Пользовательский поиск

Синегнойная палочка - описание, диагностика и лечение

Синегнойная палочка – это грамотрицательная, палочковидная бактерия, которая может вызывать заболевания у растений, животных и человека. Она имеет высокое медицинское значение, так как это патоген с мультилекарственной устойчивостью отличается вездесущностью, передовыми механизмами устойчивости к антибиотикам. Он связан с серьезными заболеваниями, в частности, внутрибольничными инфекциями, такими как вентилятор-ассоциированная пневмония, и различными синдромами сепсиса.

Продолжение ниже

Химический анализ питьевой и сточной воды в лаборатории

... фильтрацию с помощью специальных мембранных фильтров. Бактериологический анализ воды - это метод анализа воды для оценки количества бактерий и, если необходимо, для определения вида этих бактерий. Это микробиологические аналитические процедуры , в которых используют пробы ...

Читать дальше...

всё на эту тему


Организм считается оппортунистическим, поскольку серьезная инфекция часто возникает во время существующих заболеваний или состояний, в первую очередь, это кистозный фиброз и травматические ожоги. Он также обнаруживается в основном у людей с ослабленным иммунитетом, но заражаться могут и те, у кого иммунитет нормальный, пример тому – псевдомонадный фолликулит. Лечение синегнойной инфекции может быть затруднено из-за естественной резистентности к антибиотикам. Когда требуются более сложные схемы антибиотикотерапии, препарат может привести к побочным эффектам.

Бактерия цитрат-, каталаза- и оксидаза-положительная. Она содержится в почве, воде, флоре кожи и большинстве техногенных сред по всему миру. Она преуспевает не только в нормальных атмосферах, но и в регионах с низким содержанием кислорода, при этом колонизируя разнообразные природные и искусственные среды. Синегнойная палочка использует широкий спектр органических материалов для производства продуктов питания.

У животных его универсальность позволяет организму инфицировать поврежденные ткани или особей с пониженным иммунитетом. Симптомы таких инфекций – это общее воспаление и сепсис. Если колонизация происходит в критических органах тела, таких как легкие, мочевыводящие пути и почки, результаты могут быть фатальными. Так как бактерия процветает на влажных поверхностях, она также обнаруживается и на медицинском оборудовании, включая катетеры, вызывая перекрестные инфекции в больницах и клиниках. Она связана с псевдомонадным фолликулитом.

Синегнойная палочка также способна разлагать углеводороды и используется для распада тарболов и нефти из разливов нефти. Она не очень вирулентна по сравнению с другими основными патогенными видами бактерий, например, золотистым стафилококком и пиогенным стрептококком. Хотя бактерия способна колонизировать обширные участки и агрегировать в долговечных биопленках, она не слишком хорошо переносит неоптимальные атмосферные условия.

Синегнойная палочка обычно встречается в экзоскелете и помете домашних тараканов, живущих в домашних условиях и в условиях стационара. Важность американского таракана (и других вредителей) в качестве потенциальных резервуаров или векторов бактерии остается предметом исследований.

Содержание

  1. Биология
  2. Видео о синегнойной палочке
  3. Патогенез
  4. Диагностика
  5. Лечение инфекций синегнойной палочки
  6. Исследования

Биология

Геном синегнойной палочки относительно большой (5,5-6,8 Мб) и кодирует 5500-6000 открытых рамок считывания, в зависимости от штамма. 5021 ген присутствуют поперек первых проанализированных пяти геномов, а идентичность последовательности составляет, как минимум, 70%. Этот набор генов является основным геномом синегнойной палочки.

Штамм:

VRFPA04

C3719

 PAO1

 PA14

 PACS2

Размер генома (bp)

 6.818.030 

6.222.097

 6.264.404

 6.537.648

 6.492.423

Открытые рамки считывания  

5.939

5.578

 5.571

 5.905

 5.676

Метаболизм

Это факультативная анаэробная бактерия, так как она хорошо приспособлена к пролиферирации в условиях частичного или полного истощения кислорода. Этот организм может достигнуть анаэробного роста с нитратом или нитритом в качестве терминального акцептора электронов. Когда кислород, нитрат и нитрит отсутствуют, она способна ферментировать аргинин и пируват путем субстратного фосфорилирования.

