2015 ( )

Respirační infekce

L9/2015 (23. 4. 2015)

Bakteriální původci komunitních respiračních infekcí • • • • • • • • •

Streptococcus pyogenes Streptococcus pneumoniae Haemophilus influenzae Moraxella catarrhalis Mycoplasma pneumoniae Chlamydophila pneumoniae Legionella pneumophila Corynebacterium diphtheriae Bordetella pertussis

• • • • • •

Staphylococcus aureus Mycobacterium Arcanobacterium haemolyticum Coxiella burnetii Francisella tularensis etc.

Streptokoky • • • • •

Firmicutes Gram+ koky, dělení podle jediné osy Negativní kataláza (× stafylokoky) Fakutativně anaerobní (někdy kapnofilní) Mléčné kvašení

Klasifikace • Typ hemolýzy • Serotypizace (sacharidy buněčné stěny; hlavně β-hemolytické kmeny) – skupiny podle Lancefieldové (A-H, K-M, O-V) • Biochemické vlastnosti S. pyogenes (A, β-hemolytický) S. agalactiae (B, (β-)hemolytický) S. pneumoniae (α-hemolytický) Enterococcus (D, α-hemolytický)

Klasifikace streptokoků podle 16S rRNA

Streptococcus pyogenes • 1884 Rosenbach • Skupinový sacharid (skupina A): N-acetylglukozamin-rhamnóza • M protein (gen emm) typová specificita N-konce (>80 typů) adhezin, proti fagocytóze, degradace C3b • Faktory patogenity - Adheziny proteiny M a F, lipoteichoová kys. aj. - Streptolysin O (imunogenní cytotoxin) - Streptolysin S (cytotoxin, β-hemolýza) - Streptokináza (fibrinolýza) - Hyaluronidáza - DNAáza - Peptidáza degradující C5a - Pouzdro (proti fagocytóze) - Pyrogenní (erytrogenní) exotoxin superantigen, nesen lyzogenním fágem → toxický šok, spálová vyrážka

S. pyogenes - onemocnění • Dočasná kolonizace krční sliznice dětí • Původce hnisavých infekcí - Infekce dýchacích cest faryngitida, spála, pneumonie - Infekce kůže, podkoží a měkkých tkání pyodermie, růže (eryzipel), nekrotizující fascitida (flash-eating bacterium, až 50% smrtnost), syndrom toxického šoku - Další (puerperální sepse) • Sterilní následky strept. infekcí

Spála

Následky faryngitis vyvolané určitými M typy

- Revmatická horečka Zánětlivé změny srdce (pankarditida), kloubů, cév, podkoží (určité M typy) - Akutní glomerulonefritida Komplexy antigenů nefritogenních kmenů se specifickými protilátkami → depozita imunokomplexů na vnější straně bazálních membrán kapilár glomerulu

Diplokoky lancet-shaped

Streptococcus pneumoniae • 1881 L. Pasteur, G. Sternberg • Hlavní původce komunitních respiračních nákaz • Kolonizace krční a nosní sliznice u zdravých osob • Infekce horních cest dýchacích akutní sinusitida, otitis media • Infekce dolních cest dýchacích akutní exacerbace chronické bronchitidy, bronchopneumonie, lobární pneumonie • Invazivní infekce meningitida, sepse, perikarditida, peritonitida, osteomyelitida, artritida • Další infekce konjuktivitida

Preparát sputa pacienta s lobární pneumonií (barveno podle Grama)

Diplokoky lancet-shaped

Opouzdřený kmen

Streptococcus pneumoniae • Viridace krevního agaru (pneumolysin) • Citlivý na optochin, „rozpustný“ ve žlučových solích • Kompetentní k transformaci Faktory patogenity • Patogeneze ~ reakce hostitele • Polysacharidové pouzdro brání fagocytóze, imunogenní S. pneumoniae na krevním agaru s optochinovým diskem • Proteáza IgaA brání vazbě mucinu na bakterie skrze IgA • Pneumolysin pore-forming cytotoxin podobný streptolysinu O - vazba k cholesterolu → póry v membráně buněk cilarního epitelu a fagocytů - inhibuje fagocytární oxidativní burst - aktivace komplementu • Peptidoglykan, kyselina teichoová Optochin uvolnění při autolýze pneumokoků → aktivace zánětlivého procesu

