Moraxella catarrhalis — это привередливый , неподвижный , грамотрицательный , аэробный , оксидазоположительный диплококк , который может вызывать инфекции дыхательной системы ,среднего уха , глаз , центральной нервной системы и суставов человека. Он вызывает инфекцию клетки - хозяина , прикрепляясь к клетке-хозяину с помощью тримерных аутотранспортных адгезинов .
Moraxella catarrhalis — это человеческий патоген, имеющий сродство к верхним дыхательным путям человека. Другие приматы , такие как макаки , могут быть инфицированы этой бактерией. [2]
Moraxella catarrhalis ранее была помещена в отдельный род под названием Branhamella . Обоснованием этого было то, что другие члены рода Moraxella имеют палочковидную форму и редко вызывают инфекции у людей. Однако результаты исследований гибридизации ДНК и сравнения последовательностей 16S рРНК были использованы для обоснования включения вида M. catarrhalis в род Moraxella . [3] Как следствие, название Moraxella catarrhalis в настоящее время является предпочтительным для этих бактерий. Тем не менее, некоторые в медицинской сфере продолжают называть эти бактерии Branhamella catarrhalis .
Moraxella названа в честь Виктора Моракса , швейцарского офтальмолога, который первым описал этот род бактерий. Catarrhalis происходит от catarrh , от греческого слова , означающего «течь вниз» ( cata- означает вниз; -rrh означает поток), описывая обильные выделения из глаз и носа, обычно связанные с сильным воспалением при простуде.
Полная последовательность генома штамма M. catarrhalis CCUG 353 была депонирована и опубликована в Банке данных ДНК Японии , Европейском архиве нуклеотидов и GenBank в 2016 году под регистрационным номером LWAH00000000. [4]
Известно, что эта бактерия вызывает отит , [5] [6] бронхит , синусит и ларингит . Пожилые пациенты и длительно курящие люди с хронической обструктивной болезнью легких должны знать, что M. catarrhalis ассоциируется с бронхопневмонией , а также с обострениями существующей хронической обструктивной болезни легких .
Пик колонизации M. catarrhalis приходится на возраст около 2 лет, при этом наблюдается разительная разница в показателях колонизации между детьми и взрослыми (от очень высоких до очень низких).
Moraxella catarrhalis в последнее время привлекает внимание как новый патоген человека. Он был идентифицирован как важная причина бронхолегочной инфекции, вызывая инфекцию через легочную аспирацию в верхних легочных путях. [7] Кроме того, он вызывает бактериальную пневмонию , особенно у взрослых с ослабленной иммунной системой . [8] Также известно, что он вызывает инфекционные обострения у взрослых с хроническими заболеваниями легких, и является важной причиной острого синусита, гайморита, бактериемии, менингита, конъюнктивита, острого гнойного раздражения хронического бронхита , уретрита , сепсиса (хотя это бывает редко), септического артрита (что также встречается редко) и острого ларингита у взрослых и острого среднего отита у детей. [9] [10] M. catarrhalis является оппортунистическим легочным захватчиком и причиняет вред, особенно пациентам с ослабленной иммунной системой или любым основным хроническим заболеванием . [7] [9]
Moraxella catarrhalis также была связана с септическим артритом в сочетании с бактериемией . [9] Хотя случаи бактериемии, вызванной M. catarrhalis, были зарегистрированы и ранее, это был первый случай, когда бактериемия, вызванная M. catarrhalis, также была связана с септическим артритом. Микробиологическая оценка пациента (41-летнего мужчины) показала, что причиной заболевания была M. catarrhalis, а не Neisseria , как считалось ранее. Это был также второй случай, когда M. catarrhalis вызвала септический артрит (хотя в первом случае не было упоминания о бактериемии). [9]
Наряду с его связью с септическим артритом, бактериемия также вызывается инфекцией M. catarrhalis , которая может варьироваться по тяжести от небольшой лихорадки до летального сепсиса , и обычно также выявляется сопутствующая инфекция дыхательных путей. [11] Бактериемия, вызванная M. catarrhalis, имеет 21% уровень смертности среди пациентов. Однако это могло быть связано с недостатком знаний о бактерии из-за ее недавнего признания в качестве патогена. [11]
Инфицирование бактериемией высокой степени было связано с развитием эндокардита . [11] Однако пациенты без эндокардита были связаны с фоном каждого пациента, особенно с наличием других заболеваний и любыми возможными нарушениями иммунитета, которые у них могут быть. Кроме того, хотя бактериемия, вызванная M. catarrhalis, сообщалась нечасто, это может быть связано с неправильной диагностикой или недосмотром, поскольку M. catarrhalis был идентифицирован как важный патоген только недавно (1990-е годы). [11] Многие хронические заболевания у пациентов с бактериемией M. catarrhalis могут быть связаны с пациентами с иммунными дефектами или респираторной недостаточностью. Аналогично, респираторная недостаточность у пациентов с бактериемической пневмонией, вызванной инфекцией M. catarrhalis , может быть связана с повышенными показателями колонизации глотки, усилением бактериальной адгезии к аномальному эпителию и повышенной восприимчивостью легочной паренхимы к инфекции. [11]
