GRAMPOZITIVNÍ KOKY Společnou charakteristikou baktérií této skupiny jsou především morfologie buněk (koky) a fyziologické vlastnosti (mezofilie a organofilie). Za základní znaky používané k rozlišení jednotlivých rodů slouží uspořádání buněk, vztah ke kyslíku , tvorba katalázy a cytochromoxidáz. Největší význam pro medicínskou mikrobiologii mají od doby jejich popisu rody Staphylococcus a Streptococcus, které podle posledních fylogenetických studií náleží ke zcela odlišným skupinám mikrobů.
Čeleď: STAPHYLOCOCCACEAE Zahrnuje G+ koky s nízkým obsahem G+C v DNA. V současnosti se do čeledi klasifikují mimo jiné rody: Staphylococus, Gemella a Macrococcus.
Rod: Staphylococcus Jde o buňky sférického tvaru, které se vyskytují jednotlivě, ve dvojicích nebo nepravidelných shlucích. Stafylokoky jsou fakultativně anaerobní bakterie (až na výjimky), štěpící cukry oxidativně i fermentativně, tvoří karotenoidní pigmenty. Jsou kataláza pozitivní a nepohyblivé. Většina kmenů roste v rozmezí teplot 1840 °C, nejlépe při 30-37 °C, rostou v přítomnosti 10 % NaCl. Stafylokoky jsou citlivé k lyzujícím účinkům lyzostafinu, ale rezistentní k lysozymu. Vyskytují se především na kůži a sliznicích teplokrevných zvířat, stejně jako člověka. Časté jsou izolace z prostředí, zejména z podestýlky, půdy a vzduchu. Některé druhy jsou potenciálními patogeny zvířat nebo člověka, kde vyvolávají především hnisavé infekce. Některé druhy se izolují z produktů živočišného původu (maso a mléko) ale i potravin (sýry). Rozdílná je citlivost k novobiocinu u koaguláza negativních stafylokoků. Kultivace. Stafylokoky jsou náročné na živiny a vyžadují přítomnost aminokyselin, vitamínů a uracilu. Dobře rostou na komplexních médiích, 1
Grampozitivní koky
kde jejich generační čas dosahuje 20 minut. Izolují se na krevním agaru s přídavkem krve, nejčastěji ovčí. Po 24 h inkubace vyrůstají v koloniích o velikosti 2-4 mm. Jsou obvykle okrouhlé, ploché, hladké a pigmentované (bílé, krémové, žluté) v důsledku tvorby karotenoidních pigmentů. V závislosti na tvorbě hemolyticky aktivních toxinů (hemolyzinů) vzniká hemolytický účinek různého charakteru. K záchytu se používají rovněž selektivní pomnožovaní bujony ale především selektivní agarové půdy s přídavkem antibiotik. Při izolaci stafylokoků z potravin a surovin živočišného původu se volí specifický postup. Biochemické vlastnosti. Z širokého spektra biochemických vlastností se sledují především schopnosti aerobního štěpení cukrů a tvorba proteolytických enzymů. Zvláštní význam má průkaz koagulázy vázané či volné a některých dalších produktů, které se uplatňují v patogenezi stafylokokové infekce. Volná koaguláza je enzym vyvolávající polymerizaci fibrinogenu na fibrin, podobný je i výsledek reakce mezi koagulázou vázanou na buňku (camping faktorem). Koaguláza pozitivní stafylokoky se považují za patogeny člověka a zvířat, proto je výsledek testu klíčový při identifikaci druhů. Antigenní struktura. Buněčná stěna stafylokoků obsahuje - podobně jako u jiných grampozitivních baktérií - komplex polysacharidových antigenů. Toxiny a faktory virulence. Koaguláza pozitivni stafylokoky (zejména S. aureus) tvoří četné exolátky a enzymy s toxickým účinkem pro různé buňky a tkáně. Nejvýznamnější jsou tyto exotoxiny: - Hemolyzíny (označované jako alfa-, beta-, gama- a deltatoxiny) jsou s výjimkou gamatoxinu prokazatelné na agarových médiích. Alfatoxin - se považuje se za jeden z hlavních toxinů pro jeho účinky letální, dermonekrotické a další. Beta toxin - je charakterizován jako fosfolipáza C schopná štěpit fosfolipidy v membránách hostitelových buněk např. v membráně červených krvinek přežvýkavců. Jednotlivé izoláty druhu S. aureus produkují uvedené hemolyzíny v různých kombinacích. Pro kmeny izolované ze zvířat jsou charakteristické kombinace beta-, alfa- a Grampozitivní koky
2
deltatoxinu nebo beta- a deltatoxinu. Známé jsou i kombinace alfa a deltatoxinu. Jen ojedinělé kmeny tvoří pouze jeden z hemolyzínů. Tvorba hemolyzinů je kódována geny, které jsou lokalizovány ve variabilní části geonomu S. aureus. Další z hemolyzínů, který je tvořen koaguláza negativními kmeny, se označuje jako epsilon-hemolyzín, je pravděpodobně totožný s deltatoxinem. - Enterotoxiny jsou termostabilní, trypsin rezistentní proteiny, které se sérologicky rozlišují do různých typů (A, B, C, D a E). Zjišťují se především u kmenů izolovaných z člověka, ovcí, méně již ze skotu a koz. K nejčastěji tvořeným enterotoxinům patří enterotoxiny typu A a D. V přirozených podmínkách jsou produkovány také v některých potravinách živočišného původu kontaminovaných kmeny S. aureus. V závislosti na jejich dávce se u postiženého člověka objevují do 3 hodin bolesti hlavy, zvracení a prudké průjmy. Příznaky zpravidla odeznějí během 24 hodin. - Exotoxin typu C vyvolává syndrom toxického šoku člověka. - Exfoliativní toxin, tvořený kmeny S. aureus humánního původu, vyvolává exfoliativní dermatitidu. - Endogenní pigmenty. Z mnoha produkovaných enzymů, uplatňujících se v rozvoji infekce, jsou pro patogenezi stafylokokových infekcí nejdůležitější: - Koagulázy stafylokoků srážejí v přítomnosti reaktivního faktoru králičí, lidskou a hovězí krevní plazmu in vitro. V hostitelském organismu pravděpodobně zabraňují normálnímu baktericidnímu účinku a intrafagocytárnímu tráveni. Tvorba koaguláz je charakteristická pro druhy S. aureus, S. intermedius a některé kmeny S. hycus ssp. hyicus. - Clamping faktor koaguláza.
