Стафилококи

Стафилококът е открит през 1878 г. от Р. Кох и през 1880 г. от Л. Пастьор в гноен материал. Л. Пастьор, след като заразява заек, окончателно доказва ролята на стафилокока като причинител на гнойно възпаление. Името „стафилокок“ е дадено през 1881 г. от А. Огстън (поради характерното разположение на клетките), а свойствата му са описани подробно през 1884 г. от Ф. Розенбах.

Стафилококите са грам-положителни, геометрично правилни, сферични клетки с диаметър 0,5-1,5 μm, обикновено разположени на струпвания, каталазо-позитивни, редуцират нитратите до нитрити, активно хидролизират протеини и мазнини, ферментират глюкоза при анаеробни условия, за да образуват киселина без газ. Обикновено могат да растат в присъствието на 15% NaCl и при температура 45 °C. Съдържанието на G + C в ДНК е 30-39 mol %. Стафилококите нямат флагели и не образуват спори. Те са широко разпространени в природата. Основният им резервоар е кожата на хора и животни и лигавиците им, комуникиращи с външната среда. Стафилококите са факултативни анаероби, само един вид (Staphylococcus saccharolyticus) е строг анаероб. Стафилококите не са взискателни към хранителни среди, растат добре върху обикновени среди, температурният оптимум за растеж е 35-37 "C, pH 6.2-8.4. Колониите са кръгли, с диаметър 2-4 мм, с гладки ръбове, изпъкнали, непрозрачни, оцветени в цвета на образувания пигмент. Растежът в течна култура е съпроводен с равномерна мътност, с течение на времето се отделя рохкава утайка. При отглеждане върху обикновени среди стафилококите не образуват капсула, но при засяване чрез инжектиране в полутечен агар с плазма или серум, повечето щамове на S. aureus образуват капсула. Безкапсулните щамове в полутечен агар растат под формата на компактни колонии, капсулните щамове образуват дифузни колонии.

Стафилококите имат висока биохимична активност: ферментират глицерол, глюкоза, малтоза, лактоза, захароза, манитол с отделяне на киселина (без газ); образуват различни ензими (плазмокоагулаза, фибринолизин, лецитиназа, лизозим, алкална фосфатаза, ДНК-аза, хиалуронидаза, телурид редуктаза, протеиназа, желатиназа и др.). Тези ензими играят важна роля в метаболизма на стафилококите и до голяма степен определят тяхната патогенност. Ензими като фибринолизин и хиалуронидаза причиняват висока инвазивност на стафилококите. Плазмокоагулазата е основният фактор за тяхната патогенност: тя предпазва от фагоцитоза и превръща протромбина в тромбин, което причинява коагулация на фибриноген, в резултат на което всяка клетка е покрита с протеинов филм, който предпазва от фагоцити.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Фактори на патогенност на стафилококите

Стафилококът е уникален микроорганизъм. Той може да причини повече от 100 различни заболявания, свързани с единадесет класа според Международната класификация от 1968 г. Стафилококите могат да засегнат всяка тъкан, всеки орган. Това свойство на стафилококите се дължи на наличието на голям комплекс от патогенни фактори.

Фактори на адхезия - прикрепването на стафилококите към тъканните клетки се дължи на тяхната хидрофобност (колкото по-висока е тя, толкова по-силни са адхезивните свойства), както и на адхезивните свойства на полизахаридите, евентуално и на протеин А, и способността за свързване с фибронектин (рецептор за някои клетки).

Различни ензими, които играят ролята на фактори на „агресия и защита“: плазмокоагулаза (основният фактор на патогенност), хиалуронидаза, фибринолизин, ДНКаза, лизозимоподобен ензим, лецитиназа, фосфатаза, протеиназа и др.

