b = najvýznamnejšie a najčastejšie sa vyskytujúce sérovary S. enterica subsp. enterica, ktoré sú pôvodcami salmonelózy ľudí a zvierat. Medzi ďalšie často izolované sérovary S. enterica subsp. enterica pri salmonelóze ľudí patrí Salmonella Virchow, Salmonella Hadar, Salmonella Heidelberg, Salmonella Newport, Salmonella Infantis a Salmonella Agona43. Salmonelóza je druhou najčastejšie hlásenou gastrointestinálnou infekciou bakteriálneho pôvodu v krajinách EÚ. c = Ktorýkoľvek sérovar S. enterica subsp. enterica môže vyvolať bakteriémiu s následnou disemináciou baktérií do iných orgánov. Najväčšiu tendenciu má však S. Choleraesuis a S. Dublin. d = Yersinióza je treťou najčastejšie hlásenou bakteriálnou alimentárnou zoonózou v EÚ. V našich podmienkach majú na nej najväčší podiel infekcie vyvolané Y. enterocolitica, najmä sérovary O:3 (prevažný zdroj ošípaná), O:5, O:8, O:9 (prevažný zdroj hovädzí dobytok), Y. kristensenii a Y. frederiksenii. e = Escherichia coli O157:H7 je jedným zo sérotypov enterohemoragických Escherichia coli (EHEC), ktoré produkujú Shiga toxín. Medzi ďalšie najčastejšie sa vyskytujúce sérotypy EHEC patrí sérotyp O26:H11, O103:H2, O111:H8 a O145:H2845,46 . f = Táto zoonóza z potravín dostala svoje pomenovanie po meste Haverhill (štát Massachusetts) v USA, kde v januári roku 1926 vypukla epidémia tejto choroby u ľudí po konzumácii kravského mlieka kontaminovaného močom hlodavcov47. g = Pôvodcom tularémie človeka je F. tularensis subsp. tularensis, ktorá sa vyskytuje v Severnej Amerike a patrí medzi najvirulentnejšie formy F. tularensis a potom menej virulentná F. tularensis subsp. holoarctica, ktorá sa vyskytuje v Európe, Ázii a Severnej Amerike48,49. Na Slovensku cirkulujú kmene F. tularensis subsp. holoarctica, biovar II. h = Výskyt „vodných“ epidémií tularémie na východnom Slovensku v rokoch 1967 – 19746. i = Enterotoxín C. perfringens typu A a botulínový neurotoxín C. botulinum sa netvorí v potravine ako napr. pri stafylokokových enterotoxikózach, ale „až“ v čreve. j = Ako prameň infekcie sa pri dojčenskom botulizme udáva často včelí med kontaminovaný spórami klostrídií. Nie je však vylúčená infekcia aj spórami klostrídií z vonkajšieho prostredia, najmä prachu alebo zeminy. Z ostatných alimentárnych nákaz, ktoré nemajú zoonotický charakter, ale majú celosvetový význam, sú infekcie vyvolané virulentnými kmeňmi ďalších patotypov Escherichia coli, ktoré sú iné ako enterohemoragické E. coli produkujúce Shiga toxín (Tab. 6.3). A v neposlednom rade medzi významné alimentárne nákazy, ktoré nemajú zoonotický charakter, patria aj infekcie vyvolané zástupcami rodu Shigella a Vibrio cholerae45 (Tab. 6.3). Tab. 6.3 Významní pôvodcovia bakteriálnych alimentárnych nákaz, ktoré nemajú charakter zoonóz Pôvodca Cesta/Prameň infekcie Choroba Escherichia colia Po ingescii virulentného kmeňa niektorého Gastrointestinálne infekcie podľa z uvedených patotypov E. coli konzumáciou charakteru virulentného kmeňa kontaminovanej vody alebo potravy E. coli Shigella boydii, Shigella Pitím, resp. konzumáciou fekálne Šigelóza; syn. bacilárna dyzentéria dysenteriae, Shigella kontaminovanej vody alebo potravín alebo bacilárna úplavica flexneri a Shigella sonnei Vibrio cholerae O1 a O139 Po vypití kontaminovanej vody alebo po Cholera požití kontaminovanej potravy a = Medzi patotypy E. coli, ktoré sa podieľajú na intestinálnych chorobách človeka, patria: enterotoxigénne E. coli (ETEC), enteroinvazívne E. coli (EIEC), enteropatogénne E. coli (EPEC), enteroagregatívne E. coli (EAEC), difúzne adherentné E. coli (DAEC) a Shiga toxín produkujúce E. coli (STEC), súčasťou ktorých sú aj enterohemoragické E. coli (EHEC)45,46. Adherentno-invazívne E. coli (AIEC) nie sú niektorými autormi považované za samostatný patotyp, ale skôr za súčasť, resp. podskupinu enteroinvazívnych E. coli. ETEC, EPEC, DAEC a AIEC kolonizujú tenké črevo. EIEC, STEC a EHEC kolonizujú hrubé črevo a EAEC môžu kolonizovať tenké aj hrubé črevo. 251
6.1.4.2 Pôvodcovia bakteriálnych zoonóz prenášaní vektormi Ďalšou významnou skupinou zoonóz, sú zoonózy prenosné vektormi, najčastejšie krv cicajúcimi článkonožcami (zástupcovia kmeňa Arthropoda), prípadne nematódami (Tab. 6.4). Tab. 6.4 Významní pôvodcovia bakteriálnych zoonóz, prenášaní vektormi Pôvodca Vektor Choroba Pôvodcovia boreliózy Lymská borelióza Epidemická návratná horúčka Borrelia burgdorferi sensu lato komplex Kliešte z rodu Ixodes Endemická návratná horúčka Borrelia recurrrentis Pediculus corporis vestimenti (ľudská voš šatová) Endemická návratná horúčka Borrelia hermsii, B. duttonii, B. turicatae, Kliešťovce z rodu Ornithodoros Anaplazmóza Monocytárna ehrlichióza B. crocidurae, B. parkeri a B. persica Kliešte z rodu Ixodes Kliešte z rodu Ixodes Granulocytárna ehrlichióza Borrelia miyamotoi Monocytárna ehrlichióza Pôvodcovia anaplazmózy a ehrlichiózy Monocytárna ehrlichióza Anaplasma phagocytophilum Neoehrlichióza Ehrlichia chaffeensis Amblyomma americanum Horúčka sennetsu Dermacentor variabilis Epidemický týfus; epidemická Ehrlichia ewingii Amblyomma americanum návratná horúčka; syn. škvrnitý týfus (typhus Ehrlichia canis Rhipicephalus sanquineus exanthematicus); škvrnivka Endemický týfus; syn. Ehrlichia muris Haemaphysalis flava murínny týfus, myší týfus; Pôvodca neoehrlichiózy myšia alebo krysia škvrnivka Felínny týfus; syn. mačacia Neoehrlichia mikurensis Kliešte z rodu Ixodes alebo blšia škvrnivka Krovinný týfus; Dermacentor reciculatus syn. Japonská riečna horúčka; horúčka tsutsugamushi Haemaphysalis concinna (cucugamuši) Pôvodca neorickettsiózy Kliešťová lymfadenopatia Neorickettsia sennetsu Infikované trematódy rýba Stredomorská (marseillská) Pôvodcovia týfusu choroba Astrachánska horúčka Rickettsia prowazekiib Pediculus corporis vestimenti (ľudská voš šatová) Horúčka Skalistých hôr (RMSF = Rocky Mountain Pediculus humanus capitis Spotted Fever) (voš detská) Rickettsiové kiahne Rickettsia typhi Xenopsylla cheopis Rickettsia felis Ctenocephalides felis Orientia tsutsugamushi Roztoče z rodu Leptotrombidium Pôvodcovia škvrnitých horúčok Dermacentor marginatus Rickettsia slovaca Dermacentor reticulatus Rickettsia conorii subsp. conorii Rhipicephalus sanguineus Rickettsia conorii subsp. caspia Haemaphysalis leachi Rickettsia rickettsii Rhipicephalus sanguineus Rhipicephalus pumilio Pôvodca rickettsiových kiahní Dermacentor andersoni Rickettsia acaric Dermacentor variabilis Amblyomma spp. Rhipicephalus spp. Larvy roztoča Allodermanyssus (Liponyssoides) sanguineus 252
Pôvodca Q horúčky Kliešte z rodu Ixodes, Q-horúčka Coxiella burnetiid Haemophysalis, Dermacentor a Argas Pôvodcovia tularémie Francisella tularensis subsp. tularensis Kliešte, komáre, muchy, ovady, Tularémia Francisella tularensis subsp. holoarctica vši, blchy, roztoče, prípadne ďalšie artropódy, ktoré sú spolu s rezervoárovými zvieratami rezervoármi nákazy Pôvodca moru človeka Yersinia pestis Xenopsylla cheopis Mor (orientálny alebo tropický druh Pôvodcovia bartonelóz potkanej blchy) Carrionova choroba Bartonella bacilliformis Lutzomyia verrucarum (kútovka), Zákopová horúčka (volynská Bartonella quintana Phlebotomus verrucarum (komár) horúčka, 5-dňová horúčka, Pediculus corporis vestimenti Febris quintana); epidemická (ľudská voš šatová) návratná horúčka Bartonella henselae, B. clarridgeiae Ctenocephalides felis Choroba z mačacieho a B. koehlerae (blcha mačacia) poškriabania (z angl. „Cat scratch disease“) a = k infekcii dochádza požitím surových rýb50. b = Rickettsia prowazekii bola považovaná dlhú dobu za výnimku, pri ktorej neboli známe rezervoárové zvieratá a človek bol považovaný za jej jediný rezervoár a zároveň aj za jej jediného hostiteľa. V súčasnosti sa však študuje význam aj iných stavovcov, najmä zástupcov rodu Glaucomys spp. („Lietajúce veverice Nového Sveta“ od angl. „New World flying squirrels“), žijúcich v Severnej Amerike, ako rezervoárových zvierat R. prowazekii. c = Rickettsia acari je prenášaná larvami roztočov54. d = Coxiella burnetii môže infikovať takmer 50 druhov kliešťov z 12 rodov. V našich podmienkach je to predovšetkým Ixodes ricinus, Haemophysalis punctata, Dermacentor marginatus, Dermacentor recitulatus, Argas vulgaris a Argas vespertilionis. Navyše, kliešte nie sú iba vektormi C. burnetii, ale sú zároveň aj jej rezervoárovým hostiteľom, nakoľko C. burnetii neprenášajú iba horizontálne (t. j. prisatím sa na voľne žijúcich stavovcov a vtákov, prípadne kontamináciou prostredia svojimi výkalmi), ale aj vertikálne, t. j. transštadiálne aj transovariálne. K infekcii však dochádza najčastejšie aerogénnou cestou, vdýchnutím infekčného aerosólu alebo kontaminovaného prachu, prípadne kontaktom s infikovanými zvieratami. Nie je vylúčená ani alimentárna cesta infekcie, konzumáciou nepasterizovaného mlieka alebo mliečnych výrobkov z neho vyrobených55. Patria medzi ne anaplazmóza, bartonelózy, borelióza, ehrlichióza, horúčka sennetsu, krovinný týfus, mor človeka, neoehrlichióza, Q-horúčka, rickettsiové kiahne, rickettsiový týfus, škvrnité horúčky a tularémia24,40,50-53. 6.1.4.3 Nákazy s prírodnou ohniskovosťou Súčasťou skupiny vektormi prenosných nákaz sú aj nákazy s prírodnou ohniskovosťou. Teóriu o prírodnej ohniskovosti nákaz sformuloval už v roku 1939 sovietsky zoológ a parazitológ Jevgenij Nikanorovič Pavlovskij. Nákazy s prírodnou ohniskovosťou boli dlhú dobu definované ako infekcie, ktoré majú v prírode svojich prirodzených hostiteľov, t. j. rezervoárové zvieratá a pôvodcovia týchto nákaz sú medzi nimi prenášaní vektormi – článkonožcami. Podľa niektorých autorov rezervoárové 253
zvieratá sú tie, u ktorých nákaza nevyvolá v prírode príznaky ochorenia. To však nie je podstatné, nakoľko niektoré zvieratá plnia funkciu rezervoárových zvierat i napriek tomu, že po infekcii vykazujú príznaky ochorenia a uhynú. Pôvodcovia nákazy s prírodnou ohniskovosťou môžu byť príležitostne prenesení vektorom aj na človeka a vyvolať u neho ochorenie. Jedná sa však o proces, pri ktorom je človek pre týchto pôvodcov slepou uličkou, nakoľko nákaza sa ďalej z človeka na človeka neprenáša a medzi ľuďmi sa nešíri a taktiež sa neprenáša spätne z človeka na svojho prirodzeného hostiteľa56. Podľa iných autorov, nákazy s prírodnou ohniskovosťou sú jednoducho všetky nákazy prenášané vektorom, pričom by mala byť splnená podmienka, že sa jedná o prenos z prírodného rezervoáru. Opačným príkladom nákaz s prírodnou ohniskovosťou sú tie, ktoré nie sú prenášané vektorom, ale jedná sa o prenos pôvodcu nákazy z prírodného rezervoáru inou cestou, najčastejšie vzduchom pri inhalácii aerosólu vytvoreného z prachu kontaminovaného vysušenými výkalmi a močom infikovaných rezervoárovych zvierat. Tieto nákazy sa zvyknú označovať aj ako bezvektorové nákazy s prírodnou ohniskovosťou. Príkladom takejto nákazy je napr. vírusová lymfocytárna choriomeningitída alebo hantavírusové infekcie56. Hlavným kritériom pre nákazy s prírodnou ohniskovosťou je dnes skutočnosť, či infekcia pochádza z prírodného prameňa a, či človek je slepým článkom pri jej prenose, ktorý neprenáša ďalej infekciu. Všetky nákazy s prírodnou ohniskovosťou sa však považujú za zoonózy. Medzi bakteriálne nákazy s prírodnou ohniskovosťou patrí, anaplazmóza, borelióza, ehrlichióza, horúčka sennetsu, krovinný týfus, mor človeka, Q-horúčka, rickettsiové kiahne, škvrnité horúčky a tularémia56,57. Charakter bezvektorovej bakteriálnej nákazy s prírodnou ohniskovosťou môže mať aj leptospiróza. Musí však byť splnené kritérium, že infekcia pochádza z prírodného prameňa a rezervoárovými druhmi pôvodcu nákazy sú voľne žijúce zvieratá (najmä hlodavce – potkany, myši, hraboše, ryšavky). 6.1.4.4 Pôvodcovia bakteriálnych zoonóz, prenášaní kontaktom alebo aerogénnou cestou Bakteriálne zoonózy, prenášané kontaktom alebo aerogénnou cestou, patrili a stále patria najmä k profesným zoonózam. Rizikové sú zvlášť niektoré profesie, resp. nimi vykonávané činnosti (majitelia a ošetrovatelia zvierat, veterinárni lekári, pracovníci na bitúnku, dojiči, strihači oviec, pracovníci v poľnohospodárstve a pod.)20,40,58 (Tab. 6.5). 254