Pouzdro S. pneumoniae

Běžná flóra HCD

Invazivní infekce

Antibiotika proti S. pneumoniae • β-laktamy - léky volby pro léčbu pneumokokových infekcí • V případě přecitlivělosti nebo rezistence na penicilin: makrolidy, cefalosporiny, tetracykliny, chloramfenikol (meningitis) • MIK k penicilinu citlivé kmeny <0,06 mg/L necitlivé (PNSP) ≥0,06 mg/L rezistentní (PRSP) ≥1,0 mg/L (až 16 mg/L) • PNSP izolovány prvně v 1967 • PNSP infekce lze léčit jinými β-laktamy (amoxicilin) • PRSP rezistentní k ostatním β-laktamům • PRPS často rezistentní k makrolidům, tetracyklinům a chloramfenikolu

Benzylpenicilin

Amoxycilin

Výskyt (proporce) PNSP a PRSP, 2011

www.ecdc.europa.eu/en/activities/surveillance/EARS-Net/database

Mechanismus snížené citlivosti k penicilinu u S. pnemoniae • • • •

PBP (zvl. PBP2X a PBP2b) se sníženou afinitou k β-laktamům Rezistence k oxacilinu: alterace PBP 2X a PBP2B Rezistence k cefalosporinům: alterace PBP 2X a PBP1A Rezistence k penicilinu: alterace PBP 2X, PBP1A a PBP2B

Původ rezistentních PBP u klinických izolátů S. pneumoniae • Horizontální přenos homologních genů pro PBP z viridujících streptokoků (transformace [Griffith 1928] → homologní rekombinace) • Předpokládaní donoři: Streptococcus mitis, S. oralis aj. • Viridující streptokoky s MIK pro penicilin 64 mg/L experimentálně transformují S. pneumonie (současný přenos několika PBP) • PBP vzniklé rekombinací mohou dále mutovat

Haemophilus influenzae • • • • • • • • • • •

1892 R. Pfeiffer (při chřipkové epidemii) Do 1933 považován za původce chřipky Čeleď Pasteurellaceae (γ-proteobacteria) Gram- tyčinky, fakultativně anaerobní Obligátní parazit člověka (sliznice) Nutričně náročný faktory X (hematin) a V (NAD) Opouzdřené versus neopouzdřené kmeny Pouzdro (antigenní typy a-f) brání proti fagocytóze a lýzi skrze komplement u neimunních osob Antigenní typ b (polyribitolfosfát) klinicky nejvýznamnější Aktivní imunizace proti Hib (součást povinné hexavakcíny) Primárně citllivý na penicilin ale vysoká proporce kmenů s β-laktamázou TEM-1

Růstový satelitizmus (hemolytický S. aureus uvolňuje faktor V)

Haemophilus influenzae • Neopouzdřené kmeny nebo H. parainfluenzae (nevyžaduje X faktor) přítomny u většiny osob • Hib u většiny invazivních infekcí v prevakcinačním období • Infekce vyvolané Hib primárně pediatrické (invazivní) infekce meningitida, epiglotitis, septikémie • Infekce neopouzdřenými kmeny akutní sinusitida, otitis media exacerbace chronické bronchitidy, mírné formy pneumonie • Antibiotická terapie ampicilin (~ 1/3 kmenů rezistentních), cefalosporiny 3 gen. (systémové infekce), makrolidy, fluorochinolony

Hib, Hia a neopouzdřené (NTHi) izoláty z případů meningitid, Brazílie, 1990–2008

Hemofil versus pneumokok • Společné rysy Pouzdro (faktor virulence, proti fagocytóze) Typ infekcí (dýchací cesty) Postižené osoby (děti, osoby s poruchou funkce sleziny → snížená tvorba protilátek) • In vitro Pneumokok přerůstá hemofila (inhibice hemofila H2O2 produkovaným pneumokokem) • In vivo Při společném výskytu přežívá pouze hemofil (během 2 týdnů v nosní dutině) Zvýšená aktivita neutrofilních granulocytů vystavených mrtvým buňkám hemofila

Preparát sputa pacienta s lobární pneumonií (barveno podle Grama)

