Stafilococii - genul Staphylococcus

genul Staphylococcus

Istoric: Alexander Ogston, un chirurg scotian, a asociat pentru prima data cocii asezati in ciorchini cu infectiile purulente, si la recomandarea colegului sau, profesor de limba greaca ia denumit staphylococi (staphylos- ciorchini de struguri). Conform pigmentului produs: Staphylococcus aureus (galben- auriu) si Staphylococcus albus (alb). Cea dea doua specie se numeste azi Staphylococcus epidermidis. Desi in Bergey's Manual din 2001 apar peste 20 de specii de Staphylococcus, Staphylococcus aureus si Staphylococcus epidermidis sunt cele cu semnificatie mai crescuta in patologia umana. S. aureus colonizeaza mai ales nasofaringele, dar se poate evidentia si din alte localizari anatomice. S epidermidis este un locuitor al pielii. S. saprophyticus (citreus) are un rol mai redus.

Taxonomia: genul Staphylococcus apartine Familiei Staphylococcaceae.

Habitat: stafilococii saprofiti sunt ubiquitari. Desi nu sunt sporulati, au o rezistenta marcata in natura, unde sunt larg raspanditi in aer, apa si pe sol. De asemenea, sunt locuitori ai tegumentului, ai cavitatilor naturale la om si la animale. Stafilococii potential patogeni si patogeni se observa la purtatorii sanatosi in procent de 30% pe piele, in nas si in faringe. Densitatea acestor microorganisme pe pielea intacta atinge valori cuprinse intre 10²- 10⁶ pe cm² in functie de localizare. La 74% dintre cadrele sanitare apar tulpini de stafilococi antibiorezistente. Bolnavii sunt la randul lor surse de infectie.

Morfologie: sunt coci Gram- pozitivi, nesporulati, imobili, au dimensiunea de 1 micron, unele tulpini au microcapsula. Se pot vedea izolat, cate doi sau in ciorchini de struguri (Fig. nr.1).

Figura nr.1: Asezarea stafilococilor in spatiu

Cultivare, caractere de cultura: sunt nepretentiosi, cresc in bulionul simplu, pe geloza simpla. Tulbura uniform mediul lichid. Pe geloza simpla se observa colonii mari de tip S, cu producere de pigment: S. aureus produce pigment galben- auriu, S. epidermidis pigment alb si S.saprophyticus pigment galben- citrin. Pe geloza sange se poate studia producerea de hemoliza. S. aureus determina hemoliza   clara, totala. Pe mediul selectiv Chapman cu 7,5% NaCl (s-au adaptat la pielea transpirata), stafilococii patogeni sunt manitol- pozitivi, vireaza culoarea mediului in galben.

Biologia: sunt germeni aerobi, facultativ anaerobi, temperatura optima de crestere este de 37⁰C, dar se pot cultiva si la 15, respectiv la 45⁰C, pH- ul optim este de 7,4- 7,6.

Biochimia: descompun manitolul, sunt oxidazo- negativi, produc catalaza, coagulaza, fibrinolizina, hemolizine. Au enzime proteolitice, cum este gelatinaza. Pigmentogeneza caracterizeaza tulpinile de stafilococi. Este favorizata de prezenta oxigenului si a luminii naturale. Pigmentii produsi sunt carotenoizi si nu difizeaza in mediul de cultura.

Rezistenta: este marcata. In secretiile uscate, in puroi, rezista saptamani in mediul extern. Rezistenta crescuta fata de antiseptice si dezinfectante explica numarul crescut de infectii intraspitalicesti. Sunt sensibili fata de bacteriofagi.

Antigenitate: fara importanta practica.

Patogenitate: stafilococii au atat factori de virulenta cat si toxine.

Factori de virulenta:

Au proteine de suprafata cu rol in colonizarea tesuturilor gazdei; ele permit aderarea la celulele epiteliale, la celulele din circulatia sanguina, la tesuturile traumatizate si la colagenul gazdei.

Invazinele, ca hialuronidaza descompun acidul hialuronic din tesutul conjunctiv lax; fibrinolizina (stafilokinaza) are rol in diseminarea infectiei.

Factorii de suprafata care previn fagocitoza sunt microcapsula polizaharidica si proteina A care leaga anticorpii IgG gresit, la regiunea Fc, impiedicand opsonizarea si fagocitarea bacteriei. Capsula permite persistarea bacteriilor in circulatia sanguina a gazdei infectate.

