Serratia marcescens ( / s ə ˈ r eɪ ʃ i ə m ɑːr ˈ s ɛ s ɪ n z / ) [3] [ проверка не удалась ] — вид палочковидных грамотрицательных бактерий семейства Yersiniaceae . Это факультативный анаэроб и условно-патогенный микроорганизм человека. Он был обнаружен в 1819 году Бартоломео Бицио в Падуе , Италия. [4] S. marcescens обычно участвует в внутрибольничных инфекциях (ИСМП), также называемых нозокомиальными инфекциями, особенно катетер-ассоциированной бактериемией , инфекциями мочевыводящих путей и раневыми инфекциями , [5] [6] и является причиной 1,4% случаев Случаи HAI в США. [7] Он обычно обнаруживается в дыхательных и мочевыводящих путях госпитализированных взрослых и в желудочно-кишечном тракте детей.
Из-за своего обильного присутствия в окружающей среде и предпочтения влажных условий S. marcescens обычно растет в ванных комнатах (особенно на затирке плитки, в углах душевых кабин, водопроводах унитазов и раковинах), где он проявляется в виде розовых, розовых пятен. -оранжевое или оранжевое изменение цвета и слизистая пленка, образующаяся от фосфорсодержащих материалов или жирных веществ, таких как остатки мыла и шампуня.
После установления полного уничтожения микроорганизма часто бывает трудно, но его можно достичь путем применения дезинфицирующего средства на основе отбеливателя . Промывание и сушка поверхностей после использования также может предотвратить распространение бактерий, удалив источник их питания и сделав окружающую среду менее гостеприимной.
S. marcescens также можно обнаружить в грязи и поддесневой биопленке зубов. Из-за этого, а также из-за того, что S. marcescens производит красновато-оранжевый трипирроловый краситель, называемый продигиозином , он может вызывать окрашивание зубов. Биохимический путь продукции продигиозина S. marcescens был охарактеризован путем анализа того, какие промежуточные продукты накапливаются у конкретных мутантов. [8]
S. marcescens является подвижным организмом и может расти при температуре 5–40 ° C (41–104 ° F) и уровне pH от 5 до 9. Он отличается от других грамотрицательных бактерий своей способностью расщеплять казеин. гидролиз , который позволяет ему продуцировать внеклеточные металлопротеиназы , которые, как полагают, участвуют во взаимодействиях между клеткой и внеклеточным матриксом. Поскольку эта бактерия является факультативным анаэробом, то есть может расти как в присутствии кислорода (аэробы), так и в отсутствие кислорода (анаэробы), она способна восстанавливать нитраты в анаэробных условиях. Таким образом, тесты на нитраты дают положительный результат, поскольку в качестве конечного акцептора электронов обычно используется нитрат, а не кислород. S. marcescens также проявляет гидролиз тирозина и деградацию цитрата . [9] [4] Цитрат используется S. marcescens для производства пировиноградной кислоты , поэтому он может полагаться на цитрат в качестве источника углерода и иметь положительный результат теста на использование цитрата. [4] При идентификации организма можно также провести тест на метиловый красный , который определяет, осуществляет ли микроорганизм смешанно-кислотное брожение. S. marcescens дает отрицательный результат теста. Еще одним отличительным признаком S. marcescens является его способность продуцировать молочную кислоту путем окислительного и ферментативного метаболизма. Следовательно, S. marcescens представляет собой молочную кислоту O/F+. [10]
У людей S. marcescens может вызывать оппортунистическую инфекцию в нескольких местах, [12] включая мочевыводящие пути , дыхательные пути , раны, [7] молочные железы, [13] и глаза, [14] где он может вызывать конъюнктивит , кератит. , эндофтальмит и инфекции слезных протоков . [15] Это также редкая причина эндокардита и остеомиелита (особенно у людей, употребляющих внутривенные наркотики в рекреационных целях ), пневмонии и менингита . [6] [7] Большинство штаммов S. marcescens устойчивы к нескольким антибиотикам из-за присутствия R-факторов , которые представляют собой тип плазмиды , несущей один или несколько генов, кодирующих устойчивость ; все они считаются внутренне устойчивыми к ампициллину , макролидам и цефалоспоринам первого поколения (таким как цефалексин ). [6]
В кораллах лосята S. marcescens является причиной заболевания, известного как белая оспа . [16] У тутового шелкопряда он также может вызвать смертельное заболевание, особенно в сочетании с другими патогенами. [17]
В исследовательских лабораториях, где работают плодовые мухи дрозофилы , часто встречается заражение их S. marcescens . Он проявляется в виде розового изменения цвета или налета на личинках, куколках или на продуктах, обычно содержащих крахмал и сахар (особенно при неправильном приготовлении).