Адаптация к микроаэробным или анаэробным средам имеет большое значение для некоторых вариантов образа жизни синегнойной палочки. Например, во время инфекции легких у больных муковисцидозом, где толстые слои слизи легких и альгината, окружающие мукоидные бактериальные клетки, могут ограничить диффузию кислорода. Рост палочки в организме человека может быть бессимптомным, пока бактерии не образуют биопленку, которая подавляет иммунную систему. Эти биопленки находятся в легких у больных муковисцидозом и могут привести к фатальным последствиям.

Клеточное сотрудничество

Синегнойная палочка опирается на железо в качестве источника питания для роста. Тем не менее, железо не всегда доступно, так как оно обычно не встречается в окружающей среде. Железо обычно находится в основном нерастворимой трехвалентной форме. Кроме того, чрезмерно высокие уровни этого вещества могут быть токсичными для бактерии. Для преодоления этой проблемы и регулирования правильного потребления этого элемента синегнойная палочка использует сидерофоры. Это молекулы, которые связывают и транспортируют железо.

Эти железо-сидерофорные комплексы, однако, не являются специфичными. Бактерия, которая произвела сидерофоры, не обязательно получит прямую выгоду от потребления железа. Скорее все члены клеточной популяции с одинаковой вероятностью получат доступ к железо-сидерофорным комплексам. Эта динамика является примером альтруистического взаимодействия. Члены страдают от метаболических затрат на производство сидерофоров на благо группы.

Члены клеточной популяции, которые могут эффективно производить эти сидерофоры, обычно называются кооператорами. Участники, которые не производят их или производят в малом количестве, часто называются паразитами. Исследования показали, когда они выращиваются вместе, у кооператоров приспособляемость снижается, а у паразитов – увеличивается.

Следует отметить, что приспособляемость возрастает с увеличением ограничения железа. С увеличением приспособляемости паразиты могут вытеснять кооператоров. Это приводит к общему снижению приспособляемости группы из-за недостаточного производства сидерофора. Эти наблюдения указывают на то, что наличие сочетания кооператоров и паразитов может уменьшить вирулентную природу синегнойной палочки.

Видео о синегнойной палочке

Патогенез

Оппортунистический, внутрибольничный возбудитель у индивидуумов с ослабленным иммунитетом, синегнойная палочка обычно поражает дыхательные и мочевыводящие пути, ожоги и раны, а также вызывает другие инфекции крови.

Инфекции

Детали и общие ассоциации

Группы высокого риска

 

Пневмония

Диффузная бронхопневмония

Пациенты с муковисцидозом

Септический шок

Связан с фиолетово-черным поражением гангренозной эктимой    

Пациенты с нейтропенией

Инфекция мочевых путей

Катетеризация мочевых путей

 

Желудочно-кишечная инфекция    

Некротизирующий энтероколит

У недоношенных детей и пациентов с нейтропеническим раком

Инфекции кожи и мягких тканей

 Кровотечение и некроз

Жертвы ожогов и пациенты с раневыми инфекциями

Это наиболее частая причина заражения ожоговых ран и наружного уха (наружный отит) и наиболее частый колонизатор медицинских устройств (например, катетеров). Бактерия может распространяться с помощью оборудования, которое загрязняется и не очищается должным образом или находится на руках медицинских работников. В редких случаях она может вызывать внебольничные пневмонии, а также вентилятор-ассоциированные пневмонии, являясь одним из наиболее распространенных агентов, выделенных в нескольких исследованиях.

Пиоцианин – это фактор вирулентности бактерий и, как известно, вызывает смерть у C. elegans в результате окислительного стресса. Однако салициловая кислота может ингибировать выработку пироцианина. 1 из 10 больничных инфекций вызвана синегнойной палочкой. Пациенты с кистозным фиброзом также предрасположены к инфекции легких.

