Pagină din Biorealul microbian despre genul Staphylococcus saprophyticus
Clasificare
Taxe de ordin superior
Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Staphylococcaceae
Specii
NCBI: Taxonomie
Staphylocococcus saprophyticus
Descriere și semnificație
Staphylococcus saprophyticus este o specie facultativă Gram-pozitivă, coagulazo-negativă de Staphylococcus, care este o cauză principală de cistită la femei și este asociată cu infecția necomplicată a tractului urinar (ITU) la om. Este al doilea cel mai frecvent agent patogen asociat cu ITU , cauzând 10-20% din toate ITU la femeile tinere active din punct de vedere sexual. Ca și alți stafilococi, S. saprophyticus este globular și seamănă cu ciorchini de struguri. S. saprophyticus colonizează în tractul urinar al oamenilor și este izolat din probe de urină. Femeile tinere sunt mai susceptibile la colonizarea în tractul urinar, iar relațiile sexuale favorizează răspândirea acestuia. S. saprophyticus nu este prezent în mod normal în organism. Se izolează, de asemenea, din carcasele de animale moarte.
În 1962, Torres Pereira a izolat pentru prima dată un stafilococ coagulazo-negativ cu antigenul 51 de la femei cu ITU acută . Acest antigen a fost clasificat ulterior ca S. saprophyticus. Testele de laborator pentru identificarea S. saprophyticus se bazează pe rezistența sa la antibioticul Novobiocin și pe absența coagulazei.
Structura genomului
Începând cu anul 2005, genomul lui S. saprophyticus (tulpina ATCC 15305) a fost complet secvențiat de către cercetătorii japonezi. S. saprophyticus conține un cromozom circular de 2.516.575 pb, 2.446 ORF-uri și două plasmide cu dimensiuni de 38,4 și 22,9 kb. Genomul a fost secvențiat pentru a înțelege mai bine patogenia organismului. A fost utilizată secvențierea shotgun a întregului genom, secvențiind în inserții de 1-2 kb sau 10 kb. Inserțiile au fost apoi asamblate cu ajutorul programelor PHRED/PHRAP/CONSED. Lacunele au fost completate prin secvențiere directă prin PCR, utilizând primeri specifici la capetele fiecărei lacune.
Genomul lui S. saprophyticus conține multe elemente mobile, inclusiv cromozomi casetă stafilococici (SCC), o secvență de inserție și o insulă genomică. Se crede că SCC-urile s-au integrat în genom printr-un proces în două etape și conțin un sistem de modificare cu enzime de restricție și o recombinază a cromozomului casetă (Ccr). SCC-urile sunt responsabile de contribuția la patogenitate și la rezistența la antibiotice la stafilococi. Insula genomică din S. saprophyticus este asociată cu rezistența la antibioticele streptomicină și fosfomicină, spre deosebire de insulele genomice din alte genomuri de stafilococi, care sunt asociate cu patogenitatea, cum ar fi în cazul Staphylococci aureus. Aceste elemente mobile permit transferul lateral de gene între alte specii bacteriene.
Cele două plasmide poartă gena pentru o aquaporină care reglează osmolaritatea celulei. Copiile multiple ale plasmidelor asigură exprimarea mai multor canale de apă.
Structura și metabolismul celular
Staphylococcus saprophyticus este o specie de Staphylococcus coagulazo-negativ. Ca și alți stafilococi, este Gram-pozitiv, are formă globulară și este un anaerob facultativ. Are sisteme de transport abundente pentru a se adapta la pH-ul în continuă schimbare, la osmolaritate și la concentrația de uree din urina umană. Una dintre adaptări este reprezentată de gena exprimată în cele două plasmide. Plasmidele conțin o genă care codifică pentru aquaporina Z. Cantitatea de canale de apă creată este reglată de numărul de copii ale plasmidelor. Pentru a regla pH-ul, S. saprophyticus conține doi antiportatori Na+/H+ care mențin celula în homeostază prin absorbția de protoni. Bacteriile au nevoie de fier pentru a supraviețui. S. saprophyticus nu are siderofori, dar utilizează alte mijloace pentru a obține fier. Acesta are atât un simporator determinat de pH, cât și un simporator dependent de sodiu pentru a transporta cationi divalenți, inclusiv fier, în celulă. Aceste sisteme de transport îi permit lui S. saprophyticus să se dezvolte rapid în tractul urinar.
