A Mikrobiális Biorealm oldala a Staphylococcus saprophyticus nemzetségről
Classification
Higher order taxa
Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Staphylococcaceae
Species
NCBI: Taxonómia
Staphylococcus saprophyticus
leírás és jelentőség
A Staphylococcus saprophyticus egy Gram-pozitív, koaguláz-negatív fakultatív Staphylococcus faj, amely a nőknél a cisztózis egyik vezető oka, és az embereknél a szövődménymentes húgyúti fertőzésekhez (UTI) társul. Ez a második leggyakoribb kórokozó a húgyúti fertőzésekkel kapcsolatban , a szexuálisan aktív fiatal nőknél az összes húgyúti fertőzés 10-20%-át okozza. A többi Staphylococcushoz hasonlóan a S. saprophyticus is gömb alakú és szőlőfürtökre hasonlít. A S. saprophyticus kolonizálódik az emberi húgyutakban, és vizeletmintákból izolálják. A fiatal nők fogékonyabbak a húgyúti kolonizációra, és a nemi közösülés elősegíti a terjedését. A S. saprophyticus normális esetben nincs jelen a szervezetben. Elpusztult állatok teteméből is izolálják.
1962-ben Torres Pereira izolálta először az 51-es antigénnel rendelkező koaguláz-negatív Staphylococcust akut húgyúti fertőzésben szenvedő nőkből . Ezt az antigént később a S. saprophyticushoz sorolták. A S. saprophyticus azonosítására szolgáló laboratóriumi vizsgálatok a Novobiocin antibiotikummal szembeni rezisztencián és a koaguláz hiányán alapulnak.
Genomszerkezet
2005 óta a S. saprophyticus (ATCC 15305 törzs) genomját japán kutatók teljesen szekvenálták. A S. saprophyticus egy 2 516 575 bp hosszúságú cirkuláris kromoszómát, 2 446 ORF-et és két 38,4 és 22,9 kb méretű plazmidot tartalmaz. A genom szekvenálására azért került sor, hogy jobban megértsük a szervezet patogenezisét. Teljes genom shotgun szekvenálást alkalmaztak, 1-2 kb vagy 10 kb-os inzertekben szekvenálva. Az inzerteket ezután PHRED/PHRAP/CONSED programok segítségével állították össze. A hézagokat PCR direkt szekvenálással töltöttük ki, specifikus primereket használva az egyes hézagok végén.
A S. saprophyticus genomja számos mobil elemet tartalmaz, köztük Staphylococcus kazettás kromoszómákat (SCC), egy inszerciós szekvenciát és egy genomiális szigetet. Az SCC-k feltehetően kétlépcsős folyamat során integrálódtak a genomba, és tartalmaznak egy restrikciós enzim-módosító rendszert és egy kazettás kromoszóma rekombinázt (Ccr). Az SCC-k felelősek a Staphylococcusok patogenitásáért és antibiotikum-rezisztenciájáért. A S. saprophyticus genomiális szigete a sztreptomicin és a foszfomicin antibiotikumokkal szembeni rezisztenciával jár együtt, ellentétben más Staphylococcusok genomjában található genomiális szigetekkel, amelyek patenogenitással járnak együtt, mint például a Staphylococcus aureusban. Ezek a mobil elemek lehetővé teszik a laterális géntranszfert más baktériumfajok között.
A két plazmid egy aquaporin génjét hordozza, amely a sejt ozmolaritását szabályozza. A plazmidok többszörös kópiája több vízcsatorna kifejeződését biztosítja.
Cellaszerkezet és anyagcsere
A Staphylococcus saprophyticus a Staphylococcus koaguláz-negatív faja. A többi Staphylococcushoz hasonlóan Gram-pozitív, gömb alakú és fakultatív anaerob. Bőséges transzporterrendszerrel rendelkezik, hogy alkalmazkodni tudjon az emberi vizelet folyamatosan változó pH-értékéhez, ozmolaritásához és karbamidkoncentrációjához. Az egyik adaptáció a két plazmidban kifejezett gén. A plazmidok az aquaporin Z-t kódoló gént tartalmazzák. A létrehozott vízcsatornák mennyiségét a plazmidok kópiáinak száma szabályozza. A pH szabályozására a S. saprophyticus két Na+/H+ antiportert tartalmaz, amelyek a protonok felvételével tartják a sejtet homeosztázisban. A baktériumoknak vasra van szükségük a túléléshez. A S. saprophyticus nem rendelkezik sziderofórákkal, de más módon jut vashoz. Egy pH-függő és egy nátriumfüggő szimporterrel is rendelkezik a kétértékű kationok, köztük a vas sejtbe szállítására. Ezek a transzportrendszerek teszik lehetővé, hogy a S. saprophyticus gyorsan növekedjen a húgyutakban.