Бактерия также может быть обычной причиной псевдомонадного фолликулита (дерматит), вызванного отсутствием надлежащего периодического внимания к качеству воды. Поскольку такие бактерии любят влажную среду, например, горячие ванны и бассейны, они могут вызывать кожную сыпь или наружный отит. Бактерия также вызывает послеоперационную инфекцию у пациентов с радиальной кератотомией.

Организм также связан с поражением кожи прободающей эктимой. Он часто ассоциируется с остеомиелитом, развившимся через прокол стопы и являющимся результатом прямой инокуляции бактерией через набивку из пены, содержащуюся в теннисных туфлях, у пациентов с диабетом повышенного риска.

Токсины

Синегнойная палочка использует экзотоксин A фактора вирулентности для инактивации эукариотического фактора удлинения 2 посредством ADP-рибозилирования в клетке-хозяине, подобно тому, как это делает дифтерийный токсин. Без элонгационного фактора 2 эукариотические клетки не могут синтезировать белки и некротировать. Высвобождение внутриклеточного содержимого индуцирует иммунологический ответ у иммунокомпетентных пациентов. Кроме того, бактерия использует экзофермент ExoU, который разрушает плазматическую мембрану эукариотических клеток, приводя к лизису. Все чаще становится очевидным, что железный сидерофор, пиовердин, также действует как токсин, удаляя железо из митохондрий и нанося ущерб этой органелле.

Феназины

Феназины представляют собой окислительно-восстановительные пигменты, продуцируемые синегнойной палочкой. Эти пигменты участвуют в зондировании кворума, вирулентности и приобретении железа. Бактерия производит несколько пигментов, которые все продуцируются биосинтетическим путем. Пиоцианин, 1-гидроксифеназин, феназин-1-карбоксамид, бетаин 5-метилфеназин-1-карбоновой кислоты и аэругинозин A.

В биосинтезе феназина участвуют 2 оперона: phzA1B1C1D1E1F1G1 и phzA2B2C2D2E2F2G2. Эти опероны превращают хористную кислоту в феназины, упомянутые выше. Три ключевых гена, phzH, phzM и phzS, превращают феназин-1-карбоновую кислоту в эти феназины. Хотя феназиновый биосинтез хорошо изучен, остаются вопросы относительно конечной структуры коричневого феназин-пиомеланина.

Когда ингибируется биосинтез пироцианина, наблюдается снижение патогенности бактерии in vitro. Это говорит о том, что пиоцианин в наибольшей степени ответственен за начальную колонизацию синегнойной палочкой in vivo.

Триггеры

При низких уровнях фосфатов было обнаружено, что синегнойная палочка активируется от доброкачественного симбионта, чтобы выделять смертоносные токсины внутри кишечного тракта и серьезно повреждать или убивать хозяина, что может быть смягчено за счет предоставления избытка фосфата вместо антибиотиков.

Растения и беспозвоночные

В высших растениях бактерия индуцирует мягкую гниль, например, в резуховидке Таля и латуке. Она также является патогенной для беспозвоночных животных, включая нематоду Caenorhabditis elegans, плодовую мушку дрозофилу и моль Galleria mellonella. Ассоциации факторов вирулентности одинаковы для инфекций растений и животных.

Бактериальное чувство кворума

Регуляция экспрессии генов может происходить через клеточную коммуникацию или бактериальное чувство кворума посредством образования малых молекул, называемых аутоиндукторами. Внеклеточное накопление этих молекул сигнализирует бактериям об изменении генной экспрессии и координационном поведении. Синегнойная палочка использует 3 взаимосвязанные системы бактериального чувства кворума – lasRl, rhlRl и PQS – каждая из которых производит уникальные сигнальные молекулы. Обнаружение этих молекул указывает, что бактерия растет как биопленка в легких пациентов с муковисцидозом.

Известно, что бактериальное чувство кворума контролирует экспрессию ряда факторов вирулентности, включая пиоцианиновый пироцианин. Другая форма генной регуляции, которая позволяет бактериям быстро адаптироваться к окружающим изменениям, это передача сигналов окружающей среды. Недавние исследования показали, что анаэробиоз может существенно влиять на основную регуляторную схему чувства кворума. Эта важная связь между чувством кворума и анаэробиозом оказывает значительное влияние на выработку факторов вирулентности этого организма. Чеснок экспериментально блокирует чувство кворума у ​​синегнойной палочки.