Редкая клиническая форма гастроэнтерита, возникающая в раннем детстве и вызванная инфекцией S. marcescens . Красный цвет подгузника можно принять за гематурию (кровь в моче), что может стать причиной ненужных исследований со стороны врачей. [18]
S. marcescens вызывает желтую болезнь винограда тыквенных, приводящую иногда к серьезным потерям на бахчевых полях. [19]
Профессор Джим Берритт и его студенты из Университета Висконсин-Стаут обнаружили новый штамм S. marcescens в крови пчел (гемолимфе) из ульев, уничтоженных вымерзанием. Результаты его исследований были опубликованы, а новый штамм получил название sicaria, что на латыни означает «убийца». Профессор утверждает, что S. marcescens sicaria «может способствовать гибели пчелиных семей в зимний период». [20] [21]
Из-за своей красной пигментации, вызванной экспрессией красителя продигиозина [ 22 ] и способности расти на хлебе, S. marcescens был назван натуралистическим объяснением средневековых рассказов о «чудесном» появлении крови на капрале Больсена , [22] , хотя не существует официального тестирования самого капрала, чтобы подтвердить или опровергнуть это. Предполагаемое чудо последовало за служением мессы в Больсене в 1263 году, которую возглавил богемский священник, у которого были сомнения относительно пресуществления , или превращения хлеба и вина в Тело и Кровь Христа во время мессы. Во время мессы Евхаристия, казалось, текла кровь, и каждый раз, когда священник вытирал кровь, появлялось еще больше. [22] Это событие отмечено на фреске в Апостольском дворце в Ватикане , написанной Рафаэлем . [23]
S. marcescens был открыт в 1819 году венецианским фармацевтом Бартоломео Бизио как причина эпизода кроваво-красного изменения цвета поленты в городе Падуя . [24] Бизио назвал организм четыре года спустя в честь Серафино Серрати , физика, который разработал первый пароход ; эпитет marcescens (лат. «разложение») был выбран из-за быстрого ухудшения качества красителя (наблюдения Бизио привели его к мысли, что организм по достижении зрелости разлагается на вещество, похожее на слизь ). [25] Позже Серратия была переименована в Monas prodigiosus и Bacillus prodigiosus, прежде чем первоначальное название Бизио было восстановлено в 1920-х годах. [24]
До 1950-х годов S. marcescens ошибочно считался непатогенным « сапрофитом » [7] , а его красноватая окраска использовалась в школьных экспериментах для отслеживания инфекций. Во время холодной войны он использовался в качестве имитатора при испытаниях биологической войны американскими военными , [26] которые изучали его в полевых испытаниях в качестве заменителя бактерии туляремии , которая в то время использовалась в качестве оружия.
26 и 27 сентября 1950 года ВМС США провели секретный эксперимент под названием « Операция Морские брызги », в ходе которого воздушные шары, наполненные S. marcescens , были выпущены и лопнули над городскими районами района залива Сан-Франциско в Калифорнии . Хотя позже военно-морские силы заявили, что бактерии безвредны, начиная с 29 сентября у 11 пациентов местной больницы развились очень редкие и серьезные инфекции мочевыводящих путей. Один из больных, Эдвард Дж. Невин, умер. [27] Случаи пневмонии в Сан-Франциско также увеличились после того, как был выпущен S. marcescens . [28] [29] (То, что симулирующие бактерии вызвали эти инфекции и смерть, так и не было окончательно установлено.) Сын и внук Невина проиграли иск, который они подали против правительства в период с 1981 по 1983 год, на том основании, что правительство обладает иммунитетом, [ 28] [29] 30] и что вероятность того, что распыленные бактерии стали причиной смерти Невина, была минимальной. [31] Бактерия также была объединена с фенолом и имитатором сибирской язвы и распылена по южному Дорсету военными учеными США и Великобритании в рамках испытаний DICE, которые проходили с 1971 по 1975 год. [32]
С 1950 года число случаев заражения человека S. marcescens неуклонно растет, причем многие штаммы устойчивы к нескольким антибиотикам. [5] Первые признаки проблем с вакциной против гриппа , произведенной Chiron Corporation в 2004 году, включали заражение S. marcescens .
В начале 2008 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США объявило об отзыве по всей стране одной партии предварительно заполненного гепаринового раствора для промывания замков USP. [33] Было обнаружено, что шприцы для промывания гепарина IV были заражены S. marcescens , что привело к заражению пациентов. Центры по контролю и профилактике заболеваний подтвердили рост S. marcescens в нескольких неоткрытых шприцах этого продукта.