A S. saprophyticus ureázt tartalmaz, amely hidrolizálja a karbamidot és ammóniaszármazékot termel. A sejt így metabolizálja a nitrogént. Az ureáz aktivitás köztudottan fertőzést okozó tényező a húgyúti fertőzésekben.
A S. saprophyticus tartalmaz egy autolízint, amely feltehetően részt vesz a fibronektin megkötésében. Azt is megállapították, hogy a S. saprophyticus tartalmaz egy 160 kDa felszíni polipeptidet, amely hemagglutininként működik és közvetíti a fibronectin megkötését. A poplipeptiddel szembeni antitest gátolja a hemagglutinációt. A S. saprophyticus egy specifikus adhézint tartalmaz, amely hozzájárul a húgyúti eukarióta sejtekhez való tapadáshoz.
Ökológia
A Staphylococcus saprophyticus az uroepithelsejtekhez és a juhok eritrocitáihoz tapadva okoz hemoglutinációt. A S. saprophyticus opportunista fertőzés, és egészséges immunrendszerű emberekben ritkán fordul elő. A spermicidek és a candidafertőzések befolyásolják a hüvelyflórát, növelve a fertőzés kockázatát. A Staphylococcus nem képes túlélni a gazdaszervezeten kívül.
Patológia
A Staphylococcus saprophyticus a természetben nem fordul elő egészséges emberben. Az embert nemi közösülés vagy állatokkal való érintkezés útján fertőzi meg. A S. saprophyticus fiatal nők és férfiak minden életkorban kolonizálódik a húgyutakban. A fertőzés átterjedhet a végbél és a hüvely területére. A nemi szervek spermicidek és candidafertőzés által okozott elváltozásai növelik a S. saprophyticus fertőzésre való fogékonyságot. Az ureáz aktivitás köztudottan fertőzést okozó tényező a húgyúti fertőzésekben. A S. saprophyticus fertőzéshez vese- és húgycsőkövek társulnak. A fertőzés okozta súlyosabb betegségek a pyelonephritis, a szeptikémia, a nephrolithiasis és az endocarditis. Megállapították, hogy a fertőzés kockázata a nyári és tavaszi hónapokban, a háziállatokkal (tehenek, juhok, sertések) való érintkezés és a szabadban való úszás révén növekszik.
“A S. saprophyticus közé tartozik az urothelsejtekhez való tapadás egy felszínhez kapcsolódó fehérje, a lipoteichoic sav segítségével; egy hemagglutinin, amely a fibronectinhez kötődik, egy hemolizin; és az extracelluláris nyálka termelése.”
A legújabb kutatások kimutatták, hogy a S. saprophyticus opportunista fertőzés.
A biotechnológiában való alkalmazás
Úgy tűnik, hogy a Staphylococcus saprophyticusnak nincs pozitív felhasználási módja, mivel kórokozó.
A jelenlegi kutatások
A Staphylococcus saprophyticus legújabb kutatásainak egy része:
“Extended-Release Ciprofloxacin (1000 milligramm) versus Levofloxacin (500 milligramm) vizeletbaktericid aktivitása egészséges önkénteseknél, akik egyszeri orális dózist kaptak”
A flurokinolonok a húgyúti fertőzések kezelésére választott gyógyszerek, de hatékonyságukat befolyásolja a vizelet pH-ja és tartalma. A kutatást német gyógyszergyárak 2 gyógyszerével végezték. Egy elnyújtott hatóanyagleadású gyógyszert, a Ciprofloxacint és egy másik gyógyszert, a Levofloxacint vizsgálták. A Levoflaxacin hatékonyabbnak bizonyult a Ciprofoxacinnál a S. saprophyticus ellen. Ez egy laboratóriumi és nem klinikai vizsgálat volt. Csak 12 önkéntest használtak.
