Una pagina Microbial Biorealm sul genere Staphylococcus saprophyticus
Classificazione
Tassi di ordine superiore
Batteri; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Staphylococcaceae
Specie
NCBI: Taxonomy
Staphylococcus saprophyticus
Descrizione e significato
Staphylococcus saprophyticus è una specie Gram-positiva, coagulasi-negativa facoltativa di Staphylococcus, che è una causa principale di cistite nelle donne ed è associata all’infezione non complicata del tratto urinario (UTI) negli uomini. È il secondo patogeno più comune associato alle UTI, causando il 10-20% di tutte le UTI nelle giovani donne sessualmente attive. Come altri stafilococchi, S. saprophyticus è globoso e assomiglia a grappoli d’uva. S. saprophyticus colonizza il tratto urinario dell’uomo e viene isolato da campioni di urina. Le giovani donne sono più suscettibili alla colonizzazione nel tratto urinario e i rapporti sessuali ne favoriscono la diffusione. S. saprophyticus non è normalmente presente nel corpo. Viene anche isolato dalle carcasse di animali morti.
Nel 1962, Torres Pereira isolò per la prima volta uno stafilococco coagulasi-negativo con l’antigene 51 da donne con UTI acuta. Questo antigene fu successivamente classificato come S. saprophyticus. I test di laboratorio per identificare S. saprophyticus si basano sulla sua resistenza all’antibiotico Novobiocin e l’assenza di coagulasi.
Struttura del genoma
A partire dal 2005, il genoma di S. saprophyticus (ceppo ATCC 15305) è stato completamente sequenziato da ricercatori giapponesi. S. saprophyticus contiene un cromosoma circolare di 2.516.575 bp, 2.446 ORF e due plasmidi di 38,4 e 22,9 kb. Il genoma è stato sequenziato per comprendere meglio la patogenesi dell’organismo. È stato utilizzato il sequenziamento shotgun dell’intero genoma, sequenziando in inserti di 1-2 kb o 10 kb. Gli inserti sono stati poi assemblati utilizzando i programmi PHRED/PHRAP/CONSED. Le lacune sono state colmate mediante sequenziamento diretto con PCR, utilizzando primer specifici alle estremità di ogni lacuna.
Il genoma di S. saprophyticus contiene molti elementi mobili tra cui cromosomi a cassetta stafilococcici (SCC), una sequenza di inserzione e un’isola genomica. Si pensa che gli SCC si siano integrati nel genoma attraverso un processo a due fasi e che contengano un sistema di modifica degli enzimi di restrizione e una ricombinasi dei cromosomi a cassetta (Ccr). Le SCC sono responsabili di contribuire alla patogenicità e alla resistenza agli antibiotici negli stafilococchi. L’isola genomica in S. saprophyticus è associata alla resistenza agli antibiotici streptomicina e fosfomicina a differenza delle isole genomiche in altri genomi di Stafilococchi, che sono associati alla patogenicità, come in Staphylococci aureus. Questi elementi mobili permettono il trasferimento genico laterale tra altre specie batteriche.
I due plasmidi portano il gene per un’acquaporina che regola l’osmolarità della cellula. Copie multiple dei plasmidi forniscono l’espressione di più canali d’acqua.
Struttura cellulare e metabolismo
Staphylococcus saprophyticus è una specie coagulasi-negativa di Staphylococcus. Come altri stafilococchi, è Gram-positivo, ha una forma globosa ed è un anaerobo facoltativo. Ha abbondanti sistemi di trasporto per adattarsi ai continui cambiamenti di pH, osmolarità e concentrazione di urea nell’urina umana. Uno degli adattamenti è il gene espresso nei due plasmidi. I plasmidi contengono un gene che codifica per l’acquaporina Z. La quantità di canali d’acqua creati è regolata dal numero di copie dei plasmidi. Per regolare il pH, S. saprophyticus contiene due antiporters Na+/H+ che mantengono la cellula in omeostasi attraverso l’assorbimento di protoni. I batteri hanno bisogno di ferro per sopravvivere. S. saprophyticus manca di siderofori, ma usa altri mezzi per acquisire il ferro. Ha sia un symporter guidato dal pH che un symporter dipendente dal sodio per trasportare i cationi divalenti, incluso il ferro, nella cellula. Questi sistemi di trasporto permettono a S. saprophyticus di crescere rapidamente nel tratto urinario.
S. saprophyticus contiene ureasi, che idrolizza l’urea e produce un derivato dell’ammoniaca. Questo è il modo in cui la cellula metabolizza l’azoto. L’attività dell’ureasi è nota per essere un fattore che causa l’infezione nelle UTI.
