choleragén (choleratoxín) je chromozomálne kódovaný a obsahuje dva typy podjednotiek (A a B). B podjednotka sa viaže na gangliozidy na povrchu epitelovej bunky, čím sa umožní internalizácia podjednotky A. B podjednotka poskytne vytvorenie hydrofóbneho kanála, cez ktorý A podjednotka prenikne. Podjednotka A katalyzuje ADP-ribozyláciu regulačného komplexu, ktorý na druhej strane  aktivuje adenylátcyklázu prítomnú v bunkovej membráne epitelových buniek čreva. Nadmerná produkcia cyklického AMP (cAMP) následne stimuluje masívnu sekréciu iónov a vody do lumenu. Dehydratácia a smrť (bez liečby) sú následkom. Takže náhrada tekutín je hlavnou súčasťou  liečby. Antibiotická terapia (vrátane tetracyklínu) je ďalšou súčasťou liečby. Očkovanie je len čiastočne účinné a nie je odporúčané všeobecne. Vhodné a aj najčastejšie používané je u cestovateľov.

ANIMÁCIA
Patológia cholery
© Alan House and Mike Hyman, Department of Microbiology, North Carolina State University, Raleigh, N.C. and The MicrobeLibrary

Obrázok 8A
Vibrio parahaemolyticus - halofilná, fakultatívne anaeróbna, paličkovitá baktéria, ktorá spôsobuje infekciu z jedla nazývanú otrava z plodov mora. Obvykle je prenášaná jedením surových alebo nedostatočne tepelne upravených morských plodov, napríklad ustríc. Zriedkavejšie môžu tieto organizmy spôsobiť infekciu kože, ak je otvorená rana exponovaná teplej morskej vode.  
© Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  Použité s dovolením

Obrázok 8B
Vibrio parahaemolyticus - halofilná, fakultatívne anaeróbna, paličkovitá baktéria, ktorá spôsobuje infekciu z jedla nazývanú otrava z plodov mora. Obvykle je prenášaná jedením surových alebo nedostatočne tepelne upravených morských plodov, napríklad ustríc. Zriedkavejšie môžu tieto organizmy spôsobiť infekciu kože, ak je otvorená rana  exponovaná teplej morskej vode.  
© Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  Použité s dovolením

Obrázok 8C
Vibrio cholerae. Farbenie bičíkov podľa Leifsona (digitálne prefarbené). 
CDC/Dr. William A. Clark 

Obrázok 9
Vibrio cholerae – gramnegatívna, fakultatívne anaeróbna, zahnutá (tvarom podobná vibriám), prokaryotická palička; spôsobuje ázijskú choleru. 
© Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  Použité s dovolením

Obrázok 10B
Campylobacter jejuni je črevná zahnutá prokaryotická palička (baktéria). Je to baktéria, ktorá spôsobuje kampylobakteriózu, jedna z najbežnejších bakteriálnych príčin hnačkovitých ochorení v USA. Je to relatívne jemná baktéria, ktorú je možné ľahko zničiť chladom alebo teplom. Nosičmi sú vtáky, pretože ich telesná teplota je vhodná pre túto baktériu. Nevhodná manipulácia so surovou hydinou alebo nedostatočne tepelne upravená hydina sú obvyklým zdrojom infekcie človeka.
© Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  Použité s dovolením

Campylobacter a Helicobacter

Tieto dve skupiny gramnegatívnych organizmov sú charakteristické zahnutým alebo špirálovitým tvarom a sú geneticky príbuzné.

Najbežnejším z rodu Campylobacter (obrázok 10) spôsobujúcim ľudské ochorenie je C. jejuni. Organizmus infikuje črevo viacerých zvieracích druhov (vrátane dobytka a oviec) a je hlavnou príčinou potratov zvierat. Organizmus sa prenáša na človeka mliečnymi alebo mäsovými výrobkami. Vodnatá hnačka je najčastejším príznakom, ale aj dyzentéria je bežná. Organizmus je invázny, ale vo všeobecnosti obvykle menej ako Shigella. Nevoľnosť, horúčka a bolesti brucha sú ďalšími príznakmi ochorenia. Bakteriémia je pozorovaná u veľmi obmedzenej menšiny prípadov. Organizmus je mikroaerofilný a najlepšie rastie pri 42^°C. Často je izolovaný pri dodržaní týchto podmienok na selektívnych médiách. Je môžné ho liečiť antibiotikami, ale obvykle je to samolimitujúce ochorenie.

