stringtranslate.com

Пневмококк

Streptococcus pneumoniae , или пневмококк , представляет собой грамположительную сферическую бактерию, альфа-гемолитический представитель рода Streptococcus . [1] Обычно они встречаются парами ( диплококки ), не образуют спор и неподвижны. [2] В конце 19 века бактерия S. pneumoniae, являющаяся важной патогенной для человекабыла признана основной причиной пневмонии и является предметом многих исследований гуморального иммунитета . [ нужна цитата ]

Streptococcus pneumoniae бессимптомно обитает у здоровых носителей, обычно колонизируя дыхательные пути, пазухи и полость носа . Однако у восприимчивых людей с более слабой иммунной системой , таких как пожилые люди и маленькие дети, бактерия может стать патогенной и распространиться в другие места, вызывая заболевание. Он распространяется при прямом контакте от человека к человеку воздушно-капельным путем и при аутоинокуляции у лиц, несущих бактерии в верхних дыхательных путях. [3] Это может быть причиной неонатальных инфекций . [4]

Streptococcus pneumoniae является основной причиной внебольничной пневмонии и менингита у детей и пожилых людей [5] , а также сепсиса у ВИЧ- инфицированных . Этот организм также вызывает многие виды пневмококковых инфекций , помимо пневмонии . К таким инвазивным пневмококковым заболеваниям относятся бронхит , ринит , острый синусит , средний отит , конъюнктивит , менингит , сепсис, остеомиелит , септический артрит , эндокардит , перитонит , перикардит , целлюлит и абсцесс головного мозга . [6]

Streptococcus pneumoniae можно отличить от стрептококков viridans , некоторые из которых также являются альфа-гемолитическими , с помощью оптохинового теста, поскольку S. pneumoniae чувствителен к оптохину. S. pneumoniae также можно отличить по его чувствительности к лизису желчью , так называемому «тесту на растворимость в желчи» . Инкапсулированные грамположительные кокковидные бактерии имеют характерную морфологию при окраске по Граму — диплококки ланцетной формы . Они имеют полисахаридную капсулу, которая действует как фактор вирулентности для организма; известно более 100 различных серотипов , различающихся по вирулентности , распространенности и степени лекарственной устойчивости .

История

В 1881 году микроорганизм, известный позже в 1886 году как пневмококк [7] из-за его роли в качестве причины пневмонии, был впервые выделен одновременно и независимо врачом армии США Джорджем Штернбергом [8] и французским химиком Луи Пастером . [9]

В 1920 году этот микроорганизм был назван Diplococcus pneumoniae [10] из-за его характерного появления в мокроте , окрашенной по Граму . В 1974 году он был переименован в Streptococcus pneumoniae , поскольку был очень похож на стрептококки . [7] [11]

Streptococcus pneumoniae сыграл центральную роль в демонстрации того, что генетический материал состоит из ДНК . В 1928 году Фредерик Гриффит продемонстрировал трансформацию жизни, превратив безвредный пневмококк в смертельную форму, путем совместной инокуляции живых пневмококков мышам вместе с убитыми нагреванием вирулентными пневмококками. [12] В 1944 году Освальд Эйвери , Колин МакЛауд и Маклин Маккарти продемонстрировали, что преобразующим фактором в эксперименте Гриффита был не белок , как широко считалось в то время, а ДНК. [13] Работа Эйвери ознаменовала рождение молекулярной эры генетики . [14]

Генетика

Геном S. pneumoniae представляет собой замкнутую кольцевую структуру ДНК, содержащую от 2,0 до 2,1 миллиона пар оснований в зависимости от штамма . Его основной набор состоит из 1553 генов , плюс 154 гена в вируломе, которые способствуют вирулентности, и 176 генов, поддерживающих неинвазивный фенотип . Генетическая информация может варьироваться до 10% между штаммами. [15] Известно, что пневмококковый геном содержит большой и разнообразный набор антимикробных пептидов, включая 11 различных лантибиотиков . [16]

