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

 

BAKTERIOLÓGIA – KAPITOLA ŠESTNÁSŤ  

MYKOBAKTÉRIE, KORYNEBAKTÉRIE A LEGIONELY  

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

 

 

KĽÚČOVÉ SLOVÁ
Acidorezistentná 
Tuberkulóza
M. tuberculosis
M. bovis 
Tuberkuly
PPD
Tuberkulín 
Mykobaktín
Cord faktor
BCG
Mykolové kyseliny
Atypické
M. avium - M. intracellulare komplex
Runyonové skupiny
Lepra (Hansenova choroba)
M. leprae
Diftéria
C. diphtheriae
Loefflerov agar
Teluritový agar
Metachromatické telieska
Difterický toxín
Schickov test
Difteroidné paličky                   Legionella pneumophila
Legionárska choroba
Pontiacka horúčka
Lepromín
Legionella (Tatlockia) micdadei
Charcoal yeast extract agar (CYEA)
Profily mastných kyselín
Hybridizácia

MYKOBAKTÉRIE

V 80. rokoch minulého storočia mali mnohí experti pocit, že dni tuberkulózy ako hrozby obyvateľov USA pominuli a incidencia nových prípadov (okolo 20 000 za rok) pomaly klesala, aj keď bolo ochorenie stále vedúcou infekčnou príčinou úmrtia na svete. Situácia sa dramaticky zmenila v 90. rokoch minulého storočia. Incidencia tuberkulózy pomaly stúpala a ochorenie určite nie je na ústupe (je to primárne spôsobené epidémiou AIDS). V rovnakom čase  sa začali pravidelne objavovať multirezistentné  kmene M. tuberculosis. M. avium – M. intracellulare komplex, dlhodobo považované za skupinu mikroorganizmov, ktoré len veľmi vzácne infikujú človeka, sú dnes považované za vedúce oportúnne agensy súvisiace s AIDS. M. leprae je etiologickým agensom lepry – malomocenstva, významným ochorením predovšetkým v rozvojových krajinách tretieho sveta. Vďaka eradikácii infekcií dobytka a pasterizácii mlieka je dnes M. bovis (príčina tuberkulóznej zoonózy) vzácne izolované v USA.

Mykobaktérie sú  obligátne aeróbne acidorezistentné paličky.

Mycobacterium tuberculosis

Patogenéza tuberkulózy

Mycobacterium tuberculosis infikuje pľúca a je systémovo distribuované  makrofágmi, v ktorých prežíva rovnako ako aj vo vnútri ostatných buniek (intracelulárne). Predpokladalo sa, že inhibícia fúzie fagozómu a lyzozómu a rezistencia na lyzozomálne enzýmy zohrávajú úlohu pri i.c. prežívaní. Vyvíjajúca sa bunkami sprostredkovaná imunita spôsobuje infiltráciu makrofágmi a lymfocytmi a vytvorenie granulómov (tuberkulov). Ochorenie môže byť diagnostikované kožným testom na testovanie hypersenzitivity oneskoreného typu (DTH) pomocou tuberkulínu (čo je purifikovaný proteínový derivát baktérie Mycobacterium tuberculosis, PPD).  Pozitívny test neindikuje aktívne ochorenie; je dôkazom expozície organizmu.

Ostatné faktory patogenézy (výrazne menšieho významu ako DTH) zahŕňajú mykobaktín (siderofór) a cord faktor, ktorý poškodzuje mitochondrie.

Diagnóza, identifikácia a liečba

Prítomnosť acidorezistentných baktérií v spúte je rýchlym predbežným testom na tuberkulózu. Následne, ak je kultivované  M. tuberculosis, rastie veľmi pomaly a produkuje typické nepigmentované kolónie po viacerých týždňoch.  M. tuberculosis je možné odlíšiť od väčšiny ostatných mykobaktérií na základe produkcie niacínu. Rýchlou alternatívou kultivácie je polymerázová reťazová reakcia (PCR).

