Stránka mikrobiálního bioreálu o rodu Staphylococcus saprophyticus
Klasifikace
Taxony vyššího řádu
Bakterie; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Staphylococcaceae
Druhy
NCBI: Taxonomie
Staphylococcus saprophyticus
Popis a význam
Staphylococcus saprophyticus je grampozitivní, koaguláza-negativní fakultativní druh stafylokoka, který je hlavní příčinou cystis u žen a je spojován s nekomplikovanou infekcí močových cest (UTI) u lidí. Jedná se o druhý nejčastější patogen spojovaný s UTI , který způsobuje 10-20 % všech UTI u sexuálně aktivních mladých žen. Stejně jako ostatní stafylokoky je S. saprophyticus kulovitý a připomíná shluky hroznů. S. saprophyticus kolonizuje močové cesty lidí a je izolován ze vzorků moči. Mladé ženy jsou náchylnější ke kolonizaci v močových cestách a pohlavní styk podporuje jeho šíření. S. saprophyticus se v těle normálně nevyskytuje. Je také izolován z těl uhynulých zvířat.
V roce 1962 Torres Pereira poprvé izoloval koaguláza-negativní stafylokoky s antigenem 51 od žen s akutní UTI. . Tento antigen byl později klasifikován jako S. saprophyticus. Laboratorní testy k identifikaci S. saprophyticus jsou založeny na jeho rezistenci k antibiotiku novobiocinu a nepřítomnosti koagulázy.
Struktura genomu
V roce 2005 byl genom S. saprophyticus (kmen ATCC 15305) plně sekvenován japonskými vědci. S. saprophyticus obsahuje kruhový chromozom o velikosti 2 516 575 bp, 2 446 ORF a dva plazmidy o velikosti 38,4 a 22,9 kb. Genom byl sekvenován za účelem lepšího pochopení patogeneze organismu. Bylo použito celogenomové shotgun sekvenování, sekvenování v 1-2 kb nebo 10 kb insertech. Vložky byly poté sestaveny pomocí programů PHRED/PHRAP/CONSED. Mezery byly vyplněny přímým sekvenováním pomocí PCR s použitím specifických primerů na koncích každé mezery.
Genom S. saprophyticus obsahuje mnoho mobilních elementů včetně stafylokokových kazetových chromozomů (SCC), inzertní sekvence a genomového ostrova. Předpokládá se, že SCCs se integrovaly do genomu dvoustupňovým procesem a obsahují systém modifikace restrikčními enzymy a rekombinázu kazetového chromozomu (Ccr). SCC přispívají k patogenitě a rezistenci stafylokoků vůči antibiotikům. Genomový ostrov u S. saprophyticus je spojen s rezistencí k antibiotikům streptomycin a fosfomycin na rozdíl od genomových ostrovů v genomech jiných stafylokoků, které jsou spojeny s pathenogenitou, například u Staphylococci aureus. Tyto mobilní elementy umožňují laterální přenos genů mezi jinými bakteriálními druhy.
Dva plazmidy nesou gen pro akvaporin, který reguluje osmolaritu buňky. Více kopií plazmidů umožňuje expresi více vodních kanálů.
Struktura a metabolismus buňky
Staphylococcus saprophyticus je koaguláza-negativní druh stafylokoka. Stejně jako ostatní stafylokoky je grampozitivní, má kulovitý tvar a je fakultativním anaerobem. Má bohaté transportní systémy, které se přizpůsobují neustále se měnícímu pH, osmolaritě a koncentraci močoviny v lidské moči. Jednou z těchto adaptací je gen exprimovaný ve dvou plazmidech. Plazmidy obsahují gen kódující akvaporin Z. Množství vytvořených vodních kanálků je regulováno počtem kopií plazmidů. Pro regulaci pH obsahuje S. saprophyticus dva Na+/H+ antiporty, které udržují homeostázu buňky vychytáváním protonů. Bakterie potřebují k přežití železo. S. saprophyticus nemá siderofory, ale k získávání železa používá jiné prostředky. Má symportér řízený pH i symportér závislý na sodíku, který slouží k transportu dvojmocných kationtů, včetně železa, do buňky. Tyto transportní systémy umožňují S. saprophyticus rychlý růst v močových cestách.