Трансформация

Естественная бактериальная трансформация включает перенос ДНК от одной бактерии к другой через окружающую среду. Трансформация — это сложный процесс развития, требующий энергии и зависящий от экспрессии многочисленных генов. У S. pneumoniae для трансформации требуется не менее 23 генов. Чтобы бактерия могла связать, принять и рекомбинировать экзогенную ДНК в свою хромосому , она должна войти в особое физиологическое состояние, называемое компетентностью . [17] Компетентность S. pneumoniae индуцируется агентами, повреждающими ДНК, такими как митомицин C , фторхинолоновые антибиотики ( норфлоксацин , левофлоксацин и моксифлоксацин ) и ингибиторы топоизомеразы . [18] Трансформация защищает S. pneumoniae от бактерицидного действия митомицина С. [19] Michod et al. [20] обобщили доказательства того, что индукция компетентности у S. pneumoniae связана с повышенной устойчивостью к окислительному стрессу и повышенной экспрессией белка RecA, ключевого компонента механизма рекомбинационной репарации для устранения повреждений ДНК . На основании этих результатов они предположили, что трансформация — это адаптация для восстановления окислительных повреждений ДНК. Инфекция S. pneumoniae стимулирует полиморфно-ядерные лейкоциты (гранулоциты), вызывая окислительный взрыв, который потенциально смертелен для бактерий. Способность S. pneumoniae восстанавливать окислительные повреждения ДНК в своем геноме, вызванные этой защитой хозяина, вероятно, способствует вирулентности возбудителя. В соответствии с этой предпосылкой, Li et al. [21] сообщили, что среди различных высокотрансформируемых изолятов S. pneumoniae приспособленность к назальной колонизации и вирулентность (инфекционность легких) зависят от интактной компетентностной системы.

Инфекционное заболевание

Streptococcus pneumoniae является частью нормальной флоры верхних дыхательных путей . Как и многие другие виды естественной флоры, он может стать патогенным при определенных условиях, обычно при подавлении иммунной системы хозяина . Инвазины , такие как пневмолизин , антифагоцитарная капсула , различные адгезины и иммуногенные компоненты клеточной стенки , являются основными факторами вирулентности . После того как S. pneumoniae колонизирует воздушные мешочки легких , организм реагирует стимуляцией воспалительной реакции, вызывая заполнение альвеол плазмой, кровью и лейкоцитами. Это состояние называется бактериальной пневмонией. [22]

Болезни и симптомы

Пневмония является наиболее распространенным заболеванием, вызванным S. pneumoniae , которое включает такие симптомы, как лихорадка и озноб, кашель, учащенное дыхание, затрудненное дыхание и боль в груди. У пожилых людей они могут включать спутанность сознания, низкую концентрацию внимания и в меньшей степени предыдущие перечисленные симптомы. [ нужна цитата ]

Пневмококковый менингит – это инфекция тканей, покрывающих головной и спинной мозг. Симптомы включают ригидность шеи, лихорадку, головную боль, спутанность сознания и светобоязнь . [ нужна цитата ]

Сепсис вызывается подавляющей реакцией на инфекцию и приводит к повреждению тканей, недостаточности органов и даже смерти. Симптомы включают спутанность сознания, одышку, учащенное сердцебиение, боль или дискомфорт, повышенное потоотделение, лихорадку, дрожь или ощущение холода. [23]

Вакцина

Из-за важности заболевания, вызываемого S. pneumoniae , было разработано несколько вакцин для защиты от инвазивной инфекции. Всемирная организация здравоохранения рекомендует плановую вакцинацию детей от пневмококковой инфекции; [24] он включен в календарь прививок детей в ряде стран, включая Великобританию, [25] США, [26] и Южную Африку. [27]

Биотехнология

Компоненты S. pneumoniae нашли применение в различных сферах биотехнологии. Благодаря конструированию поверхностных молекул этой бактерии белки могут быть необратимо связаны с помощью фермента сортазы [28] или с помощью реакции SnoopTag/SnoopCatcher. [29] Различные гликозидгидролазы также были клонированы из S. pneumoniae , чтобы помочь в анализе клеточного гликозилирования . [ нужна цитата ]

Взаимодействие с Haemophilus influenzae

Исторически Haemophilus influenzae была важной причиной инфекции, и как H. influenzae , так и S. pneumoniae можно обнаружить в верхних дыхательных путях человека. Исследование конкуренции in vitro показало, что S. pneumoniae одолела H. influenzae , атакуя его перекисью водорода . [30] Есть также свидетельства того, что S. pneumoniae использует перекись водорода в качестве фактора вирулентности. [31] Однако в исследовании, в котором обе бактерии были добавлены в носовую полость мыши в течение двух недель, выжил только H. influenzae ; дальнейший анализ показал, что нейтрофилы, подвергшиеся воздействию мертвого H. influenzae , были более агрессивны в атаке на S. pneumoniae . [32]

Диагностика

Чувствительность оптохина в культуре Streptococcus pneumoniae (белый диск)
Пример алгоритма исследования возможной бактериальной инфекции в случаях, когда не указаны конкретные цели (небактерии, микобактерии и т. д.), с наиболее распространенными ситуациями и агентами, наблюдаемыми в условиях общественной больницы Новой Англии. Streptococcus pneumoniae упоминается при окраске по Граму в правом верхнем углу и снова в рабочем процессе альфа-гемолиза в нижнем левом квадранте.

Диагноз обычно ставится на основании клинического подозрения, а также положительного результата культуры из образца практически из любого места тела. S. pneumoniae , как правило, чувствителен к оптохину , хотя наблюдалась резистентность к оптохину. [33]

Последние достижения в области секвенирования нового поколения и сравнительной геномики позволили разработать надежные и надежные молекулярные методы обнаружения и идентификации S. pneumoniae . Например, ген Xisco недавно был описан как биомаркер для обнаружения S. pneumoniae с помощью ПЦР и дифференциации от близкородственных видов. [34]

Атроментин и лейкомелон обладают антибактериальной активностью, ингибируя фермент еноилацил-протеин-редуктазу-переносчик (необходимый для биосинтеза жирных кислот ) у S. pneumoniae . [35]

Сопротивление

Устойчивые штаммы пневмококков называются пенициллин-резистентными пневмококками ( PRP ), [36] пенициллин-резистентным Streptococcus pneumoniae ( PRSP ), [37] Streptococcus pneumoniae , устойчивым к пенициллину ( SPPR ) [38] или лекарственно-устойчивым Streptococcus pneumoniae ( DRSP ). В 2015 году в США было зарегистрировано около 30 000 случаев, и в 30% из них штаммы были устойчивы к одному или нескольким антибиотикам. [39]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Райан К.Дж., Рэй К.Г., ред. (2004). Шеррис Медицинская микробиология . МакГроу Хилл. ISBN 978-0-8385-8529-0.
  2. ^ «Стрептококк пневмонии». microbewiki.kenyon.edu . Проверено 24 октября 2017 г.
  3. ^ «Передача». cdc.org . Проверено 24 октября 2017 г.
  4. ^ Бауселлс, БиДжей; Меркадаль Холли, М.; Альварес Санчес, АТ; Фигерас Алой, Дж. (2015). «Ассоциации пробиотиков для профилактики некротического энтероколита, уменьшения позднего сепсиса и смертности новорожденных при получении преждевременных нацидов от 1500 г: системная ревизия». Аналисы Педиатрии . 85 (5): 247–255. дои : 10.1016/j.anpedi.2015.07.038 . ISSN  1695-4033. ПМИД  26611880.
  5. ^ ван де Бек, Дидерик; де Ганс, Ян; Танкель, Аллан Р.; Вейдикс, Eelco FM (5 января 2006 г.). «Внебольничный бактериальный менингит у взрослых». Медицинский журнал Новой Англии . 354 (1): 44–53. дои : 10.1056/NEJMra052116. ISSN  0028-4793. ПМИД  16394301.
  6. ^ Семенюк, Рид AC; Грегсон, Дэн Б.; Гилл, М. Джон (ноябрь 2011 г.). «Сохраняющееся бремя инвазивной пневмококковой инфекции у пациентов с ВИЧ: наблюдательное когортное исследование». БМК Инфекционные болезни . 11 : 314. дои : 10.1186/1471-2334-11-314 . ПМК 3226630 . ПМИД  22078162. 
  7. ^ аб Плоткин, Стэнли ; Оренштейн, Вт ; Оффит, Пенсильвания (22 сентября 2012 г.). Вакцина. Эльзевир – Сондерс. п. 542. ИСБН 978-1455700905. Проверено 2 июля 2015 г.
  8. ^ Штернберг, Джордж Миллер (30 апреля 1881 г.). «Смертельная форма сепсиса у кроликов, вызванная подкожным введением человеческой слюны. Экспериментальное исследование». Бюллетень Национального совета здравоохранения ..
  9. ^ Пастер, Луи (1881). «Новая болезнь провоцирует слюну ребенка в ярости». Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de Paris . 92 : 159..
  10. ^ Уинслоу, К.; Дж. Бродхерст (1920). «Семейства и роды бактерий: заключительный отчет комитета Общества американских бактериологов по характеристике и классификации типов бактерий». J Бактериол . 5 (3): 191–229. дои : 10.1128/JB.5.3.191-229.1920. ПМЦ 378870 . ПМИД  16558872. 
  11. ^ Вайнер Х (2014). Медицинское освещение: использование фактических данных, визуализации и статистического мышления для улучшения здравоохранения. Издательство Оксфордского университета. п. 53. ИСБН 978-0199668793. Проверено 4 июля 2015 г.
  12. ^ Гриффит Ф (январь 1928 г.). «Значение типов пневмококков». Журнал гигиены . 27 (2): 113–159. дои : 10.1017/S0022172400031879. ПМК 2167760 . ПМИД  20474956. 
  13. ^ Эйвери ОТ, Маклауд СМ, Маккарти М (1944). «Исследование химической природы вещества, индуцирующего трансформацию пневмококков типа: индукция трансформации фракцией дезоксирибонуклеиновой кислоты, выделенной из пневмококка III типа». Джей Эксп Мед . 79 (2): 137–158. дои : 10.1084/jem.79.2.137. ПМК 2135445 . ПМИД  19871359. 
  14. ^ Ледерберг Дж. (1994). «Трансформация генетики с помощью ДНК: празднование юбилея Эйвери, Маклеода и Маккарти (1944)». Генетика . 136 (2): 423–6. дои : 10.1093/генетика/136.2.423. ПМЦ 1205797 . ПМИД  8150273. 
  15. ^ ван дер Полл Т, Опал С.М. (2009). «Патогенез, лечение и профилактика пневмококковой пневмонии». Ланцет . 374 (9700): 1543–56. дои : 10.1016/S0140-6736(09)61114-4. PMID  19880020. S2CID  28676845.
  16. ^ Резаи Джаван, Реза; Ван Тондер, Андриес; Кинг, Джеймс; Харрольд, Кэролайн; Брюггеманн, Анжела (август 2018 г.). «Секвенирование генома раскрывает большой и разнообразный набор антимикробных пептидов». Границы микробиологии . 2012 (9): 2012. doi : 10.3389/fmicb.2018.02012 . ПМК 6120550 . ПМИД  30210481. 
  17. ^ Бернштейн Х, Бернштейн С, Мишо Р.Э. Пол у микробных возбудителей. Заразить Генет Эвол. Январь 2018 г.;57:8-25. дои: 10.1016/j.meegid.2017.10.024. Epub, 27 октября 2017 г. PMID 29111273
  18. ^ Claverys JP, Prudhomme M, Martin B (2006). «Индукция компетентных регулонов как общий ответ на стресс у грамположительных бактерий». Анну. Преподобный Микробиол . 60 : 451–75. doi : 10.1146/annurev.micro.60.080805.142139. ПМИД  16771651.
  19. ^ Энгельмоер DJ, Розен Д.Е. (декабрь 2011 г.). «Компетенция увеличивает выживаемость во время стресса у Streptococcus pneumoniae». Эволюция . 65 (12): 3475–85. дои : 10.1111/j.1558-5646.2011.01402.x . PMID  22133219. S2CID  24634666.
  20. ^ Мишод Р.Э., Бернштейн Х., Недельку А.М. (май 2008 г.). «Адаптивное значение пола у микробных патогенов» (PDF) . Заразить. Жене. Эвол . 8 (3): 267–85. дои : 10.1016/j.meegid.2008.01.002. ПМИД  18295550.
  21. ^ Ли Г, Лян З, Ван Х, Ян Ю, Шао З, Ли М, Ма Ю, Цюй Ф, Моррисон Д.А., Чжан-младший (2016). «Пристрастие гипертрансформируемых пневмококковых изолятов к естественной трансформации для обеспечения пригодности и вирулентности in vivo». Заразить. Иммунитет . 84 (6): 1887–901. дои : 10.1128/IAI.00097-16. ПМЦ 4907133 . ПМИД  27068094. 
  22. ^ Андерсон, Синди. «Патогенные свойства (факторы вирулентности) некоторых распространенных патогенов» (PDF) .
  23. ^ «Симптомы и осложнения». Центры по контролю и профилактике заболеваний . 24 июля 2023 г.
  24. ^ «Документ с изложением позиции ВОЗ по пневмококковым вакцинам, 2012 г.» (PDF) . Еженедельная эпидемиологическая рекомендация . 87 (14): 129–44. 6 апреля 2012 г. PMID  24340399.
  25. ^ «Детям сделают новую вакцину» . Новости BBC . 8 февраля 2006 г.
  26. ^ «Пневмококковая вакцинация: информация для медицинских работников». cdc.org . Архивировано из оригинала 23 июля 2016 года . Проверено 26 июля 2016 г.
  27. ^ «Критическое снижение заболеваемости пневмококковой инфекцией и устойчивостью к антибиотикам в Южной Африке». НИКД . Проверено 20 июля 2015 г.
  28. ^ Никгалб, Кевьян Д. (2018). «Расширение области лигирования, опосредованного сортазой, за счет использования гомологов сортазы». ХимБиоХим . 19 (7): 185–195. дои : 10.1002/cbic.201700517. PMID  29124839. S2CID  23874288.
  29. ^ Веджиани, Джанлука (2014). «Программируемые полипротеамы, построенные с использованием двойных пептидных суперклеев». ПНАС . 113 (5): 1202–1207. Бибкод : 2016PNAS..113.1202V. дои : 10.1073/pnas.1519214113 . ПМЦ 4747704 . ПМИД  26787909. 
  30. ^ Перикон, Кристофер Д.; Овервег, Карин; Херманс, Питер ВМ; Вайзер, Джеффри Н. (2000). «Ингибирующее и бактерицидное действие продукции пероксида водорода Streptococcus pneumoniae на других обитателей верхних дыхательных путей». Заразить иммунитет . 68 (7): 3990–3997. дои : 10.1128/IAI.68.7.3990-3997.2000. ПМК 101678 . ПМИД  10858213. 
  31. ^ Мрахейл, Массачусетс. (2021). «Двойная роль перекиси водорода как окислителя при пневмококковой пневмонии». Антиоксидно-окислительно-восстановительный сигнал . 20 (34): 962–978. дои : 10.1089/ars.2019.7964. ПМЦ 8035917 . ПМИД  32283950. 
  32. ^ Лысенко Е.С., Ратнер А.Дж., Нельсон А.Л., Вайзер Дж.Н. (2005). «Роль врожденных иммунных реакций в исходе межвидовой конкуренции за колонизацию поверхностей слизистых оболочек». ПЛОС Патог . 1 (1): е1. дои : 10.1371/journal.ppat.0010001 . ПМЦ 1238736 . ПМИД  16201010. Полный текст
  33. ^ Пикис, Андреас; Кампос, Джозеф М.; Родригес, Уильям Дж.; Кейт, Джерри М. (2001). «Резистентность к оптохину у Streptococcus pneumoniae: механизм, значение и клинические последствия». Журнал инфекционных болезней . 184 (5): 582–90. дои : 10.1086/322803 . ISSN  0022-1899. JSTOR  30137322. PMID  11474432.
  34. ^ Сальва-Серра, Франциско; Коннолли, Гвендолин; Мур, Эдвард РБ; Гонсалес-Сайлс, Люсия (15 декабря 2017 г.). «Обнаружение гена «Xisco» для идентификации изолятов Streptococcus pneumoniae». Диагностическая микробиология и инфекционные болезни . 90 (4): 248–250. doi :10.1016/j.diagmicrobio.2017.12.003. ISSN  1879-0070. ПМИД  29329755.
  35. ^ Чжэн CJ, Сон MJ, Ким WG (2006). «Атроментин и лейкомелон, первые ингибиторы, специфичные к еноил-АПБ-редуктазе (FabK) Streptococcus pneumoniae». Журнал антибиотиков . 59 (12): 808–12. дои : 10.1038/ja.2006.108 . ПМИД  17323650.
  36. ^ Нильссон, П; Лорел, Миннесота (2001). «Носительство устойчивого к пенициллину Streptococcus pneumoniae детьми в детских садах во время программы вмешательства в Мальмё, Швеция». Журнал детских инфекционных заболеваний . 20 (12): 1144–9. дои : 10.1097/00006454-200112000-00010. ПМИД  11740321.
  37. ^ Блок, СЛ; Харрисон, CJ; Хедрик, Дж.А.; Тайлер, доктор медицинских наук; Смит, РА; Киган, Э; Чартран, ЮАР (1995). «Пенициллинорезистентный Streptococcus pneumoniae» при остром среднем отите: факторы риска, особенности чувствительности и антимикробная терапия». Журнал детских инфекционных заболеваний . 14 (9): 751–9. дои : 10.1097/00006454-199509000-00005. ПМИД  8559623.
  38. ^ Коюшко, С; Белуча, А; Господирек, Е (2007). «Лекарственная чувствительность пенициллинрезистентного Streptococcus pneumoniae ». Медицинская помощь и микробиология . 59 (4): 293–300. ПМИД  18416121.
  39. ^ «Лекарственная устойчивость». cdc.gov . Проверено 17 февраля 2019 г.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме Streptococcus pneumoniae .