Комплекс от секретирани екзотоксини:

• мембранно-увреждащи токсини - a, p, 8 и y. Преди това те са били описвани като хемолизини, некротоксини, левкоцидини, летални токсини, т.е. по естеството на действието им: хемолиза на еритроцити, некроза при интрадермално приложение на заек, разрушаване на левкоцити, смърт на заек при интравенозно приложение. Оказа се обаче, че подобен ефект се причинява от същия фактор - мембранно-увреждащ токсин. Той има цитолитичен ефект върху различни видове клетки, който се проявява по следния начин. Молекулите на този токсин първо се свързват с все още неизвестни рецептори на мембраната на целевата клетка или се абсорбират неспецифично от липидите, съдържащи се в мембраната, и след това образуват гъбовиден хептамер от 7 молекули, състоящ се от 3 домена. Домейните, които образуват "шапката" и "ръба", са разположени на външната повърхност на мембраните, а домейнът "краче" служи като трансмембранен канал-пора. Именно чрез това навлизат и излизат малки молекули и йони, което води до подуване и смърт на клетки с ядро и осмотичен лизис на еритроцитите. Открити са няколко вида мембраноувреждащи (порообразуващи) токсини: a-, b-, s- и y-хемолизини (a-, b-, S- и y-токсини). Те се различават по редица свойства. Хемолизин a се среща най-често в стафилококи, изолирани от хора; лизира човешки, заешки и овчешки еритроцити. Предизвиква летален ефект при зайци след 3-5 минути интравенозно приложение. Хемолизин b се среща най-често в стафилококи от животински произход; лизира човешки и овчешки еритроцити (по-добре при по-ниска температура). Хемолизин S лизира човешки и много животински еритроцити. Леталният ефект върху заек при интравенозно приложение настъпва в рамките на 16-24-48 часа. Много често стафилококите съдържат едновременно a- и 8-токсини;
• Ексфолиативните токсини А и В се отличават по своите антигенни свойства, температурна чувствителност (А е термостабилен, В е термолабилен) и локализация на гените, които контролират техния синтез (А се контролира от хромозомен ген, В от плазмиден ген). Често и двата ексфолиатина се синтезират в един и същ щам на S. aureus. Тези токсини са свързани със способността на стафилококите да причиняват пемфигус при новородени, булозен импетиго и обрив, подобен на скарлатина;
• истинският левкоцидин е токсин, който се различава от хемолизините по своите антигенни свойства и действа селективно върху левкоцитите, като ги унищожава;
• екзотоксин, който причинява синдром на токсичен шок (СТШ). Притежава суперантигенни свойства. СТШ се характеризира с треска, понижено кръвно налягане, кожни обриви, последвани от лющене на ръцете и краката, лимфопения, понякога диария, увреждане на бъбреците и др. Повече от 50% от щамовете на S. aureus са способни да произвеждат и секретират този токсин.

Силни алергенни свойства, които притежават както компонентите на клетъчната структура, така и екзотоксините и другите отпадъчни продукти, отделяни от бактериите. Стафилококовите алергени са способни да причинят реакции на свръхчувствителност както от забавен тип (ЗТ), така и от незабавен тип (НТ) - Стафилококите са основните виновници за кожни и респираторни алергии (дерматит, бронхиална астма и др.). Особеността на патогенезата на стафилококовата инфекция и склонността ѝ към хронично протичане се коренят в ефекта на ЗТ.

Кръстосано реагиращи антигени (с изоантигени на еритроцити А и В, бъбреци и кожа - индуциране на автоантитела, развитие на автоимунни заболявания).

Фактори, които инхибират фагоцитозата. Тяхното присъствие може да се прояви в инхибиране на хемотаксиса, защита на клетките от абсорбция от фагоцитите, осигуряване на способността на стафилококите да се размножават във фагоцитите и блокиране на "окислителния взрив". Фагоцитозата се инхибира от капсулата, протеин А, пептидгликан, тейхоеви киселини, токсини. Освен това, стафилококите индуцират синтеза на супресори на фагоцитната активност от някои клетки на тялото (например, спленоцити). Инхибирането на фагоцитозата не само предотвратява изчистването на стафилококите от организма, но и нарушава функцията за обработка и представяне на антигени на Т- и В-лимфоцитите, което води до намаляване на силата на имунния отговор.

Наличието на капсула в стафилококите повишава тяхната вирулентност за белите мишки, прави ги устойчиви на действието на фагите, не позволява типизиране с аглутиниращи серуми и маскира протеин А.

Тейхоевите киселини не само предпазват стафилококите от фагоцитоза, но очевидно играят съществена роля в патогенезата на стафилококовите инфекции. Установено е, че при деца, страдащи от ендокардит, антитела към тейхоевите киселини се откриват в 100% от случаите.