Биопленки и устойчивость к лечению

Биопленки могут вызывать хронические оппортунистические инфекции, которые являются серьезной проблемой для здравоохранения в странах с развитой промышленностью. В частности, это относится к пациентам с ослабленным иммунитетом и пожилым. Часто их нельзя лечить эффективно антибиотиками. По-видимому, биопленки защищают эти бактерии от неблагоприятных факторов окружающей среды.

Синегнойная палочка может вызывать нозокомиальные инфекции и считается модельным организмом для изучения устойчивых к антибиотикам бактерий. Исследователи считают важным узнать больше о молекулярных механизмах, которые вызывают переход от планктонного роста к фенотипу биопленки, а также роли чувства кворума в отношении устойчивых к лечению бактерий, таких как синегнойная палочка. Это должно способствовать лучшему клиническому лечению хронически инфицированных пациентов и привести к разработке новых лекарств.

На образование биопленки влияют многие гены и факторы. Один из главных оперонов генов, ответственных за инициирование и поддержание биопленки, это опелон PSL. Этот оперон с 15 генами отвечает за взаимодействие клеток и поверхности клетки, необходимое для клеточной коммуникации. Он также отвечает за секвестирование матрицы внеклеточного полимерного вещества. Эта матрица состоит из нуклеиновых кислот, аминокислот, углеводов и различных ионов. Она служит одним из основных механизмов сопротивления в биопленках синегнойной палочки.

Циклический di-GMP является основным фактором, способствующим сохранению биопленки. Эта сигнальная молекула в больших количествах образует суперадгезивные биопленки. При ингибировании биопленки не могут закрепляться и легче поддаются лечению. Локус синтеза полисахарида (PSL) и cdi-GMP образуют цикл с отрицательной обратной связью. PSL стимулирует производство cdi-GMP, тогда как высокий cd-GMP запускает оперон и увеличивает его активность.

Недавние исследования показали, что дисперсные клетки из биопленок синегнойной палочки имеют более низкие уровни c-di-GMP и отличаются физиологией от таковых у планктонных и биопленочных клеток. Было обнаружено, что такие диспергированные клетки обладают высокой вирулентностью против макрофагов и C. elegans, но очень чувствительны к стрессу железа по сравнению с клетками планктона.

Недавно ученые изучали возможную генетическую основу устойчивости синегнойнйо палочки к антибиотикам, таким как тобрамицин. Один локус, идентифицированный как важная генетическая детерминанта устойчивости этого вида, это ndvB, который кодирует периплазматические глюканы, которые могут взаимодействовать с антибиотиками и заставлять их секвестироваться в периплазму. Эти результаты указывают на то, что у бактериальной резистентности к антибиотикам есть генетическая основа, а не просто биопленка, которая действует как диффузионный барьер для антибиотика.

Диагностика

В зависимости от характера инфекции соответствующий образец собирается и отправляется в бактериологическую лабораторию для идентификации. Как и в большинстве бактериологических образцов, проводится окрашивание по Граму, в котором могут быть обнаружены грамотрицательные палочки и/или лейкоциты. Синегнойная палочка производит колонии с характерным запахом винограда или свежей кукурузной лепешки на бактериологических средах.

В смешанных культурах ее можно выделить в виде прозрачных колоний на агаре Мак-Конки (так как он не ферментирует лактозу), который будет положительным для оксидазы. Подтверждающие тесты включают получение сине-зеленого пиоцианина на цитрамидном агаре и рост при 42° С. Культура на скошенном агаре TSI часто используется, чтобы отличить неферментирующие виды бактерии от кишечных патогенов в образцах фекалий.