Tuberkulóza je obvykle liečená dlhodobo (9 mesiacov alebo aj dlhšie), pretože mikroorganizmus rastie pomaly a môže sa dostať do dormantného štádia. Použitie dvoch alebo viacerých antibiotík (vrátane rifampicínu a izoniazidu) minimalizuje možnosť vývoja rezistencie počas dlhého obdobia liečby. M. tuberculosis spôsobuje ochorenie u zdravých jedincov a je prenášané interhumánnym kontaktom kvapôčkovou infekciou.

Očkovanie

BCG vakcína (Bacillus de Calmette Guérin, atenuovaný kmeň M. bovis) nebola účinná. V  USA, kde je incidencia tuberkulózy nízka, sa rozsiahle očkovanie neuskutočňuje. Imunizácia (má za následok pozitívny PPD test) a môže interferovať  so stanovením diagnózy (porovnaj so situáciou na Slovensku).

 

Odhad TBC incidencie 2008.
WHO

Odhadovaný výskyt HIV/TB koinfekcie, 2008.
WHO

Atypické mykobaktérie

„Atypické“  mykobaktérie obvykle infikujú imunokompromitovaných hostiteľov a nie sú prenosné interhumánne. Vzhľadom na epidémiu AIDS získali atypické mykobaktérie nový význam zistením, že infekcia M. avium komplex (MAC)  najčastejšie spôsobuje systémovú bakteriálnu infekciu. Atypické mykobaktérie môžu spôsobiť tuberkulóze podobné alebo malomocenstvu podobné ochorenia a nie sú citlivé na niektoré bežné antituberkulotiká.

Mycobacterium avium-intracellulare - infekcia lymfatických uzlín u pacienta s AIDS. Farbenie podľa Ziehl-Neelsena. Histopatologický obraz lymfatickej uzliny znázorňuje veľké množstvo acidorezistentných paličiek (bacilov) v histiocytoch.
CDC/Dr. Edwin P. Ewing, Jr. 

Mycobacterium avium komplex  a AIDS

M. avium obvykle infikuje pacientov s AIDS, ak počet CD4+ buniek významne klesá (pod 100/mm³). M. tuberculosis infikuje pacientov s AIDS podstatne skôr v priebehu tohto ochorenia. To jasne ukazuje vyššiu virulenciu  M. tuberculosis. Incidencia systémového ochorenia (na rozdiel od primárnej pľúcnej choroby) je  omnoho vyššia pri tuberkulóze súvisiacej s AIDS ako bez AIDS. Navyše, histologické lézie sa často javia ako lepromatózne (negranulomatózne, s mnohými mikroorganizmami). Vzácne sa nájde prípad infekcie M. avium  bez súvislosti s AIDS.  M. tuberculosis je virulentnejší mikroorganizmus ako M. avium. Približne  20 % všetkých prípadov  tuberkulózy v USA súvisí s AIDS. Toto vysvetľuje, prečo  výskyt TBC už neklesá. Stúpajúci počet bezdomovcov je tiež považovaný za faktor prispievajúci k vzostupu výskytu tuberkulózy.

Liečba  M. avium zahŕňa dlhodobé podávanie kombinácie viacerých liekov. Avšak tento mikroorganizmus neodpovedá na liečebný protokol používaný v liečbe M. tuberculosis. Vhodná kombinácia liekov je stále predmetom klinických štúdií. Pretože  je M. tuberculosis virulentnejším organizmom, je liečebný protokol primárne nasmerovaný proti M. tuberculosis. Ak je M. avium suspektné, pridajú sa účinnejšie preparáty proti tomuto mikroorganizmu.