S. saprophyticus obsahuje ureázu, která hydrolyzuje močovinu a produkuje derivát amoniaku. Tímto způsobem buňka metabolizuje dusík. Aktivita ureázy je známa jako faktor způsobující infekci při infekci močových cest.
S. saprophyticus obsahuje autolyzin, který se pravděpodobně podílí na vazbě fibronektinu. Bylo také zjištěno, že S. saprophyticus obsahuje povrchový polypeptid o velikosti 160 kDa, který působí jako hemaglutinin a zprostředkovává vazbu fibronektinu. Protilátka proti poplypeptidu inhibuje hemaglutinaci. S. saprophyticus obsahuje specifický adhesin, který přispívá k adhezi k eukaryotickým buňkám v močových cestách.
Ekologie
Staphylococcus saprophyticus adheruje k uroepiteliálním buňkám a ovčím erytrocytům a způsobuje hemaglutinaci. S. saprophyticus je oportunní infekce a u normálních lidí se zdravým imunitním systémem se vyskytuje zřídka. Spermicidy a kandidové infekce ovlivňují vaginální flóru, což zvyšuje riziko infekce. Stafylokok nemůže přežít mimo hostitelské zvíře.
Patologie
Staphylcoccus saprophyticus se u zdravých lidí přirozeně nevyskytuje. Člověk se jím nakazí při pohlavním styku nebo při kontaktu se zvířaty. S. saprophyticus kolonizuje močové cesty mladých žen a mužů všech věkových kategorií. Infekce se může rozšířit do oblasti konečníku a pochvy. Změny v genitální oblasti způsobené spermicidy a kandidovou infekcí zvyšují náchylnost k infekci S. saprophyticus. Ureázová aktivita je známa jako faktor způsobující infekci při infekci močových cest. S infekcí S. saprophyticus jsou spojeny ledvinové a močové kameny. Závažnějšími onemocněními způsobenými infekcí jsou pyelonefritida, septikémie, nefrolitiáza a endokarditida. Bylo zjištěno, že riziko infekce se zvyšuje v letních a jarních měsících, při kontaktu s domácími zvířaty (krávy, ovce, prasata) a při koupání venku.
„Faktory virulence S. saprophyticus zahrnují adherenci k urotelovým buňkám pomocí povrchově asociovaného proteinu, kyseliny lipoteichoové, hemaglutininu, který se váže na fibronektin, hemolyzinu a produkci extracelulárního slizu.“
Nejnovější výzkum ukázal, že S. saprophyticus je oportunní infekcí.
Použití v biotechnologiích
Zdá se, že pro Staphylococcus saprophyticus neexistuje žádné pozitivní využití, protože je to patogen.
Současný výzkum
Některé nejnovější výzkumy týkající se Staphylcoccus saprophyticus:
„Močová baktericidní aktivita ciprofloxacinu s prodlouženým uvolňováním (1 000 miligramů) versus levofloxacinu (500 miligramů) u zdravých dobrovolníků, kteří dostávají jednu perorální dávku“
Flourochinolony jsou lékem volby pro léčbu infekcí močových cest, ale jejich účinnost je ovlivněna pH a obsahem moči. Výzkum byl proveden na 2 lécích od německých farmaceutických společností. Testován byl lék s prodlouženým uvolňováním Ciprofloxacin a další lék Levofloxacin. Ukázalo se, že levoflaxacin je proti S. saprophyticus účinnější než ciproxacin. Jednalo se o laboratorní studii, nikoli o klinickou studii. Bylo použito pouze 12 dobrovolníků.