Pigmentul carotenoid si catalaza inactiveaza superoxidul si oxigenul atomic ce sunt eliberati in fagolizozomi.

Mascarea imunologica a suprafetei bacteriene este realizata de proteina A, coagulaza ce aglutineaza plasma.

Enzimele care distrug membrana celulelor eukariote atacate sunt urmatoarele: hemolizinele, leukotoxinele, leukocidina; hemolizina-α sau toxina-α distruge mai ales hematiile, monocitele si trombocitele, producand pori in membrana lor celulara prin care se scurge continutul celulei. ß-toxina lizeaza hematiile de oaie, iar rolul -toxinei inca nu este cunoscut. Leukocidina este hemolitica, dar cu efect mai slab decat alfa- hemolizina, are si efect dermonecrotic. Coagulaza este o proteina extracelulara a stafilococilor care duce la aparitia cheagului de fibrina ce are rol in prevenirea fagocitozei, si astfel este un factor de virulenta important. Factorul clumping se gaseste pe suprafata stafilococilor si este capabil sa lege fibrinogenul; dezoxiribonucleaza descompune nucleul celulelor lizate.

Rezistenta marcata la antibotice este caracteristica pentru stafilococii patogeni: de obicei tulpinile meticilin- rezistente arata rezistenta si la alte antibiotice. In ultimii ani asistam la cresterea numarului de tulpini rezistente la vancomicina.

Toxigeneza:

Stafilococii produc exotoxine care lezeaza tesuturile si determina diferite boli.       

Hemolizinele- sunt si factori de virulenta. Leukocidina este o toxina care actioneaza in special pe leucocitele polimorfonucleare pe care le distruge. Toxina letala administrata i.v. la iepure are efect letal.

Analiza: ADN-ul exista in genomul uman Analiza: Dezvoltarea prenatala si nasterea - factorii ce influenteaza dezvoltarea

Toxina exfoliativa, dermonecrotica, are doua componente: A si B. Sunt serin- proteaze care actioneaza departe de regiunea in care se produc. Determina sindromul de piele oparita la nou- nascuti. Separarea stratului superficial mort de restul straturilor duce la descuamarea unei cantitati extinse de piele, stratul granulos devenind superficial.

Enterotoxinele (ET) sunt proteine simple, termostabile, rezista la fierberea de scurta durata a alimentelor si la actiunea enzimelor proteolitice. Sunt descrise fractiunile  A- G, prima fiind cea mai puternica: 1 µg ajunge pentru producerea toxinfectiei alimentare la o persoana de 70 de kg. Din toxina B sunt necesare 25 de µg pentru obtinerea aceluiasi efect. Unii autori mentioneaza chiar 14 fractiuni de ET, notate de la A la O, fractiunea C avand 3 variante. O tulpina de stafilococ este capabila sa produca in acelasi timp mai multe tipuri de ET. Determinantul genetic al toxigenezei fractiunii A este cromosomial, iar al celui B este extracromosomial, ultimul fiind asociat cu rezistenta la meticilina si producerea de DN- aza. Diferitele ET arata similaritati in structura lor.

Toxina de sindrom de soc toxic (TSST-1) sau toxina pirogena se produce mai ales la femei care folosesc in cursul menstruatiei tampoane vaginale care nu sunt schimbate des si astfel se creaza conditii de aerobioza scazuta. Prezenta unui fag temperat induce toxigeneza, mai ales la lizotipul 29.

Factori predispozanti ai infectiei stafilococice sunt: leziuni ale pielii, corpi straini, suturile chirurgicale, leucopenia si consumul de droguri intravenoase. Bacteriile declanseaza un raspuns inflamator local cu umflarea, aparitia rosetei, cresterea temperaturii, si aparitia unei colectii de puroi in regiunea respectiva. Tesutul afectat se necrotizeaza. In jurul colectiei purulente se formeaza un cheag de fibrina care delimiteaza infectia. Daca bacteriile rup aceasta bariera, ajung in circulatie si septicemia se produce foarte rapid. Apar focare secundare cu abcese in plamani, inima, rinichi, muschi scheletali, meninge etc.

Enterotoxinele, toxinele exfoliative, respectiv toxina de sindrom de soc toxic (TSST-1) au rol de superantigen (Fig. nr.2).