Moraxella catarrhalis можно лечить антибиотиками, но она обычно устойчива к пенициллину , ампициллину и амоксициллину . [11]
Текущие приоритеты исследований включают попытку найти подходящую вакцину [12] для этого генотипически разнообразного организма, а также определение факторов, связанных с вирулентностью, например, резистентность к комплементу . Липоолигосахарид считается одним из возможных факторов вирулентности . [12]
С момента недавнего признания M. catarrhalis важным патогенным микробом, продолжается разработка возможного антибиотика. Часть штаммов M. catarrhalis , по-видимому, устойчива к ампициллину, что делает ампициллин и амоксициллин неподходящим выбором антибиотиков против него. [7] Хотя все штаммы M. catarrhalis были восприимчивы к котримоксазолу , эритромицину , сульфадимидину и тетрациклину , они также были устойчивы к триметоприму . [7] Устойчивость M. catarrhalis к бета-лактамным антибиотикам, таким как ампициллин и амоксициллин , опосредована периплазматическими липопротеиновыми бета-лактамазами BRO-1 и BRO-2, которые защищают пептидогликановый слой , гидролизуя молекулы бета-лактама , которые проникают в бактериальную клетку. [13] Бета -лактамазы вырабатываются в цитоплазме и перемещаются в периплазматическое пространство с помощью пути транслокации двойного аргинина , который представляет собой путь секреции белка, который транспортирует белки через билипидную мембрану в свернутом состоянии. [14] M. catarrhalis вырабатывает и секретирует бета-лактамазу, содержащую везикулы внешней мембраны , которые могут функционировать как внеклеточная система доставки устойчивости к бета-лактамам , которая способствует выживанию бактерий, в противном случае чувствительных к бета-лактамам, вблизи M. catarrhalis. Такое поведение полезно для других бактерий и может затруднить лечение антибиотиками полимикробных инфекций. [15] Кроме того, устойчивость M. catarrhalis к другим антибиотикам может быть также связана с бета-лактамазой , поскольку использование этих антибиотиков вызвало увеличение выработки бета-лактамазы, которая устойчива к антибиотикам. [7]
Однако исследование 1994 года выявило большой белок на поверхности M. catarrhalis , который может служить мишенью для защитных антител. [8] Этот белок UspA (обозначенный антиген ) является первым белком, экспонированным на поверхности M. catarrhalis , который может быть мишенью для биологически активных антител и, следовательно, приводить к вакцинации . Этот белок также присутствовал во всех протестированных штаммах. Большой размер экспонированной макромолекулы белка делает его похожим на макромолекулярный комплекс белка наружной мембраны Neisseria gonorrhoeae , что подразумевает, что UspA может быть одной полипептидной цепью . [8]
Активная иммунизация M. catarrhalis в дыхательных путях в исследовании позволила контролировать рост M. catarrhalis и привела к развитию сывороточных антигенов . [10] Кроме того, у испытуемых ( мышей ) существует повышенная способность очищать легкие от M. catarrhalis . Аналогичным образом, пассивная иммунизация M. catarrhalis из дыхательных путей мышей также повысила способность мышей очищать легкие от микробов, что означает, что сывороточные антитела, вероятно, играют большую роль в иммунизации и защите дыхательных путей. [10] Наряду с белками внешней мембраны, которые являются постоянными среди различных штаммов M. catarrhalis , также может существовать своего рода подкласс-специфический ответ антител IgG на определенные белки внешней мембраны. Следовательно, антигены внешней мембраны M. catarrhalis также являются возможным источником вакцины. Кроме того, бактерицидное сывороточное антитело также было разработано в ответ на заболевания, вызываемые M. catarrhalis . [10]
Варианты лечения включают антибактериальную терапию или так называемый подход « бдительного ожидания ». Подавляющее большинство клинических изолятов этого организма продуцируют бета-лактамазы, поэтому устойчивы к пенициллину. Сообщалось о резистентности к триметоприму , триметоприм-сульфаметоксазолу (TMP-SMX), клиндамицину и тетрациклину . Он восприимчив к фторхинолонам , большинству цефалоспоринов второго и третьего поколения , эритромицину и амоксициллин-клавуланату .