(shlukovací
faktor)
je
trypsin
senzitivní
vázaná
- Leukocidin (tvořený některými bovinními a lidskými kmeny) vyvolává jako extracelulární enzym výrazné změny permeability membrán polymorfonukleárů. Omezuje tak jejich pohyblivost a schopnost fagocytovat.
3
Grampozitivní koky
- Stafylokináza (fibrinolyzín) je termostabilní enzym produkovaný pouze kmeny lidského původu, který aktivuje plazminogen na plazmin. Rozpouští fibrin vzniklý při zánětlivém procesu a podporuje tak šíření infekce. - Hyaluronidáza (spreading factor) rozpouští mezibuněčný umožňuje pronikání buněk a enzymů S. aureus do tkáni.
tmel
a
- Nukleázy štěpí DNK a RNK hostitelských buněk. Účinek enzymů je v zásadě endonukleotický a v pozdějších stadiích i exonukleotický. Tvorba nukleáz je konstantní vlastnosti koaguláza pozitivních stafylokoků izolovaných z klinických případů. - Další enzymy, jako proteinázy, lipáza a želatináza, se rovněž využívají k diferenciaci stafylokokových kmenů. Buněčné faktory virulence jsou představovány strukturami, které interferují s fagocytózou. Některé kmeny tvoří pouzdra, která zvyšují odolnost proti chemotaxi a fagocytóze. Nepřímo zabraňuje fagocytóze i protein A tím, že blokuje Fc receptory protilátek typu IgG. Antibiotika. Rezistence proti penicilinu zprostředkovaná plazmidy je dána tvorbou penicilinázy (betalaktamázy). V současnosti je značně rozšířena v populaci izolátů zvířecíhopůvodu. Plazmidy kódují rovněž rezistenci proti účinkům tetracyklinu, gentamicinu a některých dalších antibiotik. Zvláštní postavení má antibiotikum novobiocin, které se používá nejenom k léčbě, ale i k diferenciaci stafylokokových druhů. Bakteriologická diagnostika. K přímému průkazu stafylokoků v klinickém materiálu se užívá mikroskopické vyšetření, rozhodující je však kultivační vyšetření. Pro izolaci mikroba se volí půdy a postupy odpovídající charakteru vyšetřovaného materiálu, včetně stupně jeho kontaminace. Určení kmene vychází z fyziologických vlastností a biochemické aktivity, především z průkazu koagulázy. Užitečné jsou zejména komerční biochemické testy. Z jednotlivých druhů stafylokoků nejzávažnější druhy tvořící koagulázu.
jsou
pro
veterinární
medicínu
Veterinárně významné druhy stafylokoků. V současnosti je známo více než 30 druhů z nichž téměř dvě desítky se izolují ze zvířat. Hlavní význam mají tzv. koaguláza pozitivní stafylokoky (KPS), jejichž etiologická Grampozitivní koky
4
role je dostatečně známa. Ve srovnání s tím je pozice koaguláza negativních stafylokoků (KNS) postupně objasňována ve smyslu potenciálně patogenním v případě určitých hostitelů. Koaguláza pozitivní stafylokoky izolované ze zvířat:
S. aureus subsp. aureus S. aureus subsp. anaerobius S. intermedius S. pseudointermedius S. hyicus subsp. hyicus Staphylococcus aureus subsp. aureus Je to saprofyt a epifyt kůže a sliznic, který jako potenciální patogen vyvolává hnisavá onemocnění kůže, sliznic a orgánů savců a ptáků. Ekonomicky nejzávažnějším onemocněním zvířat jsou záněty mléčné žlázy skotu. Biochemické vlastnosti. Výsledky hybridizace DNK svědčí o blízké příbuznosti kmenů S. aureus izolovaných z lidí, skotu, ovcí, prasat a drůbeže. Přitom se prokázal i značný stupeň druhové hostitelské specifity, vyplývající z některých biochemických vlastností. Na jejich základě lze odlišit stafylokokové kmeny a zařadit je do biovarů nebo ekovarů (tabulka 49). Na podkladě určeného biotypu lze usuzovat, zda vyšetřený kmen S. aureus může daného hostitele ohrozit nebo je jen součástí tranzitní mikroflóry. Odlišení jednotlivých ekovarů S. aureus vychází z citlivosti k bakteriofágům, antigenní struktury, nutričních požadavků a biochemické aktivity. Antigenní struktura. Nejvýznamnějším antigenem je skupinově specifický precipitinogen - polysacharid A - a více než 30 typových aglutinogenů. Součástí povrchového obalu (zejména kmenů humánní provenience) je protein A, který nespecificky váže IgG krevního séra některých druhů zvířat a člověka. 5
Grampozitivní koky