Helicobacter pylori (obrázok 11) bol akceptovaný v posledných rokoch ako najvýznamnejšia príčina vredu  žalúdka. Organizmus chronicky  žije na žalúdočnej sliznici človeka a v nej. Kultivácia je najlepšou diagnosticou metódou, ale nemusí dôjsť k zachyteniu všetkých prípadov. Organizmus charakteristicky produkuje ureázu, ktorá vytvára amoniak a oxid uhličitý. Toto pomáha pri detekcii a identifikácii mikroorganizmu. Ureáza je produkovaná v takých veľkých množstvách, že je možné ju dokázať priamo vo vzorká mukózy odobratých pri endoskopii. Alternatívou je  ¹³C alebo ¹⁴C označený CO₂ detegovaný v dychu po prijatí značenej urey. Produkcia amoniaku je  faktorom patogenézy (tým, že lokálne neutralizuje žalúdočnú kyselinu). Antibiotická liečba eliminuje organizmus, peptické vredy sa vyliečia  a relapsy sú obvykle zriedkavé.

ZÁVER

Hygienické opatrenia chrániace vodné zdroje, vyhýbanie sa kontaminácii odpadovými vodami. Toto sú hlavné príčiny, prečo sú epidémie život ohrozujúcimi patogénmi (akými sú napríklad cholera a týfus) zriedkavé v západných krajinách, ale časté v krajinách  tretieho sveta. Ostatné menej závažné ochorenia (napríklad salmonelóza, EHEC) sú stále bežné po zjedení kontaminovaných živočíšnych produktov, ktoré boli zle kontrolované. Shigella, ktorá má len ľudského hostiteľa, bude o mnoho ťažšie eradikovaná. Očkovanie je zriedkavo používané a je nákladnou cestou v porovnaní so zabezpečením hygienickej nezávadnosti odpadových vôd a zabezpečením kanalizácie. U ťažkých hnačiek je najzákladnejšou liečbou náhrada tekutín. Antibiotická terapia sa používa pri ťažkých lokalizovaných infekciách. Tiež sa  vždy používa pri systémových prejavoch.

  Obrázok 11A
Fotografie elektrónovej mikroskopie; náročná mikroaerofilná baktéria; typický špirálovitý tvar znázornený EM; etiologické agens chronickej  gastritídy, peptických vredov a rakoviny žalúdka. Obrázok je možné použiť na znázornenie helikálnej morfológie organizmu. Priemerná veľkosť: 1m x 2-5 m. Organizmus je v log fáze rasovej krivky. 
© Cindy R. DeLoney, Loyola University of Chicago, Chicago, Illinois a The MicrobeLibrary

Obrázok 11B
Helicobacter pylori – gramnegatívna, špirálovitá až pleiomorfná, špirálovitá prokaryotická palička. Pohybuje sa s pomocou jemných bičíkov na konci bunky. Existuje mnoho kmeňov H. pylori, ktoré sa odlišujú podľa toho, aké ľudské ochorenie spôsobujú. Infekcia baktériou H. pylori je hlavnou príčinou chronickej povrchovej gastritídy a súvisí s vredom žalúdka aj duodena. Prežíva v priestore medzi  epitelovými bunkami žalúdka (výstielka žalúdka). Často sa vytvárajú zhluky v oblasti spojení epitelových buniek. © Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  Použité s dovolením

 Obrázok 11C
Helicobacter pylori – gramnegatívna, špirálovitá až pleiomorfná, špirálovitá prokaryotická palička.
© Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  Used with permission
 

 

  Návrat do sekcie Bakteriológia  Microbiology and Immunology On-line

Táto strana bola naposledy zmenená
Stránku spravuje Richard Hunt