Streptococcus pneumoniae -Streptococcus pneumoniae

Streptococcus pneumoniae
Pneumococcus CDC PHIL ID1003.jpg
S. pneumoniae v míšní tekutině. FA skvrna (digitálně zbarvená).
Vědecká klasifikace Upravit
Doména: Bakterie
Kmen: Firmicutes
Třída: Bacily
Objednat: Lactobacillales
Rodina: Streptococcaceae
Rod: Streptococcus
Druh:
S. pneumoniae
Binomické jméno
Streptococcus pneumoniae
(Klein 1884) Chester 1901

Streptococcus pneumoniae nebo pneumokok je grampozitivní sférická bakterie, alfa-hemolytická (za aerobních podmínek) nebo beta-hemolytická (za anaerobních podmínek) , fakultativní anaerobní člen rodu Streptococcus . Obvykle se nacházejí v párech ( diplokoky ) a nevytvářejí spory a jsou nepohyblivé. Jako významná lidská patogenní bakterie byla S. pneumoniae uznána jako hlavní příčina zápalu plic na konci 19. století a je předmětem mnohastudií humorální imunity .

Streptococcus pneumoniae přebývá asymptomaticky u zdravých nosičů, typicky kolonizujících dýchací cesty, dutiny a nosní dutinu . U vnímavých jedinců se slabším imunitním systémem , jako jsou starší lidé a malé děti, se však bakterie může stát patogenní a šířit se do jiných míst, kde způsobuje onemocnění. Šíří se přímým kontaktem z člověka na člověka prostřednictvím kapiček dýchání a automatickým očkováním u osob nesoucích bakterie v horních dýchacích cestách. Může být příčinou novorozeneckých infekcí .

Streptococcus pneumoniae je hlavní příčinou komunitní pneumonie a meningitidy u dětí a starších osob a sepse u osob infikovaných HIV . Organismus také způsobuje mnoho jiných typů pneumokokových infekcí než zápal plic . Tyto invazivní pneumokokové onemocnění patří zánět průdušek , rýmou , akutní zánět vedlejších nosních dutin , zánětu středního ucha , zánět spojivek , zánět mozkových blan , sepse, osteomyelitidu , septickou artritidu , endokarditida , peritonitidy , pericarditis , celulitidu a mozkové absces .

Streptococcus pneumoniae lze odlišit od streptokoků viridanů , z nichž některé jsou také alfa-hemolytické , pomocí optochinového testu, protože S. pneumoniae je citlivý na optochin. S. pneumoniae může být rovněž rozlišeny na základě své citlivosti k lyži podle žluč , takzvaný „žlučové rozpustnosti test“. Zapouzdřený , gram-pozitivní, kokovitý bakterie mají výraznou morfologii na barvení podle Grama, lanceta tvaru písmene diplokoky. Mají polysacharidovou kapsli, která funguje jako faktor virulence pro organismus; je známo více než 90 různých sérotypů a tyto typy se liší virulencí , prevalencí a rozsahem rezistence na léčiva .

Dějiny

V roce 1881 byl organismus, známý později v roce 1886 jako pneumokok pro svou roli původce zápalu plic, poprvé izolován současně a nezávisle lékařem americké armády Georgem Sternbergem a francouzským chemikem Louisem Pasteurem .

Organismus byl od roku 1920 nazýván Diplococcus pneumoniae kvůli jeho charakteristickému vzhledu ve sputu obarveném Gramem . V roce 1974 byl přejmenován na Streptococcus pneumoniae, protože byl velmi podobný streptokokům .

Streptococcus pneumoniae hrál ústřední roli v prokázání, že genetický materiál se skládá z DNA . V roce 1928 Frederick Griffith prokázal transformaci života a přeměnu neškodného pneumokoka na smrtelnou formu společným naočkováním živých pneumokoků do myši spolu s tepelně usmrcenými virulentními pneumokoky. V roce 1944 Oswald Avery , Colin MacLeod a Maclyn McCarty prokázali, že transformačním faktorem v Griffithově experimentu nebyl protein , jak se v té době všeobecně věřilo, ale DNA. Averyho práce znamenala zrod molekulární éry genetiky .

Genetika

Genom z S. pneumoniae je uzavřená, kruhová struktura DNA, která obsahuje mezi 2,0 a 2,1 milionů párů bází v závislosti na kmenu . Má základní sadu 1553 genů plus 154 genů ve virulomu, které přispívají k virulenci, a 176 genů, které udržují neinvazivní fenotyp . Genetické informace se mohou mezi kmeny lišit až o 10%. Je známo, že pneumokokový genom obsahuje velký a různorodý repertoár antimikrobiálních peptidů, včetně 11 různých lantibiotik .

Proměna

Přirozená bakteriální transformace zahrnuje přenos DNA z jedné bakterie do druhé prostřednictvím okolního média. Transformace je složitý vývojový proces vyžadující energii a je závislý na expresi mnoha genů. U S. pneumoniae je pro transformaci zapotřebí alespoň 23 genů. Aby se bakterie mohla vázat, přijímat a rekombinovat exogenní DNA do svého chromozomu , musí vstoupit do zvláštního fyziologického stavu, kterému se říká kompetence .