Tab. 6.5 Významní pôvodcovia bakteriálnych zoonóz, prenášaní kontaktom alebo aerogénnou cestou Pôvodca Cesta/Prameň infekcie Choroba Chlamydia psittaci Vdýchnutím infekčného aerosólu alebo kontaminovaného Psitakóza/Ornitóza prachu, prípadne kontaktom s infikovanými zvieratami (Obyčajne pod obrazom atypickej pneumónie s horúčkou) Chlamydia abortus Najčastejšie pri priamom kontakte so zvieratami počas ich Chrípke podobné bahnenia alebo kotenia (bahnice, kozy) ochorenie s respiračnými ťažkosťami, prípadne pneumóniou a abortami u gravidných žien Chlamydia caviae Najčastejšie pri priamom kontakte so zvieratami Konjunktivitída Chlamydia felis Parachlamydia Najčastejšie pri priamom kontakte so zvieratami počas ich Bronchitídy; pneumónie acanthamoebae telenia (kravy) Coxiella burnetii Vdýchnutím infekčného aerosólu alebo kontaminovaného Q-horúčka prachu, prípadne kontaktom s infikovanými zvieratami Leptospira spp. Inhaláciou infekčného aerosólu pri vodných športoch, Leptospiróza poľnohospodárskych prácach na močaristých poliach, prácach súvisiacich s povodňami, kanalizačných prácach alebo priamym kontaktom s močom alebo tkanivami infikovaných zvierat Erysipelothrix Prestupom E. rhusiopathiae do organizmu cez rany Červienka rhusiopathiae a kožné abrázie (erysipeloid) Francisella tularensis Priamym kontaktom s chorým alebo uhynutým Tularémia subsp. tularensis infikovaným zvieraťom; pri sťahovaní zveriny z kože, pri Francisella tularensis práci s jej mäsom, prípadne pri strihaní oviec alebo inou subsp. holoarctica manipuláciou s infikovaným zvieraťom; kontaminovaným prachom alebo mikrobiálnym aerosólom; pri manipulácii so stelivom a krmivom kontaminovaným výlučkami infikovaných zvierat; pri spracovaní hospodárskych produktov (zvoz obilia, práca so senom) Mycobacterium bovis Vdýchnutím infekčného aerosólu pri kontakte človeka Tuberkulóza s infikovanými domácimi alebo voľne žijúcimi zvieratami, (pľúcna forma) pri práci s kadávermi infikovaných zvierat alebo pri práci v kontaminovanom prostredí Brucella spp.a Pri priamom kontakte s infikovanými zvieratami, prípadne Brucelóza pri priamom kontakte s abortovaným plodom, plodovými obalmi a placentou Bacillus anthracis Pri manipulácii s infikovanými alebo uhynutými Kožná forma antraxu zvieratami alebo pri manipulácii s kontaminovanými Inhalačná forma antraxu produktmi živočíšneho pôvodu (najmä kožou, vlnou, srsťou), resp. vdýchnutím spór pôvodcu nákazy Bulkholderia mallei Pri priamom kontakte s klinicky chorým alebo latentne Sopľavka (Malleus) infikovaným zvieraťom, prípadne pri manipulácii s kadáverom uhynutého zvieraťa Bulkholderia K infekcii môže dôjsť po inhalácii, ingescii alebo Melioidóza pseudomallei poranenou kožou (Pseudomalleus) Yersinia pestis Dnes je väčšina prípadov výskytu moru človeka Mor výsledkom jeho kontaktu s voľne žijúcimi zvieratami (najmä hlodavcami) pri sylvatickej forme moru; k infekcii môže dôjsť aj inhaláciou infekčného aerosólu a = Nateraz sú veľmi obmedzené dôkazy o tom, že zástupcovia rodu Brucella sa prenášajú artropódami. 255
6.1.4.5 Pôvodcovia bakteriálnych zoonóz z poškrabania alebo pohryznutia psom, mačkou alebo iným zvieraťom Nuž a nakoniec, i keď nie na poslednom mieste, existujú aj tzv. zoonózy z poškrabania alebo pohryznutia psom, mačkou alebo iným zvieraťom20,40,59 . K jednej z častých, i keď nie k najčastejších, zoonóz patrí aj choroba z mačacieho poškriabania, pôvodcom ktorej je neveľká skupina bartonel (Tab. 6.4 a 6.6)58,60,61. Až do času objavenia bartonel sa za pôvodcu choroby z mačacieho poškrabania považovala Afipia felis62. Tab. 6.6 Významní pôvodcovia bakteriálnych zoonóz z poškrabania alebo pohryznutia psom, mačkou alebo iným zvieraťom Pôvodca Cesta/Prameň infekcie Choroba Bartonella henselae, B. clarridgeiae, Po poškrabaní mačkou Choroba z mačacieho poškriabania B. koehleraea (z angl. „Cat scratch disease“) Streptobacillus moniliformis Po pohryznutí potkanom Spirillum minus Po pohryznutí krysou Streptobacilárna horúčka Horúčka z krysieho pohryznutia (z angl. „Rat bit fever“), nazývaná tiež ako spirilová horúčka alebo ako sodoku (z jap. so = krysa a doku = Capnocytophaga canimorsus Po pohryznutí alebo poškrabaní jed) psom alebo mačkou Horúčka z pohryznutia psom Frederiksenia canicola, Pasteurella (z angl. „Dog bite fever“) multocida, P. dagmatis, P. stomatis, Po pohryznutí psom alebo mačkou Infekcie rán P. oralisb Po pohryznutí psom Infekcie rán Po pohryznutí mačkou Infekcie rán Pasteurella canis Haemophilus felis Zoonózy prenosné aj pohryznutím alebo poškriabaním Francisella tularensis Pohryznutím alebo Tularémia subsp. tularensis poškriabaním infikovaným Francisella tularensis zvieraťom subsp. holoarctica Pohryznutím alebo Mor Yersinia pestis poškriabaním infikovanými hlodavcami a = K jednej z častých zoonóz patrí choroba z mačacieho poškriabania, ktorá sa vyskytuje celosvetovo. Jej pôvodcom je Bartonella henselae, Bartonella clarridgeiae alebo Bartonella koehlerae, vektorom blcha mačacia (Ctenocephalides felis) a rezervoárom mačka. Avšak, až do času objavenia bartonel ako pôvodcov choroby z mačacieho poškrabania bola za jej pôvodcu považovaná Afipia felis z čeľade Bradyrhizobiaceae62. b = Frederiksenia canicola obdobne ako Pasteurella multocida, Pasteurella dagmatis, Pasteurella stomatis a Pasteurella oralis je komenzálom dutiny ústnej psov a mačiek, ale za určitých okolností sa môže stať potenciálnym patogénom človeka63,64. Medzi ďalších potenciálne patogénnych komenzálov dutiny ústnej psov a mačiek z čeľade Pasteurellaceae patrí Pasteurella canis u psov a Haemophilus felis u mačiek63,65. K ďalšej významnej skupine baktérií, ktoré sa podieľajú na bakteriálnych zoonózach z pohryznutia psom alebo mačkou, patria zástupcovia čeľade Pasteurellaceae, ktorí sú komenzálmi dutiny ústnej psov a mačiek. Ich význam zrejme ďalej porastie nielen v dôsledku narastajúceho počtu týchto zvierat v ľudskej populácii a ich vzájomného spolužitia, 256
ale aj v dôsledku pribúdania ďalších potenciálnych patogénov. Príkladom je Frederiksenia canicola, ktorá bola prvýkrát izolovaná v roku 2014 u psov, mačiek, ježov a mačkovitých šeliem v zoologickej záhrade a následne aj z rán u ľudí, ktorí boli pohryzení psom63. 6.1.5 Pôvodcovia nozokomiálnych infekcií Nozokomiálne alebo nemocničné infekcie sú prenosné infekčné ochorenia exogénneho alebo endogénneho pôvodu, ktoré vznikajú v zdravotníckom zariadení počas hospitalizácie alebo pri ambulantnom ošetrení66-68. Významní pôvodcovia nozokomiálnych infekcií (z gréckeho nosokomeion = nemocnica, nosos = choroba, komeion = starať sa) sú uvedení v Tab. 6.7. V roku 2019 bolo na Slovensku hlásených 391 nozokomiálnych nákaz. V 71,4 % prípadoch bol k dispozícii aj mikrobiologický výsledok. Najčastejšie izolovanými mikroorganizmami boli Clostridium difficile (17,4 %), Escherichia coli (15,2 %), Klebsiella spp. (13,1 %), Staphylococcus aureus (9,5 %) a Pseudomonas aeruginosa (7,3 %). Pri nozokomiálnych infekciách sa môžu uplatniť aj ďalšie bakteriálne patogény zo skupiny Gram-negatívnych i Gram-pozitívnych zárodkov46,69. Klebsiella oxytoca môže byť pôvodcom bakteriémie a neonatálnej septikémie, prípadne pôvodcom tzv. postantibiotickej hemoragickej kolitídy, ktorá sa môže spontánne upraviť po prerušení antibiotickej liečby. I keď Kliebsella pneumoniae je pri nozokomiálnych infekciách najčastejšie pôvodcom pneumónií a infekcií močových ciest, môže však byť, i keď menej často, aj pôvodcom hnačky detí v dôsledku nežiaduceho účinku antibiotickej liečby. K. pneumoniae môže byť ďalej pôvodcom abdominálnych infekcií, infekcií žlčových ciest, operačných rán, bakteriémie a meningitídy. Empedobacter brevis sa uplatňuje najmä ako pôvodca nozokomiálnych infekcií, najčastejšie bakteriémií a novorodeneckých meningitíd. Býva však izolovaný aj pri zmiešaných infekciách rán, infekciách očí, infekciách horných dýchacích ciest, infekciách močových ciest, sínusitídach, endokarditídach, peritonitídach a fasciitídach. Ralstonia pickettii je pôvodcom nemocničných nákaz človeka vyvolaných predovšetkým kontaminovanými roztokmi. K ďalším potencionálnym pôvodcom nozokomiálnych nákaz človeka patrí Ralstonia mannitolilytica a Ralstonia insidiosa. Chryseobacterium indologenes ako pôvodca nozokomiálnych infekcií sa uplatňuje najčastejšie ako pôvodca pneumónie, prípadne peritonitídy alebo infekcie rán. 257
Tab. 6.7 Významní pôvodcovia nozokomiálnych infekcií človeka Pôvodca Cesta/Prameň infekcie Choroba Rezistentné formy infekcií MRSA kmene Lokalizované, neinvazívne Stafylokokový syndrom toxického Staphylococcus aureus infekcie šoku Infekcie kože, mäkkých tkanív, pľúc TSST-1 kmene Menštruačná a nemenštruačná (pneumónie) Staphylococcus aureus forma infekcie Septikémie, endokarditídy, sepsy po zavedení katétra, infekcie operačných PVL (Panton-Valentinov Lokalizované, neinvazívne rán, oka, CNS, močových ciest, kĺbových protéz, peritonea pri dialýze leukocidin) kmene Staphylococcus infekcie Endokarditídy, septikémie, peritonitídy, cystitídy, infekcie rán, aureus kostí, kĺbov Septikémie, cystitídy Koaguláza negatívni zástupcovia Septikémie, infekcie rán, sepsy po zavedení katétra, meningitídy rodu Staphylococcus, najčastejšie: Infekcie močových ciest, rán, súčasť zmiešanej bakteriálnej infekcie S. epidermidis Najmä pri infekciách pacientov s pri vnútrobrušných infekciách, nepriaznivým zdravotným stavom pôvodcovia endokarditíd Postantibiotická kolitída; v kombinácii s diagnostickými pseudomembranózna kolitída; toxický megakolón a terapeutickými postupmi Zástupcovia B. cepacia komplexu vytvárajú v pľúcach pacientov S. haemolyticus s cystickou fibrózou biofilm, ktorý ich významným spôsobom chráni pred S. hominis subsp. hominis Pre hospitalizovaných pacientov v terapii používanými antibiotikami; S. hominis subsp. novobiosepticus sú typické exogénne infekcie v konečnom dôsledku to vedie k zlyhaniu antibiotickej terapie Vankomycín rezistentné Infekcie súvisia najčastejšie a perzistentnej infekcii. enterokoky, najmä VRE kmene s črevnou dysmikróbiou po Bronchopneumónie; uroinfekcie; Enterococcus faecalis antibiotickej liečbe bakteriálne infekcie krvného riečiska a Enterococcus faecium Zástupcovia B. cepacia komplexu (septikémia) vyvolané Klebsiella Clostridioides difficile sa prenášajú buď priamo z osoby pneumoniae na osobu, najmä v zdravotníckych Infekcie pri popáleninách, sepsa Burkholderia cepacia komplex zariadeniach, ale aj mimo nich, novorodencov, osteomyelitídy; infekcie najčastejšie kvapôčkovou oka infekciou alebo sekrétmi infikovaných pacientov Pneumónie; uroinfekcie; infekcie rán; endokarditídy; meningitídy; sepsy ESBL kmene Klebsiella pneumoniae a Escherichia coli Multirezistentné kmene Osídľujú veľmi rýchlo tie Pseudomonas aeruginosa systémy hostiteľa, v ktorých najčastejšie po antibiotickej Multirezistentné kmene terapii, došlo k narušeniu Acinetobacter baumannii (MRAB) normálnej mikroflóry Najmä na jednotkách intenzívnej starostlivosti, pri riadenej ventilácii, dlhodobej hospitalizácii Z Gram-negatívnych baktérií sa pri nozokomiálnych infekciách môže ešte uplatniť Enterobacter cloacae, Proteus mirabilis, Alcaligenes faecalis a zástupcovia rodu Ochrobactrum a Legionella. Bacillus cereus ako oportúnny patogén nie je iba pôvodcom tzv. alimentárnych intoxikácií, známych ako otravy z potravín („food poisoning“) alebo infekcií gastrointestinálneho traktu (gastroenteritíd), ale je čoraz častejšie aj pôvodcom nozokomiálnych nákaz 258
u imunokompromitovaných pacientov. Ďalšou ohrozenou skupinou sú novorodenci a pacienti so zavedeným katétrom. Navyše, B. cereus je často izolovaný pri ťažkých infekciách očí a infekciách rán po traumatickom poškodení alebo po chirurgických zákrokoch. Medzi ďalšie infekcie, pôvodcom ktorých môže byť B. cereus, patrí náhla septikémia, meningitída a abscesy mozgu, pneumónia, endokarditída, endoftalmitída a infekcie mäkkých tkanív. Rothia mucilaginosa je izolovaná z dutiny ústnej a respiračného traktu a môže byť pôvodcom endokarditídy a meningitídy cicavcov, vrátane človeka (onkologickí a hematologickí pacienti). Corynebacterium jeikeium je súčasťou normálnej mikroflóry kože. Môže však byť pôvodcom fatálnych infekcií (endokarditídy, sepsy, infekcie rán,), najmä u imunokompromitovaných pacientov alebo pri nozokomiálnych infekciách v nemocniciach, sanatóriách a domovoch dôchodcov. Mycobacterium xenopi patrí medzi pomaly rastúce termofilné mykobaktérie s optimálnou kultivačnou teplotou 42 – 45 °C. M. xenopi bolo prvýkrát izolované z kožných lézií pazúrnatky vodnej (Xenopus leavis), žaby pôvodne žijúcej v Afrike. Je často izolované zo systémov s horúcou vodou, najmä v nemocniciach, čo môže byť aj príčinou nozokomiálnych infekcií, resp. pseudoinfekcií, o ktorých hovoríme v prípade, že dôjde k sekundárnej kontaminácii klinických vzoriek M. xenopi. 6.1.6 Pôvodcovia nákaz ako súčasť biologickej hrozby (bioterorizmu) Medzi biologické faktory alebo biologické agens s rizikom biologickej hrozby sú zaradené baktérie, vírusy, plesne, parazity a toxíny, ktoré vyvolávajú infekciu, alergiu alebo sú toxické, prípadne sú iným rizikom pre zdravie človeka. Navyše, predstavujú vážnu hrozbu pre ekonomický rozvoj, sociálnu stabilitu a národnú bezpečnosť70. V súčasnosti sú biologické faktory podľa miery rizika nákazy človeka klasifikované v rámci krajín Európskej únie, ale v podstate i ostatného sveta, do štyroch skupín71 (Tab. 6.8): a) biologické faktory 1. skupiny: biologické faktory, pri ktorých nie je pravdepodobné, že by mohli spôsobiť ochorenie ľudí; b) biologické faktory 2. skupiny: biologické faktory, ktoré môžu spôsobiť ochorenie ľudí a mohli by predstavovať nebezpečenstvo pre zamestnancov, ale nie je pravdepodobné, že sa ochorenie rozšíri v populácii, pričom obvykle je k dispozícii účinná profylaxia alebo liečba; c) biologické faktory 3. skupiny: biologické faktory, ktoré môžu spôsobiť závažné ochorenie ľudí a vážne nebezpečenstvo pre zamestnancov; môžu predstavovať riziko rozšírenia v populácii, pričom obvykle je k dispozícii účinná profylaxia alebo liečba; 259