Figura nr.2: superantigenul de S. aureus.

Dupa o prezentare normala a antigenului doar 1 din 10,000 de celule T se activeaza. Superantigenele stimuleaza nespecific celulele T, una din cinci fiind activata. Eliberarea exagerata a citokinelor duce la sindromul de soc toxic- SST. TSST-1 ajuns in circulatie este responsabil pentru 75% din SST. Si enterotoxinele ajunse in circulatie pot cauza SST, mai ales tipurile B si C. Daca gazda are anticorpi neutralizanti, SST- ul nu se va declansa.

In concluzie, patogenitatea stafilococilor este plurifactoriala.

Boala la om: apar infectii purulente, care presupun existenta unei porti de intrare ca foliculii pilosi sau micile leziuni ale pielii. Infectia, de obicei este locala, raspandirea lui presupune o imunitate scazuta.

Infectii localizate:

pe piele: foliculita, furunculoza, impetigo, carbunculoza, abcese, hidradenita, necroza pielii, suprainfectarea plagilor, a arsurilor;

infectii ale cailor respiratorii: faringita, tonsilita, sinuzita, bronhopneumonie- dupa influenza A,

infectii ale tubului digestiv: toxiinfectii alimentare (enterotoxina) cu diaree apoasa, varsaturi, incubatia este scurta de 30 minute- 8 ore, si simptomele dispar spontan dupa aproximativ 24 de ore; a fost descrisa si o enterita acuta la copiii mici dupa terapie cu antibiotice,

infectii urinare: cistite, pielite, pielonefrite mai ales la cei cateterizati, postoperator;

osteomielite: in 90% sunt de natura stafilococica, apar ca urmare a bacteriemiei;

endometrita: postpartum, postabortum,

Infectii generalizate: prin diseminare pe cale hematogena, limfatica a bacteriilor;

sindrom de soc toxic,

forme generalizate: septicemie (cauzate mai ales de tipurile capsulare 5 si 8),

focare secundare: meningite, endocardite (de ex. la consumatori de droguri),

infectii nozocomiale, intraspitalicesti.

Infectii experimentale: se folosesc iepurele si pisoiul (testul Dolman).

Imunitate: este de scurta durata: antitoxica, apar anticorpi antienzimatici.

Diagnostic de laborator: cultivarea, colorarea, teste de patogenitate: coagulaza! In toxiinfectiile alimentare cauzate de stafilococi numai enterotoxina este prezenta! Enterotoxina se evidentiaza prin metode imunologice- reactie de precipitare, RIA, ELISA. Cu ajutorul bacteriofagilor se pot determina infectiile intraspitalicesti- se aplica lizotipia.

Tratament: specific, numai pe baza de ANTIBIOGRAMA- exista multe tulpini antibiorezistente. S aureus a raspuns la aparitia antibioticelor prin dezvoltarea de rezistenta: 1) au aparut mutatii genetice urmate de selectarea tulpinilor rezistente, 2) s-au achizitionat gene de rezistenta extracromosomiale prin plasmide, particole transductibile, transposoni, sau alte tipuri de inserari in ADN. S. aureus isi exprima rezistenta la antibiotice prin diferite mecanisme. La scurt timp dupa aparitia penicilinei in anii 1940, stafilococii au inceput sa produca penicilinaza, rezistenta la gentamicina a durat 10 ani, iar la ciprofloxacina 6 luni de la introducerea medicamentului. Exista multe tulpini rezistente la meticilina (MRSA), rezistenta fiind codificata in elemente genetice largi, mobile, numite casete cromosomiale stafilococice mec (SCCmec). Ele contin gena mecA, care codifica proteina alterata ce leaga penicilina si care confera rezistenta fata de toate substantele antimicrobiene β- lactamice. Stafilococii patogeni sunt sensibili fata de eritromicina, vancomicina, dar folosirea in ultimii ani a vancomicinei ca terapie alternativa a dus la sporirea tulpinilor rezistente la acest antibiotic (VRSA- vancomycin resistant S. aureus). Minociclina si rifampicina se pot folosi in cazuri de polirezistenta.

Antibioticele trebuiesc administrate inca 2- 3 zile de la cedarea febrei. Se evita folosirea locala a antibioticelor eficiente in infectii sistemice, pentru preveirea dezvoltarii rezistentei.