Moraxella catarrhalis • Čeleď Moraxellaceae (γ-proteobacteria) • Gram-, neštepí cukry, DNáza, Hockeypuck test u kolonií na agaru • Kolonizuje HCD u ~5 % dospělých ale až ~50 % dětí (vrchol ve 2 letech) • Respirační infekce otitis media, sinusitida (3. nejčastější patogen, ~10 % případů), exacerbace chronické bronchitidy a COPD, bronchitida, laryngitida, pneumonie • Systémové infekce (vzácné) meningitida, endokarditida, septikémie • Antibiotická terapie Obvykle (~90 %) rezistentní k aminopenicilinům (β-laktamáza typu BRO) kombinace penicilinů s inhibitory laktamáz, tetracykliny, makrolidy, cefalosporiny

Rod Mycoplasma Klasifikace Firmicutes > Mollicutes (lat. mollis - cutis) > Mycoplasmatales Mollicutes - vlastnosti  Bez buněčné stěny  Steroly v cytoplazmatické mem.  Nízký obsah GC (23-40 %)  Malý genom (0,6-2,2 Mb) – důsledek degenerativní evoluce  Evolučně příbuzné streptokokům

Model buněčného dělení M. pneumoniae duplikací terminální organely.

A phosphoglycerate kinase-based phylogram

Rod Mycoplasma Rod Mycoplasma (ř. mykes - plasma) (>122 druhů)  PPLO pleuropneumonia-like organisms  Nejmenší organizmy schopné extracelulárního množení (0,1–1 μm) prochází 0,45 μm filtrem  Extracelulární patogeny  Striktně aerobní – M. pneumoniae  Fakultativně anaerobní – ostatní  Generační doba až 6 h

Kolonie M. pneumoniae na agaru SP4

Lékařsky významné druhy Mycoplasma pneumoniae respirační infekce Mycoplasma hominis pyelonefritis, poporodní horečka Mycoplasma genitalium uretritida Ureaplasma urealyticum uretritida

Kolonie M. hominis

Mycoplasma pneumoniae 1889 A. B. Frank („houbový organismus“) Patogeneze  Adheze k respiračnímu epitelu pomocí proteinového adhezinu P1 (afinita k sialoproteinům na bázi cilií) → ciliostasis → destrukce cilií a obrvených epiteliálních buněk → poškození mukociliární clearance → mechanické dráždění → Terminální organela M. pneumoniae stálý kašel  Mykoplazmy jako superantigen: stimulace TNFα a IL-1 Epidemiologie  Primární infekce ve věku 5-15 let  Přenos nosním sekretem a těsným kontaktem  Dlouhá inkubační a infekční doba  ~2 mil. případů pneumonie a ~20 mil. případů ostatních resp. nemocí ročně v USA

Adheze M. pneumoniae

Mycoplasma pneumoniae Onemocnění  Výlučně lidský patogen  Infekce horních cest dýchacích cca 90 % infekcí (nízká horečka, suchý kašel, bolest hlavy, trvá cca 2 týdny)  Tracheobronchitida infiltrace průdušek lymfocyty a plazmatickými buňkami  Nejčastější příčina atypické pneumonie (walking pneumonia)  Sekundární komplikace: otitis media, erythema multiforme, hemolytická anémie, myo- a perikarditis,neurologické symptomy Erythema multiforme

Mycoplasma pneumoniae Diagnostika  Kultivační průkaz na půdách se sérem (steroly) yeast extract, glukóza, indikátor pH, β-laktam; nízká citlivost (~50 %)  Charakteristická morfologie kolonií M. pneumoniae versus ostatní mykoplazmy  Sérologický průkaz (maximum IgG po 4 týdnech) - protilátky proti membránových glykolipidům → skřížené reakce  Průkaz chladových aglutininů (IgM) Léčba  Makrolidy (erytromycin), tetracykliny  β-laktamy neúčinné

Erytromycin 14 dní

Chlamydie Klasifikace Fylum Chlamydiae > Chlamydiales > Chlamydiaceae Chlamydie - vlastnosti  Striktně intracelulární  Energetičtí paraziti (chybí P~P)  Buněčná stěna bez peptidoglykanu  Cyklus: infekční elementární (EB, 300400 nm) odolné k vnějšímu prostředí → fagocytóza → inhibice fúze fagozómu a lysozómu → za 6-8 h neinfekční, replikující se retikulární tělíska (RB, 800-1000 nm) → za 18-24 h po infekci vznik EB → za 48 h uvolnění EB (reverzní endocytóza)