d) biologické faktory 4. skupiny: biologické faktory, ktoré spôsobujú závažné ochorenie ľudí a sú vážnym nebezpečenstvom pre zamestnancov; môžu predstavovať vysoké riziko rozšírenia v populácii, pričom obvykle nie je k dispozícii účinná profylaxia alebo liečba. Uvedenej klasifikácii biologických faktorov zodpovedajú aj požiadavky na vybavenie laboratórií, v ktorých sa s nimi pracuje. Štyrom skupinám biologických faktorov zodpovedajú aj štyri úrovne biologickej ochrany v laboratóriu (BSL 1 – 4 = Biosafety level 1 – 4)72. Tab. 6.8 Kategorizácia biologických faktorov (baktérií a ich toxínov) v USA, EÚ a Rusku podľa miery rizika nákazy človeka („Biosafety category“) a miery rizika ohrozenia ľudí („Biodefense category“)71 Biologický faktor Riziko Riziko ohrozenia nákazy „Biodefense „Biosafety category“ category“ EÚ USA EÚ USA Rusko Bacillus anthracis 3 2 Veľmi vysoké Kategória A Skupina 1 Yersinia pestisa 3 3 (2) Veľmi vysoké Kategória A Skupina 1 Francisella tularensisb 3 (2) 3 (2) Veľmi vysoké Kategória A Skupina 1 Botulotoxín Clostridium botulinum 2 2 Veľmi vysoké Kategória A Skupina 1 Burkholderia mallei 3 3 Veľmi vysoké Kategória B Skupina 1 Burkholderia pseudomallei 3 3 Vysoké Kategória B - Rickettsia prowazekii 3 3 Vysoké Kategória B Skupina 1 Rickettsia rickettsii 3 3 Vysoké - Coxiella burnetiic 3 3 (2) Vysoké Kategória B Skupina 1 Brucella spp. 3 3 Vysoké Kategória B Skupina 2 Enterotoxín B Staphylococcus aureus 2 2 - Kategória B Skupina 3 ε (epsilon) toxín Clostridium perfringens 2 - - Kategória B - Vibrio cholerae 2 2 Vysoké Kategória B Skupina 2 Salmonella spp.d 3 (2) 2 Vysoké Kategória B Skupina 3 Shigella spp.e 3 (2) 2 Vysoké Kategória B Skupina 3 Escherichia coli O157:H7 3 2 Vysoké Kategória B - Chlamydia psittacif 3 (2) 2 Vysoké Kategória B - Corynebacterium diphtheriae 2 2 Vysoké -- Legionella pneumophila 2 2 Vysoké -- Mycobacterium tuberculosis 3 3 Vysoké Kategória C - a = podľa americkej kategorizácie kmene Y. pestis pgm- (chýba im pgm lokus /pgm = pigmentation/ o veľkosti 102 kb, ktorý kóduje niektoré faktory virulencie a kmene lcr- (chýba im plazmid virulencie pCD1 označovaný tiež ako pLcr (Lcr = Low calcium response virulence) patria do 2. skupiny. b = podľa americkej kategorizácie F. tularensis subsp. novicida, kmeň Utah 112, F. tularensis subsp. holartica kmeň LVS a F. tularensis subsp. tularensis kmeň ATCC6323 patria do 2. skupiny; podľa kategorizácie EÚ kmene F. tularensis subsp. tularensis sú v 3. skupine a kmene F. tularensis subsp. holartica sú v 2. skupine. c = podľa americkej kategorizácie C. burnetii kmeň Nine Mile a kmene II. fázy C. burnetii patria do 2. skupiny. d = podľa kategorizácie EÚ kmene S. typhi patria do 3. skupiny, ostatné kmene salmonel patria do 2. skupiny. e = podľa kategorizácie EÚ kmene S. dysenteriae typ 1 patria do 3. skupiny, kmene ostatných šigel patria do 2. skupiny. f = podľa kategorizácie EÚ aviárne kmene Chlamydia psittaci patria do 3. skupiny, kmene Chlamydia psittaci iného ako aviárneho pôvodu patria do 2. skupiny. Podľa uvedenej klasifikácie doposiaľ nie je ani jeden bakteriálny patogén zaradený medzi biologické faktory 4. skupiny, i keď inhalačná forma antraxu, pôvodcom ktorej je Bacillus 260
anthracis, a pľúcna forma moru, pôvodcom ktorej je Yersinia pestis, stále patria medzi pretrvávajúcie vysoko nebezpečné nákazy človeka (Tab. 6.8). Medzi biologické faktory 4. skupiny je nateraz okrem vírusu pravých kiahní (Orthopoxvirus) zaradená relatívne veľká skupina vírusov z rodu Filovirus (Ebola vírus, Marburg vírus), Arenavirus (Lassa vírus, Machupo vírus, Guanarito vírus, Junin vírus, Sabiá vírus), Nairovirus (Vírus krymsko-konžskej hemoragickej horúčky), Flavivirus (Vírus omskej hemoragickej horúčky, Vírus choroby Kyasanurského lesa), ktorí sú pôvodcami hemoragických horúčok človeka71. 6.1.7 Pôvodcovia ostatných významných infekcií človeka Medzi pôvodcov ostatných významných bakteriálnych infekcií človeka patria predovšetkým bakteriálne patogény, ktoré sú hostiteľsky adaptované na človeka73,74. Výnimkou je Clostridium tetani, pôvodca tetanu nielen človeka, ale aj mnohých zvierat a Streptococcus mutans, ktorý sa považuje za pôvodcu zubného kazu človeka, ale bol popísaný aj pri psoch69 (Tab. 6.9). Tab. 6.9 Pôvodcovia ostatných významných infekcií človeka Pôvodca Cesta/Prameň infekcie Choroba Treponema pallidum Sexuálnym stykom Syfilis Bordetella pertussis Kvapôčkovou cestou Čierny kašeľ (pertussis) Neisseria meningitidis Po prelomení Meningitída hematoencefalickej bariéry Haemophilus influenzae Kvapôčkovou cestou Invazívne i neinvazívne a perinatálne infekcie človeka (meningitída, pneumónia, sinisitída) Streptococcus pyogenes Kontaktom Lokalizované hnisavé infekcie, invazívne a toxické ochorenia, neskoré následky streptokokových nákaz Streptococcus pneumoniae Kvapôčkovou cestou; Respiračné infekcie; meningitída; sepsa; otitída; endogénne infekcie konjunktivitída; peritonitída Streptococcus mutans Tvorba zubného kazu Clostridium tetani Kontaktom Chlamydia trachomatis Kontaminovanou pôdou Tetanus Sexuálnym stykom; Lymfogranuloma venereum; trachóm kontaktom Mycobacterium leprae Kontaktom Lepra Tracheobronchitída; atypická pneumónia Mycoplasma pneumoniae Kvapôčkovou cestou Významným faktom uvedených patogénov je aj tá skutočnosť, že sa uplatňujú ako primárne patogénne organizmy. To znamená, že vyvolajú infekciu bez predchádzajúcej vírusovej alebo inej bakteriálnej infekcie. Voči viacerým z nich sa ľudstvo chráni účinnou, v niektorých prípadoch aj povinnou, vakcináciou. Zaujímavou je aj tá skutočnosť, že Treponema pallidum a Mycobacterium leprae patria medzi jedny z mála „klasických“ patogénov, ktoré nevieme dodnes izolovať a kultivovať za in vitro podmienok. 261
6.2. TAXONOMICKÉ ZATRIEDENIE VÝZNAMNÝCH BAKTERIÁLNYCH PATOGÉNOV ČLOVEKA A ZVIERAT Z dôvodu lepšieho a prehľadnejšieho spracovania faktorov patogenity a virulencie sú jednotlivé bakteriálne patogény zaradené do čeľadí a rodov s krátkou charakteristikou a popisom ich významu. 6.2.1 Taxonomické zatriedenie významných Gram-negatívnych bakteriálnych patogénov V Tab. 6.10 sú uvedené významné bakteriálne patogény zo skupiny Gram-negatívnych zárodkov. Kritériom pre ich zaradenie do skupiny významných bakteriálnych patogénov bola skutočnosť, že sa jedná buď o pôvodcu, resp. pôvodcov vysoko nebezpečnej nákazy, biologickej hrozby, novej alebo znovuobjavujúcej sa infekcie, zoonózy, rezistentnej nákazy, nozokomiálnej infekcie alebo sú to pôvodcovia ostatných významných infekcií73. Tab. 6.10 Taxonomické zatriedenie významných Gram-negatívnych bakteriálnych patogénov Čeľaď Rod Zástupca Choroba Význam Z Leptospiraceae Leptospira Leptospira spp. Leptospiróza Z OVI Borreliaceae Borrelia Borrelia spp. Endemická návratná Z OVI horúčka Z Borrelia recurrrentis Epidemická návratná Z Z horúčka OVI OVI Borrelia burgdorferi sensu Lymská borelióza OVI lato komplex Z, NOI Spirochaetaceae Treponema Treponema pallidum Syfilis BH, Z Spirillaceae Spirillum Spirillum minus OVI Horúčka z krysieho Campylobacteriaceae Campylobacter Camplylobacter jejuni subsp. pohryznutia (z angl. „Rat bit fever“) Kampylobakterióza Arcobacteriaceae Arcobacter jejuni , Camplylobacter coli Gastroenteritída Helicobacteriaceae Helicobacter Arcobacter butzleri Helicobacter pylori Chronická gastritída; peptické vredy Bartonellaceae Bartonella Bartonella bacilliformis Carrionova choroba Bartonella quintana Brucellaceae Brucella Zákopová horúčka Alcaligenaceae Bordetella Bartonella henselae, (volynská horúčka, B. clarridgeiae, B. koehlerae 5-dňová horúčka, Febris Brucella spp. quintana); epidemická Bordetella pertussis návratná horúčka Choroba z mačacieho poškriabania (z angl. „Cat scratch disease“) Brucelóza Čierny kašeľ (pertussis) 262
Burkholderiaceae Burkholderia Burkholderia mallei Maleus (sopľavka) BH, Z Neisseriaceae Burkholderia pseudomallei Pseudomaleus BH, Z Neisseria (melioidóza) Legionellaceae Burkholderia cepacia komplex Nozokomiálne infekcie NI Pseudomonadaceae Legionella Neisseria gonorrhoeae Kvapavka RN Moraxellaceae Pseudomonas Kmene rezistentné na Francisellaceae Acinetobacter cefalosporíny tretej generácie Meningitída OVI Flavobacteriaceae Francisella a ostatné antibiotiká Pneumónia BH Enterobacteriaceae Capnocytophaga Neisseria meningitidis (Legionárska choroba) Escherichia Legionella pneumophila Nozokomiálne infekcie RN, NI Yersiniaceae Klebsiella Multirezistentné kmene Nozokomiálne infekcie RN, NI Pasteurellaceae Plesiomonas Pseudomonas aeruginosa Tularémia BH, Z Salmonella Acinetobacter baumannii Horúčka z pohryznutia Z Vibrionaceae Shigella Francisella tularensis psom (z angl.“Dog bite Leptotrichiaceae Yersinia Capnocytophaga canimorsus fever“) BH, Z Anaplasmataceae Hemolyticko-uremický Frederiksenia Escherichia coli O157:H7 syndróm RN Rickettsiaceae Haemophilus Najmä infekcie ESBL kmene močového traktu OVI Pasteurella Escherichia coli Intestinálne infekcie Vibrio Kmene ostatných patotypov RN Escherichia coli Bronchopneumónie; Streptobacillus ESBL kmene uroinfekcie; septikémia Z Anaplasma Klebsiella pneumoniae Gastroenteritída Ehrlichia Plesiomonas shigelloides a extraintestinálne BH, Z infekcie BH Neorickettsia Salmonella spp. Salmonelóza VNN, BH, Rickettsia Shigella spp. Šigelóza Z Yersinia pestis Mor človeka Z Yersinia enterocolitica Enterokolitída Z (yersinióza) Yersinia pseudotuberculosis Lymfadenitída; Z enterokolitída Z Frederiksenia canicola Infekcie rán OVI Haemophilus felis Infekcie rán Haemophilus influenzae Meningitída, pneumónia, Z sinisitída P. multocida, P. dagmatis, Infekcie rán BH P. stomatis, P. oralis, P. canis Z Vibrio cholerae Cholera V. parahaemolyticus, Gastroenteritídy Z V. vulnificus, V. mimicus, (vibriózy) Z V. fluvialis a V. furnissii Streptobacillus moniliformis Haverhillská horúčka NOI, Z Anaplasma phagocytophilum Humánna granulocytárna anaplazmóza Z E. canis, E. chaffeensis, Humánna monocytárna E. muris ehrlichióza Z E. ewingii Humánna granulocytárna BH, OVI ehrlichióza Neorickettsia sennetsu Horúčka sennetsu Rickettsia prowazekii Škvrnitý týfus; epidemická návratná horúčka 263
Rickettsia typhi Endemický týfus; syn. Z murínny týfus, myší týfus; myšia alebo krysia škvrnivka Rickettsia felis Felínny týfus; syn. Z mačacia alebo blšia škvrnivka Rickettsia rickettsii Horúčka Skalistých hôr BH, Z Rickettsia slovaca Kliešťová Z lymfadenopatia Rickettsia acari Rickettsiové kiahne Z Orientia Orientia tsutsugamushi Krovinný týfus; syn. Z Japonská riečna horúčka; horúčka cucugamuši Coxiellaceae Coxiella Coxiella burnetii Q-horúčka BH, Z Chlamydiaceae Chlamydia Chlamydia psittaci Psitakóza/ornitóza BH, Z Chlamydia trachomatis Lymfogranuloma OVI venereum; trachóm; chlamydióza Chlamydia abortus Chrípke podobné Z ochorenie s abortami u gravidných žien Parachlamydiaceae Parachlamydia Parachlamydia Bronchitídy; pneumónie Z acanthamoebae VNN = vysoko nebezpečná nákaza; BH = biologická hrozba; Z = zoonóza; RN = rezistentná nákaza; NI = nozokomiálna infekcia; NOI = novoobjavujúca sa infekcia; OVI = ostatné významné infekcie 6.2.2 Taxonomické zatriedenie významných Gram-pozitívnych bakteriálnych patogénov V Tab. 6.11 sú uvedené významné bakteriálne patogény zo skupiny Gram-pozitívnych zárodkov. Kritériom pre ich zaradenie do skupiny významných bakteriálnych patogénov bola, obdobne ako pri Gram-negatívnych baktériách, skutočnosť, že sa jedná buď o pôvodcu, resp. pôvodcov vysoko nebezpečnej nákazy, biologickej hrozby, novej alebo znovuobjavujúcej sa infekcie, zoonózy, rezistentnej nákazy, nozokomiálnej infekcie alebo sú to pôvodcovia ostatných významných infekcií74. Tab. 6.11 Taxonomické zatriedenie významných Gram-pozitívnych bakteriálnych patogénov Čeľaď Rod Zástupca Choroba Význam BH Staphylococcaceae Staphylococcus Enterotoxín B Stafylokoková OVI koaguláza+ kmene Staphylococcus aureus enterotoxémia RN, NI TSST-1, enteroroxín A, Stafylokokový B a C, výnimočne D syndróm toxického alebo E Staphylococcus šoku aureus MRSA, PVL kmene Nozokomiálne a Staphylococcus aureus komunitné infekcie 264
Staphylococcus S. epidermidis, Nozokomiálne a NI komunitné infekcie koaguláza- kmene S. hominis, Enterococcaceae Enterococcus S. haemolyticus Nozokomiálne infekcie RN, NI VRE a linezolid rezistentné kmene najmä Enterococcus faecalis Streptococcaceae Streptococcus Enterococcus faecium Stafylokokový NOI syndróm toxického Pyrogénny exotoxín A, šoku B, C a mitogénny exotoxín Streptococcus pyogenes Šarlach (scarlatina) OVI Pyrogénne exotoxíny Streptococcus pyogenes Ruža (erysipelas), OVI Streptococcus tonzilitída, faryngitída, pyogenes fasciitída, celulitída a ďalšie Streptococcus Respiračné infekcie; OVI pneumoniae meningitída; sepsa; otitída; konjunktivitída; peritonitída Streptococcus mutans Tvorba zubného kazu OVI Bacillaceae Bacillus Bacillus anthracis Antrax VNN, Listeriaceae Listeria Bacillus cereus Gastroenteritída BH, Z Erysipelotrichaceae Erysipelothrix Listeria monocytogenes Listerióza Z Erysipelothrix Červienka (erysipeloid) Z Z rhusiopathiae Clostridiaceae Clostridium Clostridium botulinum Botulizmus BH Clostridium BH perfringens typ A Nekrotizujúca alebo enterotoxínová enteritída Peptostreptococcaceae Clostridioides Clostridium tetani Tetanus OVI Corynebacteriaceae Corynebacterium Clostridioides difficile Postantibiotická NOI, kolitída RN, NI Corynebacterium BH, Záškrt (diftéria) Mycobacteriaceae Mycobacterium diphtheriae Tuberkulóza BH, RN Mycobacterium tuberculosis Z Mycobacterium bovis Tuberkulóza Mycobacterium leprae Lepra OVI Mycoplasmataceae Mycoplasma Mycoplasma Tracheobronchitída; OVI pneumoniae atypická pneumónia VNN = vysoko nebezpečná nákaza; BH = biologická hrozba; Z = zoonóza; RN = rezistentná nákaza; NI = nozokomiálna infekcia; NOI = novoobjavujúca sa infekcia; OVI = ostatné významné infekcie 265