Ostatné atypické mykobaktérie

Prítomnosť alebo neprítomnosť pigmentácie (a jeho závislosť od rastu  na svetle) a pomalý alebo rýchly rast atypických mykobaktérií umožňuje diferenciáciu – „Runyonove skupiny“. Moderné techniky dovoľujú určenie druhu mykobaktérií na základe ich bunkovej mastnej kyseliny a/alebo profilov  kyseliny mykolovej. Toto sa uskutočňuje v referenčných laboratóriách. Mykolové kyseliny sú súčasťami rôznych lipidov, ktoré sa vyskytujú v mykobaktériách, nokardiách a korynebaktériách. Dĺžka reťazca týchto mykolových kyselín je najdlhšia u mykobaktérií, stredná u nokardií a najkratšia u korynebaktérií. To vysvetľuje, prečo sú mykobaktérie acidorezistentné, nokardie menej a korynebakérie nie sú acidorezistentné.

Mycobacterium avium complex (MAC) - infekcia (ľudské pľúca). Sekundárna infekcia pri AIDS, HIV.  
© Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  Použité s dovolením
 

Hlásené prípady lepry na svete.
©World Health Organization 2009

Mycobacterium leprae

M. leprae je etiologickým agensom lepry, malomocenstva (Hansenovej choroby), chronického ochorenia vedúceho k znetvoreniu. Nachádzame ju len zriedkavo v USA, ale je bežná v krajinách tretieho sveta. Mikroorganizmus infikuje kožu, pretože rastie pri nižšej teplote ako je teplota tela. Rovnako má silnú afinitu aj k nervom. U tuberkuloidnej formy lepry je prítomných len málo mikroorganizmov, a to kvôli aktivite bunkami sprostredkovanej imunity. U formy lepromatóznej, vyskytujúcej sa v imunosuprimovanom organizme, je nález opačný. Hoci lepra nie je bežná v USA, na celom svete sa vyskytujú milióny prípadov. Liečba antibiotikami (na začiatku dapsonom a v súčasnosti kombináciou antibiotík) je účinná a celková incidencia ochorenia na svete je nízka. Organizmus nerastie v kultivačných médiách. Rastie dobre v živočíchoch s nízkou telesnou teplotou (armadillo), čo umožňuje produkciu antigénov M. leprae a štúdium patogenézy. M. leprae bolo tradične identifikované na základe klinického obrazu a farbenia acidorezistentnej paličky v kožnej biopsii. Lepromín sa používa pri kožných testoch. 

Azadegan Clinic, Teheran: Noha ženy bola významne znetvorená infekciou lepry.
© World Health Organization/TDR/Crump)

 

Deformácie spôsobené poškodením nervov s následnými vredmi a rezorbciou kosti. Tieto deformácie sa môžu zhoršovať neopatrným používaním rúk.
© WHO/TDR

Tvár muža z Peru s aktívnou lepromatóznou leprou.
© WHO/ TDR/ McDougall

Malé dievča, 8 ročné, potomok Burmských-škótov. Strata obočia je známkou difúznej lepromatóznej lepry.
©WHO/ TDR/ McDougall

Tvár pacienta s aktívnou zanedbanou lepromatóznou leprou. Pri liečbe by mohli všetky prejavy vymiznúť.
©WHO/TDR/McDougal

Telo pacienta s abnormálnymi léziami lepry rezistentnej na dapson.
©WHO/TDR/McDougall

Väčšina pacientov s leprou môže byť vyliečená kombináciou liekov v priebehu šesť mesiacov, ako to je vidieť na tomto obrázku.
© WHO/ TDR

 

  10-ročný chlapec s ťažkým záškrtom
CDC/NIP/Barbara Rice 

Toto dieťa má záškrt –diftériu, čo sa prejaví hrubou šedou vrstvou pokrývajúcou zadnú časť hrdla. Tento povlak sa môže príležitostne šíriť smerom dolu do dýchacích ciest a bez liečby môže dieťa zomrieť udusením. 
CDC