Toxiny a faktory virulence jsou popsány v charakteristice rodu. Patogenita. K infekci jsou vnímavé především hostitelské druhy příslušných biotypů. Onemocnění vzniká při exogenní nebo endogenní infekci v souvislosti s oslabením obranných mechanismů hostitele. Nejčastěji se rozvíjí místní zánětlivá reakce s tvorbou hnisu, která může vyústit v generalizovanou infekci charakteristickou pro pyogenní baktérie. Nakažlivý charakter má zejména onemocnění mléčné žlázy skotu. Infekce zvířat. Ze specifických onemocnění jsou nejzávažnější záněty mléčné žlázy různých druhů zvířat. Stafylokokové mastitidy skotu probíhají v závislosti na virulenci kmene a dalších faktorech od subklinické až po perakutní formu, od mírného katarálního až po těžký parenchymatózní zánět s tvorbou abscesů a gangrén. Záněty mléčné žlázy prasnic probíhají většinou jako akutní onemocnění, které bez léčby přechází ve vleklý zánět. Mastitida ovcí probíhá perakutně jako gangrenózní zánět. Sekret mléčné žlázy má tmavě hnědou barvu, často se dostavují celkové komplikace septikemické povahy končící úhynem zvířete. S. aureus je dále původcem hnisavých infekcí lokálního charakteru, především abscesů, furunkulóz a infekcí ran prasat. Vyvolává rovněž záněty žloutkových váčků kuřat, artritidy a abscesy dospělých jedinců kura domácího. Klinické příznaky odpovídají lokálnímu charakteru infekce. V případě četných metastáz a generalizované infekce zvířata hynou. Imunita. Stafylokoky jsou likvidovány neutrofily. Po osídlení sliznic hostitele se začínají tvořit humorální protilátky, především proti toxinům a dalším enzymům. Antigen protektivního charakteru není dosud znám. Antibiotika a chemoterapeutika. K léčbě se užívají betalaktamová, popřípadě makrolidová antibiotika (erytromycin). Alternativně lze použít aminoglykosidy, včetně jejich kombinace s penicilíny. Stále častěji se vyskytují případy rezistence proti penicilínu a jiným běžně užívaným antibiotikům. Biologické preparáty. Vakcíny připravované z izolovaných kmenů jsou částečně účinné při terapii. Preventivní použití vakcín je dosud málo úspěšné.
Grampozitivní koky
6
S. aureus subsp. anaerobius Je patogenní pro ovce. Pozitivní je tvorba volné koagulázy zatímco vázaná koaguláza je negativní stejně jako tvorba katalázy.
Staphylococcus intermedius Je to saprofyt a epifyt kůže a sliznic, holubů, bažantů a divokých kachen. Jen ojediněle se izoluje z člověka. Jako potenciální patogen vyvolává pyodermie a otitidy psů, chronické hnisavé infekce i septikémie dalších zvířat. Biochemické vlastnosti. K odlišení od druhu S. aureus se užívá mnoho znaků, zejména neschopnost fermentovat manit a maltózu. Patogenita. K infekci jsou vnímaví mladší a starší jedinci. K infekci mláďat dochází v souvislosti s jejich kolonizací kmeny pocházejícími od matek. K léčbě se užívají antibiotika shodná jako u infekcí vyvolaných S. aureus.
S. pseudointermedius Je novým druhem, který byl popsán nedávno jako specificky adaptovaný pro psa a kočku. Od druhu S. intermedius se liší nižším obsahem G+C. Lze tedy předpokládat, že všechny údaje o patogenitě kmenů s dřívějším označením S. intermedius lze dát do souvislosti s novým druhem S. pseudointermedius. Onemocnění. Druh je primárním původcem hluboké pyodermie psů a otitis media a dalších kožních infekcí, jako i osteomyleitíd. V Japonsku již byly pseudointermedius.
izolovány
methicilin
rezistentní
izoláty
S.
Staphylococcus hyicus V rámci druhu se rozlišují dva poddruhy, z nich významnější je Staphylococcus hyicus ssp. hyicus.
7
Grampozitivní koky
Staphylococcus hyicus ssp. hyicus Jeto saprofyt a epifyt kůže a mléka prasat. Jako oportunní patogen vyvolává vysoce kontagiózní onemocnění kůže selat, které se označuje jako nakažlivá osutina selat. Antigenní struktura. Buněčná stěna obsahuje antigeny odlišné od antigenů koaguláza pozitivních stafylokoků. Biochemické vlastnosti. Na rozdíl od druhého poddruhu jsou zařazované kmeny koaguláza variabilní a hyaluronidáza pozitivní. Patogenita. K infekci jsou vnímavá selata. Původce proniká do poškozené kůže za vzniku exsudativní dermatitidy s neutrofilní infiltrací a nadměrné sekrece mazu. Zánět může postihnout i hlubší vrstvy, jako je stratum germinativum. Infekce se rozvíjí především u hostitelů s oslabenými obrannými mechanismy. Exsudatívní dermatitida probíhá jako perakutní, akutní nebo chronické onemocnění, které může přejít v sepsi s vysokou letalitou. Mikroorganismus může být dále příčinou nekróz uší a ocasu, ale i obscesů a artritid prasat. Společně s dalšími baktériemi se izoluje z případů mastitid nebo sporadických abortů. Kmeny tohoto poddruhu se izolují také ze skotu a koní. Koaguláza negativní stafylokoky významné u zvířat:
Staphylococcus chromogenes Staphylococcus epidermidis Staphylococcus saprophyticus Staphylococcus chromogenes Vyskytuje se na kůži prasat a skotu a izoluje se rovněž ze sekretu mléčné žlázy mastitidních dojnic.