6.3. FAKTORY VIRULENCIE VÝZNAMNÝCH GRAM-NEGATÍVNYCH BAKTERIÁLNYCH PATOGÉNOV ČLOVEKA A ZVIERAT 6.3.1 Rod Borrelia Borélie sú Gram-negatívne, mikroaerofilné spirochéty. Majú dlhé, špirálovito vinuté telo o dĺžke 3 – 180 μm a priemere 0,2 – 0,3 μm. Patria medzi stredne veľké až veľké spirochéty75. Špirálovito vinuté telo borélie, ktoré má 4 – 15 závitov sa pohybuje pomocou rotácie okolo pozdĺžnej osi alebo zmršťovaním a naťahovaním a umožňuje im prenikať i do miest, kam sa iné organizmy nedostanú. Počet periplazmatických bičíkov je u borélií rozdielny. Jednak medzi zástupcami komplexu Borrelia burgdorferi sensu lato (B. burgdorferi s. l.), ako i medzi jednotlivými druhmi. Borélie sú rozšírené globálne. K infekcii dochádza najčastejšie po prisatí sa vektora, ďalej cez drobné exkoriácie, trhliny alebo iné kožné defekty, napríklad pri neopatrnom a nechránenom odstraňovaní infikovaného kliešťa, ale taktiež transplacentárne, mliekom alebo močom infikovaných zvierat. V prenose infekcie zohrávajú úlohu aj rezervoároví hostitelia. Názov rodu nesie meno po francúzskom lekárovi a bakteriológovi Amédée Borrelovi (1867 – 1936), ktorý v rokoch 1892 – 1916 pracoval v Pasteurovom inštitúte a venoval sa okrem iného aj štúdiu spirochét. Medzi patogény človeka, okrem už uvedeného komplexu B. burgdorferi s. l., pôvodcov lymskej boreliózy, patrí ďalej B. recurrrentis, pôvodca epidemickej návratnej horúčky a relatívne veľká skupina pôvodcov endemickej návratnej horúčky človeka, najmä B. hermsii, B. duttonii, B. turicatae, B. crocidurae, B. parkeri, B. persica a iné, ako aj ďalšie borélie izolované pri ochoreniach človeka podobných borelióze. Borelióza vyvolané boréliami, delia Podľa klinických prejavov sa infekcie človeka, do dvoch skupín76: a) lymská borelióza a b) návratná horúčka (epidemická alebo endemická). Lymská borelióza Lymská borelióza je multisystémové infekčné ochorenie postihujúce najčastejšie kožu, kĺby, srdce a nervový systém a je najrozšírenejšia kliešťami prenášaná zoonóza na severnej pologuli. 266
Prvé zmienky o lymskej borelióze človeka sa objavili v druhej polovici 19. storočia, kedy boli popísané a publikované jej rôzne klinické prejavy ešte bez poznania jej pôvodcu. Z pohľadu hostiteľského organizmu choroba prebieha v troch štádiách: a) štádium včasnej lokalizovanej infekcie (objavuje sa o niekoľko dní až týždňov po infekcii): erythema migrans, boréliový lymfocytóm; b) štádium včasnej diseminovanej infekcie (objavuje sa po 3 týždňoch až 5 mesiacoch po infekcii): široká škála systémových prejavov (koža, nervový, muskuloskeletálny a kardiovaskulárny systém) a c) štádium neskorej diseminovanej infekcie (objavuje sa o pol roka až niekoľko rokov po infekcii): lymská artritída, acrodermatitis chronica atrophicans, chronický neurologický syndróm. Neexistuje však klinický obraz, ktorý by bol pre boreliózu patognomický. Diagnóza sa stanovuje na základe epidemiologickej anamnézy, klinického obrazu a výsledkov ďalších vyšetrení. Pôvodcom lymskej boreliózy je komplex B. burgdorferi s. l., súčasťou ktorého je dnes už viac ako 20 ekologicky i geneticky rôznych genospecies77. Z doposiaľ identifikovaných genospecies komplexu B. burgdorferi s. l. iba B. burgdorferi sensu stricto (Borrelia burgdorferi s. s.), B. afzelii, B. garinii, B. valaisiana, B. spielmanii a B. bavariensis sú považované za patogénne pre človeka a pôvodcov lymskej boreliózy (Tab. 6.12). Tab. 6.12 Genospecies komplexu Borrelia burgdorferi s. l. – pôvodcovia lymskej boreliózy človeka Genospecies Vektor Geografické Patogenita rozšírenie B. burgdorferi Ixodes ricinus (Európa) Európa Lymská borelióza – artritída sensu stricto* Ixodes uriae (Švédsko) USA Ixodes pacificus (USA) Ixodes scapularis (USA) Ixodes damini (USA) B. afzelii Ixodes ricinus (Európa) Európa Lymská borelióza – kožná forma Ixodes persulcatus (Ázia) Ázia B. garinii subsp. Ixodes ricinus (Európa) Európa Lymská borelióza – neurologická forma bavariensis Ixodes persulcatus (Ázia) Ázia Ixodes hexagonus (Európa) Ixodes nipponensis (Ázia) B. spielmanii Ixodes ricinus Európa Lymská borelióza B. valaisiana Ixodes ricinus (Európa) Európa Lymská borelióza Ixodes colummnae (Ázia) Čína, Kórea Ixodes spinipalpis (Ázia) Japonsko Ixodes granulatus (Ázia) Taivan *sensu stricto (lat.) = „v presnom/užšom zmysle slova“ *sensu lato (lat.) = „v širšom zmysle slova“ 267
Na Slovensku sa vyskytuje najčastejšie B. afzelii, B. valaisiana a B. garinii subsp. bavariensis. Za možných pôvodcov lymskej boreliózy sú považované aj niektoré ostatné genospecies komplexu B. burgdorferi s. l. (Tab. 6.13). Tab. 6.13 Genospecies komplexu Borrelia burgdorferi s. l. – možní pôvodcovia lymskej boreliózy človeka Genospecies Vektor Geografické Patogenita rozšírenie B. kurtenbachii Ixodes minor USA Možný pôvodca lymskej boreliózy; Ixodes affinis koinfekcia B. kurtenbachii B. californiensis Ixodes scapularis USA a B. bissettiae Ixodes pacificus Možný pôvodca lymskej boreliózy Ixodes jellisonii B. lusitaniae Ixodes spinipalpis Európa Možný pôvodca lymskej boreliózy Ixodes ricinus severná časť B. bissettiae Ixodes ricinus USA Možný pôvodca lymskej boreliózy Ixodes pacificus Európa severná časť Ixodes scapularis USA Ixodes spinipalpis B. carolinensis Ixodes minor USA Možný pôvodca lymskej boreliózy B. americana Ixodes minor USA Možný pôvodca lymskej boreliózy Ixodes pacificus B. yangztensis Ixodes minor Ázia Možný pôvodca lymskej boreliózy Ixodes persulcatus Ixodes granulatus B. japonica Haemophysalis bispinosa Japonsko Možný pôvodca lymskej boreliózy B. sinica Možný pôvodca lymskej boreliózy Ixodes ovalus Japonsko B. turdi Čína Možný pôvodca lymskej boreliózy B. tanukii Ixodes tanuki (Japonsko) Možný pôvodca lymskej boreliózy Ixodes ovalus (Čína) Japonsko Ixodes turdus Japonsko Ixodes tanuki Ixodes ovalus Cirkulácii borelií a udržaniu nákazy napomáha predovšetkým široká rozmanitosť stavovcov, ktorí môžu byť infikovaní. Uvádza sa, že infikovaných môže byť približne 80 druhov cicavcov a vtákov a borélie boli izolované asi od 30 druhov hematofágnych článkonožcov, i keď ich prenos je sprostredkovaný predovšetkým kliešťami z rodu Ixodes. Na Slovensku žije 20 druhov ixodových kliešťov a z nich je 7 druhov epidemiologicky významných. Ak vychádzame zo skutočnosti, že rezervoárom infekcie je taký hostiteľ, v organizme ktorého pôvodca pretrváva a pôsobí ako dlhodobý prameň infekcie pre iné stavovce alebo vektory, tak v prípade boreliózy hlavnými rezervoármi infekcie sú rôzne druhy cicavcov (predovšetkým jelenia a srnčia zver, hlodavce) a vtáky spolu s kliešťami. U rezervoárových zvierat prebieha infekcia asymptomaticky. Kliešte z rodu Ixodes patria do skupiny trojhostiteľských kliešťov, nakoľko každé z troch štádií ich životného cyklu (larva, nymfa, imágo) cicia krv na inom spektre hostiteľov. Larvy a nymfy 268
preferujú malé hlodavce a vtáky, imága (dospelé jedince) primárne cicajú väčšie cicavce, vrátane domácich zvierat. Všetky vývojové štádiá sa stávajú infekčnými po ingescii borélií v priebehu cicania krvi na infikovaných cicavcoch alebo vtákoch. Návratná horúčka Návratná horúčka alebo návratný týfus (Typhus recurrens) je choroba, ktorá je známa oveľa dlhšie ako lymská borelióza. V Európe má však menší význam. V závislosti na pôvodcovi návratnej horúčky a jeho vektorovi sú známe dva typy návratnej horúčky: a) epidemická návratná horúčka (Louse borne relapsing fever = návratná horúčka prenášaná všami) a b) endemická návratná horúčka (Tick borne relapsing fever = návratná horúčka prenášaná kliešťami). Epidemickú návratnú horúčku (Louse borne relapsing fever) vyvoláva B. recurrrentis. Medzi ďalších dvoch neboréliových pôvodcov epidemickej návratnej horúčky patrí Rickettsia prowazekii a Bartonella quintana. Vo všetkých troch prípadoch vektorom uvedených patogénov je voš šatová. Epidemická návratná horúčka je ochorenie viazané na zavšivavenú populáciu v nehygienických podmienkach, ktoré môžu nastať najmä počas vojny a prírodných katastrof. Rezervoárom pôvodcu je jedine človek, voš šatová, ktorá na ňom cicia, je iba pasívnym prenášačom. Endemická návratná horúčka (Tick borne relapsing fever) je však zoonózou a primárne sa vyskytuje v Afrike, Španielsku, Saudskej Arábii, Ázii, v západnej časti USA a v niektorých častiach Kanady. Bola popísaná relatívne veľká skupina borélií, ktoré sa podieľajú na jej vzniku, najčastejšie je to však B. hermsii, B. duttonii, B. turicatae, B. crocidurae, B. parkeri a B. persica. Vektormi uvedených borélií sú kliešťovce z rodu Ornithodoros. Bol popísaný aj prípad endemickej návratnej horúčky vyvolaný B. miyamotoi, kde vektormi uvedenej borélie boli kliešte z rodu Ixodes78. Faktory virulencie zástupcov rodu Borrelia Faktory virulencie borélií boli najlepšie preštudované v komplexe B. burgdorferi s. l., pôvodcov lymskej boreliózy človeka a zvierat a sú uvedené v Tab. 6.1479-83. 269
Tab. 6.14 Faktory virulencie komplexu Borrelia burgdorferi s. l. Faktor virulencie Úloha v patogenéze Proteíny vonkajšej membrány: OspA/OspB – úloha adhezívnych molekúl pri osídľovaní Osp (Outer surface proteins): tráviaceho traktu kliešťa. OspA/OspB OspC – umožňuje boréliám opustiť tráviaci trakt kliešťa OspC a prejsť do jeho slinných žliaz; má schopnosť viazať imunoregulačný proteín Salp15 prítomný v slinách kliešťa a napomôcť boréliám prečkať imunitnú reakciu v iniciačnej fáze infekcie hostiteľa. Povrchový proteín VlsE (Variable major Zabezpečuje boréliám vysokú antigénnu variabilitu a možnosť úniku pred obrannými mechanizmami hostiteľa. protein like sequence Expressed) Povrchové proteíny pre reguláciu Viažu na seba H-faktor zapojený do aktivácie komplementovej kaskády. Napomáhajú boréliám uniknúť mechanizmom komplementu: nešpecifickej imunity. CRASPs (Complement Regulator – Acquiring Surface Proteins) Erp proteíny (Erp = OspE/F related proteins) Proteíny s funkciou adhezívnych molekúl v spojivovom Proteíny viažuce sa na hostiteľské tkanivo tkanive. Zabezpečujú uchytenie sa borélií v spojivovom (Host tissue binding proteins): tkanive. Dekorín viažuci proteín A a B Sú dôležité pre vznik a disemináciu infekcie. (Dbp = Decorin binding protein) Fibronektín viažuci proteín BBK 32 (Fbp = Fibronectin binding protein) Glykozaminoglykán viažuci proteín (Bgp = Borrelia glycosaminoglycans binding protein) Adhezívne vlastnosti. Porínom podobné proteíny: P66 Efluxná pumpa z rodiny RND Zabezpečuje aktívny eflux (vylúčenie) antibiotika (RND = Resistance Nodulation cell z bakteriálnej bunky = multirezistencia voči antibiotikám Division family) dôležitá na prežívanie baktérií v hostiteľských bunkách. Povrchové lipoproteíny: Bpt (Borrelia persistence in ticks): Hlavný agonista zápalu. BptA Dôležitý pre perzistenciu patogénu v kliešťoch. Vyžadovaný na prenos patogénu z kliešťa na hostiteľa. Medzi ďalšie faktory virulencie borélií patria: a) periplazmatické bičíky Borélie vďaka prítomným periplazmatickým bičíkom, schopnosti pohybu pomocou rotácie okolo pozdĺžnej osi, resp. zmršťovaním a naťahovaním, sú schopné vyvinúť rýchlosť viac než 2 mm za minútu (na porovnanie neutrofilný granulocyt sa pohybuje rýchlosťou 4 μm za minútu). Borélie týmto spôsobom prechádzajú nielen epitelom, ale taktiež hematoencefalickou bariérou chrániacou mozog. I napriek tomu, že borélie patria primárne medzi extracelulárnych patogénov, sú schopné prenikať i do buniek hostiteľa a naďalej v nich prežívať, a to i v bunkách imunitného systému. b) plazmidy Bunková stena borélií sa skladá z vrstvy peptidoglykánu, lipopolysacharidu a z vonkajšej strany je krytá lipoproteínovou vrstvou. 270
Borélie, na rozdiel od ostatných Gram-negatívnych baktérií, majú schopnosť neustále meniť zastúpenie proteínov v lipoproteínovej vrstve, čo im nedáva iba veľké možnosti adaptácie na rôzne prostredie (vektor, hostiteľ), ale je to aj jeden z ich mechanizmov evazivity, t. j. schopnosti prekonať obranu hostiteľa. Borélie, v porovnaní s inými prokaryotickými organizmami, majú malý (v priemere 900 kbp) lineárny chromozóm (5-krát menší ako chromozóm Escherichia coli) s malým počtom génov (menej ako tisíc), ale relatívne veľký počet ďalších genetických štruktúr, nazývaných plazmidy84,85. Lineárne a cirkulárne plazmidy v počte 21 dopĺňajú genóm borélií a okrem iného nesú aj gény pre syntézu proteínov vonkajšej membrány (Osp = Outer surface protein). Vďaka plazmidom, ktoré si môžu v procese horizontálneho prenosu genetickej informácie vymieňať s inými baktériami, sú borélie schopné neustále meniť svoj povrch, prispôsobovať sa vonkajšiemu prostrediu, napr. zmenám teploty pri prechode z vektora na hostiteľa a navyše vyhnúť sa obranným mechanizmom hostiteľa, nakoľko borélie môžu taktiež do okolia uvoľňovať membránové vezikuly obsahujúce povrchové proteíny ako „falošné návnady“, ktoré imunitný systém rozpoznáva ako cudzie a na ktoré reaguje, zatiaľ čo samotná baktéria medzitým už svoj povrch zmenila a efektívne sa „zamaskovala“ pred okolím, a tak sa vyhla obranným mechanizmom hostiteľa. Ostatné spirochéty túto schopnosť nemajú80. 6.3.2 Rod Campylobacter Zástupcovia rodu Campylobacter (z gréckeho campylos = zahnutý, baktron = tyčinka) sú Gram- negatívne tyčinky, buď zakrivené alebo špirálovité, prípadne rovné alebo v tvare písmena S. Sú 0,2 – 0,9 µm dlhé a 0,2 – 0,5 µm široké a netvoria spóry. Aktívne sa pohybujú pomocou bičíka, ktorý je umiestnený buď na jednom alebo oboch póloch, čo im umožňuje charakteristický „vývrtkový“ pohyb43,86,87. C. gracilis, C. hominis, C. ureolyticus a C. blaseri patria medzi nepohyblivé druhy88-90. Kampylobaktery predstavujú skupinu mikroaerofilných a kapnofilných baktérií (pre svoj rast si vyžadujú menej ako 20 % O2 a viac ako 10 % CO2), ktoré majú široké hostiteľské spektrum. Sú relatívne citlivé na environmentálny stres (≥ 21 % O2, sucho, teplo, dezinfekčné prostriedky a kyslé prostredie)91. V súčasnosti rod Campylobacter predstavuje širokú, navyše aj ekologicky, taxonomicky a geneticky rôznorodú skupinu baktérií, ktoré boli izolované z cicavcov, vtákov, plazov a mäkkýšov87. Zástupcovia rodu Campylobacter sú pôvodcami porúch plodnosti a abortov zvierat, intestinálnych chorôb ľudí a zvierat a podieľajú sa taktiež na periodontitíde ľudí. Niektoré z nich sú však komenzálmi intestinálneho a reprodukčného aparátu92,93. 271