Митогенно действие на стафилококите върху лимфоцитите (това действие се упражнява от протеин А, ентеротоксини и други продукти, секретирани от стафилококи).

Ентеротоксини A, B, CI, C2, C3, D, E. Те се характеризират с антигенна специфичност, термична стабилност, устойчивост на формалин (не се превръщат в анатоксини) и храносмилателни ензими (трипсин и пепсин), и са стабилни в диапазона на pH от 4,5 до 10,0. Ентеротоксините са нискомолекулни протеини с молекулно тегло от 26 до 34 kDa със суперантигенни свойства.

Установено е също, че съществуват генетично обусловени различия в податливостта към стафилококова инфекция и характера на нейното протичане при хората. По-специално, тежките стафилококови гнойно-септични заболявания се срещат по-често при хора с кръвни групи А и АВ, по-рядко - при хора с кръвни групи 0 и В.

Способността на стафилококите да причиняват хранително отравяне от типа на интоксикация се свързва със синтеза на ентеротоксини. Най-често те се причиняват от ентеротоксини А и D. Механизмът на действие на тези ентеротоксини е слабо изяснен, но се различава от действието на други бактериални ентеротоксини, които нарушават функцията на аденилатциклазната система. Всички видове стафилококови ентеротоксини причиняват подобна картина на отравяне: гадене, повръщане, болка в панкреаса, диария, понякога главоболие, треска, мускулни спазми. Тези характеристики на стафилококовите ентеротоксини се дължат на техните суперантигенни свойства: те индуцират прекомерен синтез на интерлевкин-2, което причинява интоксикация. Ентеротоксините възбуждат гладката мускулатура на червата и увеличават мотилитета на стомашно-чревния тракт. Отравянето най-често се свързва с консумацията на заразени със стафилококи млечни продукти (сладолед, сладкиши, торти, сирене, извара и др.) и консерви с масло. Инфекцията с млечни продукти може да бъде свързана с мастит при крави или с гнойно-възпалителни заболявания на хора, занимаващи се с производство на храни.

По този начин, изобилието от различни патогенни фактори в стафилококите и техните високи алергенни свойства определят особеностите на патогенезата на стафилококовите заболявания, техния характер, локализация, тежестта на протичане и клиничните прояви. Авитаминоза, диабет, понижен имунитет допринасят за развитието на стафилококови заболявания.

[ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

Резистентност към стафилококи

Сред неспорообразуващите бактерии, стафилококите, подобно на микобактериите, имат най-голяма устойчивост на външни фактори. Те понасят добре изсушаването и остават жизнеспособни и вирулентни в продължение на седмици и месеци в сух, фин прах, представлявайки източник на прахова инфекция. Директната слънчева светлина ги убива само в рамките на много часове, а дифузната светлина има много слаб ефект. Те са устойчиви и на високи температури: могат да издържат на нагряване до 80°C за около 30 минути, сухата топлина (110°C) ги убива в рамките на 2 часа; понасят добре ниски температури. Чувствителността към химични дезинфектанти варира значително, например 3% разтвор на фенол ги убива в рамките на 15-30 минути, а 1% воден разтвор на хлорамин - за 2-5 минути.

Епидемиология на стафилококови инфекции

Тъй като стафилококите са постоянни обитатели на кожата и лигавиците, заболяванията, причинени от тях, могат да бъдат както автоинфекции (с различни увреждания на кожата и лигавиците, включително микротравми), така и екзогенни инфекции, причинени от контактно-битови, въздушно-капкови, въздушно-прахови или алиментарни (хранително отравяне) методи на заразяване. От особено значение е носителството на патогенни стафилококи, тъй като носителите, особено в лечебни заведения (различни хирургични клиники, родилни домове и др.) и в затворени групи, могат да причинят стафилококови инфекции. Носителят на патогенни стафилококи може да бъде временен или интермитентен, но хората, които го носят постоянно (резидентни носители), представляват особена опасност за околните. При такива хора стафилококите персистират дълго време и в големи количества върху лигавиците на носа и гърлото. Причината за дългосрочното носителство не е напълно ясна. То може да е следствие от отслабване на локалния имунитет (липса на секреторен IgA), нарушаване на функциите на лигавицата, повишени адхезивни свойства на стафилокока или да е причинено от някои други негови свойства.

[ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

Симптоми на стафилококови инфекции

Стафилококите лесно проникват в тялото през най-малките увреждания на кожата и лигавиците и могат да причинят най-различни заболявания - от акне до тежък перитонит, ендокардит, сепсис или септикопиемия, при които смъртността достига 80%. Стафилококите причиняват фурункули, хидраденит, абсцеси, флегмон, остеомиелит; във военно време - чести виновници за гнойни усложнения на рани; стафилококите играят водеща роля в гнойната хирургия. Притежавайки алергенни свойства, те могат да причинят псориазис, хеморагичен васкулит, еризипел, неспецифичен полиартрит. Инфекцията на хранителни продукти със стафилококи е честа причина за хранително отравяне. Стафилококите са основните виновници за сепсис, включително при новородени. За разлика от бактериемията (бактерии в кръвта), която е симптом на заболяване и се наблюдава при много бактериални инфекции, сепсисът (септицемия - гниене на кръвта) е самостоятелно заболяване със специфична клинична картина, в основата на което е увреждане на органите на ретикулоендотелната система (мононуклеарна фагоцитна система - МПС). При сепсиса се образува гноен фокус, от който патогенът периодично попада в кръвта, разпространява се в целия организъм и засяга ретикулоендотелната система (МСС), в клетките на която се размножава, освобождавайки токсини и алергени. В същото време клиничната картина на сепсиса зависи слабо от вида на патогена, а се определя от увреждането на определени органи.

Септикопиемията е форма на сепсис, при която патогенът причинява гнойни огнища в различни органи и тъкани, т.е. това е сепсис, усложнен от гнойни метастази.

Бактериемията при сепсис и септикопиемия може да бъде краткосрочна и дългосрочна.

Съществува постинфекциозен имунитет, който се причинява както от хуморални, така и от клетъчни фактори. Важна роля в него играят антитоксините, антимикробните антитела, антителата срещу ензими, както и Т-лимфоцитите и фагоцитите. Интензивността и продължителността на имунитета срещу стафилококи не са достатъчно проучени, тъй като тяхната антигенна структура е твърде разнообразна и няма кръстосан имунитет.

Класификация на стафилококите

Родът Staphylococcus включва повече от 20 вида, които са разделени на две групи - коагулазо-позитивни и коагулазо-негативни стафилококи. За разграничаване на видовете се използват различни характеристики.

Коагулазо-позитивните стафилококи са предимно патогенни за хората, но много коагулазо-негативни също са способни да причиняват заболявания, особено при новородени (неонатален конюнктивит, ендокардит, сепсис, заболявания на пикочните пътища, остър гастроентерит и др.). S. aureus, в зависимост от това кой е основният му носител, се разделя на 10 ековара (hominis, bovis, ovis и др.).

В стафилококите са открити над 50 вида антигени, към всеки от тях в организма се образуват антитела, много от антигените имат алергенни свойства. По специфичност антигените се разделят на генерични (общи за целия род Staphylococcus); кръстосано реагиращи - антигени, общи с изоантигени на човешки еритроцити, кожа и бъбреци (те са свързани с автоимунни заболявания); видови и типоспецифични антигени. Според типоспецифичните антигени, открити в реакцията на аглутинация, стафилококите се разделят на повече от 30 сероварианта. Серологичният метод за типизиране на стафилококи обаче все още не е получил широко разпространение. Протеин А, който се образува от S. aureus, се счита за видовоспецифичен. Този протеин е разположен повърхностно, ковалентно е свързан с пептидгликан, неговият mm е около 42 kD. Протеин А се синтезира особено активно в логаритмичната фаза на растеж при температура 41 °C, термолабилен е и не се разрушава от трипсин; Уникалното му свойство е способността да се свързва с Fc фрагмента на имуноглобулините IgG (IgG1, IgG2, IgG4) и в по-малка степен с IgM и IgA. На повърхността на протеин А са идентифицирани няколко области, способни да се свързват с област от полипептидната верига на имуноглобулина, разположена на границата на CH2 и CH3 домейните. Това свойство е намерило широко приложение в реакцията на коаглутинация: стафилококите, заредени със специфични антитела, които имат свободни активни центрове, дават бърза реакция на аглутинация при взаимодействие с антиген.