Grampozitivní koky
8
Staphylococcus epidermidis Nachází se jako saprofyt a epityf na kůži a sliznicích zvířat a člověka, pro kterého je oportunně patogenní. Izoluje se také z produktů živočišného původu.
Staphylococcus saprophyticus Jako saprofyt a epifyt se vyskytuje na sliznicích a kůži zvířat a člověka. Druhy S. xylosus, S. simulans, S. caseolyticus, S. sciurii a S. gallinarum jsou převážně saprofytickými mikroby a neuplatňují se v nemocnosti hospodářských zvířat. S. carnosus se používá jako startovací kultura při výrobě uzenin.
Čeleď: STREPTOCOCCACEAE Zahrnuje sférické nebo ovoidní G+ buňky, vyskytující se ve dvojících nebo v řetězcích. Jsou fakultativně anaerobní, kataláza negativní, cukry zkvašují za tvorby kyseliny mléčné, octové, mravenčí, etanolu a CO2. Do čeledi se klasifikuji rody: Streptococcus a Lactococcus.
Rod: Streptocuccus Buňky těchto mikroorganismů jsou kulaté nebo oválné a v průměru menší než 2,0 um. V preparátech připravených z tekutých půd se vyskytují v párech nebo řetězcích. Jsou grampozitivní, netvoří endospory, některé druhy tvoří příležitostně pouzdro. Streptokoky jsou fakultativně anaerobní. Některé druhy vyžadují přídavek CO2, popř. anaerobní atmosféru. Cukry fermentují bez tvorby plynu za vzniku kyseliny mléčné podobně jako jiné homofermentativní bakterie. Jsou kataláza negativní a nepohyblivé. Rostou při teplotách s optimem kolem 37 °C. Většina druhů se řadí mezi komenzály a parazity člověka a zvířat. Přirozenými místy výskytu mnoha druhů streptokoků jsou sliznice trávicího a pohlavního ústrojí, horních cest dýchacích a tkáně tonzil. 9
Grampozitivní koky
Kultivace. Streptokoky rostou velmi dobře na infúzních půdách s přídavkem ovčí nebo koňské krve. Běžně se izolují na krevním agaru, na němž po 24 hodinové inkubaci vyrůstají v okrouhlých koloniích šedavé barvy velikosti 1,0 až 1,5 mm. V okolí kolonií vznikají zpravidla hemolytické reakce v závislosti na produkci hemolyzínů, které mají charakter exotoxinů. Obecně se na krevním agaru rozlišují tři základní stupně hemolýzy streptokoků: betahemolýza, alfahemolýza, gamahemolýza. K selektivní izolaci streptokoků se ve veterinární medicíně tradičně užívalo Edwardsovo modifikované médium Novější selektivní agarová média využívají jiných selektivních inhibitorů zejména různých kombinací antibiotik do krevního agaru. Pro základní rozdělení streptokoků se užívají růstové testy v různých podmínkách kultivace. Biochemické vlastnosti. Charakteristické jsou zejména schopnosti fermentace cukrů a hydrolýzy eskulinu, agininu a hippurátu sodného. Antigenní struktura. Polysacharidový antigen přítomný v buněčné stěně většiny pyogenních streptokoků je skupinově specifický. Tyto antigeny, označené velkými písmeny abecedy (A, B, C, E, G, L, M, P, U, V), jsou základem klasifikace streptokoků do příslušných sérologických skupin. V současnosti má tato klasifikace při definici druhů sekundární význam. Dalšími významnými antigeny streptokoků jsou typově specifické antigeny mikropouzdra. Toxiny a faktory virulence. Patogenní streptokoky (představované zejména pyogennimi hemolytickými streptokoky) tvoří řadu extracelulárních toxinů a enzymů významných v patogenezi infekci. Za nejdůležitější se považují: - Hemolyzíny Streptolyzín O je oxigenlabilní protein s toxickým účinkem na erytrocyty a leukocyty a letálním účinkem pro laboratorní zvířata. Streptolyzín S je oxygenstabilní hemolyzín, který vyvolává úplnou lýzu erytrocytů za anaerobních podmínek. - Pyrogenní toxin vyvolává exantém při infekci kmeny S. pyogenes u člověka. - Nikotinadenindinukleotidáza (NADáza) je antigenním termostabilním Grampozitivní koky
10