V súčasnosti do rodu Campylobacter patrí 35 druhov94. Kampylobakterióza Kampylobaktery sa považujú za jedny z najdôležitejších, potravinami prenášaných baktérií, ktoré u človeka vyvolávajú kampylobakteriózu. Kampylobakterióza je zároveň aj najčastejšie hlásenou gastrointestinálnou infekciou bakteriálneho pôvodu v EÚ od roku 200543. Kampylobakterióza je zoonóza – bakteriálna alimentárna nákaza. Pripomína salmonelózu alebo šigelózu a prejavuje sa enterokolitídou, t. j. zápalom tenkého a hrubého čreva alebo systémovým ochorením. Po ústupe klinických príznakov môže nosičstvo pretrvávať niekoľko dní až týždňov. Komplikácie choroby sa prejavujú zápalom kĺbov (reaktívna artritída ako výsledok autoimunitného ochorenia), zápalom žlčníka, mozgových blán, hemolytickou anémiou a vzácne aj Guillainov-Barrého syndrómom, ktorý je charakterizovaný zápalom periférnych nervov a nervových koreňov, čo sa prejavuje progresívnou svalovou slabosťou (parézou), parestéziami a areflexiou. Lokalizovaným variantom Guillainov-Barrého syndrómu je Miller-Fisherov syndróm, ktorý je klinicky charakterizovaný triádou príznakov – oftalmoplégia, areflexia a ataxia43,95,96. Viac ako 90 % závažných intestinálnych infekcií človeka je vyvolaných C. jejuni subsp. jejuni a C. coli, pričom C. jejuni subsp. jejuni sa považuje za dominantný patogén97,98. Pri použití matematických modelov bolo vypočítané, že za optimálnu infekčnú dávku C. jejuni na vyvolanie kampylobakteriózy človeka sa považuje 9 x 104 baktérií99. V skutočnosti infekčná dávka C. jejuni pre vyvolanie kampylobakteriózy človeka sa môže pohybovať už medzi 500 – 800 mikroorganizmami100. Menej závažné intestinálne infekcie človeka vyvoláva a určité potenciálne riziko predstavuje taktiež C. fetus subsp. fetus, C. fetus subsp. testudinum, C. upsaliensis, C. lari subsp. lari, C. hyointestinalis subsp. hyointestinalis, C. hyointestinalis subsp. lawsonii, C. sputorum, C. concisus a C. insulaenigrae87. Hlavným rezervoárom Campylobacter spp. je zažívací trakt zvierat, najmä hydiny, hovädzieho dobytka, oviec, ošípaných, psov a mačiek100,101. K infekcii človeka dochádza po ingescii kontaminovanej a tepelne neupravenej alebo nedostatočne tepelne upravenej potravy, nepasterizovaného mlieka alebo kontaminovanej vody. Medziľudský prenos sa vyskytuje zriedka. K najrizikovejším potravinám, ktoré u človeka vyvolávajú kampylobakteriózu patrí hydina a produkty z hydiny102,103. 272
Hydina sa považuje za primárneho rezervoárového hostiteľa kampylobakterov, nakoľko 80 – 100 % hrabavej a vodnej hydiny je osídlených kampylobaktermi. Pre dospelú hydinu sú však väčšinou nepatogénne a jeden chov hydiny môže byť nositeľom i viacerých druhov kampylobakterov. Z uvedeného dôvodu je hydina dôležitým prameňom infekcie pre človeka. U hydiny bola izolovaná celá skupina termofilných kampylobakterov, a to C. jejuni subsp. jejuni, C. coli, C. lari a C. upsaliensis. Najdôležitejšie postavenie z nich má C. jejuni subsp. jejuni, ktorý je pre hydinu nepatogénny komenzál a vyskytuje sa v tráviacom trakte klinicky zdravej hydiny a voľne žijúcich vtákov. C. coli je častejšie izolovaný z ošípaných a C. lari z voľne žijúcej vodnej hydiny. U hydiny sa kampylobaktery šíria najčastejšie nepriamo trusom kontaminovanou podstielkou, resp. kontaminovaným krmivom alebo vodou. Nie je vylúčený ani prenos vektormi (hmyzom), kontaminovanými časticami prachu, osobami, dopravnými prostriedkami a pracovnými pomôckami. Po zavlečení nákazy do chovu podstielkou sa infekcia rozšíri v celom kŕdli v priebehu 1 – 2 týždňov. Kampylobaktery neboli preukázané vo vaječnom obsahu, ani na vaječnej škrupine. Neexistujú ani dôkazy o vertikálnom prenose kampylobakterov, nakoľko väčšina dospelej hydiny je perzistentne infikovaná bez klinických príznakov. Ojedinelý záchyt C. jejuni z podškrupinových blán je pripisovaný mechanickému poškodeniu vaječnej škrupiny. Faktory virulencie zástupcov rodu Campylobacter Nateraz ešte nie je známy presný mechanizmus infekcie C. jejuni, prípadne iných zástupcov rodu Campylobacter, a to i napriek veľkému množstvu štúdií týkajúcich sa ich mechanizmov patogenity a virulencie43,100,104,105. Vie sa, že medzi najvýznamnejšie faktory virulencie kampylobakterov patrí: kapsula, S-vrstva, bičíky, adhezíny, lipopolysacharid, lipooligosacharid, tvorba biofilmu, quorum sensing, invazivita, sekrečné systémy, transformácia a genetická variabilita, toxíny, vrátane hemolyzínov, získavanie železa z transferínu a laktoferínu obsiahnutého v sére a na slizniciach hostiteľa, antibiotiko- rezistencia, prípadne ďalšie43,100,106. a) kapsula Kapsula je polysacharidového charakteru s vysokou variabilitou vo svojom zložení. Je významným faktorom virulencie nielen pri adherencii C. jejuni k epiteliálnym bunkám čreva (kmene bez kapsuly nemajú schopnosť kolonizovať intestinálny trakt), ale aj tým, že prekrýva lipooligosacharid bunkovej steny a zároveň ho chráni pred Toll-podobnými receptormi 273
a spustením prirodzenej imunitnej odpovede hostiteľa107. Mutácia génov zodpovedných za syntézu kapsuly vedie k zvýšeniu citlivosti sérum rezistentných kmeňov k baktericídnemu účinku krvného séra108. Vyhnúť sa imunitnému systému, i keď len na prechodnú dobu, napomáha aj fázová variácia v expresii génov zodpovedných za produkciu kapsulárnych antigénov105,109. Kapsulárne antigény môžu byť využité aj pri serotypizácii izolovaných kmeňov110. b) mikrokapsula alebo S-vrstva Proteínová mikrokapsula alebo S-vrstva (z angl. surface = povrchový), ktorá obklopuje bakteriálnu bunku, je dôležitým faktorom virulencie C. fetus subsp. fetus, nakoľko chráni bakteriálne bunky pred fagocytózou a baktericídnym účinkom krvného séra inhibíciou väzby C3b zložky komplementu na bakteriálnu bunku. Prítomnosť mikrokapsuly je nevyhnutným predpokladom vyvolania systémovej infekcie a abortu u oviec infikovaných C. fetus subsp. fetus111. Vyhnúť sa špecifickým protilátkam voči antigénom S-vrstvy napomáha, obdobne ako pri kapsule, fázová variácia v expresii génov zodpovedných za produkciu antigénov S-vrstvy. c) bičíky/motilita Bičíky sú dôležité pre motilitu a chemotaktickú aktivitu k hlienu a aminokyselinám, ktoré sú prítomné v čreve kurčiat v relatívne veľkom množstve. Z uvedeného dôvodu sú bičíky nevyhnutné pre kolonizáciu čreva105,112. Pre kolonizáciu čreva je však v bičíkoch nevyhnutne potrebná prítomnosť flagelínu. Flagelín pozostáva zo subjednotky FlaA a FlaB. Obidve subjednotky sú kódované flaA a flaB génmi, ktoré sa exprimujú nezávisle od seba a podliehajú antigénnej aj fázovej variácii. I keď subjednotka FlaA je produkovaná vo väčšom množstve ako FlaB a bičík pozostáva obyčajne z FlaA subjednotky, pre motilitu a kolonizáciu je nevyhnutná prítomnosť obidvoch subjednotiek105. d) adhezíny Pri kampylobakteroch bolo popísanych viacero adhezínov. K najlepšie preštudovaným adhezínom kampylobakterov, predovšetkým pri C. jejuni a C. coli, patrí CadF (Campylobacter adhesion to Fibronectin), ktorý je proteínom vonkajšej membrány a viaže sa na fibronektín. CadF spolu s FlpA (Fibronectin-like protein A) sú fibronektín viažuce proteíny a sú dôležité pre in vitro adherenciu k epiteliálnym bunkám a in vivo kolonizáciu čreva kurčiat. 274
CapA (Campylobacter adhesion protein A) je lipoproteínom, ktorý zodpovedá za adherenciu C. jejuni k epiteliálnym bunkám a je dôležitý pre kolonizáciu a navodenie perzistentnej infekcie v čreve kurčiat. PEB 1 (Protein Pei, Ellison and Blaser 1) je adhezínom C. jejuni, ktorý je lokalizovaný v periplazmatickom priestore a viaže sa na asparát a glutamát105,113. Ďalšie adhezíny C. jejuni, dôležité pre in vitro adherenciu, resp. in vivo kolonizáciu, sú uvedené v Tab. 6.15. Tab. 6.15 Adhezíny C. jejuni a ich význam pre in vitro adherenciu a in vivo kolonizáciu (Bolton 2015; upravené)105 Adhezín Význam pre in vitro adherenciu Význam pre in vivo kolonizáciu k bunkovej línii CadF Int407 Kurčiat FlpA Int407 Kurčiat CapA Caco-2 Kurčiat JlpA Hep-2 Nemá PEB 1 HeLa Myší PEB 4 Int407 Myší Cj1496c Int407 Kurčiat MOMP Int407 Nestanovené CPS Int407 Fretiek, kurčiat LOS Int407 Kurčiat Caco-2 Myší CadF: Campylobacter adhesion to Fibronectin (Kampylobakterový adhezín k fibronektínu), FlpA: Fibronectin- like protein A (Fibronektínu podobný proteín A), CapA: Campylobacter adhesion protein A (Kampylobakterový adhezín A), JlpA: Jejuni lipoprotein A (Jejunálny lipoproteín A), PEB 1 a 4: Proteín Pei, Ellison a Blaser 1 a 4, Cj1496c: periplazmatický glykoproteín, MOMP: Major Outer membrane Protein (Hlavný proteín vonkajšej membrány), CPS: Capsular Polysaccharide (Kapsulárny polysacharid), LOS: Lipooligosaccharide (Lipoolisacharid). e) lipopolysacharid/lipooligosacharid Dĺžka opakujúcich sa postranných polysacharidových reťazcov (O-antigénov) v lipopolysacharide (LPS) Gram-negatívnych baktérií je dôležitá pri ich rezistencii voči komplementovému systému krvného séra, t. j. baktericídnemu účinku krvného séra. Sérum rezistentné kmene s dlhými postrannými polysacharidovými reťazcami boli izolované z C. fetus 114. Navyše lipopolysacharid C. fetus vykazuje v porovnaní so zástupcami čeľade Enterobacteriaceae veľmi nízku biologickú aktivitu i napriek tomu, že lipid A, ktorý je súčasťou LPS bunkovej steny kampylobakterov, má schopnosť viazať sa na plazmový proteín, nazývaný lipid-viažuci proteín a spúšťať uvoľnenie prozápalových cytokínov hostiteľa. Táto skutočnosť je pravdepodobne dôležitá pre navodenie perzistentnej kampylobakterovej infekcie. Na druhej strane pri C. jejuni sa vytvára iba drsná forma LPS, v ktorej naopak chýbajú opakujúce sa postranné polysacharidové reťazce (O-antigény). Z uvedeného dôvodu sa takýto lipopolysacharid označuje ako lipooligosacharid (LOS). 275
LOS C. jejuni je dôležitý pri rezistencii voči usmrteniu antimikrobiálnymi kationickými peptidmi (CAPs = Cationic Antimicrobial Peptides) alebo defenzínmi, ktoré sú produkované bunkami hostiteľa ako súčasť vrodenej imunitnej odpovede105. Na význam LOS pri patogenéze infekcie vyvolanej C. jejuni poukazujú nasledovné skutočnosti: - intestinálne izoláty C. jejuni, ktoré majú kratšie LOS, sú citlivé voči usmrteniu antimikrobiálnymi kationickými peptidmi v porovnaní s izolátmi z krvi; - mutácie v LOS génoch znižujú schopnosť C. jejuni adherovať a invadovať epiteliálne bunky čreva; - pri inkubácii C. jejuni pri teplote 37 °C, resp. 42 °C sú exprimované odlišné formy LOS, čo napomáha adaptácii baktérií na rôzne teplotné podmienky v cicavčom a vtáčom intestinálnom trakte a jeho následnej kolonizácii. f) tvorba biofilmu Tvorba biofilmu je jeden zo spôsobov rastu bakteriálnej populácie, ktorý zvyšuje šancu baktérií prežiť za nepriaznivých, až extrémnych podmienok, predovšetkým pri pôsobení UV žiarenia a suchu115,116. Navyše, baktérie v biofilme sú odolnejšie voči dezinfekčným a antimikrobiálnym látkam. I keď doposiaľ u C. jejuni nie sú ešte známe všetky molekulové mechanizmy tvorby biofilmu, pre jeho tvorbu sú však dôležité bičíky, nakoľko flaB mutanty majú menšiu schopnosť tvoriť biofilm117. g) quorum sensing Quorum Sensing (QS) je systém medzibakteriálnej komunikácie, ktorý zahŕňa syntézu, sekréciu a detekciu malých extracelulárnych signálnych molekúl nazývaných autoinduktory. Monitorovaním koncentrácie autoinduktora, sú napr. baktérie schopné „vycítiť“ (to sense) svoju denzitu118. Veľa druhov baktérií využíva quorum sensing na koordináciu expresie svojich génov v závislosti na aktuálnej hustote populácie. Tieto signály, ktoré pôsobia na transkripciu cieľových operónov, sú odovzdávané bunkovými transdukčnými mechanizmami118. Obdobne konajú niektoré sociálne druhy hmyzu, keď využívajú quorum sensing na kolektívne rozhodnutie, napr. kde vybudovať hniezdo. C. jejuni, ako väčšina patogénov, produkuje signálny autoinduktor-2, ktorý je súborom molekúl syntetizovaných s kľúčovým enzýmom LuxS. Z tohto dôvodu je uvedený autoinduktor označovaný ako LuxS/AutoInduktor-2 (AI-2)116,119. Produkcia AI-2 je spojená s expresiou 276