S. saprophyticus contiene un’autolisina che si pensa sia coinvolta nel legare la fibronectina. Si è anche scoperto che S. saprophyticus contiene un polipeptide di superficie da 160 kDa che agisce come emoagglutinina e media il legame della fibronectina. L’anticorpo contro il polipeptide inibisce l’emoagglutinazione. S. saprophyticus contiene un’adesina specifica che contribuisce all’adesione alle cellule eucariotiche nel tratto urinario.
Ecologia
Staphylococcus saprophyticus aderisce alle cellule uroepiteliali e agli eritrociti di pecora causando l’emoglutinazione. S. saprophyticus è un’infezione opportunistica ed è raramente presente negli esseri umani normali con un sistema immunitario sano. Gli spermicidi e le infezioni candidali influenzano la flora vaginale, aumentando il rischio di infezione. Lo stafilococco non può sopravvivere al di fuori di un animale ospite.
Patologia
Staphylcoccus saprophyticus non si trova naturalmente nell’uomo sano. Infetta l’uomo attraverso i rapporti sessuali o il contatto con gli animali. S. saprophyticus colonizza il tratto urinario di giovani donne e uomini di tutte le età. L’infezione può diffondersi nella zona rettale e vaginale. Le alterazioni dell’area genitale causate da spermicidi e infezioni da candida aumentano la suscettibilità all’infezione da S. saprophyticus. L’attività dell’ureasi è nota per essere un fattore che causa l’infezione nelle UTI. I calcoli renali e uretrali sono associati all’infezione da S. saprophyticus. Le malattie più gravi causate dall’infezione sono pielonefrite, setticemia, nefrolitiasi ed endocardite. Si è scoperto che il rischio di infezione aumenta nei mesi estivi e primaverili, con il contatto con gli animali domestici (mucche, pecore, maiali), e attraverso il nuoto all’aperto.
“I fattori di virulenza di S. saprophyticus includono l’adesione alle cellule uroteliali per mezzo di una proteina associata alla superficie, l’acido lipoteichoico; un’emoagglutinina che si lega alla fibronectina, un’emolisina; e la produzione di bava extracellulare.”
Ricerche recenti hanno dimostrato che S. saprophyticus è un’infezione opportunistica.
Applicazione alla biotecnologia
Non sembrano esserci usi positivi per lo Staphylococcus saprophyticus in quanto è un patogeno.
Ricerca attuale
Alcune ricerche recenti su Staphylcoccus saprophyticus:
“Urinary Bactericidal Activity of Extended-Release Ciprofloxacin (1,000 Milligrams) versus Levofloxacin (500 Milligrams) in Healthy Volunteers Receiving a Single Oral Dose”
Flouroquinolones are the drug of choice for treating UTIs, but their effectiveness is affected by urine pH and contents. La ricerca è stata fatta su 2 farmaci di aziende farmaceutiche tedesche. Sono stati testati un farmaco a rilascio prolungato, la Ciprofloxacina e un altro farmaco, la Levofloxacina. La levoflaxacina ha dimostrato di essere più efficace della ciprofloxacina contro lo S. saprophyticus. Questo era uno studio di laboratorio e non uno studio clinico. Sono stati utilizzati solo 12 volontari.
“La presenza di peptidoglicano O-acetiltransferasi in varie specie stafilococciche è correlata alla resistenza al lisozima e alla patogenicità”
La capacità di resistere agli attacchi dei lisozimi permette ai microbi di infettare e colonizzare più efficacemente. In questo studio, si è scoperto che l’acetilazione O dei peptidoglicani conferisce resistenza ai lisozimi. S. saprophyticus è stato trovato ad avere O acetilazione delle sue pareti cellulari, ma non così tanto come altri organismi più patogenici. S. saprophyticus è ora dimostrato essere un’infezione opportunistica.
“Whole genome sequence of Staphylococcus saprophyticus reveals the pathogenesis of uncomplicated urinary tract infection”
Ricercatori giapponesi hanno usato il sequenziamento shotgun whole-genome per sequenziare l’intero genoma di Staphylococcus saprophyticus. Hanno sequenziato in inserti di 1-2 o 10 kb. Gli inserti sono stati poi assemblati utilizzando i programmi PHRED/PHRAP/CONSED. Le lacune sono state colmate mediante sequenziamento diretto con PCR, utilizzando primer specifici alle estremità di ogni lacuna. Le funzioni delle ORF predette sono state assegnate sulla base di una ricerca del programma BLAST contro il database delle proteine non ridondanti. Sono stati eseguiti diversi test di aderenza e di emoglutinazione. Sequenziando l’intero genoma, i ricercatori hanno chiarito gli adattamenti per la sopravvivenza e la patogenesi di S. saprophyticus.
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Redatto da Paul Wong, studente di Rachel Larsen, UCSD.