S. saprophyticus conține urează, care hidrolizează ureea și produce un derivat al amoniacului. Acesta este modul în care celula metabolizează azotul. Activitatea ureazei este cunoscută ca fiind un factor cauzator de infecții în ITU.
S. saprophyticus conține o autolizină care se crede că este implicată în legarea fibronectinei. S-a constatat, de asemenea, că S. saprophyticus conține o polipeptidă de suprafață de 160 kDa care acționează ca hemaglutinină și mediază legarea de fibronectină. Anticorpul împotriva poplipeptidei inhibă hemaglutinarea. S. saprophyticus conține o adezină specifică care contribuie la aderența la celulele eucariote din tractul urinar.
Ecologie
Staphylococcus saprophyticus aderă la celulele uroepiteliale și la eritrocitele de oaie provocând hemoglutinare. S. saprophyticus este o infecție oportunistă și este rar prezentă la oamenii normali cu un sistem imunitar sănătos. Spermicidele și infecțiile candidozice afectează flora vaginală, crescând riscul de infecție. Stafilococul nu poate supraviețui în afara unui animal gazdă.
Patologie
Stafilococul saprophyticus nu se găsește în mod natural la oamenii sănătoși. Acesta infectează oamenii prin relații sexuale sau prin contact cu animale. S. saprophyticus se colonizează în tractul urinar al femeilor tinere și bărbaților de toate vârstele. Infecția se poate răspândi în zonele rectală și vaginală. Modificările zonei genitale efectuate de spermicide și de infecția candidozică cresc susceptibilitatea la infecția cu S. saprophyticus. Activitatea ureazică este cunoscută ca fiind un factor cauzator de infecții în ITU. Calculii renali și uretrali sunt asociați cu infecția cu S. saprophyticus. Bolile mai grave cauzate de infecție sunt pielonefrita, septicemia, nefrolitiaza și endocardita. S-a constatat că riscul de infectare crește în lunile de vară și primăvară, la contactul cu animalele domestice (vaci, oi, porci) și prin înot în aer liber.
„Factorii de virulență ai S. saprophyticus includ aderența la celulele uroteliale prin intermediul unei proteine asociate la suprafață, acidul lipoteichoic; o hemaglutinină care se leagă de fibronectină, o hemolizină; și producția de nămol extracelular.”
Cercetarea recentă a arătat că S. saprophyticus este o infecție oportunistă.
Aplicații în biotehnologie
Se pare că nu există utilizări pozitive pentru Staphylococcus saprophyticus, deoarece este un agent patogen.
Cercetare actuală
Câteva dintre cercetările recente privind Staphylcoccus saprophyticus:
„Activitatea bactericidă urinară a ciprofloxacinei cu eliberare prelungită (1.000 miligrame) față de cea a levofloxacinei (500 miligrame) la voluntari sănătoși care au primit o singură doză orală”
Flourochinolonele sunt medicamentul de elecție pentru tratarea infecțiilor urinare, dar eficacitatea lor este afectată de pH-ul și conținutul urinei. Cercetarea a fost făcută pe 2 medicamente de la companii farmaceutice germane. Au fost testate un medicament cu eliberare prelungită, Ciprofloxacina și un alt medicament Levofloxacina. Levoflaxacina s-a dovedit a fi mai eficientă decât Ciprofoxacina împotriva S. saprophyticus. Acesta a fost un studiu de laborator și nu un studiu clinic. Au fost folosiți doar 12 voluntari.