KORYNEBAKTÉRIE

Corynebacterium diphtheriae 

C. diphtheriae rastie najlepšie za striktne aeróbnych podmienok. Je to grampozitívna a pleiomorfná palička.

Kolonizácia horných dýchacích ciest (faryngu a nosa) a zriedkavejšie kože baktériou C. diphtheriae môže viesť k diftérii. Organizmus nevyvoláva systémovú infekciu. Okrem lokálnej pseudomembrány (ktorá  môže spôsobiť zadusenie) systémové a smrteľné poškodenie je následkom prítomnosti silného exotoxínu v cirkulácii (difterický toxín). Tieto príznaky sa vyvinú v priebehu týždňa. Liečba preto zahŕňa rýchle podanie antitoxínu (protilátky). Gén pre syntézu toxínu je kódovaný v bakteriofágu (tox gén). Preto korynebaktérie, ktoré nie sú infikované fágom, obvykle nespôsobujú diftériu. Diftéria je ochorenie s historickým významom v USA vďaka účinnej imunizácii detí (spolu s očkovaním proti pertussis a tetanu, DPT)  toxoidom (inaktívny toxín), ktorý spôsobí produkciu neutralizujúcich protilátok. Kolonizácii však očkovanie nezabráni, a preto je možné stále nájsť C. diphtheriae vo flóre dýchacích ciest (tzn. existuje nosičstvo). Imunitu je možné monitorovať Schickovým kožným testom. Liečba u neimúnnych osôb primárne zahŕňa injekciu antitoxínu. Rovnako sa podávajú aj antibiotiká.

Toxín sa skladá z dvoch typov polypeptidov. Jeden sa viaže na hostiteľskú bunku; druhý je potom internalizovaný a inhibuje proteosyntézu. Exotoxín katalyzuje kovalentnú väzbu  ADP-ribózy NADH na vzácnu aminokyselinu (diftamid), prítomnú v EF2 (elongačnom faktore 2). Toxín nie je syntetizovaný v prítomnosti železa, pretože sa s ním vytvára  represor inhibujúci expresiu tox génu.

C. diphtheriae je identifikované rastom na Loefflerovom médiu s následným farbením metachromatických teliesok (polyfosfátových granúl  Ernst-Babesove granuly). Termín „metachromatický“ označuje odlišnosť farby intracelulárnych fosfátových granúl (ružové) v porovnaní so zvyškom bunky  (modré) (použitou farbičkou -  poznámka prekladateľa). Charakteristické čierne kolónie je možné vidieť na teluritovom agare po precipitácii telúru po redukcii baktériou. Produkciu toxínu je možné stanoviť testami in vivo alebo in vitro (Elekov test – poznámka prekladateľa).

Ostatné mikroorganizmy, ktoré sa morfologicky podobajú C. diphtheriae („difteroidné paličky“ zahŕňajú ostatné korynebaktérie a propionibaktery) a sú súčasťou fyziologickej flóry. Ich izoláty nemajú byť mylne identifikované ako C.diphtheriae.

 Legionella pneumophila. Paličkovitá baktéria (SEM x22,810).  
© Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  Použité s dovolením

  Legionella rastúca na agare obohatenom výživnými látkami a živočíšnym uhlím. Iridescencia kolónií ako aj vzhľad „brúseného skla“ sú pre tento druh charakteristické. Potvrdená identifikácia môže byť uskutočnená priamo fluoresceínom značenými protilátkami (DFA) .
© Gloria J. Delisle and Lewis Tomalty, Queens University, Kingston, Ontario  Canada and The MicrobeLibrary

  DFA technika  pri detekcii antigénu legionely priamo vo vzorkách pacienta. Vzorky z respiračného traktu sa aplikujú na sklíčko. Monoklonálne protilátky proti legionele, ktoré sú značené fluoresceínom, sa pridajú na sklíčko. Ak je antigén prítomný, protilátky sa naviažu a označené paličky môžu byť detegované mikroskopicky v UV svetle.
 © Gloria J. Delisle and Lewis Tomalty, Queens University, Kingston, Ontario  Canada and The MicrobeLibrary

LEGIONELLY

V roku 1976/77 bola Legionella pneumophila identifikovaná ako novo popísaný patogén potom, ako sa uskutočnil v Centers for Disease Control (CDC) výskum hromadného výskytu pneumónií s viacerými úmrtiami v skupine legionárov na zjazde. Ochorenie sa následne nazvalo ako legionárska choroba. Ďalšia miernejšia samolimitujúca forma ochorenia (primárne charakterizovaná myalgiami [bolesti svalov]), ale bez zápalu pľúc, sa nazýva Pontiacka horúčka. L. pneumophila rýchlo zaplnila svetový záujem ako významný patogén, ale tak rýchlo ako sa záujem objavil, tak rýchlo poklesol v nasledujúcich 10 rokov, pretože legionelóza je liečiteľná napríklad erytromycínom.