S. marcescens также был связан с 19 случаями заболевания в больницах Алабамы в 2011 году, включая 10 случаев смерти. [34] Все вовлеченные пациенты в то время получали полное парентеральное питание ; двум фармацевтам, ответственным за приготовление раствора, были предъявлены уголовные обвинения. [35]
Из-за его способности выращиваться на чашках с агаром в ровные, хорошо окрашенные газоны , а также из-за существования фага , специфичного для S. marscecens , его использовали для отслеживания потоков воды в карстовых известняковых системах. Известные количества фага вводятся в фиксированную точку карстовой водной системы, а интересующий отток отслеживается с помощью обычного отбора проб небольшого объема через фиксированные интервалы времени. В лаборатории образцы выливают на газоны, выращенные S. marscecens , и инкубируют. Бесцветные бляшки на газонах свидетельствуют о присутствии фага. Утверждалось, что этот метод чувствителен при очень высоких разведениях из-за способности обнаруживать отдельные фаговые частицы. [36] [37]
Традиционно инфекции, вызванные S. marcescens, лечили цефепимом, карбапенемами (Siedner et al., 2014; Tamma et al., 2022, по данным Tavares-Carreon et al., 2023), аминогликозидамикацином, гентамицином и тобрамицином (Bertrand & Dowzicky, 2012; Sader et al., 2014, цитируется по Tavares-Carreon et al., 2023). Однако недавние клинические данные показали снижение эффективности гентамицина и тобрамицина, что является частью тенденции к увеличению резистентности и сужению вариантов лечения. Развитие этой устойчивости к обычным антибиотикам частично происходит из-за адаптивной устойчивости в результате чрезмерного воздействия и отбора устойчивых штаммов, но S. marcescens также обладает внутренней устойчивостью из таких источников, как модификации липополисахаридов, которые могут снизить проникновение антибиотиков, и адаптивной устойчивостью за счет образования биопленок ( Таварес-Карреон и др., 2023). Производство биопленок увеличивает устойчивость к антибиотикам, поскольку бактерии в нижней части биопленки меньше подвергаются воздействию антибиотиков, бактерии в биопленке растут не так быстро, а горизонтальный перенос генов происходит быстрее, что позволяет генам устойчивости легко распространяться среди популяции. В 2017 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) включила Serratia в число наиболее критических групп бактерий, для которых срочно необходимы новые антибиотики из-за ее устойчивости к множеству лекарств и угрозы для больниц, домов престарелых и пациентов, использующих аппараты искусственной вентиляции легких и катетеры для крови. . [38] [39]
Образование биопленок является основной причиной развития устойчивости S. marcescens к лекарствам. Следовательно, профилактику против S. marcescens можно облегчить, нарушив его процесс, в частности, нарушив чувство кворума. Особое фенольное соединение под названием флоретин, которое «в изобилии содержится в кожуре и коре корней сочных фруктов, таких как яблоки и груши», является эффективным методом борьбы с ними, а также снижения вирулентности S. marcescens .
Флоретин не только разрушает структуру биопленок, но и повышает уровень этаноламина, важнейшего ингредиента клеточной мембраны, ответственного за поддержание проницаемости мембраны. Увеличение содержания этаноламина увеличивает проницаемость мембраны. Таким образом, измененная структура биопленки и повышенная проницаемость мембран позволяют антибиотикам легче проникать в клетки биопленки, препятствуя распространению.
Флоретин влияет на факторы вирулентности S. marcescens путем ингибирования активности протеазы (ответственной за порчу молочных продуктов), выработки продигиозина (фактора вирулентности, который играет жизненно важную роль в инфицировании хозяина), выработки ЭПС (критически важного для определения кворума), а также как подавление плавательной и роевой подвижности (необходимо для прикрепления и развития биопленок S. marcescens ). Все эти эффекты снижают образование биопленок и патогенность.
Исследования показали, что флоретин может также подавлять образование биопленок и вирулентность других бактерий, таких как Streptococcus mutans и Escherichia coli . [40]
Недавние исследования, изучающие эффективность существующих методов лечения S. marcescens, подтвердили способность красной плесени приобретать адаптивный иммунитет к различным антибиотикам, но также продемонстрировали потенциал новых методов лечения, которые более эффективны, чем существующие методы лечения. Текущий стандарт лечения S. marcescens , по данным Американского общества инфекционистов, представляет собой процесс, известный как терапия антибиотиками (АЛТ), который включает в себя удержание различных химических веществ-антибиотиков в пораженных участках и вокруг них, в первую очередь в катетерах и других закрытых трубках. О'Грейди и др., 2011). Такой метод лечения является стандартом для борьбы с различными типами биопленок или других образований плесени, но до сих пор не было доказано какой-либо доказанной эффективности в борьбе с ростом колоний S marcescens ни in vivo, ни in vitro (Ray et al. Энн Клин Microbiol Antimicrob 2017). С этой целью исследование, проведенное Ray et al. демонстрирует потенциальную способность S. marcescens развивать устойчивость к антибиотикам. Колонии обрабатывали различными противомикробными химическими веществами промышленного класса, такими как цефтриаксон, канамицин и гентамицин, в концентрации, на несколько уровней превышающей планктонную минимальную ингибирующую концентрацию, но колонии продолжали расти, несмотря на высокие концентрации химических веществ. Однако при лечении хлорамфениколом , описанным Рэем и др. как «антибиотик последней инстанции, используемый для лечения таких инфекций, как холера, устойчивая к тетрациклину», биопленки продемонстрировали значительное снижение роста при нескольких уровнях концентрации лечения. [39] [41] [42] [43]
В свободном доступе при регистрации.