bičíkov, motilitou, reguláciou tvorby biofilmu, autoaglutináciou, schopnosťou plazivého rastu na pevných živných médiách, („swarming motility“ ako u niektorých zástupcov rodu Proteus), expresiou cytoletálneho toxínu, citlivosťou, resp. rezistenciou k oxidačnému stresu a kolonizáciou čreva kurčiat. h) sekrečný systém typu II Sekrečné systémy baktérií sú využívané mnohými bakteriálnymi patogénmi na interakciu s eukaryotickými hostiteľskými bunkami. Pri Gram-negatívnych baktériách bolo doposiaľ popísaných celkovo šesť multigénnych sekrečných systémov označených ako sekrečný systém typu I – VI alebo T1SS – T6SS (z angl. Type 1 – 6 Secretion System)120. Sekrečný systém typu II bol popísaný pri C. jejuni121. Pomocou neho je bakteriálna bunka schopná vyviazať z prostredia voľnú DNA a transportovať ju do svojej cytoplazmy. V závislosti na charaktere deoxyribonukleovej kyseliny, táto je buď čiastočne alebo úplne inkorporovaná do genómu bakteriálnej bunky alebo v prípade plazmidovej DNA sa táto replikuje autonómne od genómovej DNA. Schopnosti získať DNA z vonkajšieho prostredia sa taktiež hovorí „prirodzená kompetencia“. i) sekrečný systém typu IV Genóm C. fetus subsp. venerealis obsahuje unikátny segment DNA (známy tiež ako genómový ostrov), obsahujúci gény, ktoré sú zodpovedné za adaptáciu C. fetus subsp. venerealis v reprodukčnom aparáte. Súčasťou uvedeného genómového ostrova sú aj gény sekrečného systému typu IV. Sekrečný systém typu IV predstavuje aparát, ktorý sprostredkúva transfer DNA a/alebo proteínov medzi bakteriálnymi bunkami alebo medzi bakteriálnymi a eukaryotickými bunkami122. Mutácia génov sekrečného systému typu IV vedie k zníženiu virulencie C. fetus subsp. venerealis. j) prirodzená transformácia a genetická variabilita C. jejuni je prirodzene kompetentný v zmysle schopnosti získavať voľnú DNA z prostredia, čo vedie k rekombinácii medzi rôznymi kmeňmi a zároveň generuje väčšiu genetickú diverzitu. Získavať chromozomálnu alebo plazmidovú DNA z vonkajšieho prostredia cestou horizontálneho prenosu genetickej informácie (transformáciou), umožňuje predovšetkým existencia sekrečných systémov typu II a IV121,122. Navyše, C. jejuni disponuje extenzívnou genetickou variáciou pomocou intragenómových mechanizmov, akými je fázová variácia, génová duplikácia, delécia, frameshift (posun čítacieho rámca) a bodová mutácia123. 277
k) invazivita C. jejuni pri kontakte s epiteliálnymi bunkami produkuje súbor proteínov označených ako Cia antigény (Campylobacter invasion antigens = Campylobacter invazívne antigény), ktoré sú nevyhnutné pre inváziu kampylobakterov do epiteliálnych buniek105,124. Jedným z najlepšie preštudovaných invazívnych antigénov je CiaB, ktorý je 73 kDa125,126. Produkcia invazívnych antigénov pri C. jejuni nie je sprostredkovaná klasickým sekrečným systémom typu III, ale C. jejuni využíva exportný aparát bičíkov, ktorý je obdobný ako sekrečný systém typu III, nakoľko je to tiež súbor proteínov, ktoré vytvárajú dutý útvar podobný injekčnej ihle so základnou bázou ukotvenou v cytoplazmatickej membráne, periplazmatickom priestore a bunkovej stene bakteriálnej bunky, cez ktoré sa „injikujú“ proteíny bakteriálnej bunky priamo do „cieľovej“ hostiteľskej bunky, vrátane invazívnych Cia. Mutácia fla génov nevedie iba k strate motility, ale aj k zastaveniu sekrécie Cia a v konečnom dôsledku aj k strate invazívnych schopností kampylobakterov. Produkciou katalázy a superoxiddismutázy, ktoré eliminujú reaktívne formy kyslíka, je baktériám uľahčené prežitie vo vnútri vakuol epiteliálnych buniek. l) cytoletálny toxín Cytoletálny toxín (CDT = Cytolethal Distending Toxin) je produkovaný C. jejuni, C. coli, C. lari, C. fetus a C. upsaliensis100,105. CDT je komplexom subjednotiek CdtA, CdtB a CdtC. Subjednotky CdtA a CdtC sa viažu k povrchu bunky, čím napomáhajú uvoľneniu aktívnej subjednotky CdtB, ktorá má DN-áze podobnú aktivitu, t. j. schopnosť štiepiť DNA hostiteľských buniek počas ich G1 a G2 fázy86,105. V konečnom dôsledku CDT spôsobuje zablokovanie delenia epiteliálnych buniek črevných klkov a následne ich smrť. U infikovaných jedincov to vedie k narušeniu absorbčnej schopnosti čreva a k hnačke. Cytoletálny toxín sa niekedy označuje za hlavný toxín kampylobakterov. m) hemolyzíny Pri hemolýze dochádza k pretrhnutiu bunkovej steny erytrocytov a „vyliatiu“ hemoglobínu a ostatného obsahu erytrocytov do priestoru. Je to stratégia niektorých baktérií ako získať železo z uvoľneného hemínu, ktorý je komplexom červeného organického pigmentu obsahujúceho železo a ďalších atómov, na ktoré sa viaže kyslík127. Hemolyzíny sú spojené s virulenciou mnohých bakteriálnych patogénov, pri kampylobakteroch je to predovšetkým s C. jejuni a C. coli128. Za hemolytickú aktivitu C. jejuni sú zodpovedné dva gény: ceuE a pldA129. Fosfolipáza A, kódovaná genóm pldA, je zodpovedná za lýzu erytrocytov. 278
Proteín CeuE, kódovaný génom ceuE, je lipoproteínom viažucim sa na periplazmatický priestor. Je súčasťou ABC transportného systému spojeného s transportom enterobaktínu cez cytoplazmatickú membránu. Enterobaktín je železo transportujúca molekula fenolát- katecholátového typu. n) ďalšie toxíny produkované Campylobacter spp. Medzi ďalšie toxíny produkované Campylobacter spp. patrí enterotoxín podobný cholerovému toxínu (C. jejuni, C. coli a C. lari), Shiga toxíny a hepatotoxín105. 6.3.3 Rod Helicobacter Zástupcovia rodu Helicobacter (z gréckeho helicos = špirálovitý a gréckeho baktron = tyčinka) sú Gram-negatívne, mikroaerofilné, špirálovité tyčinky s morfológiou od husto stočenej špirály (H. pylori, H. felis, H. suis) až po mierne ohnuté tyčinky (H. mustelae, H. baculiformis). Jednotlivé druhy sa líšia aj vo veľkosti. Dĺžka baktérií sa pohybuje od 1,5 do 10 µm a šírka od 0,3 do 1,2 µm. Všetky známe druhy helikobakterov sú pohyblivé pomocou bičíkov, počet ktorých v závislosti na druhu sa pohybuje od 4 – 23. Bičíky sú lokalizované na jednom alebo oboch póloch. Rod Helicobacter má v súčasnosti 48 uznaných zástupcov12. Najvýznamnejším patogénom celého rodu je H. pylori. H. pylori je u človeka pôvodcom chronickej gastritídy, peptických vredov (žalúdočných alebo duodenálnych), adenokarcinómu žalúdka a MALT (Mucosa Associated Lymphoid Tissue) lymfómu, ktorý je pomaly rastúcim, tzv. indolentným typom lymfómu130. Významné sú však aj tzv. non-pylori Helicobacter druhy, ktoré prirodzene osídľujú cicavcov (okrem človeka) a vtáky a boli izolované aj z humánnych klinických vzoriek (Tab. 6.16). Skupina non-pylori Helicobacter druhov sa podľa orgánovej špecificity rozdeľuje na podskupinu gastrických a na podskupinu enterohepatálnych druhov. Zástupcovia obidvoch podskupín sú vybavení viacerými génmi virulencie a môžu byť pôvodcami aj viacerých chorôb človeka. Zástupcovia gastrickej podskupiny ako je veľmi často H. suis, ďalej H. heilmannii, H. bizzozeronii, H. felis a H. salomonis môžu byť u človeka pôvodcami chronickej gastritídy, peptických vredov a MALT lymfómu. 279
Tab. 6.16 Významní zástupcovia pylori a non-pylori Helicobacter spp. Druh Prameň infekcie Pridružené ochorenia Popísané ochorenia človeka zvierat Chronická gastritída, peptický vred, karcinóm žalúdka, MALT Skupina lymfóm gastrických druhov Chronická gastritída, žalúdočný vred, MALT lymfóm H. pylori Človek, mačky, Chronická gastritída ovce, primáti1 u nehumánnych primátov a Chronická gastritída, žalúdočný ojedinele u mačiek vred, MALT lymfóm Chronická gastritída, žalúdočný H. heilmannii Psy, mačky, voľne Chronická gastritída, vred, MALT lymfóm žijúce mačkovité dyspepsia u psov a mačiek; šelmy, človek1, MALT lymfóm u myší Chronická gastritída, žalúdočný vred, MALT lymfóm H. bizzozeronii opice1 Chronická gastritída u psov Chronická gastritída, žalúdočný Psy, mačky, človek1 a mačiek vred, MALT lymfóm Doposiaľ neboli zaznamenané H. felis Mačky, psy, králiky, Chronická gastritída žiadne údaje človek1, myši, u mačiek a psov; peptický vred, karcinóm žalúdka, Hnačka, proktokolitída, gepardy MALT lymfóm u myší meningitída, bakteriémia, septická artritída, celulitída H. salomonis Psy, mačky, králiky, Chronická gastritída u psov najmä u imunodeficientných pacientov človek1 a mačiek H. suis Ošípané, človek1, Chronická gastritída, H. mustelae opice peptický vred u ošípaných Fretky Chronická gastritída, peptický vred, karcinóm žalúdka, MALT lymfóm u fretiek Skupina enterohepatálnych druhov Psy, mačky, líšky, Hnačka u psov H. cinaedi škrečok zlatý, a nehumánnych primátov, hepatobiliárne choroby hlodavce, makaky, (hepatitída u opíc, vtáky, človek1 žlčníkové kamene u myší) H. fennelliae Človek1, psy1, Doposiaľ neboli Hnačka, proktokolitída, makaky1 zaznamenané žiadne údaje meningitída, bakteriémia, H. canis septická artritída, celulitída H. bilis Psy, mačky, človek1 Hnačka, hepatitída u psov najmä u imunodeficientných H. canadensis pacientov; hnačka u detí H. pullorum Myši a ostatné Enteritída, chronické Hepatobiliárne choroby, H. hepaticus hlodavce, psy, hepatobiliárne choroby hnačka, celulitída mačky1, človek1 myší Hepatobiliárne choroby Vtáky (husi), Doposiaľ neboli (malignity žlčovodu) hlodavce, ošípané, zaznamenané žiadne údaje králiky, človek1 Hnačka, Crohnova choroba, Hydina, človek1 bakteriémia Myši a iné hlodavce Enteritída, hepatobiliárne Hnačka, enteritída, Crohnova choroby (hepatitída) u choroba, hepatobiliárne hydiny choroby Hepatobiliárne choroby Typhlocolitis (zápal slepého (žlčníkové kamene, zápal a hrubého čreva), žlčníka) enteritída, karcinóm hrubého čreva, hepatobiliárne choroby (hepatitída, žlčníkové kamene, hepatocelulárny karcinóm) u myší 1Relatívne vzácny výskyt 280
Zástupcovia enterohepatálnej podskupiny ako je H. hepaticus, H. canis a H. bilis boli molekulovo-biologickými metódami (PCR) diagnostikovaní pri hepatobiliárnych chorobách človeka. Navyše, niektoré enterohepatálne druhy sa spájajú u človeka s Crohnovou chorobou (H. canadensis, H. pullorum). Avšak, niektoré druhy ako napr. H. hepaticus, H. mustelae a pravdepodobne aj H. bilis majú karcinogénny potenciál pre zvieratá. S pribudajúcim počtom izolovaných zástupcov rodu Helicobacter u zvierat a človeka narastá aj ich zoonotický význam, i keď spôsob prenosu helikobakterov zo zvierat na človeka nie je ešte presne známy, predpokladá sa orálna cesta infekcie. V súčasnosti sú známe tri možné pramene infekcie človeka H. pylori. Môže ním byť samotný človek, nakoľko H. pylori bol vykultivovaný aj zo slín, zubného povlaku a ďasien pri periodontitíde. Navyše, H. pylori sa v dutine ústnej môže vyskytnúť i na prechodnú dobu pri regurgitácii, gastroezofageálnom refluxe alebo zvracaní. Prameňom infekcie pre človeka môžu byť aj zvieratá, predovšetkým psy, mačky a ošípané a fekálne kontaminovaná voda. Bola zistená zarážajúco vysoká prevalencia helikobakterov u psov a mačiek, keď u 80 – 100 % vyšetrených zvierat sa potvrdila prítomnosť aspoň jedného druhu131. K infekcii človeka dochádza orálnou cestou. Inkubačná doba je asi jeden týždeň. V patogenéze infekcie človeka H. pylori hrajú dôležitú úlohu viaceré faktory virulencie, najmä schopnosť H. pylori prenikať cez hlien, adherovať na sliznicu žalúdka, prežívať v nepriaznivom prostredí s nízkym pH a následne deštruovať epitelové bunky žalúdka a dvanástnika. Infekcia H. pylori nemusí mať typický klinický obraz. Uvádza sa, že takmer 30 % infikovaných ľudí nemá žiadne klinické ťažkosti, 30 % má mierne dyspeptické ťažkosti a 30 až 40 % pacientov infikovaných H. pylori má pomerne výrazné dyspeptické ťažkosti. Faktory virulencie zástupcov rodu Helicobacter Medzi faktory virulencie zástupcov rodu Helicobacter patrí lipopolysacharid, bičíky/motilita, adhezíny, produkcia ureázy, oxidázy, katalázy, proteázy, fosfolipázy, glykosulfatázy, alkoholdehydrogenázy, tvorba cytoletálneho toxínu, vakuolizujúceho cytotoxínu A a CagA proteínu. Nie všetky faktory virulencie sú zastúpené rovnako u všetkých zástupcov uvedeného rodu. Najlepšie boli preštudované pri H. pylori130,132. a) lipopolysacharid (LPS) Lipopolysacharid vonkajšej membrány je dôležitým faktorom virulencie H. pylori jednak pre prítomnosť samotného toxického lipidu A, ktorý je súčasťou LPS, ale predovšetkým dlhé 281
postranné polysacharidové reťazce (O-antigény) LPS chránia bakteriálnu bunku pred lýzou komplementom, nakoľko nedôjde k väzbe membránu atakujúceho komplexu komplementovej kaskády (komplex proteínov C5b, C6, C7, C8 a C9 označovaný ako MAC = Membrane Attack Complex, ktorý je terminálnym produktom komplementovej kaskády) na stenu bakteriálnej bunky. LPS zohráva úlohu aj pri samotnej imunitnej odpovedi, nakoľko je zodpovedný za uvoľňovanie prozápalových cytokínov a spolu s adhezínmi sa spolupodieľa na adherencii k bunkám žalúdočnej sliznice133,134. b) bičíky/motilita Bičíky zabezpečujú H. pylori motilitu a schopnosť prenikať cez hlien a adherovať na bunky žalúdočnej sliznice. Kmene, ktoré stratili motilitu, nie sú schopné kolonizácie. H. pylori je vybavený 2 až 6 bičíkmi, ktoré sú umiestnené polárne135,136. c) adhezíny H. pylori tvorí aspoň tri adhezíny, ktoré sú špecifické pre bunky žalúdočnej sliznice a sú priamo spájané s virulenciou jeho kmeňov. Jedným z nich je SabA adhezín viažuci sa na kyselinu sialovú (SabA = Sialic acid-binding Adhesin), druhým je BabA adhezín viažuci sa na antigén krvnej skupiny (BabA = Blood group antigen-binding Adhesin) a tretím je vonkajší zápalový proteín A (OipA = Outer inflamatory protein A). Uvedené adhezíny zabezpečujú väzbu H. pylori na receptory buniek žalúdočnej sliznice137-139. d) produkcia ureázy V patogenéze infekcie H. pylori zohráva dôležitú úlohu enzým ureáza, ktorý je produkovaný väčšinou kmeňov H. pylori. Enzým rozkladá močovinu na amoniak a CO2. Amoniak neutralizuje žalúdočnú kyselinu, čím umožňuje baktériám prežívať v nepriaznivom prostredí s nízkym pH. Ureázová aktivita súvisí aj so zápalovými zmenami, nakoľko stimuluje aktiváciu mononukleárnych fagocytov a zápalových cytokínov140. H. pylori po prestupe hlienovou vrstvou produkuje ďalej enzýmy proteázu a fosfolipázu, ktoré napomáhajú kolonizácii a následnej deštrukcii buniek sliznice žalúdka a dvanástnika. 282