Взаимодействието на протеин А с имуноглобулини води до дисфункция на комплементната и фагоцитната система в организма на пациента. Той притежава антигенни свойства, силен алерген е и индуцира пролиферация на Т- и В-лимфоцити. Ролята му в патогенезата на стафилококовите заболявания все още не е напълно изяснена.

Щамовете на S. aureus варират по чувствителност към стафилококови фаги. За типизиране на S. aureus се използва международен набор от 23 умерени фага, които са разделени на четири групи:

• Група 1 - фаги 29.52, 52A, 79, 80;
• Група 2 - фаги 3А, 3С, 55, 71;
• Група 3 - фаги 6, 42E, 47, 53, 54, 75, 77, 83A, 84, 85;
• Група 4 - фаги 94, 95, 96;
• извън групите - фаг 81.

Връзката на стафилококите с фагите е особена: един и същ щам може да бъде лизиран или от един фаг, или от няколко едновременно. Но тъй като чувствителността им към фагите е относително стабилна характеристика, фаготипизирането на стафилококите е от голямо епидемиологично значение. Недостатъкът на този метод е, че не повече от 65-70% от S. aureus могат да бъдат типизирани. През последните години са получени набори от специфични фаги за типизиране на S. epidermidis.

[ 16 ]

Лабораторна диагностика на стафилококови инфекции

Основният метод е бактериологичен; разработени и внедрени са серологични реакции. При необходимост (при интоксикация) се използва биологичен тест. Материалът за бактериологично изследване е кръв, гной, слуз от фаринкса, носа, секрет от рани, храчки (при стафилококова пневмония), изпражнения (при стафилококов колит), при хранителна интоксикация - повърнато, изпражнения, стомашна промивка, съмнителни продукти. Материалът се инокулира върху кръвен агар (хемолиза), върху млечно-солен (млечно-жълтъчно-солен) агар (растежът на чужди бактерии се инхибира благодарение на NaCl, пигментът и лецитиназата се откриват по-добре). Изолираната култура се идентифицира по видови характеристики, определя се наличието на основни характеристики и фактори на патогенност (златен пигмент, манитолова ферментация, хемолиза, плазмокоагулаза), задължително се проверява чувствителност към антибиотици и при необходимост се извършва фаготипизиране. Сред серологичните реакции за диагностициране на гнойно-септични заболявания се използват RPGA и IFM, по-специално за определяне на антитела към тейхоева киселина или видово-специфични антигени.

За определяне на ентеротоксигенността на стафилококите се използват три метода:

• серологичен - с помощта на специфични антитоксични серуми в реакция на гел-утаяване се открива ентеротоксин и се определя неговият вид;
• биологично - интравенозно приложение на филтрат от бульонна култура от стафилококи на котки в доза 2-3 мл на 1 кг тегло. Токсините причиняват повръщане и диария при котките;
• индиректен бактериологичен метод - изолиране на чиста култура от стафилокок от подозрителен продукт и определяне на неговите патогенни фактори (образуването на ентеротоксин корелира с наличието на други патогенни фактори, по-специално RNase).

Най-простият и най-чувствителен метод за откриване на ентеротоксин е серологичният метод.

Лечение на стафилококови инфекции

За лечение на стафилококови заболявания се използват предимно бета-лактамни антибиотици, към които предварително трябва да се определи чувствителността. При тежки и хронични стафилококови инфекции положителен ефект се постига чрез специфична терапия - приложение на автоваксина, анатоксин, антистафилококов имуноглобулин (човешки), антистафилококова плазма.

Специфична превенция на стафилококови инфекции

За създаване на изкуствен имунитет срещу стафилококова инфекция се използва стафилококов анатоксин (течен и таблетен), но той създава антитоксичен имунитет само срещу стафилококи, лизирани главно от фаги от група I. Използването на ваксини от убити стафилококи или техни антигени, макар и да води до появата на антимикробни антитела, но само срещу онези сероварканти, от които е направена ваксината. Проблемът с намирането на силно имуногенна ваксина, ефективна срещу много видове патогенни стафилококи, е един от най-важните проблеми на съвременната микробиология.