enzymem s toxickým účinkem na leukocyty. - Streptokináza (fibrinolyzín) má podobný účinek jako u kmenů S. aureus. - Hyaluronidáza urychluje průnik streptokoků a jejich toxinů do tkáni. - Deoxyribonukleáza (DNáza) depolymerizuje nukleoprotein odumřelých leukocytů. Vyvolává tak zkapalnění exsudátu. - Z dalších enzymů se prokazují proteinázy a neuraminidáza. Dalšími faktory virulence patogenních streptokoků jsou některé buněčné struktury: - Pouzdra tvořená druhy S. equi a S. equi ssp. zooepidemicus obsahují kyselinu hyaluronovou, která má antifagocytární účinky, ale není imunogenni. Druhy S. pneumoniae a "S. suis" tvoří polysacharidová pouzdra, která se považují za hlavní faktory virulence. - Adherenční struktury se nacházejí na povrchu buněčné stěny ve formě fimbrií (ligand) obsahujícich lipoteichovou kyselinu (LTA). LTA odpovídá za adherenci streptokoků sérologických skupin A, B, C a G k membránám epiteliálních buněk vnímavých hostitelů. - Fc receptory (Fc reaktivní faktory) lokalizované ve filamentózních výběžcích buněčné stěny streptokoků uvedených skupin se vyznačují schopnosti vazby na Fc fragment protiáltek typu IgG. - Receptor pro fibrinogen se vyskytuje na povrchu buněk streptokoků sérologických skupin A, C a G. Předpokládá se, že uvedené receptory skrývají bakteriální buňky před obrannými mechanismy hostitele. Patogenita. Ke streptokokovým infekcím jsou vnímaví savci včetně člověka, méně již ptáci. Kromě primárního výskytu na sliznicích je charakteristická i přítomnost streptokoků v lymfatických tkáních mízních uzlin a tonzil, které se považují za jednu z možných bran infekce. Vznik a průběh streptokokových infekci souvisí především s kolonizaci povrchu sliznic asymptomatických hostitelů. Při oslabení obranných mechanismů hostitele vzniká nejprve lokální zánětlivá reakce. Původce se může po průniku do tkání šířit lymfatickou a krevní cestou a za příhodných podmínek vyvolává orgánové infekce, v konečném stadiu i sepse. Biologie 11
Grampozitivní koky
streptokoků úzce souvisí s možnosti jejich šíření kontaktem mezi zvířaty. lmunita. V obraně proti infekci se uplatňují především opsonizační protilátky. Přirozená infekce má za následek vznik specifických protilátek proti typovým antigenům i některým extracelulárním produktům. Antibiotika a chemoterapeutika. Většina patogenních streptokoků je citlivá k penicilínu a jeho derivátům, ale i dalším beta laktamovým antibiotikům. Extrémní používáni sulfonamidů v dřívějším období vedlo k vývoji získané rezistence. Relativně běžná je tato rezistence také proti tetracyklinům. Proti účinkům aminoglykosidů jsou streptokoky přirozeně rezistentní. Streptokoky jsou stále velmi dobře citlivé k základním penicilinům, což dovoluje jejich terapeutické použití jako antibiotik první volby. Biologické preparáty. Vakcíny proti streptokokovým infekcím zvířat mají s výjimkou druhů vytvářejících pouzdro (S. equi, S. pneumoniae) velmi omezenou hodnotu. Pro diagnostické účely se vyrábějí streptokoková skupinová séra, nebo koaglutinační nebo latexová reagens sloužící k sérologickému průkazu skupinových antigenů (A-V) nebo typových antigenů při určování sérovarů (S. suis). Bakteriologická diagnostika streptokokových infekcí. Vychází z přímého průkazu streptokoků kultivací na selektivních agarech. K jejich rychlému určeni se užívají screeningové reakce, tradičně zejména CAMP test. K přesné mu určení je nezbytný průkaz skupinového antigenu pomocí konglutinačních antisér, doplněný v některých případech o biochemickou aktivitu, pokud je ve skupině více druhů. Pro rychlou orientaci při určování pyogenních betahemolytických streptokoků izolovaných ze zvířat slouží schéma, které kombinuje výsledek hemolytické aktivity a modifikovaného CAMP-testu. Tradiční dělení streptokoků. Fenotypová rozmanitost streptokokových druhů řazených do jednoho rodu je příčinou různých způsobů dalšího dělení uvnitř rodu. Tradiční je rozdělení používané v medicínské mikrobiologii na:
Grampozitivní koky
12
- pyogenní hemolytické streptokoky - orální streptokoky - anaerobní streptokoky - ostatní streptokoky Pyogenní hemolytické streptokoky Pyogenní hemolytické streptokoky se vyznačují medicínsky významnými biologickými vlastnostmi odpovědnými za vznik různých onemocnění se symptomy pyogenních infekci. Tyto streptokoky jsou patogenní pro zvířata a člověka. Termín "hemolytické" streptokoky je běžně užívaným označením pro streptokoky tvořící betahemolýzu (úplnou hemolýzu) na krevním agaru. Pyogenní streptokoky obsahují také polysacharidovýantigen v buněčné stěně.
Streptococcus pyogenes Jako potenciální patogen vyvolává spálu, angíny a hnisavá onemocnění kůže a ran člověka. Infekce jsou nakažlivé a mohou probíhat jako epidemie. Jen zcela výjimečně se mikroorganismus izoluje ze sekretu mléčné žlázy skotu, jako důsledek kontaktu s člověkem.