„Prezența peptidoglicanului O-acetiltransferază în diferite specii stafilococice se corelează cu rezistența la lizozimă și patogenitatea”
Capacitatea de a rezista atacurilor lizozimei permite microbilor să infecteze și să colonizeze mai eficient. În acest studiu, s-a constatat că acetilarea O a peptidoglicanilor conferă rezistență la lizozime. S-a constatat că S. saprophyticus prezintă acetilarea O a pereților săi celulari, dar nu la fel de mult ca alte organisme mai patogene. S. saprophyticus se dovedește acum a fi o infecție oportunistă.
„Secvența întregului genom al Staphylococcus saprophyticus dezvăluie patogeneza infecției necomplicate a tractului urinar”
Cercetătorii japonezi au folosit secvențierea shotgun a întregului genom pentru a secvenția întregul genom al Staphylococcus saprophyticus. Ei au secvențiat în inserții de 1-2 sau 10 kb. Inserțiile au fost apoi asamblate cu ajutorul programelor PHRED/PHRAP/CONSED. Lacunele au fost completate prin secvențiere directă prin PCR, utilizând primeri specifici la capetele fiecărei lacune. Funcțiile ORF-urilor prezise au fost atribuite pe baza unei căutări prin programul BLAST în baza de date proteice non-redundante. S-au efectuat diferite teste de aderență și hemoglutinare. Prin secvențierea întregului genom, cercetătorii au elucidat adaptările pentru supraviețuirea și patogeneza lui 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 și T. Ohta. 2005. Secvența întregului genom al Staphylococcus saprophyticus dezvăluie patogeneza infecției necomplicate a tractului urinar. Proc. Natl. acad. Sci. USA 102:13272-13277
Novick, R. P. (2003) Plasmid 49:, 93-105.
Raz, Raul., Colodner, Raul., Kunin, Calvin M. 2005. Cine ești tu-Staphylococcus saprophyticus? CID 2005:40 ppg. 896-898.
Torres Pereira A. Tulpini coagulazo-negative de stafilococ posesoare ale antigenului 51 ca agenți ai infecției urinare. J Clin Pathol 1962; 15:252
Pead, Linda., Maskell, Rosalind., Morris, Julie. Staphylococcus saprophyticus ca agent patogen urinar: un studiu prospectiv de șase ani. British Medical Journal. 1985 octombrie 26. Vol. 291, ppg. 1157-1159.
Navarre, W. W., și O. Schneewind. 1999. Proteinele de suprafață ale bacteriilor gram-pozitive și mecanismele de direcționare a acestora către învelișul peretelui celular. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 63:174-229.
Gatermann S, Meyer H G. Staphylococcus saprophyticus hemagglutinin binds fibronectin. Infect Immun. 1994;62:4556–4563.
F. M. E. Wagenlehner, M. Kinzig-Schippers, U. Tischmeyer, C. Wagenlehner, F. Sorgel și K. G. Naber Activitatea bactericidă urinară a ciprofloxacinei cu eliberare prelungită (1.000 miligrame) față de cea a levofloxacinei (500 miligrame) la voluntari sănătoși care au primit o singură doză orală Antimicrob. Agents Chemother. 1 noiembrie 2006; 50(11): 3947 – 3949.
Bera, A., R. Biswas, S. Herbert și F. Götz. 2006. Prezența peptidoglicanului O-acetiltransferază în diferite specii stafilococice se corelează cu rezistența la lizozim și patogenitatea. Infect. Immun. 74:4598-4604.
Marrie, T. J., și J. W. Costerton. 1983. Scanning electronmicroscopic study of uropathogen adherence to a plastic surface.Appl. Environ. Microbiol. 45:1018-1024.
Editat de Paul Wong, student al lui Rachel Larsen, UCSD.
.