Когда синегнойную палочку изолируют из нормально стерильного участка (кровь, кости, глубокие ткани), она считается опасной и почти всегда требует лечения. Однако ее часто изолируют из нестерильных участков (тампоны для полости рта, мокрота и т.д.), а в этих обстоятельствах они могут представлять собой колонизацию, а не инфекцию. Поэтому изоляцию из нестерильных образцов следует интерпретировать осторожно и перед началом лечения обратиться к врачу-микробиологу или фармацевту-инфекционисту. Часто лечение не требуется.

Определение

Синегнойная палочка – это грамотрицательная, аэробная (а иногда факультативно анаэробная) бацилла с униполярной подвижностью. Она была идентифицирована как оппортунистический патоген человека и растений. Это типовой вид рода Pseudomonas.

При определенных условиях P. aeruginosa может выделять различные пигменты, включая пироцианин (сине-зеленый), пиовердин (желто-зеленый и флуоресцентный) и пирубин (красно-коричневый). Они могут быть использованы для идентификации организма.

Синегнойная палочка часто предварительно идентифицируется in vitro по перламутровому внешнему виду и запаху, напоминающему виноград или свежие кукурузные лепешки. Окончательная клиническая идентификация часто включает определение выработки пиоцианина и флуоресцеина и его способности расти при 42° C. Она способна расти в дизельном и реактивном топливе, поэтому известна как использующий углеводороды микроорганизм, вызывающий микробную коррозию. Бактерия создает темные, гелеобразные «ковры», иногда неправильно называемые «водорослями» из-за их внешнего вида.

Лечение инфекций синегнойной палочки

Многие изоляты устойчивы к обширному спектру антибиотиков и могут демонстрировать дополнительную устойчивость после неудачного лечения. Обычно можно направлять лечение в зависимости от чувствительности лаборатории, вместо выбора антибиотика эмпирически. Если эмпирические исследования начинаются с антибиотиков, следует приложить все усилия для получения культур (до введения первой дозы антибиотика), а выбор используемого антибиотика следует пересмотреть, когда будут получены данные о культуре.

Из-за широко распространенной резистентности ко многим обычным антибиотикам первой линии, препаратами выбора считались карбапенемы, полимиксины и, в последнее время, тигециклин. Однако сообщалось о резистентности также и к этим препаратам. Несмотря на это, они все еще используются в районах, где устойчивость еще не была зарегистрирована. Применение ингибиторов β-лактамазы, таких как сульбактам, рекомендуется в комбинации с антибиотиками для усиления противомикробного действия даже при наличии определенного уровня резистентности.

Было показано, что комбинированная терапия после строгих тестов на антимикробную чувствительность является наилучшим путем лечения множественной лекарственной устойчивости синегнойной палочки. Некоторые антибиотики следующего поколения, которые, как сообщается, активны против бактерии, включают дорипенем, цефтобипрол и цефтаролин. Однако требуется больше клинических испытаний для стандартизации. Поэтому нужны исследования для открытия новых антибиотиков и препаратов против бактерии. Антибиотики, которые могут обладать активностью против нее:

  • Аминогликозиды (гентамицин, амикацин, тобрамицин, но не канамицин).
  • Хинолоны (ципрофлоксацин, левофлоксацин, но не моксифлоксацин).
  • Цефалоспорины (цефтазидим, цефепим, цефоперазон, цефпиром, цефтобипрол, но не цефуроксим, цефотаксим или цефтриаксон).
  • Антипсевдомодульные пенициллины: карбоксипенициллины (карбенициллин и тикарциллин) и уреидопенициллины (мезлоциллин, азлоциллин и пиперациллин). Бактерия устойчива по отношению ко всем другим пенициллинам.
  • Карбапенемы (меропенем, имипенем, дорипенем, но не эртапенем).
  • Полимиксины (полимиксин В и колистин).
  • Монобактамы (азтреонам).

Поскольку фторхинолон является одним из немногих антибиотиков, которые эффективны против синегнойной палочки, в некоторых больницах его применение строго ограничено, чтобы избежать развития резистентных штаммов. В редких случаях, когда инфекция является поверхностной и ограниченной (например, ушные инфекции или инфекции ногтей), может использоваться местный гентамицин или колистин.