Chlamydie Lékařsky významné druhy Chlamydia trachomatis biovar LGV lymfogranuloma venereum biovar trachoma trachom (chronická keratokonjuktivitida), okulogenitální onemocnění atypická pneumonie u dětí Chlamydophila psitacii

ornitóza (psitakóza)

Chlamydophila pneumoniae

respirační infekce

Chlamydophila pneumoniae Onemocnění  Až 1983 prokázána patogenní role C. pneumoniae u člověka  Výlučně lidský patogen  Protilátky u 50 % populace  Sinusitidy, bronchitidy, atypická pneumonie (obvykle unilobární)  ~300 tis. případů ročně (USA)  Ateroskleróza? (růst v buňkách endotelu) Diagnostika  Obtížná kultivace  Přímý průkaz DNA (PCR)  Sérologický průkaz Léčba  Makrolidy, tetracykliny, fluorochinolony  β-laktamy neúčinné

Atypická pneumonie vyvolaná C. pneumoniae

Legionářská nemoc  27. červen 1976, Bellevue Stratford Hotel, Philadelphia, Pennsylvania  Oslava 200. výročí vzniku USA členy Americké legie  Během 2 dnů epidemie pneumonie, 221 nemocných, 34 úmrtí  Nejasná příčina → intenzivní výzkum v CDC  Leden 1977 – identifikace neznámé gramnegativní bakterie nazvané Legionella pneumophila  Přítomna v chladící věži hotelového klimatizačního systému → rozšíření po hotelu

Bellevue Stratford Hotel, 1976

Rod Legionella Klasifikace γ-proteobacteria > Legionellales > Legionellaceae Rod Legionella  Pleomorfní, slabě se barvící G- tyčky  0,3-0,6 x 2-5 µm  K růstu vyžadují soli železa a L-cystein  Katabolismus aminokyselin  Ubikvitní vodní saprofyty  Fakultativní intracelulární paraziti (množení v alveolárních makrofágech a monocytech)  > 39 druhů a 60 seroskupin Legionella pneumophila Původce pontiacké horečky a legionelózy

Preparát L. pneumophila z oběti epidemie z roku 1976

Legionelóza  Rizikové skupiny: osoby od středního věku, kuřáci, osoby s chronickým plicním onemocněním, pacienti s defektem imunity  Inkubační doba 2–10 dní  Náhlý nástup akutních příznaků (horečka, suchý kašel, zimnice)  Multilobární pneumonie se zánětlivými ložisky a mikroabscesy v plicní tkáni  Běžné je multiorgánové postižení (GI trakt, CNS, játra, ledviny) → průjem, nausea, zmatenost  Progresivní ztráta plicní funkce u neléčených případů  Smrtnost 15–20 % (vyšší u pacientů s defektní buněčnou imunitou)  ~20 tis. případů v USA ročně

Legionella pneumophila Patogeneze  Aerosol do plic → vazba komplementu k porinu vnější membrány → vystavení C3b na povrchu bakterie vazba k receptoru pro CR3 mononukleárních fagocytů → endocytóza → inhibice fůze fagozómu a lysozómu → intravakuolární proliferace → tvorba proteáz, lipáz, fosfatáz a nukleáz → lýze vakuoly  Buněčná imunita Výskyt  Přírodní vodní útvary  Klimatizační chladící věže, technické vodní systémy  Přežívá ve vlhkém prostředí i za vyšších teplot a v přítomnosti chlóru  Přežívá a množí se intracelulárně v amébách (protekce)

L. pneumophila

Améba Hartmannella vermiformis zachycuje L. pneumophila

Legionella pneumophila Diagnostika  Mikroskopický průkaz fluorescentně značenými monoklonálními IgG (nízká citlivost, pouze L. pneumophila a omezené spektrum serotypů)  Kultivační průkaz (BCYE, buffered charcoal-yeast extract) – kolonie po 3-5 dnech při CO2 3-5 %  Průkaz antigenu (ELISA), hl. L. pneumophila séroskupina I  Serologický průkaz (titr protilátek zvýšený až po 3. týdnu) Léčba  Makrolidy, tetracykliny, fluorochinolony (azithromycin, levofloxacin u imunokompromitovaných pacientů)  β-laktamy neúčinné