„Přítomnost peptidoglykanové O-acetyltransferázy u různých druhů stafylokoků koreluje s rezistencí vůči lysozymům a patogenitou.“
Schopnost odolávat útokům lysozymů umožňuje mikrobům účinněji infikovat a kolonizovat. V této studii bylo zjištěno, že O acetylace peptidoglykanů propůjčuje rezistenci vůči lysozymům. Bylo zjištěno, že S. saprophyticus má O acetylaci svých buněčných stěn, ale ne v takové míře jako jiné patogennější organismy. Nyní se ukazuje, že S. saprophyticus je oportunní infekcí.
„Whole genome sequence of Staphylococcus saprophyticus reveals the pathogenesis of uncomplicated urinary tract infection“
Japonští vědci použili celogenomové shotgun sekvenování k sekvenování celého genomu Staphylococcus saprophyticus. Sekvenovali v 1-2 nebo 10 kb insertech. Vložky pak sestavili pomocí programů PHRED/PHRAP/CONSED. Mezery byly vyplněny přímým sekvenováním pomocí PCR s použitím specifických primerů na koncích každé mezery. Funkce předpovězených ORF byly přiřazeny na základě vyhledávání v programu BLAST proti neredundantní databázi proteinů. Byly provedeny různé testy adherence a hemoglutinace. Sekvenováním celého genomu vědci objasnili adaptace pro přežití a patogenezi S. saprophyticus.
Kuroda, M., A. Yamashita, H. Hirakawa, M. Kumano, K. Morikawa, M. Higashide, A. Maruyama, Y. Inose, K. Matoba, H. Toh, S. Kuhara, M. Hattori a T. Ohta. 2005. Sekvence celého genomu Staphylococcus saprophyticus odhaluje patogenezi nekomplikované infekce močových cest. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102:13272-13277
Novick, R. P. (2003) Plasmid 49:, 93-105.
Raz, Raul., Colodner, Raul., Kunin, Calvin M. 2005. Kdo jsi – Stafylococcus saprophyticus? CID 2005:40 ppg. 896-898.
Torres Pereira A. Koaguláza-negativní kmeny stafylokoků disponující antigenem 51 jako původci močových infekcí. J Clin Pathol 1962; 15:252
Pead, Linda., Maskell, Rosalind., Morris, Julie. Staphylococcus saprophyticus jako močový patogen: šestiletý prospektivní průzkum. British Medical Journal. 1985 October 26. Vol. 291, ppg. 1157-1159.
Navarre, W. W., and O. Schneewind. 1999. Povrchové proteiny grampozitivních bakterií a mechanismy jejich zacílení na obal buněčné stěny. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 63:174-229.
Gatermann S, Meyer H G. Staphylococcus saprophyticus hemaglutinin binds fibronectin. Infect Immun. 1994;62:4556–4563.
F. M. E. Wagenlehner, M. Kinzig-Schippers, U. Tischmeyer, C. Wagenlehner, F. Sorgel a K. G. Naber Baktericidní aktivita ciprofloxacinu s prodlouženým uvolňováním (1000 miligramů) versus levofloxacinu (500 miligramů) v moči u zdravých dobrovolníků, kteří dostávají jednorázovou perorální dávku Antimicrob. Agents Chemother., November 1, 2006; 50(11): 3947 – 3949.
Bera, A., R. Biswas, S. Herbert, and F. Götz. 2006. Přítomnost peptidoglykanové O-acetyltransferázy u různých druhů stafylokoků koreluje s rezistencí vůči lysozymu a patogenitou. Infect. Immun. 74:4598-4604.
Marrie, T. J., and J. W. Costerton. 1983. Scanning electronmicroscopic study of uropathogen adherence to a plastic surface (Skenovací elektronmikroskopická studie adherence uropatogenů na plastový povrch). appl. environ. Microbiol. 45:1018-1024.
Edited by Paul Wong, student Rachel Larsen, UCSD.
.