Устойчивость к антибиотикам

Одной из наиболее тревожных характеристик синегнойной палочки является ее низкая чувствительность к антибиотикам. Она обусловлена согласованным действием мультилекарственных эффлюксных насосов с кодируемой хромосомой устойчивости генов к антибиотикам (например, mexAB, mexXY и т.д.) и низкую проницаемость клеточной оболочки бактерии. В дополнение к этому сопротивлению у бактерии легко развивается приобретенная устойчивость в результате мутации в хромосомах, кодируемых генами или путем горизонтального переноса генов устойчивых к антибиотикам детерминант резистентности.

Некоторые недавние исследования показали, что фенотипическая резистентность, связанная с образованием биопленки или появлением вариантов с малой колонией, может иметь большое значение в реакции популяций синегнойной палочки на лечение антибиотиками.

Механизмы, лежащие в основе устойчивости к антибиотикам, включают выработку ферментов, деградирующих или инактивирующих антибиотики, белков наружной мембраны, вытесняющих антибиотики, и мутации для изменения антибиотических целей. Было зарегистрировано наличие разрушающих антибиотики ферментов, таких как бета-лактамазы расширенного спектра, как PER-1, PER-2, ВЭБ-1, цефалоспориназы AmpC, карбапенемазы типа серин-оксациллиназы, металло-B-лактамаз, карбапенемазы типа OXA, аминогликозиды модифицирующих ферментов.

Синегнойная палочка также может модифицировать мишени действия антибиотиков, например, метилирование 16S рРНК для предотвращения связывания аминогликозидов и модификации ДНК или топоизомеразы, чтобы защитить ее от действия хинолонов. Бактерия также обладает мультилекарственными эффлюксными насосами, как AdeABC и AdeDE, которые придают устойчивость к разным классам антибиотиков. Важным фактором, связанным с резистентностью к антибиотикам, является снижение вирулентности резистентного штамма. Такие результаты были получены в случае штаммов, резистентных к рифампицину и колистину, в которых были документально подтверждены снижение вирулентности, чувство кворума и моторика.

Мутации в ДНК-гиразе обычно связаны с устойчивостью к антибиотикам. Эти мутации, в сочетании с другими, придают высокую устойчивость, не препятствуя выживанию. Кроме того, сопротивлению могут способствовать гены, участвующие в циклической-di-GMP сигнализации. При выращивании в условиях in vitro, которые имитируют легкие пациента с кистозным фиброзом, эти гены мутируют повторно.

Профилактика

Пробиотическая профилактика может предотвратить колонизацию и задержку начала инфекции в условиях интенсивной терапии. В настоящее время изучается иммунопрофилактика против синегнойной палочки. Риск заражения можно уменьшить, избегая бассейнов, горячих ванн и других водоемов. Следует дезинфицировать и/или заменять оборудование, которое регулярно контактирует с влажностью (оборудование и растворы для контактных линз). Нужно часто мыть руки, что защищает от многих других патогенов.

Тем не менее, даже лучшие методы гигиены не могут полностью защитить человека от синегнойной палочки, учитывая, насколько она распространена в окружающей среде.

Экспериментальные варианты

Фаготерапия против этой бактерии исследовалась как возможное эффективное лечение, которое может сочетаться с антибиотиками, не имеет противопоказаний и отличается минимальными побочными эффектами. Фаги вырабатываются в виде стерильной жидкости, пригодной для приема и применения. Фаготерапия против ушных инфекций была опубликована в журнале Clinical Otolaryngology в августе 2009 г.

Исследования

В 2013 г. Ж. Ксавьер описал эксперимент, в ходе которого синегнойная палочка, подвергнутая повторным циклам условий, в которых ей необходимо роиться для приобретения пищи, развила способность «гиперспирали» со скоростью на 25% быстрее, чем базовые организмы, развивая многочисленные жгутики, тогда как у основного организма есть один единственный жгутик. Этот результат был заметен в области экспериментальной эволюции, учитывая высокую повторяемость.

© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.




nazdor.ru
На здоровье!
Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проекте Карта сайта β На здоровье! © 2008—2017 
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".