В настоящее время в США не известно ни одной вакцины против инфекции M. catarrhalis . Это значимая причина инфекций дыхательных путей, против которой ищут вакцину. Несколько внешних мембранных белков в настоящее время исследуются в качестве потенциальных вакцинных антигенов, включая порин M35.
Во время первого зарегистрированного случая M. catarrhalis, вызывающего бактериемию, которая была связана с септическим артритом, микроб был культивирован , что раскрыло многое о морфологии его колоний , а также о самом M. catarrhalis . [9] M. catarrhalis — это крупный, почковидный, грамотрицательный диплококк. Его можно культивировать на чашках с кровяным и шоколадным агаром после аэробной инкубации при температуре 37 °C в течение 24 часов. Культуры показали серо-белые полусферические колонии диаметром около 1 мм. Эти колонии были хрупкими и легко крошились, и, по-видимому, имели восковую поверхность. [9]
К этим колониям M. catarrhalis был применен тест с хоккейной шайбой [9] , в котором деревянная палка используется для попытки протолкнуть колонии по пластине. Колонии M. catarrhalis показали положительные результаты в этом тесте, что означает, что их можно было скользить по пластине. Колонии не демонстрировали гемолиза и не были способны ферментировать глюкозу, сахарозу, мальтозу или лактозу. Они были способны продуцировать ДНКазу . Культуры M. catarrhalis дали положительный результат на оксидазу, липазу и восстановление нитрата , что характерно для M. catarrhalis . [9] Многие лаборатории также проводят тест на бутиратэстеразу и тест на бета-лактамазу. Оба теста должны быть положительными и могут помочь быстро идентифицировать его по культуре. [16]
Признание M. catarrhalis в качестве патогена привело к исследованиям возможных антител против него, что привело к более широкому пониманию его состава. Профили наружных мембранных белков (OMP) различных штаммов M. catarrhalis чрезвычайно похожи друг на друга. [8] Анализ этих профилей OMP с помощью моноклональных антител (MAb) показал, что несколько белков с похожей молекулярной массой в различных штаммах имеют перекрестно-реактивные эпитопы . [8] Кроме того, поверхностный белок на M. catarrhalis имеет необычно высокую молекулярную массу. 80-кДа OMP на M. catarrhalis является иммуногенным и общим для всех неинкапсулированных нитей M. catarrhalis , что предполагает, что он может быть использован в качестве антигена для иммунизации . [8]
Moraxella catarrhalis использует двойной аргининовый путь транслокации (путь TAT) для транспортировки свернутых белков через внутреннюю мембрану . [14] Аппарат транслоказы представляет собой типичную грамотрицательную транслоказу TAT, состоящую из трех основных мембранных белков : TatA, TatB и TatC. Белки TatA образуют пору, через которую транспортируются белки-пассажиры, а белки TatB и TatC распознают, связывают и направляют белки-пассажиры к мембране, охватывающей пору TatA. [14] [17]
Гены tatA, tatB и tatC , кодирующие белок транслоказы TAT M. catarrhalis , расположены в одном локусе tatABC в бактериальной хромосоме и, вероятно, связаны транскрипционно и трансляционно из-за перекрытия одного нуклеотида между каждым геном. [14]
Было предсказано или протестировано, что многочисленные белки M. catarrhalis содержат высококонсервативный лидерный мотив для транслокации и транспортируются путем TAT . Было показано, что бета-лактамазы BRO-1 и BRO-2 транспортируются путем TAT . Другие потенциальные белки-пассажиры включают железозависимый пероксидазоподобный белок, цитохром c -подобный белок и фосфатный ABC-транспортер внутренней мембраны белок-подобный белок. Функционирующий путь TAT необходим для оптимального роста M. catarrhalis даже в условиях без антибиотиков. [14]