stringtranslate.com

Эпидермальный стафилококк

Staphylococcus epidermidis грамположительная бактерия, один из более чем 40 видов, принадлежащих к роду Staphylococcus . [1] Он является частью нормальной микробиоты человека , как правило , микробиоты кожи и реже микробиоты слизистых оболочек, а также встречается у морских губок. [2] [3] Это факультативная анаэробная бактерия . Хотя S. epidermidis обычно не является патогенным , у пациентов с ослабленной иммунной системой существует риск развития инфекции. Эти инфекции, как правило, приобретаются в больнице . [4] S. epidermidis представляет особую опасность для людей с катетерами или другими хирургическими имплантатами, поскольку известно, что он образует биопленки , которые растут на этих устройствах. [5] Будучи частью нормальной микробиоты кожи, S. epidermidis часто загрязняет образцы, отправляемые в диагностическую лабораторию. [6]

Некоторые штаммы S. epidermidis обладают высокой солеустойчивостью и широко распространены в морской среде. [3] SI Paul et al. (2021) [3] выделили и идентифицировали солеустойчивые штаммы S. epidermidis (штаммы ISP111A, ISP111B и ISP111C) из губок Cliona viridis в районе острова Сен-Мартен в Бенгальском заливе , Бангладеш .

Комменсальный S. epidermidis является неотъемлемой частью здоровой микробиоты кожи . Он вносит свой вклад, поддерживая здоровый кожный барьер, заживляя порезы кожи, защищая микробиоту кожи от колонизации кожных патогенов и действуя как модулятор иммунной системы. [7]

Биопленка Staphylococcus epidermidis на титановой подложке

Этимология

«Стафилококк» — гроздь ягод, напоминающих виноград, «эпидермидис» — эпидермис. [8]

Открытие

Фридрих Юлиус Розенбах в 1884 году отличил S. epidermidis от S. aureus , первоначально назвав S. epidermidis как S. albus . [9] Он выбрал aureus и albus , поскольку бактерии образовывали желтые и белые колонии соответственно.

Микробиология

Staphylococcus epidermidis , увеличение 1000 при микроскопии в светлом поле

Staphylococcus epidermidis — очень выносливый микроорганизм, состоящий из неподвижных грамположительных кокков, расположенных в гроздьях, напоминающих виноград. Он образует белые, приподнятые, сплоченные колонии диаметром около 1–2 мм после ночной инкубации и не гемолитический на кровяном агаре. [5] Это каталазоположительный , [10] коагулазоотрицательный , факультативный анаэроб , который может расти путем аэробного дыхания или путем ферментации . Некоторые штаммы могут не ферментировать. [3] [11]

Биохимические тесты показывают, что этот микроорганизм также дает слабоположительную реакцию на нитратредуктазный тест . Он дает положительный результат на продукцию уреазы , отрицательный на оксидазу и может использовать глюкозу, сахарозу и лактозу для образования кислых продуктов. В присутствии лактозы он также будет производить газ. Непатогенный S. epidermidis, в отличие от патогенного S. aureus , не обладает ферментом желатиназой , поэтому он не может гидролизовать желатин. [12] [13] Он чувствителен к новобиоцину , что обеспечивает важный тест для его отличия от Staphylococcus saprophyticus , который также является коагулазоотрицательным, но устойчивым к новобиоцину. [4]

Подобно S. aureus , клеточные стенки S. epidermidis имеют белок, связывающий трансферрин, который помогает организму получать железо из трансферрина . Тетрамеры поверхностного белка, глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы, как полагают, связываются с трансферрином и удаляют его железо. Последующие шаги включают перенос железа на поверхностные липопротеины, а затем на транспортные белки, которые переносят железо в клетку. [5]

Биохимические характеристики

Колониальные, морфологические, физиологические и биохимические характеристики морского S. epidermidis показаны в таблице ниже. [3]

Примечание: + = Положительный, – = Отрицательный, W = Слабоположительный

Идентификация

Обычная практика обнаружения S. epidermidis заключается в использовании внешнего вида колоний на селективных средах, бактериальной морфологии с помощью световой микроскопии, каталазного и слайд-коагулазного тестирования. Агар Зобелла полезен для выделения Staphylococcus epidermidis из морских организмов. [3] На агаре Бэрда-Паркера с добавлением яичного желтка колонии выглядят маленькими и черными. Все чаще для быстрого обнаружения и идентификации штаммов Staphylococcus используются такие методы, как количественная ПЦР . [14] [15] Обычно чувствительность к десферриоксамину также может использоваться для отличия его от большинства других стафилококков, за исключением случая Staphylococcus hominis , который также чувствителен. [16] В этом случае для различения двух видов можно использовать продукцию кислоты из трегалозы S. hominis . [ необходима цитата ]