L. pneumophila na BCYE

Agarová kultura L. pneumophila pod UV světlem

Komunitní respirační infekce Infekce horních dýchacích cest (HCD, nos – hrtan) • Rhinitis acuta, rhinopharyngitis acuta • Pharyngitis acuta, tonsillopharyngitis acuta • Sinusitis acuta • Otitis media acuta • Epiglottitis acuta • Laryngitis acuta, laryngotracheitis acuta Infekce dolních dýchacích cest (DDC, průdušky – plíce) • Tracheobronchitis acuta, bronchitis acuta, bronchiolitis acuta • Akutní exacerbace chronické bronchitidy • Komunitní pneumonie a atypická pneumonie Infekce je závažnější, čím více se blíží k plicím

Akutní rýma, běžné nachlazení Rhinitis acuta, rhinopharyngitis acuta • Virová etiologie • Změny na sliznicích dutin u > 80% rhinitid (rhinosinusitis) • Kašel až u 80% případů, hlenovitý nosní sekret se do 3 dnů onemocnění mění v hlenohnisavý (deskvamované epiteliální buňky a kolonizující bakterie) • Antibiotika nejsou indikována, jejich podání nezabraňuje bakteriální komplikaci • Antibiotika pouze pokud příznaky trvají více než 10-14 dnů

Akutní faryngitida a tonzilofaryngitida • Převážně virová etiologie • Kultivace nezbytná pro spolehlivé odlišení virového a bakteriálního původu • Onemocnění je obvykle samoúzdravné • Streptococcus pyogenes způsobuje zhruba 10% onemocnění u dospělých a 10– 20 % u dětí, lékem volby je penicilin • U infekcí S. pyogenes, zabrání léčba penicilinem vzniku sterilních komplikací (je-li zahájena do 9 dnů)

Akutní sinusitida • Zánětlivé změny v dutinách u infekcí HCD obvykle bez bakteriální etiologie • Akutní bakteriální sinusitida u 0,5–2 % infekcí HCD • Nejčastější původci Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae a Moraxella catarrhalis • Seropurulentní až purulentní nosní sekrece >10–14 dnů, horečka, výrazné bolesti v dutinách, bolesti zubů, bolesti hlavy >7 dnů • Antibiotika u pacientů s příznaky bakteriální sinusitidy podpořenými celkovými známkami zánětu • Antibiotika ihned u sinusitidy se stejnostrannou iritací trigeminu

Akutní zánět středouší • Katarální otitida je častá u virového zánětu HDC a nevyžaduje antibiotika • Pro diagnózu otitis media je nutná otoskopie, příp. odběr aspirátu ke kultivaci • Pro akutní bakteriální otitidu svědčí tekutina ve středouší, místní (bolest, zarudnutí) a celkové známky zánětu (horečka) • Nejčastější původci Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae a Moraxella catarrhalis • Antibiotická léčba nekomplikovaných zánětů nejvýše po dobu 5–7 dní

Akutní epiglotitida • Život ohrožující perakutní onemocnění s flegmonózním zánětem epiglotis a okolí • Postihuje hlavně děti 1-5 let • Etiologie: Haemophilus influenzae typ b • Klinický obraz: Vysoká horečka a zchvácenost, bolest v krku, dítě nemůže polykat, odmítá tekutiny, sliny vytékají z úst, aktivně sedí v mírném předklonu, v leže se dušení prohlubuje, oteklá epiglotis. • Diagnostika: Kultivační vyšetření krve, výtěr z krku se neprovádí • Léčba: Bez zajištění volných dýchacích cest může končit udušením (nutná hospitalizace); parenterálně cefalosporiny 3. gen.