Tratamentul abceselor stafilococice trebuie sa cuprinda si rezolvarea chirurgicala cu drenarea puroiului si indepartarea corpilor straini.

Epidemiologie:

Cel mai des exista o sursa endogena. Diseminarea prin contact direct are rol in suprainfectia plagilor, purtatorii intranazali infecteaza degetele, etc. Transmiterea indirecta se realizeaza preponderent prin maini contaminate, aer si praf. Receptivitatea crescuta este descrisa la nou-nascuti, la mamele care alapteaza, la cei cu influenza A, cancer, arsuri, plagi postoperatorii.

In intreaga lume s-au descris infectii cu stafilococi meticilino-rezistenti asociati comunitatii (CA-MRSA). Persoanele de la care s-au izolat erau adulti tineri, sanatosi cu abcese cutanate.

Preventie: este esentiala mentinerea conditiilor de asepsie, antisepsie in spitale, controlul periodic al personalului, si tratarea purtatorilor!!!

Toxiinfectiile alimentare se previn prin tratarea corespunzatoare a laptelui, a prajiturilor cu crema, a cascavalurilor, branzeturilor, pateurilor, conservelor, salatelor. Alimentele trebuiesc pastrate la +4⁰C pentru prevenirea producerii de enterotoxina.

In anul 2002 s- a elaborat un vaccin numit StaphVAX compus din polizaharide capsulare de tip 5 si 8 de S. aureus. Se poate elabora si autovaccin.

Imunizarea pasiva se realizeaza cu anticorpi policlonali proveniti de la indivizi sanatosi vaccinati. Anticorpii IgG generati se folosesc la pacienti imunodeprimati care prezinta riscuri majore de a avea infectii stafilococice.

Speciile mai importante de stafilococi dau infectii diferite, de aceea trebuie sa le tratam separat.

STAPHYLOCOCCUS AUREUS:

- este patogen si pentru persoanele cu imunitate normala, infectiile depind de patogenitatea tulpinei respective (local cu sau fara efect toxic, generalizat cu sau fara efect toxic).

Factori de virulenta legati de celula bacteriana:

capsula, microcapsula, mucus pericelular,

acid lipoteicoic, proteine de adeziune.

proteina-A- leaga anticorpii IgG la partea Fc- care ar trebui sa fixeze complementul,

Factori de virulenta extracelulari:

1. Enzime (coagulaza, fibrinolizina, hialuronidaza, fosfataza, DN-aza, enzime lipolitice), superantigene toxico- pirogene,
2. TSST-1 (toxina de sindrom de soc toxic -1),
3. Enterotoxine (A, B, Cn, D, E, G), sau A-O,
4. toxina exfoliativa (A, B).

Toxine: citotoxine: hemolizine, leucocidine (Figura nr.)

Figura nr. : Patogenitatea S. aureus ( TSST-1- toxina de soc toxico- septic, ET- enterotoxine).

STAPHYLOCOCCUS EPIDERMIDIS, S. HOMINIS

a.      apartin florei normale, prima sa gaseste pe fata si in regiunea toracica, ultima pe maini si pe picioare,

b.      dau infectii severe la imunodeprimati,

c.       au afinitate crescuta fata de canulele din material plastic, cateteri pe care formeaza un strat de biofilm ce favorizeaza aderarea si le apara de fagocitoza; biofilmul este alcatuit din acidul teichoic prezent in membrana lor celulara,

d.      nu produc toxine, nici coagulaza, sunt nehemolitice, manitol-negative,

e.      determina bacteriemie nozocomiala, septicemie.

S. HAEMOLYTICUS: da colonii albe cu hemoliza beta, in rest seamana cu S. epidermidis. Apartine florei normale a pielii, afecteza persoanele imunodeprimate care sufera dializa peritoneala sau au catetere intraarteriale sau intravenoase, proteze articulare, determinand septicemie sau pneumonie severa.

S. SAPROPHYTICUS: se gaseste in flora normala a genitalelor, in regiunea perianala, periuretrala. La femei tinere determina infectii urinare care recidiveaza dupa contact sexual. Se situeaza pe al doilea loc ca frecventa dupa Escherichia coli. Au o activitate ureazo- pozitiva, descompunand ureea, astfel irita mucoasa vezicii urinare.