Микробная экология

Роль в появлении запаха ног

Распространенное заблуждение о запахе ног и тела в целом заключается в том, что пот сам по себе пахнет и заставляет людей пахнуть. Однако сам по себе пот почти полностью лишен запаха. Скорее, микробы , присутствующие на коже, метаболизируют определенные соединения в поте как источник питательных веществ, производя в процессе соединения с неприятным запахом. [17] S. epidermidis процветает в теплой влажной среде и является распространенной бактерией человеческого микробиома ; [18] таким образом, он в первую очередь отвечает за запах ног, поскольку на ногах больше потовых желез, чем на любой другой части тела, и поэтому они часто бывают влажными, что создает идеальную среду для процветания S. epidermidis. Бактерии вырабатывают ферменты , которые расщепляют лейцин, присутствующий в поте, производя неприятно пахнущие летучие соединения, такие как изовалериановая кислота. Ноги с более сильным запахом имеют более высокую плотность микроорганизмов, чем те, у которых запах ног слабее. [18]

Роль в заболевании

Факторы вирулентности

Staphylococcus epidermidis, окрашенный сафранином. (x1000)

Образование биопленки

S. epidermidis вызывает рост биопленок на пластиковых устройствах, помещенных в тело. [19] Чаще всего это происходит на внутривенных катетерах и на медицинских протезах . [20] Инфекция может также возникнуть у пациентов на диализе или у любого человека с имплантированным пластиковым устройством, которое могло быть загрязнено. Она также вызывает эндокардит , чаще всего у пациентов с дефектными сердечными клапанами. В некоторых других случаях у пациентов больниц может возникнуть сепсис . [ необходима цитата ]

Способность образовывать биопленки на пластиковых устройствах является основным фактором вирулентности для S. epidermidis . Одной из вероятных причин являются поверхностные белки, которые связывают белки крови и внеклеточного матрикса. Он производит внеклеточный материал, известный как полисахаридный межклеточный адгезин (PIA), который состоит из сульфатированных полисахаридов . Он позволяет другим бактериям связываться с уже существующей биопленкой, создавая многослойную биопленку. Такие биопленки снижают метаболическую активность бактерий внутри них. Этот сниженный метаболизм в сочетании с нарушенной диффузией антибиотиков затрудняет эффективное устранение антибиотиками этого типа инфекции. [5]

Антибиотики в значительной степени неэффективны в очистке биопленок. Наиболее распространенным методом лечения этих инфекций является удаление или замена инфицированного имплантата, хотя во всех случаях профилактика является идеальным вариантом. Препаратом выбора часто является ванкомицин , к которому можно добавить рифампицин или аминогликозид . [ необходима цитата ] Было показано, что мытье рук снижает распространение инфекции.

Устойчивость к антибиотикам

Штаммы S. epidermidis часто устойчивы к антибиотикам , включая рифамицин , фторхинолоны , гентамицин , тетрациклин , клиндамицин и сульфаниламиды . [19] Устойчивость к метициллину особенно распространена, при этом 75-90% госпитальных изолятов устойчивы к метициллину. [19] Устойчивые организмы чаще всего встречаются в кишечнике, но организмы, живущие на коже, также могут стать устойчивыми из-за регулярного воздействия антибиотиков, выделяемых с потом. [ необходима ссылка ]

Угри обыкновенные

Предварительные исследования также показывают, что S. epidermidis повсеместно обнаруживается внутри пораженных угревой сыпью пор, где Cutibacterium acnes обычно является единственным обитателем. [21]

Staphylococcus epidermidis в нормальной коже непатогенен. Но в аномальных поражениях он становится патогенным, вероятно, при угрях обыкновенных . Staphylococcus epidermidis проникает в сальную железу (колонизированную Propionibacterium acnes , основной бактерией, вызывающей угри обыкновенные) и повреждает волосяные фолликулы, вырабатывая липолитические ферменты, которые изменяют кожное сало из фракционной в плотную (густую) форму, что приводит к воспалительному эффекту. [22]

Более того, образование биопленки S. epidermidis путем высвобождения экзополисахаридной межклеточной адгезии (PIA) обеспечивает восприимчивую анаэробную среду для колонизации P. acnes и защищает ее от молекул врожденного иммунитета человека. [23]

И P. acnes , и S. epidermidis могут взаимодействовать для защиты здоровья кожи хозяина от колонизации патогенами. Но в случае конкуренции они используют один и тот же источник углерода (т. е. глицерин) для производства короткоцепочечных жирных кислот, которые действуют как антибактериальные агенты друг против друга. Кроме того, S. epidermidis помогает в гомеостазе кожи и уменьшает патогенное воспаление P. acnes , уменьшая выработку белка TLR2 , который вызывает воспаление кожи. [24]