Streptococcus agalactiae Mikroorganismus je obligátním patogenem mléčné žlázy skotu, ve které vyvolává katarální záněty končící agalakcií. Jako potenciální patogen je příčinou sepsí a meningitid novorozených děti, které se infikují při průchodu porodními cestami. Jako saprofyt a komenzál se vyskytuje v urogenitálním a trávicím ústrojí člověka, prasat a nutrií. Kultivace. Na rozdíl od jiných betahemolytických streptokoků vzniká v okolí kolonií vyrůstajících na krevním agaru hemolýza různého typu. Proto se při izolaci užívají selektivně diagnostické půdy s přídavkem jiných bakteriálních enzymů charakteru fosfolipáz. Erytrocyty ovcí ovlivněné těmito enzymy lyzují následkem synergické hemolytické reakce (CAMP13
Grampozitivní koky
efektu) s exolátkou (označovanou jako CAMP-faktor) tvořenou kmeny S. agalactiae. Kolonie obklopené zónou úplné hemolýzy se objevují na médiu (s betatoxinem S. aureus) a nebo médiu s fosfolipázou D mikrobního druhu Corynebacterium pseudotuberculosis. Biochemické vlastnosti. Pro streptoky je charakteristická schopnost fermentovat různé uhlohydráty ale i produkce enzymů. K praktické identifikace nepoužívají komerční sady zahraniční i naší provenience. Jediným způsobem fenotypové identifikace je biochemická aktivita u orálních a ostatních streptokoků. Antigenní struktura. Zásadní význam má skupinový B antigen. Kromě něj se k další subtypizaci rozlišují typové polysacharidové (Ia, lb, II, III, IV) a proteinové (Ic, R, X) antigeny. Toxiny a faktory virulence. Kromě látek uvedených výše je významným toxinem CAMP-faktor nověji označovaný jako protein B. Tato exolátka, jejíž produkce je kódovaná plazmidem, má kromě cytotoxických účinků i letální efekt. Průkaz tvorby CAMP-faktoru se užívá k určení S. agalactiae v tzv. CAMP-testu. K buněčným faktorům virulence kmenů S. agalactiae patří také typové antigeny pouzdra, především typ III. Patogenita. K infekci jsou vnímaví skot a člověk. U dalších hostitelů (prase domácí, nutrie říční, pes) není etiologický význam S. agalactiae dosud znám. Při vzniku infekce skotu mikroorganismus proniká do mléčné žlázy strukovým kanálkem. Množí se v sekretu a na povrchu epiteliálních buněk mléčné žlázy za současného rozvoje zánětlivé reakce. Postupně dochází k proliferaci interalveolární tkáně a atrofii sekrečního epitelu. Nakažlivé onemocnění se šíří sekretem infikované mléčné žlázy. V zamořeném chovu se mikroorganismus vyskytuje i ve faryngu a rektu krav a jejich telat. Zánět mléčné žlázy skotu probíhá jako chronická progresívní infekce končící obvykle zánikem sekrece v postižené čtvrti. Biologické preparáty. Účinné vakcíny nejsou k dispozici.
Streptococcus equi V rámci druhu se klasifikují poddruhy: S.equi subsp. equi a Streptococcus equi ssp. zooepidemicus. Grampozitivní koky
14
S.equi subsp. equi Je původcem akutního onemocnění mladých koní, které se označuje jako hříběcí. Po infekci kolonizuje zejména sliznici vzdušného vaku. Jen vzácně se izoluje z jiných druhů zvířat. Antigenní struktura. V buněčných obalech se nachází skupinově specifický antigen označovaný jako C a typově specifický antigen neimunogenní povahy. Protektivní antigen (M-like protein) se nachází v pouzdře. Patogenita. Jediným vnímavým druhem je kůň, zvláště hříbata do věku 5 měsíců. K infekci dochází aspirací a přímým kontaktem s klinicky nemocnými hříbaty nebo staršími nosiči. Původce adheruje na sliznice horních cest dýchacích, kde se rozvíjí akutní hnisavý zánět. Infekce se šíří lymfatickými cestami do regionálních mízních uzlin, které se zvětší natolik, že brání dýchání. V postiženém chovu zpravidla onemocní více hříbat. Infekce zvířat. Typickými klinickými příznaky hříběcí jsou zduření a bolestivost submandibulárních a retrofaryngeálních mízních uzlin. Akutní zánět dýchacích cest doprovází těžký kašel. Imunita. K infekci dochází u hříbat bez protilátek. Předpokládá se nezávislá lokální a systémová imunitní odpověď, mediována lokálně produkcí nasofaryngeálních protilátek a celkově baktericidními protilátkami. Biologické preparáty. Klasické vakcíny využívají inaktivované kultury kmenů S. equi subsp. equi. Vakcinace koní je nezbytná v chovech s historií infekce.
Streptococcus equi ssp. zooepidemicus Je saprofytem a epifytem sliznic horních cest dýchacích, urogenitálního a trávicího ústrojí koní, malých zvířat, ale i ptáků. Jako potenciální patogen způsobuje lokální hnisavé infekce i letálně končící sepse. Antigenní struktura. Kromě skupinového C antigenu obsahuje proteinový antigen, pomocí něhož se rozlišuje 15 sérovarů. Infekce zvířat. Z hospodářských zvířat onemocnějí nejčastěji koně. Klinické příznaky odpovídají průběhu vaginitid, cervicitid a metritid klisen. Infekci 15
Grampozitivní koky
provází následná sterilita. Hříbata onemocnějí za příznaků podobných hříběcí. Mikroorganismus je také častým původcem akutních a chronických pneumonií koní a sepsí kožešinových zvířat, zejména norků a nutrií. Infekce probíhá enzooticky, s vysokými ztrátami. Méně časté jsou případy mastitid skotu. S. equi ssp. zooepidemicus je také původcem streptokokózy hrabavé drůbeže s obrazem sepse končící letálně. Imunita. Předpokládá napomáhají fagocytóze.
se
tvorba
opsonizačních
protilátek,
které
Biologické preparáty. Připravují se auto vakcíny, jejichž spolehlivost je poměrně nízká.