“A peptidoglikán O-acetiltranszferáz jelenléte különböző staphylococcus fajokban korrelál a lizozimrezisztenciával és a patogenitással.”
A lizozimek támadásainak való ellenállás képessége lehetővé teszi a mikrobák számára a hatékonyabb fertőzést és kolonizációt. Ebben a tanulmányban azt találták, hogy a peptidoglikánok O acetilációja rezisztenciát kölcsönöz a lizozimekkel szemben. A S. saprophyticus sejtfalában O-acetilációt találtak, de nem olyan mértékben, mint más, patogénebb organizmusokban. A S. saprophyticusról most kiderült, hogy opportunista fertőzés.
“Whole genome sequence of Staphylococcus saprophyticus reveals the pathogenesis of uncomplicated urinary tract infection”
Japán kutatók a Staphylococcus saprophyticus teljes genomjának szekvenálásával szekvenálták a teljes genomot. A szekvenálást 1-2 vagy 10 kb-os inzertekben végezték. Az inzerteket ezután PHRED/PHRAP/CONSED programokkal illesztették össze. A hézagokat PCR direkt szekvenálással töltötték ki, specifikus primereket használva az egyes hézagok végén. A megjósolt ORF-ek funkcióit a nem redundáns fehérjeadatbázisok BLAST programmal történő keresése alapján rendeltük hozzá. Különböző tapadási és hemoglutinációs próbákat végeztünk. A teljes genom szekvenálásával a kutatók megvilágították a S. saprophyticus túléléséhez és patogeneziséhez szükséges adaptációkat.
Kuroda, M., A. Yamashita, H. Hirakawa, M. Kumano, K. Morikawa, M. Higashide, A. Maruyama, Y. Inose, K. Matoba, H. Toh, S. Kuhara, M. Hattori és T. Ohta. 2005. A Staphylococcus saprophyticus teljes genomszekvenciája feltárja a szövődménymentes húgyúti fertőzés patogenezisét. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102:13272-13277
Novick, R. P. (2003) Plasmid 49:, 93-105.
Raz, Raul., Colodner, Raul., Kunin, Calvin M. 2005. Ki vagy te – Staphylococcus saprophyticus? CID 2005:40 ppg. 896-898.
Torres Pereira A. Az 51-es antigénnel rendelkező koaguláz-negatív staphylococcus törzsek mint a húgyúti fertőzés kórokozói. J Clin Pathol 1962; 15:252
Pead, Linda., Maskell, Rosalind., Morris, Julie. A Staphylococcus saprophyticus mint húgyúti kórokozó: hatéves prospektív felmérés. British Medical Journal. 1985. október 26. Vol. 291, ppg. 1157-1159.
Navarre, W. W., and O. Schneewind. 1999. Gram-pozitív baktériumok felszíni fehérjéi és a sejtfalburkon való célzásuk mechanizmusai. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 63:174-229.
Gatermann S, Meyer H G. Staphylococcus saprophyticus hemagglutinin kötődik a fibronektinhez. Infect Immun. 1994;62:4556–4563.
F. M. E. Wagenlehner, M. Kinzig-Schippers, U. Tischmeyer, C. Wagenlehner, F. Sorgel és K. G. Naber Extended-Release Ciprofloxacin (1000 milligramm) versus Levofloxacin (500 milligramm) vizeletbaktericid aktivitása egészséges önkénteseknél, akik egyszeri orális adagot kaptak Antimicrob. Agents Chemother., November 1, 2006; 50(11): 3947 – 3949.
Bera, A., R. Biswas, S. Herbert, and F. Götz. 2006. A peptidoglikán O-acetiltranszferáz jelenléte különböző staphylococcus fajokban korrelál a lizozim rezisztenciával és patogenitással. Infect. Immun. 74:4598-4604.
Marrie, T. J., and J. W. Costerton. 1983. Scanning electronmicroscopic study of uropathogen adherence to a plastic surface.Appl. Environ. Microbiol. 45:1018-1024.
Szerkesztette Paul Wong, Rachel Larsen tanítványa, UCSD.