Роль в здоровье кожи

Укрепление кожного барьера

Комменсальный S. epidermidis также, как было показано, способствует гомеостазу кожного барьера посредством генерации защитных церамидов, которые помогают поддерживать целостность кожного барьера. Модулируя влажную внутреннюю оболочку некоторых органов и полостей тела и их специфические механизмы иммунной защиты, кожные комменсалы взаимодействуют с инфекционными агентами, такими как патогены. Сфингомиелинфосфодиэстераза является основным двигателем в производстве церамидов S. epidermidis - липида, который включает сфингозин и сфингозин-1-фосфат . Этот липид, как получает питательные вещества, необходимые для бактерий, так и помогает хозяину в производстве церамидов. Керамиды являются важными компонентами эпителиального барьера , и они играют ключевую роль в предотвращении потери кожей влаги; это действует как защитное средство и предотвращает как обезвоживание, так и старение кожи. [25]

Метаболическое взаимодействие

S. epidermidis играет ключевую роль в метаболических процессах, которые влияют на состояние кожи. Бактерия может влиять на биохимические пути внутри клеток кожи, что может влиять на здоровье кожи и болезненные состояния. В частности, это наблюдается в модуляции рецептора арильного углеводорода . [7]

В неатопической коже S. epidermidis поможет передать активацию пути рецептора арилуглеводорода, что одновременно усиливает барьерную функцию кожи и помогает уменьшить воспаление. Атопическая кожа обычно имеет обратный эффект, выступая в качестве блокатора этого пути и, возможно, усугубляя проблему кожи. [7]

Иммунный ответ

Комменсал S. epidermidis также влияет на иммунный ответ кожи. Взаимодействуя с иммунными клетками хозяина, усиливается иммунная защита слизистой кожи от различных патогенов. Кожный комменсал будет напрямую вмешиваться в вредоносные патогены. [25]

В случае S. aureus, S. epidermidis может усиливать врожденный иммунный ответ, вызывая реакцию кератиноцитов на этот патоген. [7]