Akutní laryngitida a laryngotracheitida • Virové onemocnění („virový pseudokrup“) • Nejčastějším původcem virus parainfluenzy typ l • Nejčastěji u kojenců a batolat, začíná jako mírný katar HCD, posléze záchvatový noční dusivý kašel, obvykle subfebrilie T: dostatečný přívod kyslíku, tekutin, zklidňování dítěte, vdechování chladného vlhkého vzduchu, možné kortikoidy • U dospělých je zánět obvykle lokalizován na hrtan v oblasti hlasových vazů, příznaky obvykle odeznívají během týdne T: vlhké prostředí a inhalace vodních par • Antibiotika se neindikují

Akutní tracheobronchitida a bronchitida • Zánět sliznice trachey či bronchů s rozvojem produktivního kašle, bez postižení plicního parenchymu u pacientů bez předchozího neinfekčního postižení bronchů či plic • Téměř výlučně (v ~90 %) vyvoláno viry (např. chřipka) a je samoúzdravné • Epidemie u školních dětí a mladších dospělých mohou být způsobeny Mycoplasma pneumoniae • Jiné bakteriální druhy (S. pneumoniae, H. influenzae) jsou v této diagnóze nevýznamné • Antibiotika nejsou indikována, nezabraňují bakteriálním komplikacím ani nezkracují cca 14 dnů trvající kašel

Akutní exacerbace (zhoršení) chronické bronchitidy (AECB) • Chronická bronchitida (chronický produktivní kašel, obstrukční ventilační porucha), složka chronické obstrukční plicní nemoci (COPD) • AECB: zhoršení kašle, zvýšená expektorace, změna charakteru sputa i jeho barvy, zhoršení dušnosti • Původci jsou z ~40 % viry, z baktérií nejčastěji H. influenzae, S. pneumoniae, méně často M. catarrhalis • Rutinní antibiotická léčba se u AECB nedoporučuje, má prokazatelný účinek pouze v přítomnosti všech tří příznaků onemocnění: zhoršující se dyspnoe, zhoršující se kašel a zvýšená produkce sputa

U COPD jsou zúženy bronchioly a zánětem poškozeny alveoly

Typická versus atypická pneumonie Typická pneumonie Především Streptococcus pneumoniae Obraz lalokové, lalůčkové pneumonie či bronchopneumonie, s tvorbou exsudátu v plicních sklípcích Náhlý nástup, vysoká a trvalá horečka, kašel (později produktivní), dušnost Leukocytóza

Atypická pneumonie

Pneumonie levého horního laloku

Viry, chlamydie, mykoplazmata, legionely Zánět intersticiální: stěny plicních sklípků a vlastního intersticia; rtg obraz diseminovaného plicního procesu Odlišné, atypické (chřipkové) symptomy: bolesti hlavy, svalů a kloubů, nevolnost, pozvolný nástup potíží, nižší teplota, neproduktivní kašel, kontrast symptomů a rtg nálezu („sněhová bouře“) Leukopenie s relativní lymfocytózou

Atypická pneumonie pravého dolního laloku

Komunitní pneumonie a atypická pneumonie • Akutní infekce plicního parenchymu, postihující alveolární prostory a tkáň intersticia • S: horečka, rychlé dýchání, bolesti na hrudníku; zpočátku neproduktivní kašel se pozvolna mění na vlhký s vykašláváním hnisavého příp. hemoragického sputa; inspirační krepitus nad postiženou plící předchází rtg změny; zkrácený poklep a vymizelé dýchání se objevují později; dýchací fenomény mohou vymizet, nejsou slyšitelné při pleurálním výpotku Formy • lobární pneumonie • segmentární nebo lobulární pneumonie • bronchopneumonie • intersticiální pneumonie

Komunitní pneumonie a atypická pneumonie • Circa 10 % komunitních pneumonií vyžaduje hospitalizaci, příp. IP s řízeným ventilačním režimem • U kojenců a batolat jsou hlavními původci viry včetně původců tzv. dětských infekcí (spalničky, plané neštovice, zarděnky) • Bronchoskopické vyšetření k vyloučení cizího tělesa, nádoru, TBC a ke spolehlivému mikrobiologickému a histologickému vyš. • Mikrobiologický průkaz zahrnuje mikroskopii a kultivaci sputa a hemokultivaci, serologické vyšetření je nezbytné pro průkaz atypické pneumonie; legionelová infekce se diagnostikuje kultivačně, průkazem antigenu v moči, příp. serologicky • Etiologii pneumonie nelze určit vyšetřením výtěru z krku nebo nosu