Streptococcus dysgalactiae Jako saprofyt a epifyt se vyskytuje v trávicím ústrojí a v mléčné žláze skotu. Není obligátním patogenem mléčné žlázy. Vyvolává ojedinělé infekce, které nemají nakažlivý charakter. Jako jediný druh se skupinovým C antigenem vytváří na krevním agaru pouze alfahemolýzu. Zánět mléčné žlázy je charakterizován akutním průběhem.
Streptococcus porcinus Je saprofytem a epifytem sliznic horních cest dýchacích a kůže prasat. Jako oportunní patogen vyvolává hnisavé lymfadenitidy v oblasti krku Kmeny zahrnují streptokoky řazené do sérologických skupin E, P, U a V.
Streptococcus pneumoniae Je původcem pneumonií, meningitid a některých dalších infekcí člověka a opic. Udaje o infekcích skotu a dalších zvířat jsou dřívějšího data. Přibližně do poloviny 60. let se popisoval jako původce pneumonií a septikémií telat.
Grampozitivní koky
16
Orální streptokoky Orální streptokoky se vyskytují v dutině ústní, horních cestách dýchacích a střevním traktu člověka a zvířat, kde patří k fyziologické mikroflóře. Jde především o druhy S. salivarius, S. mitos. Druh S. mutans se považuje za původce zubního kazu člověka. Některé druhy se vyskytují také na sliznici střeva a vagíny. Typickými představiteli jsou druhy S. mutans, S. salivauius, S. sanquinis a S. mitis. Jde o oportunní patogeny, jejichž role se projeví zpravidla při jiném primárním onemocnění nebo predispozici související s nedostatečnou úrovní obrany imunitního systému člověka. Jejich role ve veterinární medicíně není ještě stále jasná pro nedostatek údajů. Co je však nadevše jasné, je jejich význam pro fyziologické osídlení sliznic dutiny ústní, střeva a vagíny. Můžeme tedy sledovat množení těchto streptokoků v obsahu střeva novorozených selat již během prvních 24 hodin života. Dárcem kolonizačních kmenů je matka, tedy její sliznice a výkaly. Význam této kolonizace streptokoky spočívá patrně v možnosti bránit patogennímu účinku pyogenních druhů streptokoků, ale i patogenních kmenů S. suis. Streptokoky kolonizující trávící trakt vynikají schopností štěpit uhlohydráty přítomné v mlezivu a mléce, což umožňuje jejich rychlé množení a adherenci na buňky dutiny ústní a sliznice střeva. Jsou to tedy neviditelní pomocníci, jejichž role je stále málo poznána z hlediska významu pro udržení fyziologického prostředí v trávícím traktu. Můžeme konstatovat, že právě tyto streptokoky tvoří základní součást mikrobiálního ekosystému trávícího traktu. Jejich absence v důsledků různých zásahů jako je použití antibiotik, vede k dismikrobii, která může vytvořit podmínky pro uplatnění potenciálně patogenních streptokoků. Orální streptokoky jsou součástí probiotických preparátů užívaných v humánní i veterinární medicíně. Ostatní streptokoky
Streptococcus uberis Vyskytuje se jako saprofyt a epifyt v bachoru, střevě skotu a na kůži skotu. Ojediněle se izoluje z prasat, nutrií a člověka. Jako oportunní 17
Grampozitivní koky
patogen vyvolává záněty mléčné žlázy krav. Kultivace. Na krevním agaru vyrůstá v bílošedých koloniích obklopených zónou alfahemolýzy nebo gamahemolýzy. Biochemické vlastnosti. Fermentuje téměř všechny používané cukry a hydrolyzuje používané substráty. Antigenní struktura. Asi 15-30 % kmenů reaguje s antiséry sérologických skupin E, P, U a V. Antigen společný všem kmenům není dosud znám. Toxiny a faktory virulence. Přibližně 30 % kmenů S. uberis, které reaguji pozitivně v CAMP-testu v zóně betatoxinu, tvoří exolátku značenou jako UBERIS-faktor. Tato exolátka má toxické účinky pro laboratorní zvířata a je antigenní. Infekce zvířat. Záněty mléčné žlázy skotu mají většinou chronický průběh. Infekce nemá nakažlivý charakter. Předpokládá se její souvislost s výskytem původce na povrchu mléčné žlázy a průnik přes strukový kanál v souvislosti s dojením a nedostatečnou desinfekcí.
S. suis Je veterinárně nejvýznamnějším druhem této skupiny vzhledem ke schopnostem vyvolat život ohrožující infekce prasat ale i člověka. Hlavním hostitelským druhem je prase v jehož tonzilách mikrob dlouhodobě přežívá. K aerogenní infekci patogenními kmeny S. suis jsou vnímavá selata v období před i po odstavu. Za patogeny se považují sérovary (sérologické varianty druhu) označené čísly: 1, 2, 7, 9 a 14, přičemž všechny ostatní tj. neuvedené sérovary od 1 do 35 se považují za nepatogenní. Sérovary patogenní pro selata se dávají do souvislosti se sepsí, meningitidami, artritidami, a bronchopneumoniemi. Stále významnější je však poznatek, že určité kmeny S. suis (sérovar 2) jsou schopny vyvolat onemocnění člověka, které se projevuje zápalem mozkových blan a sepsí. Jde vždy o jedince, kteří byli v kontaktu se syrovým vepřovým masem po porážce, nebo v přímém kontaktu s nemocnými prasaty. V tomto ohledu se jedná o jediné reálné riziko přenosu infekce z prasat na člověka, což se projevilo i zanesením mikroba do seznamu zoonotických původců infekcí. Grampozitivní koky
18
S.bovis je saprofyt a komenzál v v trávícím traktu přežvýkavců. S. acidominimus S.equinus je saprofytem střevního traktu koní a equidů. Anaerobní streptokoky Rostou v anerobních podmínkách v rozmezí teplot 37 až 45 °C. S. pleomorphus byl izolován ze střevního traktu kuřat.