e) vakuolizujúci cytotoxín A Vakuolizujúci cytotoxín A napomáha kolonizácii a perzistencii H. pylori v bunkách žalúdočnej sliznice a taktiež stimuluje zápalovú odpoveď. Je kódovaný génom vacA. Vakuolizujúci cytotoxín A indukuje vakuolizáciu epitelových buniek žalúdka, vrátane tvorby membránového kanála s následným uvoľnením cytochrómu c z mitochondrií, čím sa naruší mitochondriálny membránový potenciál. Narušenie bunkového cyklu vedie k apoptóze buniek141,142. f) cytoletálny toxín Cytoletálny toxín (CDT = Cytolethal Distending Toxin) popísaný pri H. hepaticus a H. pullorum je homologický s cytoletálnym toxínom Campylobacter jejuni 143,144. g) cag ostrov patogenity a CagA proteín S patogenézou infekcie H. pylori je spájaný aj tzv. cag ostrov patogenity (cag = cytotoxin associated gene), ktorý kóduje tvorbu sekrečného systému typu IV. Následne uvedený sekrečný systém zabezpečuje translokáciu Cag A proteínu do hostiteľskej bunky, ktorý je po fosforylácii preusporiadaný na aktín139,145,146. CagA proteín je kódovaný génom cagA, ktorý je prítomný u viac ako 50 % kmeňov H. pylori. Kmene H. pylori s genóm cagA sú spájané s výrazne vyšším rizikom rozvoja atrofickej gastritídy a s rozvojom adenokarcinómu žalúdka. U ľudí infikovaných cagA pozitívnym kmeňom H. pylori je prítomná zvýšená proliferácia žalúdočných epitelových buniek. Kmene H. pylori, produkujúce vonkajší zápalový proteín A (OipA), proteín CagA a cytotoxín VacA, sú schopné navodiť akútny zápal žalúdočnej sliznice, ktorý vedie k zvýšenej proliferácii epitelových buniek bez následnej apoptózy. Táto zvýšená proliferácia a nedostatočná aktivácia apoptózy môže viesť k zadržiavaniu transformovaných buniek a následne k riziku rozvoja karcinómu147. Niektorí autori na základe produkcie vakuolizujúceho cytotoxínu VacA a proteínu CagA rozdeľujú kmene H. pylori na typ 1 – kmene produkujúce cytotoxín Vac A a proteín CagA a typ 2 – bez tvorby cytotoxínu VacA a proteínu CagA. 6.3.4 Rod Bartonella Zástupcovia rodu Bartonella sú aeróbne, Gram-negatívne, malé tyčinky veľkosti 0,2 – 0,6 × 0,5 – 1 μm. Sú nepohyblivé s výnimkou B. bacilliformis, B. clarridgeiae a B. rochalimae, ktoré 283
sú vybavené bičíkmi uloženými na jednom póle. B. henselae a B. quintana majú možnosť sa pohybovať v menšej miere pomocou prítomných fimbrií alebo pilusov148. Bartonely predstavujú relatívne veľkú skupinu fakultatívne intracelulárnych parazitov, z ktorých sú mnohí patogénmi človeka a zvierat. Na svojho hostiteľa sú prenášané ektoparazitmi (blchy, vši, kútovky, kuklorodky) za vzniku ochorenia známeho ako bartonelóza. Pomenovanie čeľade Bartonellaceae a rodu Bartonella je na počesť peruánskeho lekára Alberta Leonarda Bartona (1870 – 1950), ktorý v roku 1909 objavil pôvodcu Carrianovej choroby. V súčasnosti do rodu Bartonella patrí 37 druhov12. Tab. 6.17 Najvýznamnejší pôvodcovia bartonelóz človeka Druh Vektor Rezervoárový Bartonelóza človeka hostiteľ Carrionova choroba B. bacilliformis Kútovka Človek Zákopová horúčka (volynská horúčka, 5-dňová horúčka, Febris quintana), (Lutzomyia verrucarum) bakteriémia, bacilárna angiomatóza, Komár endokarditída, chronická lymfadenopatia (Phlebotomus verrucarum) Choroba z mačacieho poškriabania (Cat scratch disease), bacilárna B. quintana Ľudská voš šatová Človek angiomatóza, bacilárna pelióza (Peliosis hepatis), endokarditída (Pediculus corporis Endokarditída u imunosupresívnych pacientov vestimenti) Choroba z mačacieho poškriabania (Cat scratch disease) B. henselae Blcha mačacia Mačka Choroba z mačacieho poškriabania (Ctenocephalides felis) (Cat scratch disease), endokarditída u imunosupresívnych pacientov B. elizabethae Blcha mačacia Mačka Endokarditída u imunosupresívnych B. clarridgeiae Blcha mačacia Mačka pacientov B. koehlerae Blcha mačacia Mačka Endokarditída, nervové príznaky B. alsatica Blcha králičia Králik Endokarditída alebo myokarditída (Spilopsyllus cuniculi) B. vinsonii Blchy? Myš subsp. arupensis (Peromyscus Kliešte? leucopus) B. vinsonii (Rhipicephalus sanguineus) Kojot, pes subsp. berkhoffii Blchy? V Tab. 6.17 sú uvedení najvýznamnejší pôvodcovia bartonelóz človeka, vektory a ich rezervoároví hostitelia. Mnohé bartonely patogénne pre človeka môžu byť pôvodcami endokarditíd psov, najmä B. vinsonii subsp. berkhoffii, B. clarridgeiae, B. henselae, prípadne ďalšie ako B. elizabethae, B. quintana a B. washoensis. Boli popísané taktiež prípady endokarditídy u mačiek vyvolané B. clarridgeiae a B. henselae ako aj u dobytka vyvolané B. bovis. Mnohé druhy bartonel boli izolované z krvi viacerých cicavcov ako sú voľne žijúce 284
hlodavce, veveričky, králiky, mačkovité a psovité šelmy, prežúvavce a jeleňovitá zver. Akákoľvek bartonela prítomná u zvierat môže vyvolať ochorenie aj u človeka149. Medzi ďalšie bartonely, ktoré boli izolované u človeka patrí B. grahamii izolovaná u imunodeficientného pacienta z očnej tekutiny pri neuroretinitíde, B. rochalimae izolovaná u pacientov s horúčkou a splenomegaliou, ktorí navštívili Peru, B. tamiae izolovaná u pacientov s horúčkou v Thajsku a B. ancashensins izolovaná u dvoch pacientov v Peru s verruga peruana150-154. Avšak, pôvodcom drvivej väčšiny bartonelových infekcií človeka je B. bacilliformis, B. quintana a B. henselae148,155. Bartonelóza Bartonelózy sú nové a znovuobjavujúce sa nákazy ľudí a zvierat, postihujúce rôzne orgány a orgánové systémy155. Niektorí autori rozdeľujú bartonelové infekcie človeka na skupinu kožných a skupinu mimokožných (extrakutánnych) bartonelových infekcií156. Do skupiny extrakutánnych bartonelových infekcií človeka patrí: Carrionova choroba, zákopová horúčka, choroba z mačacieho poškriabania, bacilárna pelióza, bakteriémia a endokarditída. Do skupiny kožných bartonelových infekcií človeka patrí bacilárna angiomatóza. Za najznámejšiu a najčastejšie sa vyskytujúcu bartonelózu človeka sa považuje u imunokompetentných jedincov choroba z mačacieho poškriabania, ktorá sa vyskytuje celosvetovo a patrí k najčastejším zoonózam148. U imunokompromitovaných pacientov to býva bacilárna angiomatóza alebo bacilárna pelióza. Faktory virulencie zástupcov rodu Bartonella Medzi najviac preštudované faktory virulencie bartonel patria bičíky, adhezíny, invazíny, sekrečný systém typu IV, efektorové proteíny Beps, produkcia vaskulárneho endoteliálneho rastového faktora, schopnosť tvoriť biofilm a schopnosť angiogenézy (novotvorby ciev). a) adhezíny Jedným z rozhodujúcich faktorov virulencie bartonel je ich adherencia k hostiteľským bunkám na základe väzby medzi ligandmi bartonel a receptormi erytrocytov. Pri B. bacilliformis túto adherenciu zabezpečujú bičíky, ktoré majú funkciu ligandov schopných viazať sa na niekoľko membránových proteínov erytrocytov, ktoré plnia funkciu receptorov, akým je napríklad aktín, spektín, glykoproteín A, glykoproteín B a pod. Predpokladá sa, že obdobnú funkciu budú mať aj bičíky B. clarridgeiae. 285
Najlepšie preštudovanými adhezínmi bartonel, ktoré nemajú bičíky, sú autológne (majúce rovnakú funkciu u rôznych druhov) trimerické autotransportné adhezíny (TAAs = Trimeric Autotransporter Adhesins), akým je adhezín Bad A pri B. henselae (BadA = Bartonella adhesin A), rodina adhezínov Vomps (Variably expressed outer membrane proteins) pri B. quintana a adhezín Brps (Brps = Bartonella repeat proteins) pri B. vinsonii157-159. b) sekrečný systém typu IV Všetky patogénne bartonely, ktoré nemajú bičíky, sú vybavené sekrečným systémom typu IV. Sekrečné systémy typu IV sú nadmolekulové transportné systémy a sú považované za „dedičstvo“ bakteriálnej konjugácie. Pri bartonelách boli popísané dva typy sekrečného systému typu IV a to Trw a VirB/VirD4160,161. Sekrečný systém typu Trw je multiproteínovým komplexom, ktorý má charakter pilusu a ktorého vonkajšie časti (Trw J1 a Trw J2) zabezpečujú väzbu patogénu na glykoproteín vonkajšej membrány erytrocytu162. Sekrečný systém typu VirB/VirD4 zabezpečuje na molekulovej úrovni transport „koktailu“ efektorových proteínov, označených ako Beps (Bartonella effector proteins), do hostiteľskej bunky, ktoré následne presmerujú mnohé funkcie bunky v prospech patogénu160,161,163. c) vaskulárny endoteliálny rastový faktor Pri B. henselae bola potvrdená schopnosť stimulovať infikované endotelové bunky k tvorbe vaskulárneho endoteliálneho rastového faktora, čo vedie k ich proliferácii164-166. Klinickým prejavom infekcie B. henselae a taktiež B. quintana je tzv. bacilárna angiomatóza, pri ktorej dochádza k proliferácii ciev a tvorbe granulómov v podkoží, prípadne v orgánoch167. Všetky druhy bartonel majú schopnosť rozmnožovať sa a perzistovať v erytrocytoch148,168. Je známych iba niekoľko bakteriálnych a protozoárnych infekcií, pri ktorých dochádza k „infekcii“ erytrocytov. Z protozoárnych infekcií je to infekcia Plasmodium spp. (pôvodcovia malárie) a Babesia spp. (pôvodcovia babeziózy). Z bakteriálnych infekcií je to infekcia Anaplasma marginale (pôvodca anaplazmózy) a Bartonella spp. Je však zaujímavé, že iba infekcie vyvolané zástupcami rodu Bartonella (s výnimkou B. bacilliformis) nevedú k deštrukcii a lýze erytrocytov, naopak, bartonely v nich perzistujú bez signifikantného efektu na ich fyziológiu. Cieľovými bunkami bartonel, na ktoré majú schopnosť adherovať a do nich prenikať, sú okrem erytrocytov aj endotelové bunky, pericyty (Rougetove bunky, ktoré obklopujú vrstvu endotelových buniek v kapilárnej sieti mozgu), mikroglie (malé bunky nervového tkaniva, 286
ktoré sa zúčastňujú na imunitných procesoch v nervovej sústave), makrofágy a CD34 progenitorové bunky. Adherenciu bartonel k bunkám hostiteľa zabezpečujú buď polárne umiestnené bičíky, prípadne zväzok pilusov alebo povrchové proteíny. Táto väzba zabezpečuje pevné spojenie patogénu s hostiteľkou bunkou za účelom transportu rôznych efektorových proteínov do hostiteľskej bunky pomocou sekrečného systému typu IV168. Bartonely sa veľmi často usídľujú v erytrocytoch, endotelových bunkách a pericytoch, vystielajúcich vnútorný povrch krvných a lymfatických ciev a srdca, čím sa prakticky dostanú do ktoréhokoľvek tkaniva alebo orgánu, vrátane centrálneho nervového systému. Inváziou progenitorových buniek erytrocytov v kostnej dreni si zabezpečujú prítomnosť v cirkulujúcich erytrocytoch169. Intracelulárne prežívanie v uvedených bunkách im nezabezpečuje iba perzistentnú infekciu, ale zároveň ich chráni pred imunitnými mechanizmami hostiteľa a antibiotickou liečbou. Navyše, nehemolytická intracelulárna kolonizácia erytrocytov zabezpečuje bartonelám úspešný a efektívny prenos vektormi na ďalších hostiteľov. Pri experimentálnej infekcii krýs B. tribocorum bolo dokázané, že 5 dní po infekcii pretrvávalo obdobie „utajenej alebo tichej fázy“ intracelulárneho prežívania patogénu v erytrocytoch170. Po tejto fáze nastala fáza multiplikácie bartonel, pričom v jednom erytrocyte sa nerozmnožilo v priemere viac ako osem bartonel a tieto v erytrocytoch prežívali až do konca životného cyklu erytrocytov počas niekoľkých týždňov. Predpokladá sa, že nehemolytická intracelulárna kolonizácia erytrocytov je pravdepodobne stratégiou bartonel, jednak pre perzistentnú infekciu, ale zároveň aj ich ochranou počas prenosu z rezervoárového hostiteľa na nového hostiteľa krv cicajúcimi článkonožcami. Ďalším typickým znakom bartonel je schopnosť stimulovať angiogenézu (novotvorbu ciev). Tento mechanizmus patogenézy, ktorý zabezpečuje bartonelám disemináciu v rámci organizmu a dostatočné množstvo živín, je dobre preštudovaný pri B. henselae a B. bacilliformis. 6.3.5 Rod Brucella Zástupcovia rodu Brucella sú Gram-negatívne krátke tyčinky (kokobacily) veľkosti 0,5 – 0,7 × 0,6 – 1,5 μm, aeróbne alebo mikroaerofilné, fakultatívne intracelulárne patogény, ktoré sú nepohyblivé171. 287