Kompetence u S. pneumoniae je vyvolána činidly poškozujícími DNA, jako je mitomycin C , fluorochinolonová antibiotika ( norfloxacin , levofloxacin a moxifloxacin ) a inhibitory topoizomerázy . Transformace chrání S. pneumoniae proti baktericidnímu účinku mitomycinu C. Michod et al. shrnuty důkazy, že indukce kompetence u S. pneumoniae je spojena se zvýšenou odolností proti oxidačnímu stresu a zvýšenou expresí proteinu RecA, klíčové součásti rekombinačního opravného aparátu pro odstraňování poškození DNA . Na základě těchto zjištění navrhli, že transformace je adaptací pro opravu oxidačních poškození DNA. Infekce S. pneumoniae stimuluje polymorfonukleární leukocyty (granulocyty) k produkci oxidačního výbuchu, který je pro bakterie potenciálně smrtelný. Schopnost S. pneumoniae opravit oxidační poškození DNA ve svém genomu způsobená touto obranou hostitele pravděpodobně přispívá k virulenci tohoto patogenu. V souladu s tímto předpokladem Li a kol. uvedli, že mezi různými vysoce transformovatelnými izoláty S. pneumoniae závisí nosní kolonizační kondice a virulence (infekčnost plic) na neporušeném kompetenčním systému.

Infekce

Streptococcus pneumoniae je součástí normální flóry horních cest dýchacích . Stejně jako mnoho jiných přírodních rostlin se může za patřičných podmínek stát patogenními, obvykle když je imunitní systém hostitele potlačen . Invasins , například pneumolysin , anti fagocytární kapsle , různé adhesiny a imunogenních složek buněčné stěny , jsou všechny hlavní faktory virulence . Po S. pneumoniae kolonizuje vzdušné vaky jednotlivých plic , tělo reaguje tím, že stimuluje zánětlivou reakci, což způsobuje plazma, krev, a bílé krvinky naplnit do alveolů. Tento stav se nazývá zápal plic.

Nemoci a příznaky

Pneumonie je nejběžnější z nemocí S. pneumoniae, které zahrnují příznaky jako horečka a zimnice, kašel, zrychlené dýchání, potíže s dýcháním a bolest na hrudi. U starších osob mohou v menší míře zahrnovat zmatenost, nízkou bdělost a dříve uvedené příznaky.

Pneumokoková meningitida je infekce tkáně pokrývající mozek a míchu. Mezi příznaky patří ztuhlý krk, horečka, bolest hlavy, zmatenost a fotofobie .

Sepsa je způsobena drtivou reakcí na infekci a vede k poškození tkáně, selhání orgánů a dokonce ke smrti. Mezi příznaky patří zmatenost, dušnost, zvýšená srdeční frekvence, bolest nebo nepohodlí, nadměrné pocení, horečka, třes nebo pocit chladu.

Vakcína

Vzhledem k důležitosti onemocnění způsobených S. pneumoniae bylo vyvinuto několik vakcín na ochranu před invazivní infekcí. Světová zdravotnická organizace doporučuje rutinní dětství pneumokokové očkování; je začleněn do plánu očkování dětí v řadě zemí včetně Velké Británie, Spojených států a Jižní Afriky.

Biotechnologie

Komponenty ze S. pneumoniae byly využity pro řadu aplikací v biotechnologiích. Díky inženýrství povrchových molekul z této bakterie mohou být proteiny nevratně spojeny pomocí enzymu sortázy nebo pomocí reakce SnoopTag/SnoopCatcher. Různé glykosidové hydrolázy byly také klonovány ze S. pneumoniae, aby pomohly analýze glykosylace buněk .

Interakce s Haemophilus influenzae

Historicky byl Haemophilus influenzae významnou příčinou infekce a v lidském horním dýchacím systému lze nalézt jak H. influenzae, tak S. pneumoniae . Studie konkurence in vitro odhalila, že S. pneumoniae přemohl H. influenzae napadením peroxidem vodíku . Nicméně, ve studii přidání obě bakterie do nosní dutiny části myši během dvou týdnů, tak H. influenzae přežije; další analýza ukázala, že neutrofily vystavené mrtvým H. influenzae byly agresivnější při útoku na S. pneumoniae .

Diagnóza

Citlivost optochinu v kultuře Streptococcus pneumoniae (bílý disk)

Diagnóza se obvykle stanoví na základě klinického podezření spolu s pozitivní kulturou ze vzorku prakticky z jakéhokoli místa v těle. S. pneumoniae je obecně citlivý na optochin , i když byla pozorována rezistence na optochin.

Nedávné pokroky v sekvenování nové generace a srovnávací genomice umožnily vývoj robustních a spolehlivých molekulárních metod pro detekci a identifikaci S. pneumoniae . Například gen Xisco byl nedávno popsán jako biomarker pro detekci S. pneumoniae na bázi PCR a odlišení od blízce příbuzných druhů.

Atromentin a leucomelone mají antibakteriální aktivitu, inhibice enzymu enoyl-acylový nosný protein reduktázu , (zásadní význam pro biosyntézu z mastných kyselin ) v S. pneumoniae .

Odpor

Rezistentní kmeny pneumokoků se nazývají pneumokoky rezistentní na penicilin ( PRP ), penicilin-rezistentní Streptococcus pneumoniae ( PRSP ), Streptococcus pneumoniae rezistentní na penicilin ( SPPR ) nebo Strepotococcus pneumoniae ( DRSP ) rezistentní na léky . V roce 2015 bylo v USA odhadem 30 000 případů a ve 30% z nich byly kmeny odolné vůči jednomu nebo více antibiotikům.

Viz také

Reference

externí odkazy