Rod: Lactococcus Zástupci rodu Lactococcus fermentují cukry s produkcí L(+) kyseliny mléčné bez plynu. Rostou při teplotě 10 °C, nejlépe při 30 °C. Nerostou při 45 °C, a to ani v bujónu s adjustovaným pH 9,6, ani v bujónu s přídavkem 6,5 % NaCl. Na krevním agaru v okolí kolonií vznikají alfahemolýza nebo gamahemolýza. Zdrojem mikrobů jsou rostliny a sušené potraviny rostlinného původu a mléčné výrobky. Nepovažují se za patogeny zvířat a člověka.
Lactococcus lactis V buněčné stěně se nachází skupinový N antigen. Některé kmeny produkuji antibiotikum nisin, které inhibuje růst grampozitivních baktérií. Používají se jako startovací kultury v mlékárenském průmyslu.
Lactococcus raffinolactis Izoluje se z čerstvého mléka; rovněž obsahuje skupinový N antigen.
L. garvieae byl popsán také jako původce mastitíd dojnic. 19
Grampozitivní koky
Čeleď: ENTEROCOCCACEAE Zahrnuje rody: Enterococcus a Melisococcus
Rod: Enterococcus Buňky jsou sférické nebo oválné, rozměry menší než 2,0 um. Vyskytují se jednotlivě, v párech nebo krátkých řetězcích. Barvi se grampozitivně a netvoří endospóry. Jsou fakultativně anaerobní, cukry štěpí fermentativně, bez tvorby plynu. Katalázová reakce je obvykle negativní. Enterokoky rostou v širokém rozmezí teplot od 10 do 45°C, s optimem při 37 °C. Většina kmenů přežívá zahřátí při 60 °C po dobu 30 min. K odlišeni od streptokoků se užívá schopnost růstu v bujónu s přídavkem 6,5 % NaCl nebo hodnotou pH 9,6. Do rodu se zařazují tyto druhy: E. faecalis, E. faecium, E. avium, E. gallinarum, E. durans, E. casseiflavus a řada dalších. Enterokoky se vyskytují jako saprofyti a komenzálové trávicího ústrojí člověka a zvířat (E. faecalis, E. faecium) včetně drůbeže (E. avium, E. gallinarum). Vysokých počtů dosahují jejich populace v tenkém i tlustém střevě. Jsou značně rozšířeny ve fekálně kontaminovaném prostředí, zejména ve stájích a povrchových vodách. Kultivace. Enterokoky velmi dobře vyrůstají na krevním agaru. V okolí kolonií průměrné velikosti 2,0 mm nedochází k hemolýze, může se vyskytnout alfahemolýza, zřídka i betahemolýza. Relativní rezistence enterokoků proti některým látkám s inhibičním účinkem, jako jsou azid sodný, rhodanid draselný a octan thalný, se využívá při selektivním pomnožení a izolaci. Enterokoky rostou také na eskulinovém agaru se 40 % hovězí žluče. Biochemické vlastnosti. K určeni druhů slouží především výsledky fermentace cukrů, hlavním produktem fermentace je L(+) kyselina mléčná Antigenní struktura. Kyselina teichová, uložená v buněčné stěně, obsahuje skupinové antigeny, které reagují s antiséry proti skupině D podle Lancefieldové.. Infekce zvířat. Enterokoky vyvolávají ojedinělé infekce zvířat a člověka. Grampozitivní koky
20
Známé jsou mastitidy dojnic. Biologické preparáty. Enterokoky se používají jako součást probiotik používaných pro zvířata a člověka. Bakteriologická diagnostika. Kmeny izolované selektivními i neselektivními postupy se předběžně určují pomocí růstových testů, detailně pak na základě biochemické aktivity. Antibiotika. Enterokoky se vyznačují sníženou citlivostí k penicilínům a betalaktamovým antibiotikům obecně. Získaná rezistence k vankomycinu byla zjištěna u izolátů z drůbeže z chovů , kde byl použit jako antibiotický stimulátor růstu. Proto bylo v EU zakázáno používání antibiotických stimulátorů růstu včetně Avoparcinu. Rod: Melissococcus Buňky těchto baktérii mají tvar čočkovitých koků uspořádaných v řetězcích, někdy jsou pleomorfní a tyčinkovité. Netvoří endospory a jsou nepohyblivé. Jsou fakultativněaerofilní, a vyžadují přídavek přídavku CO2. Fermentují pouze glukózu a fruktózu za vzniku kyseliny mléčné. Rostou optimálně při teplotě 35 °C.
Melissococcus pluton Mikroorganismus je původcem evropské hniloby včelího plodu. Izoluje se z Apis melifera a Apis cerana. Kultivace. Na běžných půdách roste bud slabě, nebo neroste vůbec. Vyžaduje média s přídavkem volného cysteinu. Kolonie jsou okrouhlé, relativně průhledné, v průměru velikosti 1,0 mm. Antigenní struktura. Extrakty kmenů reagují se skupinovým sérem D. Bakteriologická diagnostika. Původce se prokazuje kultivaci a určuje na základě biochemické aktivity.
21
Grampozitivní koky