Príležitostne sa objavujú malé epidémie legionárskej choroby u zdravých ľudí. Mikroorganizmus sa ale častejšie vyskytuje u chorých a starých jedincov, ktorých imunitná odpovede môže byť nedostatočná. Toto sa vyskytuje obzvlášť v nemocničných zariadeniach.

Etiologický agens nebol v minulosti rozpoznaný, pretože mikroorganizmus nerastie na bežnom krvnom agare s baraními erytrocytmi. Dnes je  L. pneumophila úspešne kultivovaná na médiu obsahujúcom železo a cysteín, ktoré sú nevyhnutné pre rast. Ale primárna izolácia z klinickej vzorky je stále náročná. Mikroorganizmus sa slabo farbiteľná gramnegatívna palička. Niektoré legionely (vrátane L. micdaei) sa farbia slabo acidorezistentným farbením. Sú ale geneticky príbuzné ostatným  gramnegatívnym paličkám a NIE mykobaktériám.

Legionella pneumophila je mikroorganizmus, ktorý je prítomný v prostredí bazénov a stojatých vôd. Nachádza sa ako intracelulárny agens v prvokoch. U človeka prežíva aj ako fakultatívne intracelulárny patogén. Často infikuje nádrže s horúcou vodou a klimatizačné systémy. V skutočnosti to je jediný bakteriálny agens, ktorého prítomnosť sa sleduje pri kvalite vody. Ak sa nachádza v budove, odporúča sa vyčistenie zásobovacieho systému vody. Mikroorganizmus sa prenáša kontaminovaným vzduchom, ale nešíri sa interhumánne.

Po rozpoznaní jedinečných charakteristík kultúry bolo izolovaných viacero legionelám podobných mikroorganizmov v prostredí a v klinických vzorkách. Je potrebné zdôrazniť, že tieto mikroorganizmy sú len príležitostnou príčinou ľudských ochorení a veľkú väčšinu legionelóz spôsobuje baktéria  Legionella pneumophila (najčastejšie séroskupina 1). Druhá najčastejšia je Legionella (Tatlockia) micdadei.

„Horúce“ obdobie štúdia týchto mikroorganizmov bolo v čase, keď už nebolo populárne študovať baktérie konvenčnými fyziologickými metódami. Práve vtedy boli zavedené techniky  sledovania profilov mastných kyselín a DNA-DNA hybridizácia a používali sa v CDC aj inde. Boli identifikované ďalšie nové agensy, ktoré sú podobné baktérii Legionella pneumophila. Charakteristické sú rozvetvené mastné kyseliny. CDC popísal všetky druhy ako členov rodu Legionella. Ostatné spôsobili, že sa čeľaď Legionellaceae rozpadla na tri rody: Legionella, Tatlockia a Fluoribacter. 

Ostatné sofistikované techniky vrátane profilovania ubiquinónu, uhľohydrátov a sekvenčná analýza 16S rRNA, boli základom taxonómie tejto skupiny mikroorganizmov. Techniky sú príliš komplikované na rutinné použitie v klinickom laboratóriu.

Na detekciu L. pneumophila v klinických vzorkách boli použité sondy a komerčné sú dostupné PCR testy a iné techniky na detekciu legionelového antigénu v moči. Všetky prístupy (vrátane kultivácie) majú obmedzenú citlivosť v klinických vzorkách. Zhodnotiť skutočný klinický význam mikroorganizmu je niekedy veľmi náročné.

 

  Návrat do sekcie Bakteriológia  Microbiology and Immunology On-line

Táto strana bola naposledy zmenená
Stránku spravuje Richard Hunt