S. epidermidis производит молекулы, такие как липотейхоевая кислота (LTA), полисахариды клеточной стенки, пептидогликан и альдегидные дипептиды, которые распознаются толл-подобными рецепторами (TLR) как молекулы, модулирующие иммунный ответ. Эти иммуномодулирующие молекулы создают связь между бактериями и кератиноцитами и оказывают значительное влияние на модуляцию врожденного иммунного ответа, в основном из-за их взаимодействия с TLR. [7]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Schleifer KH, Kloos WE (январь 1975). «Выделение и характеристика стафилококков из кожи человека I. Исправленные описания Staphylococcus epidermidis и Staphylococcus saprophyticus и описания трех новых видов: Staphylococcus cohnii, Staphylococcus haemolyticus и Staphylococcus xylosus». Международный журнал систематической бактериологии . 25 (1): 50–61. doi : 10.1099/00207713-25-1-50 .
  2. ^ Fey PD, Olson ME (июнь 2010 г.). «Современные концепции формирования биопленки Staphylococcus epidermidis». Future Microbiology . 5 (6): 917–933. doi :10.2217/fmb.10.56. PMC 2903046. PMID 20521936  . 
  3. ^ abcdef Пол SI, Рахман MM, Салам MA, Хан MA, Ислам MT (2021-12-15). «Идентификация бактерий, ассоциированных с морскими губками острова Сен-Мартен Бенгальского залива, с упором на профилактику септицемии, вызванной подвижной аэромонадой, у Labeo rohita». Аквакультура . 545 : 737156. doi : 10.1016/j.aquaculture.2021.737156. ISSN  0044-8486.
  4. ^ ab Левинсон В. (2010). Обзор медицинской микробиологии и иммунологии (11-е изд.). С. 94–99.
  5. ^ abcd Salyers AA, Whitt DD (2002). Бактериальный патогенез: молекулярный подход (2-е изд.). Вашингтон, округ Колумбия: ASM Press. ISBN 978-1-55581-171-6.
  6. ^ Queck SY, Otto M (2008). "Staphylococcus epidermidis и другие коагулазоотрицательные стафилококки". Staphylococcus: Molecular Genetics . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-29-5.
  7. ^ abcde Landemaine L, Da Costa G, Fissier E, Francis C, Morand S, Verbeke J, et al. (2023). "Staphylococcus epidermidis isolates from atopic or healthy skin have reverse effect on skin cells: potential implication of the AHR path modulation". Frontiers in Immunology . 14 : 1098160. doi : 10.3389/fimmu.2023.1098160 . PMC 10250813. PMID  37304256 . 
  8. ^ "Staphylococcus epidermidis". VetBact .
  9. Фридрих Юлиус Розенбах в книге «Кто это назвал?»
  10. ^ "Онлайн-учебник по бактериологии Тодара: золотистый стафилококк и стафилококковые заболевания". Кеннет Тодар, доктор философии . Получено 7 декабря 2013 г.
  11. ^ "Bacteria Genomes – Staphylococcus epidermidis". Karyn's Genomes . EMBL-EBI. Архивировано из оригинала 4 марта 2010 г. Получено 23 декабря 2011 г.
  12. ^ dela Cruz TE, Torres JM (ноябрь 2012 г.). «Протокол испытания гидролиза желатина». Американское общество микробиологии . Получено 01.01.2021 .
  13. ^ Chabi R, Momtaz H (2019-12-05). "Факторы вирулентности и свойства устойчивости к антибиотикам штаммов Staphylococcus epidermidis, выделенных из больничных инфекций в Ахвазе, Иран". Tropical Medicine and Health . 47 (1): 56. doi : 10.1186/s41182-019-0180-7 . PMC 6896349 . PMID  31844416. 
  14. ^ Francois P, Schrenzel J (2008). "Быстрая диагностика и типирование золотистого стафилококка". Staphylococcus: Molecular Genetics . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-29-5.
  15. ^ Mackay IM, ред. (2007). ПЦР в реальном времени в микробиологии: от диагностики к характеристике. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-18-9.
  16. ^ Антунес А.Л., Секки С., Рейтер К.К., Перес Л.Р., де Фрейтас А.Л., Д'Азеведо П.А. (январь 2008 г.). «Возможная идентификация Staphylococcus epidermidis с использованием дисков десферриоксамина и фосфомицина». АПМИС . 116 (1): 16–20. дои : 10.1111/j.1600-0463.2008.00796.x. PMID  18254775. S2CID  205804740.
  17. ^ "Запах тела: причины, изменения, основные заболевания и лечение". Клиника Кливленда . Получено 2023-05-11 .
  18. ^ ab Ara K, Hama M, Akiba S, Koike K, Okisaka K, Hagura T, et al. (апрель 2006 г.). «Запах ног, вызванный микробным метаболизмом и его контроль». Canadian Journal of Microbiology . 52 (4): 357–364. doi :10.1139/w05-130. PMID  16699586.
  19. ^ abc Otto M (август 2009 г.). «Staphylococcus epidermidis — „случайный“ патоген». Nature Reviews. Microbiology . 7 (8): 555–567. doi :10.1038/nrmicro2182. PMC 2807625. PMID  19609257 . 
  20. ^ Хедин Г (1993). «Staphylococcus epidermidis — больничная эпидемиология и выявление устойчивости к метициллину». Scandinavian Journal of Infectious Diseases. Supplementum . 90 : 1–59. PMID  8303217.
  21. ^ Бек-Томсен М., Ломхолт Х.Б., Килиан М. (октябрь 2008 г.). «Угри не связаны с пока некультивированными бактериями». Журнал клинической микробиологии . 46 (10): 3355–3360. doi :10.1128/JCM.00799-08. PMC 2566126. PMID  18716234 . 
  22. ^ Mustarichie R, Sulistyaningsih S, Runadi D (29 января 2020 г.). «Тест антибактериальной активности экстрактов и фракций листьев маниоки (Manihot esculenta Crantz) против клинических изолятов Staphylococcus epidermidis и Propionibacterium acnes, вызывающих угри». Международный журнал микробиологии . 2020 : 1975904. doi : 10.1155/2020/1975904 . PMC 7008253. PMID  32089694 . 
  23. ^ Kumar B, Pathak R, Mary PB, Jha D, Sardana K, Gautam HK (1 июня 2016 г.). «Новые взгляды на патогенез акне: исследование роли микробных популяций, связанных с акне». Dermatologica Sinica . 34 (2): 67–73. doi : 10.1016/j.dsi.2015.12.004 .
  24. ^ Claudel JP, Auffret N, Leccia MT, Poli F, Corvec S, Dréno B (2019). «Staphylococcus epidermidis: потенциальный новый игрок в физиопатологии акне?». Дерматология . 235 (4): 287–294. doi : 10.1159/000499858 . PMID  31112983. S2CID  162170301.
  25. ^ ab Zheng Y, Hunt RL, Villaruz AE, Fisher EL, Liu R, Liu Q и др. (март 2022 г.). «Commensal Staphylococcus epidermidis способствует гомеостазу кожного барьера, генерируя защитные церамиды». Cell Host & Microbe . 30 (3): 301–313.e9. doi :10.1016/j.chom.2022.01.004. PMC 8917079 . PMID  35123653. 

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки