Stafylokokken

Staphylococcus werd in 1878 ontdekt door R. Koch en in 1880 door L. Pasteur in purulent materiaal. L. Pasteur, die een konijn had geïnfecteerd, bewees uiteindelijk de rol van staphylococcus als verwekker van purulente ontsteking. De naam "staphylococcus" werd in 1881 gegeven door A. Ogston (vanwege de karakteristieke rangschikking van de cellen) en de eigenschappen ervan werden in 1884 gedetailleerd beschreven door F. Rosenbach.

Stafylokokken zijn grampositieve, geometrisch regelmatige, bolvormige cellen met een diameter van 0,5-1,5 μm, meestal gelegen in clusters, catalase-positief, reduceren nitraten tot nitrieten, hydrolyseren actief eiwitten en vetten, fermenteren glucose onder anaërobe omstandigheden om zuur te vormen zonder gas. Ze kunnen meestal groeien in aanwezigheid van 15% NaCl en bij een temperatuur van 45 °C. Het G + C-gehalte in DNA is 30-39 mol %. Stafylokokken hebben geen flagellen en vormen geen sporen. Ze zijn wijdverspreid in de natuur. Hun belangrijkste reservoir is de huid van mensen en dieren en hun slijmvliezen die in verbinding staan met de externe omgeving. Stafylokokken zijn facultatief anaëroob, slechts één soort (Staphylococcus saccharolyticus) is strikt anaëroob. Stafylokokken stellen geen hoge eisen aan voedingsmedia en groeien goed op gewone media. De optimale groeitemperatuur is 35-37 °C en de pH-waarde ligt tussen 6,2 en 8,4. De kolonies zijn rond, 2-4 mm in diameter, met gladde randen, convex, ondoorzichtig en geverfd in de kleur van het gevormde pigment. De groei in vloeibare cultuur gaat gepaard met een gelijkmatige troebelheid; na verloop van tijd valt er een los sediment uit. Stafylokokken vormen geen capsule op gewone media. Bij het zaaien door injectie in semi-vloeibare agar met plasma of serum vormen de meeste stammen van S. aureus echter een capsule. Acapsulaire stammen in semi-vloeibare agar groeien in de vorm van compacte kolonies, capsulaire stammen vormen diffuse kolonies.

Stafylokokken hebben een hoge biochemische activiteit: ze fermenteren glycerol, glucose, maltose, lactose, sucrose en mannitol, waarbij zuur vrijkomt (zonder gasvorming); ze vormen verschillende enzymen (plasmacoagulase, fibrinolysine, lecithinase, lysozym, alkalische fosfatase, DNase, hyaluronidase, telluridereductase, proteinase, gelatinase, enz.). Deze enzymen spelen een belangrijke rol in het metabolisme van stafylokokken en bepalen grotendeels hun pathogeniciteit. Enzymen zoals fibrinolysine en hyaluronidase veroorzaken een hoge invasiviteit van stafylokokken. Plasmacoagulase is de belangrijkste factor in hun pathogeniciteit: het beschermt tegen fagocytose en zet protrombine om in trombine, wat leidt tot fibrinogeencoagulatie, waardoor elke cel bedekt wordt met een eiwitfilm die beschermt tegen fagocyten.

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

Pathogene factoren van stafylokokken

Staphylococcus is een uniek micro-organisme. Het kan meer dan 100 verschillende ziekten veroorzaken, verdeeld over elf klassen volgens de Internationale Classificatie van 1968. Stafylokokken kunnen elk weefsel en elk orgaan aantasten. Deze eigenschap van stafylokokken is te danken aan de aanwezigheid van een groot complex van pathogene factoren.

Adhesiefactoren - de hechting van stafylokokken aan weefselcellen gebeurt door hun hydrofobiciteit (hoe hoger deze is, hoe sterker de hechtende eigenschappen), maar ook door de hechtende eigenschappen van polysachariden, mogelijk ook proteïne A, en het vermogen om fibronectine (een receptor voor sommige cellen) te binden.

Verschillende enzymen die de rol van “agressie- en verdedigings”factoren spelen: plasmacoagulase (de belangrijkste pathogeniciteitsfactor), hyaluronidase, fibrinolysine, DNase, lysozymachtig enzym, lecithinase, fosfatase, proteinase, enz.

Complex van uitgescheiden exotoxinen:

• Membraanbeschadigende toxines - a, p, 8 en y. Eerder werden ze beschreven als hemolysinen, necrotoxines, leukocidines, dodelijke toxines, d.w.z. naar de aard van hun werking: hemolyse van erytrocyten, necrose bij intradermale toediening aan een konijn, vernietiging van leukocyten, dood van een konijn bij intraveneuze toediening. Het bleek echter dat een dergelijk effect wordt veroorzaakt door dezelfde factor - een membraanbeschadigend toxine. Het heeft een cytolytisch effect op verschillende soorten cellen, wat zich op de volgende manier manifesteert. Moleculen van dit toxine binden zich eerst aan tot nu toe onbekende receptoren van het doelcelmembraan of worden niet-specifiek geabsorbeerd door lipiden in het membraan, en vormen vervolgens een paddenstoelvormig heptameer uit 7 moleculen, bestaande uit 3 domeinen. De domeinen die de "kap" en "rand" vormen, bevinden zich op het buitenoppervlak van de membranen, en het "voet"-domein dient als een transmembraan kanaalporie. Hierdoor kunnen kleine moleculen en ionen in- en uitstromen, wat leidt tot zwelling en afsterven van cellen met een celkern en osmotische lysis van erytrocyten. Er zijn verschillende soorten membraanbeschadigende (poriënvormende) toxines ontdekt: a-, b-, s- en y-hemolysinen (a-, b-, S- en y-toxines). Ze verschillen in een aantal eigenschappen. Hemolysine a wordt het vaakst aangetroffen in stafylokokken die van mensen zijn geïsoleerd; het lyseert erytrocyten van mens, konijn en ram. Het veroorzaakt een dodelijk effect bij konijnen na 3-5 minuten intraveneuze toediening. Hemolysine b wordt het vaakst aangetroffen in stafylokokken van dierlijke oorsprong; het lyseert erytrocyten van mens en ram (beter bij een lagere temperatuur). Hemolysine S lyseert erytrocyten van mens en dier. Het dodelijke effect bij een konijn bij intraveneuze toediening treedt binnen 16-24-48 uur op. Stafylokokken bevatten vaak zowel α- als β-toxinen;
• Exfoliatieve toxinen A en B onderscheiden zich door hun antigene eigenschappen, temperatuurgevoeligheid (A is thermostabiel, B is thermolabiel) en de lokalisatie van de genen die hun synthese reguleren (A wordt aangestuurd door een chromosomaal gen, B door een plasmidegen). Vaak worden beide exfoliatines gesynthetiseerd in dezelfde stam van S. aureus. Deze toxinen worden geassocieerd met het vermogen van stafylokokken om pemphigus bij pasgeborenen, bulleuze impetigo en roodvonkachtige huiduitslag te veroorzaken;
• echte leukocidine is een toxine dat verschilt van hemolysinen in zijn antigene eigenschappen en selectief inwerkt op leukocyten en deze vernietigt;
• Een exotoxine dat het toxisch shocksyndroom (TSS) veroorzaakt. Het heeft superantigeeneigenschappen. TSS wordt gekenmerkt door koorts, een verlaagde bloeddruk, huiduitslag gevolgd door schilfering van handen en voeten, lymfopenie, soms diarree, nierschade, enz. Meer dan 50% van de S. aureus-stammen kan dit toxine produceren en afscheiden.

Sterke allergene eigenschappen, die zowel de componenten van de celstructuur als exotoxinen en andere door bacteriën afgescheiden afvalstoffen bezitten. Stafylokokkenallergenen kunnen overgevoeligheidsreacties veroorzaken van zowel het vertraagde type (DTH) als het directe type (IT). Stafylokokken zijn de belangrijkste veroorzakers van huid- en luchtwegallergieën (dermatitis, bronchiale astma, enz.). De eigenaardigheid van de pathogenese van stafylokokkeninfectie en de neiging tot chronisch worden ervan, vinden hun oorsprong in het DTH-effect.

Kruisreagerende antigenen (met isoantigenen van erytrocyten A en B, nieren en huid - inductie van auto-antilichamen, ontwikkeling van auto-immuunziekten).

Factoren die fagocytose remmen. Hun aanwezigheid kan zich uiten in remming van chemotaxis, bescherming van cellen tegen absorptie door fagocyten, het verschaffen van de mogelijkheid aan stafylokokken om zich in fagocyten te vermenigvuldigen en het blokkeren van de "oxidatieve burst". Fagocytose wordt geremd door de capsule, proteïne A, peptideglycaan, teichoïnezuren en toxines. Daarnaast induceren stafylokokken de synthese van fagocyterende activiteitsremmers door sommige lichaamscellen (bijvoorbeeld splenocyten). Remming van fagocytose verhindert niet alleen dat het lichaam stafylokokken opruimt, maar verstoort ook de verwerking en presentatie van antigenen aan T- en B-lymfocyten, wat leidt tot een afname van de sterkte van de immuunrespons.

De aanwezigheid van een capsule in stafylokokken verhoogt hun virulentie bij witte muizen, maakt ze resistent tegen de werking van fagen, laat geen typering toe met agglutinerende sera en maskeert proteïne A.

Teichoïnezuren beschermen stafylokokken niet alleen tegen fagocytose, maar spelen blijkbaar ook een belangrijke rol in de pathogenese van stafylokokkeninfecties. Bij kinderen met endocarditis is vastgesteld dat in 100% van de gevallen antistoffen tegen teichoïnezuren worden aangetroffen.

Mitogene werking van stafylokokken op lymfocyten (deze werking wordt uitgeoefend door proteïne A, enterotoxinen en andere producten die door stafylokokken worden afgescheiden).

Enterotoxinen A, B, CI, C2, C3, D, E. Ze worden gekenmerkt door antigeenspecificiteit, thermische stabiliteit, resistentie tegen formaline (worden niet omgezet in anatoxinen) en spijsverteringsenzymen (trypsine en pepsine) en zijn stabiel in het pH-bereik van 4,5 tot 10,0. Enterotoxinen zijn laagmoleculaire eiwitten met een molecuulgewicht van 26 tot 34 kDa met superantigeeneigenschappen.

Er is ook vastgesteld dat er genetisch bepaalde verschillen zijn in de vatbaarheid voor stafylokokkeninfectie en het beloop ervan bij mensen. Met name ernstige stafylokokken purulent-septische ziekten worden vaker aangetroffen bij mensen met bloedgroep A en AB, en minder vaak bij mensen met bloedgroep 0 en B.

Het vermogen van stafylokokken om voedselvergiftiging van het intoxicatietype te veroorzaken, wordt geassocieerd met de synthese van enterotoxinen. Meestal worden ze veroorzaakt door enterotoxinen A en D. Het werkingsmechanisme van deze enterotoxinen is slecht begrepen, maar het verschilt van de werking van andere bacteriële enterotoxinen, die de functie van het adenylaatcyclasesysteem verstoren. Alle soorten stafylokokkenenterotoxinen veroorzaken een vergelijkbaar beeld van vergiftiging: misselijkheid, braken, pijn in de alvleesklier, diarree, soms hoofdpijn, koorts, spierspasmen. Deze kenmerken van stafylokokkenenterotoxinen zijn te danken aan hun superantigene eigenschappen: ze induceren een overmatige synthese van interleukine-2, wat intoxicatie veroorzaakt. Enterotoxinen prikkelen de gladde spieren van de darm en verhogen de motiliteit van het maag-darmkanaal. Vergiftiging wordt meestal geassocieerd met de consumptie van met stafylokokken geïnfecteerde zuivelproducten (ijs, gebak, taarten, kaas, kwark, enz.) en ingeblikt voedsel met boter. Infectie van zuivelproducten kan verband houden met mastitis bij koeien of met purulente ontstekingsziekten bij mensen die betrokken zijn bij de voedselproductie.

De overvloed aan verschillende pathogeniciteitsfactoren in stafylokokken en hun sterke allergene eigenschappen bepalen de kenmerken van de pathogenese van stafylokokkenziekten, hun aard, lokalisatie, ernst van het beloop en klinische manifestaties. Vitaminegebrek, diabetes en een verminderde immuniteit dragen bij aan de ontwikkeling van stafylokokkenziekten.

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

Stafylokokkenresistentie

Van de niet-sporenvormende bacteriën zijn stafylokokken, net als mycobacteriën, het meest resistent tegen externe factoren. Ze verdragen uitdroging goed en blijven weken en maanden levensvatbaar en virulent in droog, fijn stof, een bron van stofinfectie. Direct zonlicht doodt ze slechts binnen enkele uren, en diffuus licht heeft een zeer zwak effect. Ze zijn ook bestand tegen hoge temperaturen: ze kunnen verhitting tot 80 °C gedurende ongeveer 30 minuten verdragen, droge hitte (110 °C) doodt ze binnen 2 uur; ze verdragen lage temperaturen goed. De gevoeligheid voor chemische desinfectiemiddelen varieert sterk; een 3% fenoloplossing doodt ze bijvoorbeeld binnen 15-30 minuten en een 1% waterige chlooramineoplossing binnen 2-5 minuten.

Epidemiologie van stafylokokkeninfecties

Omdat stafylokokken permanente bewoners van de huid en slijmvliezen zijn, kunnen de door hen veroorzaakte ziekten zowel auto-infecties zijn (met diverse beschadigingen aan de huid en slijmvliezen, waaronder microtrauma's) als exogene infecties veroorzaakt door contact - huishoudelijke, door de lucht verspreide, door lucht verspreide stofdeeltjes of voedselvergiftiging - infectiemethoden. Van bijzonder belang is het dragerschap van pathogene stafylokokken, aangezien dragers, met name in medische instellingen (diverse chirurgische klinieken, kraamklinieken, enz.) en in gesloten groepen, stafylokokkeninfecties kunnen veroorzaken. Het dragerschap van pathogene stafylokokken kan tijdelijk of intermitterend zijn, maar mensen die het permanent hebben (residente dragers) vormen een bijzonder gevaar voor anderen. Bij dergelijke mensen blijven stafylokokken langdurig en in grote hoeveelheden aanwezig op de slijmvliezen van neus en keel. De reden voor het langdurige dragerschap is niet helemaal duidelijk. Het kan een gevolg zijn van verzwakking van de lokale immuniteit (gebrek aan secretoir IgA), verstoring van de functies van het slijmvlies, toegenomen adhesieve eigenschappen van stafylokok of veroorzaakt worden door enkele van zijn andere eigenschappen.

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

Symptomen van stafylokokkeninfecties

Stafylokokken dringen gemakkelijk het lichaam binnen via de kleinste beschadigingen aan de huid en slijmvliezen en kunnen een verscheidenheid aan ziekten veroorzaken - van acne tot ernstige peritonitis, endocarditis, sepsis of septicopyemie, waarbij het sterftecijfer 80% bereikt. Stafylokokken veroorzaken furunkels, hidradenitis, abcessen, flegmone en osteomyelitis; in oorlogstijd zijn ze frequente boosdoeners bij etterende complicaties van wonden; stafylokokken spelen een hoofdrol bij etterende chirurgie. Omdat ze allergene eigenschappen hebben, kunnen ze psoriasis, hemorragische vasculitis, erysipelas en aspecifieke polyartritis veroorzaken. Infectie van voedselproducten met stafylokokken is een veelvoorkomende oorzaak van voedselvergiftiging. Stafylokokken zijn de belangrijkste boosdoeners van sepsis, ook bij pasgeborenen. In tegenstelling tot bacteriëmie (bacteriën in het bloed), dat een symptoom is van een ziekte en bij veel bacteriële infecties wordt waargenomen, is sepsis (septicemie - verrotting van het bloed) een op zichzelf staande ziekte met een specifiek klinisch beeld, dat gebaseerd is op schade aan de organen van het reticulo-endotheliale systeem (mononucleair fagocytensysteem - MPS). Bij sepsis is er een purulente haard van waaruit de ziekteverwekker periodiek het bloed binnendringt, zich door het lichaam verspreidt en het reticulo-endotheliale systeem (MSP) aantast. In de cellen daarvan vermenigvuldigt hij zich en geeft gifstoffen en allergenen af. Het klinische beeld van sepsis is daarentegen zwak afhankelijk van het type ziekteverwekker, maar wordt bepaald door schade aan bepaalde organen.

Septicopyemie is een vorm van sepsis waarbij de ziekteverwekker in verschillende organen en weefsels purulente haarden veroorzaakt, d.w.z. het is een sepsis gecompliceerd door purulente metastasen.

Bacteriëmie bij sepsis en septicopyemie kan van korte of lange duur zijn.

Postinfectieuze immuniteit bestaat en wordt veroorzaakt door zowel humorale als cellulaire factoren. Antitoxinen, antimicrobiële antilichamen, antilichamen tegen enzymen, evenals T-lymfocyten en fagocyten spelen hierbij een belangrijke rol. De intensiteit en duur van de immuniteit tegen stafylokokken zijn nog onvoldoende onderzocht, omdat hun antigeenstructuur te divers is en er geen kruisimmuniteit is.

Classificatie van stafylokokken

Het geslacht Staphylococcus omvat meer dan 20 soorten, die onderverdeeld worden in twee groepen: coagulase-positieve en coagulase-negatieve stafylokokken. Verschillende kenmerken worden gebruikt om de soorten te onderscheiden.

Coagulase-positieve stafylokokken zijn voornamelijk pathogeen voor de mens, maar veel coagulase-negatieve stafylokokken kunnen ook ziekten veroorzaken, vooral bij pasgeborenen (neonatale conjunctivitis, endocarditis, sepsis, urinewegaandoeningen, acute gastro-enteritis, enz.). S. aureus wordt, afhankelijk van wie de belangrijkste drager is, onderverdeeld in 10 ecovars (hominis, bovis, ovis, enz.).

Er zijn meer dan 50 soorten antigenen aangetroffen in stafylokokken. Tegen elk van deze antigenen worden in het lichaam antilichamen gevormd. Veel van deze antigenen hebben allergene eigenschappen. Op basis van specificiteit worden antigenen onderverdeeld in generieke antigenen (die voorkomen in het hele geslacht Staphylococcus); kruisreagerende antigenen die voorkomen bij isoantigenen van menselijke erytrocyten, huid en nieren (ze worden geassocieerd met auto-immuunziekten); soortspecifieke en typespecifieke antigenen. Op basis van de typespecifieke antigenen die bij de agglutinatiereactie worden gedetecteerd, worden stafylokokken onderverdeeld in meer dan 30 serovarianten. De serologische methode voor het typeren van stafylokokken is echter nog niet wijdverbreid gebruikt. Proteïne A, dat wordt gevormd door S. aureus, wordt als soortspecifiek beschouwd. Dit eiwit bevindt zich oppervlakkig en is covalent gebonden aan peptideglycaan; de mm is ongeveer 42 kD. Proteïne A wordt met name actief gesynthetiseerd in de logaritmische groeifase bij een temperatuur van 41 °C, is thermolabiel en wordt niet afgebroken door trypsine; de unieke eigenschap is het vermogen om te binden aan het Fc-fragment van immunoglobulinen IgG (IgG1, IgG2, IgG4) en in mindere mate aan IgM en IgA. Verschillende regio's die zich kunnen binden aan een deel van de immunoglobulinepolypeptideketen op de grens van de CH2- en CH3-domeinen zijn geïdentificeerd op het oppervlak van proteïne A. Deze eigenschap heeft brede toepassing gevonden in de coagglutinatiereactie: stafylokokken geladen met specifieke antilichamen, die vrije actieve centra hebben, vertonen een snelle agglutinatiereactie bij interactie met een antigeen.

De interactie van proteïne A met immunoglobulinen leidt tot disfunctie van het complement- en fagocytensysteem in het lichaam van de patiënt. Het heeft antigene eigenschappen, is een sterk allergeen en induceert de proliferatie van T- en B-lymfocyten. De rol ervan in de pathogenese van stafylokokkenziekten is nog niet volledig opgehelderd.

S. aureus-stammen variëren in hun gevoeligheid voor stafylokokkenfagen. Om S. aureus te typeren, wordt een internationale set van 23 gematigde fagen gebruikt, verdeeld in vier groepen:

• Groep 1 - fagen 29.52, 52A, 79, 80;
• Groep 2 - fagen 3A, 3C, 55, 71;
• Groep 3 - fagen 6, 42E, 47, 53, 54, 75, 77, 83A, 84, 85;
• Groep 4 - fagen 94, 95, 96;
• buiten de groepen - faag 81.

De relatie tussen stafylokokken en fagen is bijzonder: dezelfde stam kan door één faag of door meerdere fagen tegelijk worden gelyseerd. Maar omdat hun gevoeligheid voor fagen een relatief stabiel kenmerk is, is faagtypering van stafylokokken van groot epidemiologisch belang. Het nadeel van deze methode is dat niet meer dan 65-70% van de S. aureus-bacteriën kan worden getypeerd. De laatste jaren zijn sets van specifieke fagen verkregen voor de typering van S. epidermidis.

[ 16 ]

Laboratoriumdiagnostiek van stafylokokkeninfecties

De belangrijkste methode is bacteriologisch; serologische reacties zijn ontwikkeld en geïmplementeerd. Indien nodig (in geval van intoxicatie) wordt een biologische test gebruikt. Het materiaal voor bacteriologisch onderzoek is bloed, pus, slijm uit de keelholte, neus, wondvocht, sputum (in geval van stafylokokkenpneumonie), feces (in geval van stafylokokkencolitis), in geval van voedselintoxicatie - braaksel, feces, maagspoeling, verdachte producten. Het materiaal wordt geënt op bloedagar (hemolyse), op melk-zoutagar (melk-eigeel-zoutagar) (de groei van vreemde bacteriën wordt geremd door NaCl, pigment en lecithinase worden beter gedetecteerd). De geïsoleerde cultuur wordt geïdentificeerd op basis van soortkenmerken, de aanwezigheid van de belangrijkste kenmerken en pathogeniciteitsfactoren (goudpigment, mannitolfermentatie, hemolyse, plasmacoagulase) wordt bepaald, de gevoeligheid voor antibiotica wordt noodzakelijkerwijs gecontroleerd en indien nodig wordt faagtypering uitgevoerd. Onder de serologische reacties voor de diagnose van purulent-septische ziekten worden RPGA en IFM gebruikt, met name voor het bepalen van antilichamen tegen teichoïnezuur of soortspecifieke antigenen.

Er worden drie methoden gebruikt om de enterotoxigeniciteit van stafylokokken te bepalen:

• serologisch - met behulp van specifieke antitoxische sera wordt in een gelprecipitatiereactie enterotoxine opgespoord en wordt het type ervan bepaald;
• Biologisch - intraveneuze toediening van filtraat van een bouillonkweek van stafylokok aan katten in een dosis van 2-3 ml per 1 kg lichaamsgewicht. Toxines veroorzaken braken en diarree bij katten;
• indirecte bacteriologische methode - isolatie van een zuivere cultuur van stafylokok uit een verdacht product en bepaling van de pathogeniciteitsfactoren ervan (de vorming van enterotoxine correleert met de aanwezigheid van andere pathogeniciteitsfactoren, met name RNase).

De eenvoudigste en meest gevoelige methode om enterotoxine op te sporen is de serologische methode.

Behandeling van stafylokokkeninfecties

Voor de behandeling van stafylokokkenziekten worden voornamelijk bètalactamantibiotica gebruikt, waarvoor eerst de gevoeligheid moet worden bepaald. Bij ernstige en chronische stafylokokkeninfecties wordt een positief effect bereikt door specifieke therapie: het gebruik van autovaccin, anatoxine, antistafylokokkenimmunoglobuline (humaan) en antistafylokokkenplasma.

Specifieke preventie van stafylokokkeninfecties

Om kunstmatige immuniteit tegen stafylokokkeninfecties te creëren, wordt stafylokokkenanatoxine (vloeistof en tablet) gebruikt. Dit creëert echter alleen antitoxische immuniteit tegen stafylokokken die voornamelijk door groep I-fagen worden gelyseerd. Het gebruik van vaccins van gedode stafylokokken of hun antigenen leidt weliswaar tot de vorming van antimicrobiële antilichamen, maar alleen tegen de serovarcanths waaruit het vaccin is gemaakt. Het vinden van een zeer immunogeen vaccin dat effectief is tegen veel soorten pathogene stafylokokken is een van de belangrijkste problemen van de moderne microbiologie.