Brucely sú medzi ostatnými patogénmi unikátne prítomnosťou dvoch cirkulárnych chromozómových DNA s výnimkou B. suis biovar 3. Pri brucelách absentuje prítomnosť plazmidov. Do roku 2007 bolo do rodu Brucella zaradených šesť zástupcov (B. melitensis, B. abortus, B. suis, B. ovis, B. neotomae a B. canis), ktorí vykazovali natoľko vysoký stupeň genetickej príbuznosti, že niektorí autori presadzovali, najprv v roku 1986 v Podvýbore pre taxonómiu rodu Brucella a potom v roku 1988 v Medzinárodnom výbore pre systematickú bakteriológiu (ICSB = International Committee on Systematic Bacteriology), aby uvedené druhy boli preklasifikované na biovary jedného druhu B. melitensis. Uvedený návrh sa neujal, v roku 2003 bol prehodnotený a všetky hore uvedené druhy opätovne potvrdené. V rokoch 2007 – 2016 boli do rodu Brucella zaradení ďalší štyria zástupcovia (B. ceti, B. pinnipedialis, B. microti, B. inopinata, B. papionis a B. vulpis)172,173 (Tab. 6.18). V roku 2020 sa súčasťou rodu Brucella stalo aj 18 zástupcov rodu Ochrobactrum174. Niektoré druhy brucel vytvárajú biovary. B. suis má päť biovarov, B. melitensis má tri biovary a B. abortus má deväť biovarov. Brucelóza Viacerí zástupcovia rodu Brucella sú pôvodcami brucelózy človeka a zvierat. Brucelóza patrí medzi významnú, celosvetovo sa vyskytujúcu zoonózu, na ktorej má najväčší podiel B. melitensis, B. abortus, B. suis a B. canis173,175,176 (Tab. 6.18). Minulosť aj prítomnosť brucelózy je úzko spojená s oblasťou Stredozemného mora. Príznaky opakujúcej sa horúčky, ktoré sa nápadne podobali príznakom horúčky pri brucelóze, opísal už Hippokrates (asi 460 pred n. l. – 370 pred n. l.), ktorý žil a pracoval na gréckom ostrove Kos, vo svojom diele „O epidémiách“172. Je pravdou, že chorobu, predovšetkým u kôz a oviec, poznali v stredozemnej oblasti už v staroveku. A podľa niektorých „tŕň v tele“ apoštola Pavla bol dôsledkom tejto choroby po jeho misijných cestách, počas ktorých navštívil okrem iných miest východného Stredomoria aj Cyprus a Krétu. Podľa iných však panuje všeobecná zhoda, že Pavlov „tŕň v tele“ bol jeho slabý fyzický zrak a List Rimanom už nenapísal sám, ale s pomocou pisára Terciusa. V druhej polovici 19. storočia, po ukončení Krymskej vojny (1853 – 1856), však brucelóza už nemohla ujsť pozornosti ani Britskému kráľovskému vojenskému lekárskemu oddielu (RAMC = Royal Army Medical Corps) pôsobiacemu na Malte, ktorá bola v tom čase Britskou korunnou kolóniou (1800 – 1964). Mnohí vojaci po príchode do Stredomoria podľahli záhadnej horúčke, ktorú miestni obyvatelia nazývali „maltská“, „gibraltárska“ alebo „krétska“ horúčka. Pre 288
lekárov Kráľovského vojenského lekárskeho oddielu to bola „Corps Disease“, ktorú bolo relatívne ľahko eliminovať medzi vojakmi, ale veľmi ťažko medzi pôvodným obyvateľstvom. Počas Krymskej vojny dochádzalo veľakrát k omylom pri správnej diagnostike horúčky a jej pôvodcu, ale v roku 1861 Britský vojenský lekár Jeffrey Alan Marson (1831 – 1911), na základe pozorovaní z Malty z roku 1851 a pozorovaní pri prekonávaní vlastnej brucelózy, popísal rozdiel medzi horúčkou pri týfuse („typhoid fever“, pôvodcom ktorej je Salmonella Typhi) a tzv. „undulant fever“ (undulujúca horúčka, horúčka s vlnitým priebehom, z angl. undulant = vlniaci sa) pri brucelóze. Toto pomenovanie zodpovedalo stúpajúcej a klesajúcej teplote počas týždňov u neliečených pacientov. Tab. 6.18 Pôvodní zástupcovia rodu Brucella a ich podiel na chorobách človeka a zvierat Druh Hostiteľ Klinické prejavy Klinické prejavy u zvieraťa u človeka Kozy, ovce Aborty, orchitída, artritída Brucelóza, Maltská horúčka, B. melitensis vlnitá (undulujúca) horúčka, Hovädzí dobytok, ťavy Sporadické aborty ťažké systémové postihnutie B. abortus Hovädzí dobytok Aborty, orchitída Brucelóza, Bangova choroba, Sporadické aborty vlnitá horúčka Ovce, kozy, ťavy, ošípané B. suis Ošípané, diviak lesný Aborty, orchitída, artritída, Brucelóza, Traumova choroba, (Sus scrofa) spondylitída, infertilita vlnitá horúčka chovu (s výnimkou biovaru 2), Hovädzí dobytok systémové postihnutie Vylučovanie mliekom B. ovis (biovar 1) Epididymitída u baranov, Nezaznamenané Ovce sporadické aborty u bahníc B. neotomae Škrečok púštny Nezaznamenané Nezaznamenané B. canis (Neotoma lepida) Aborty, epididymitída, Brucelóza, vlnitá horúčka Psy diskospondylitída, trvalá B. ceti Veľryby (Cetaceae) infertilita u psov Doposiaľ nezaznamenané B. pinnipedialis Doposiaľ nezaznamenané Plutvonožce Aborty, nervové príznaky, Doposiaľ nezaznamenané (Pinnipedia) systémové postihnutie Hraboš poľný Väčšina kmeňov izolovaná u zdravých jedincov Systémová infekcia (Microtus arvalis) s mortalitou B. microti Líška hrdzavá Doposiaľ nezaznamenané B. inopinata (Vulpes vulpes) Doposiaľ nezaznamenané Izolovaná u pacientky Človek s implantátom prsníka B. papionis Mŕtvonarodené mláďatá Doposiaľ nezaznamenané B. vulpis Pavián (Pappio spp.) Doposiaľ nezaznamenané Líška hrdzavá Doposiaľ nezaznamenané (Vulpes vulpes) V roku 1887 Sir David Bruce (1855 – 1931), škótsky vojenský lekár a mikrobiológ a Lady Bruce, spolu s Guiseppe Caruana Scicluna, lekárom a maltézskym úradníkom pre verejné 289
zdravie, izolovali a kultivovali pôvodcu choroby zo sleziny jedného zo štyroch vojakov, ktorí zomreli na následky tejto choroby. Pôvodcu choroby pomenovali ako Micrococcus melitensis (teraz Brucella melitensis)172. Druhové označenie „melitensis“ dostala táto baktéria od starého rímskeho názvu Malty – Melita (med). O desať rokov neskôr, v roku 1897 prof. Almoroth Wright z vojenskej lekárskej školy v Netley v Anglicku použil najprv Widalovu skúmavkovú aglutinačnú reakciu na dôkaz špecifických protilátok voči Salmonella Typhi na odlíšenie horúčky pri týfuse od undulujúcej horúčky pri brucelóze a o niečo neskôr spolu s vojenským lekárom majorom Davidom Semple zaviedli vlastnú skúmavkovú aglutinačnú reakciu na dôkaz špecifických protilátok voči, v tom čase, Micrococcus melitensis. Ako antigén použili mŕtvu kultúru baktérií. Wrightov skúmavkový aglutinačný test je pre svoju jednoduchosť používaný dodnes na stanovenie celkového množstva antibrucelových protilátok (IgM a IgG). V roku 1904 Themistocles Zammit, lekár a archeológ, ale predovšetkým zapálený maltský bakteriológ vládneho laboratória vo Vallette, modifikoval Wrightovu skúmavkovú aglutinačnú reakciu na sklíčkový aglutinačný test, tak pre vyšetrenie krvného séra ako aj pre vyšetrenie mlieka a následne v roku 1905 experimentálne dokázal, že brucely sa vylučujú mliekom infikovaných kôz, ktoré často ani neprejavujú klinické príznaky choroby, a sú prameňom infekcie pre ľudí, vrátane vojakov, ktorí obdobne ako ostatní obyvatelia ostrova konzumovali toto mlieko tepelne neopracované. Faktory virulencie zástupcov rodu Brucella V porovnaní s inými bakteriálnymi patogénmi, brucelám chýbajú klasické faktory virulencie, akými je produkcia exotoxínov, fimbrií alebo kapsuly. Chýba im lipopolysacharid endotoxínového charakteru a nebola u nich popísaná antigénna variácia. Nemajú plazmidy alebo lyzogénne bakteriofágy a nevytvárajú antibiotikorezistentné formy. Patogénny potenciál brucel je založený na ich schopnosti invadovať cieľové hostiteľské bunky, replikovať sa v nich, intracelulárne prežívať a v neposlednom rade vyhnúť sa imunitnému systému hostiteľa. Z uvedeného dôvodu medzi najdôležitejšie a doposiaľ poznané faktory virulencie, ktoré zabezpečujú brucelám invazívnu schopnosť a intracelulárne prežívanie, patrí produkcia ureázy, produkcia hydroláz žlčových solí, dvojzložkový BvrR/BvrS regulačný systém, cyklické β-1,2 glukány, lipopolysacharid, vonkajšie membránové proteíny a sekrečný systém typu IV. Uvedené faktory virulencie boli najlepšie preštudované pri patogenéze infekcie po ingescii patogénu a jeho invázii cez sliznicu gastrointestinálneho traktu173. 290
a) produkcia ureázy Enzým ureáza rozkladá močovinu na amoniak a CO2. Amoniak neutralizuje žalúdočnú kyselinu, čím umožňuje baktériám prežívať v nepriaznivom prostredí s nízkym pH. Za produkciu ureázy je u brucel zodpovedný gén ure1177. Produkcia ureázy je nevyhnutná pri infekcii B. abortus, B. melitensis a B. suis. b) produkcia hydroláz žlčových solí Hydrolázy žlčových solí sú ďalšími dôležitými enzýmami pri stabilizácii črevného prostredia a vyvolaní brucelózy pri orálnej infekcii. Pri delécii génu zodpovedného za produkciu choloylglycínhydrolázy došlo k atenuovaniu kmeňa B. abortus a jeho neschopnosti rásť v prítomnosti žlčových solí. c) dvojzložkový BvrR/BvrS regulačný systém Dvojzložkový BvrR/BvrS regulačný systém reguluje expresiu proteínov vonkajšej membrány, ktoré sú zodpovedné za inváziu do hostiteľských buniek. Súčasťou uvedeného dvojzložkového systému je regulátorový BvrR proteín (BvrR = Brucella virulence related Regulator protein) a receptorový BvrS proteín (BvrS = Brucella virulence related Sensory protein). Uvedený BvrR/BvrS regulačný systém zabezpečuje udržanie integrity vonkajšej membrány bakteriálnej bunky nevyhnutnej pre inváziu hostiteľských buniek a intracelulárne prežitie vo fagozóme, nakoľko inhibuje fúziu fagozómu s lyzozómom. Syntézu proteínu BvrR kóduje gén bvrR a syntézu proteínu BvrS kóduje gén bvrS178,179. d) cyklické β-1,2 glukány Cyklické β-1,2 glukány sú periplazmatické polysacharidy, syntéza ktorých je kódovaná cgs génom. Sú nevyhnutné pre prežívanie brucel vo fagocytujúcich i nefagocytujúcich bunkách, nakoľko bránia vyzretiu fagozómu a jeho fúzii s lyzozómom180. Vakcinačný kmeň B. abortus S19 je cgs delečný mutant. e) lipopolysacharid (LPS) LPS pri S-formách brucel má prítomné postranné polysacharidové reťazce (O-antigény) a je významným faktorom virulencie, nakoľko chráni bakteriálnu bunku, tak pred extracelulárnymi, ako aj pred intracelulárnymi mechanizmami obrany hostiteľa. 291
Z extracelulárnych faktorov obrany hostiteľa je to predovšetkým ochrana pred komplementom sprostredkovanou lýzou, nakoľko S-formy brucel nie sú opsonizované v porovnaní s R- formami. LPS S-foriem je kľúčový taktiež pre inváziu a intracelulárne prežívanie brucel v makrofágoch, nakoľko ich chráni vo fagozóme pred voľnými kyslíkovými radikálmi, oxidom dusnatým, kationickými peptidmi a lyzozýmom, ktoré sú významnou súčasťou antibakteriálnych mechanizmov makrofágov. Väzbou na lipidové rafty hostiteľskej bunky bráni fúzii fagozómu s lyzozómom173,181,182. f) vonkajšie membránové proteíny Z vonkajších membránových proteínov, ktoré sa uplatňujú ako faktor virulencie u brucel, bol popísaný Omp25 (Omp = Outer membrane protein). Z ostatných zložiek vonkajšej membrány sa pri virulencii brucel uplatňuje fosfatidylcholín. g) sekrečný systém typu IV Brucelový sekrečný systém typu IV je kódovaný virB1 – virB12 génmi a je dôležitý pre intracelulárnu replikáciu, tak vo fagocytujúcich ako aj v nefagocytujúcich bunkách. Sekrečný systém typu IV bol pôvodne popísaný u rastlinného patogénu Agrobacterium tumefaciens, neskôr u patogénov človeka a zvierat, akými sú Legionella pneumophila, Bordetella pertussis, Helicobacter pylori, Campylobacter fetus subsp. venerealis a ďalších160,161,183-187. Sekrečný systém typu IV je transportným mechanizmom, ktorý je umiestnený vo vonkajšej membráne bakteriálnej bunky. Má schopnosť premiestňovať DNA a/alebo efektorové proteíny do cieľových hostiteľských buniek. Pri brucelovom sekrečnom systéme typu IV bola doposiaľ popísaná iba schopnosť premiestňovať efektorové proteíny, ktoré zohrávajú dôležitú úlohu pri nasmerovaní fagozómu k drsnému endoplazmatickému retikulu a vytvoreniu „brucellazómu“. Brucely sú fakultatívne intracelulárne patogény a dôležitým faktorom brucelovej infekcie je schopnosť brucel replikovať sa a perzistovať vo fagocytoch retikuloendoteliálneho systému (makrofágy a dendritické bunky) ako aj v nefagocytujúcich bunkách ako sú trofoblasty. Trofoblast je vrstva plochých až kubických buniek, tvoriacich vonkajšiu vrstvu epitelu blastocysty (ranné vývojové štádium embrya), ktoré sa diferencujú na extraembryonálne tkanivá zárodku (plodové obaly a placentu). Miestom (nikou), kde dochádza k intracelulárnej replikácii brucel a k navodeniu perzistentnej infekcie, je drsné endoplazmatické retikulum fagocytujúcich i nefagocytujúcich buniek. 292
Aby brucely dosiahli cieľové bunky (makrofágy, dendritické bunky a trofoblasty), musia prekonať, v závislosti od brány vstupu a cesty infekcie, slizničné bariéry respiračného, urogenitálneho alebo gastrointestinálneho traktu. Po ich prekonaní sú fagocytované makrofágmi a dendritickými bunkami, výsledkom čoho je ich transport a diseminácia do lymfoidných a reprodukčných orgánov ako aj mliečnej žľazy hostiteľa. Invázia cez gastrointestinálny trakt je spojená buď s transepitelovým prestupom brucel pomocou M buniek lymfoidného tkaniva spojeného so sliznicou čreva (MALT = Mucosa Associated Lymphoid Tissue) alebo brucely sú transportované z lumenu čreva do lamina propria intraepitelovými fagocytmi188. Fagocytóza neopsonizovaných S-foriem brucel je sprostredkovaná väzbou postranných polysacharidových reťazcov (O-antigénov) na cholesterol bohaté oblasti plazmatickej membrány fagocytu (na tzv. lipidové rafty). Po pohltení makrofágom sú brucely uzavreté vo fagozóme, kde sú vystavené nízkemu pH a voľným kyslíkovým radikálom v dôsledku metabolického vzplanutia fagocytu. Nízke pH fagozómu vedie u brucel k expresii génov zodpovedných za syntézu cyklických β-1,2 glukánov a expresii sekrečného systému typu IV. Cyklické β-1,2 glukány spolu s efektorovými molekulami sekrečného systému typu IV bránia fúzii fagozómu s lyzozómom a sú nápomocné pri fúzii fagozómu s drsným endoplazmatickým retikulom za vzniku tzv. „brucellazómu“. Brucellazóm je modifikovaným fagozómom s neutralizovaným prostredím bez možnosti fúzovať s lyzozómom. Nakoľko modifikovaný fagozóm je chudobný na živiny, ich metabolizmus je udržiavaný na úrovni stacionárnej fázy rastu bakteriálnej populácie a na získavanie železa využívajú brucely siderofóry. Schopnosť brucel navodiť dlhodobé prežívanie v makrofágoch je základom pre vznik perzistentnej infekcie. I napriek uvedenej skutočnosti väčšia časť brucel (približne 70 – 85 %) je eliminovaná z organizmu hostiteľa lýzou vo fagolyzozómoch a iba malá časť intracelulárne prežíva a replikuje sa v sústave cisterien a kanálikov drsného endoplazmatického retikula fagocytujúcich i nefagocytujúcich buniek. Pri R-formách brucel (B. suis, B. canis) dochádza k ich opsonizácii a lýze sprostredkovanej komplementom. Počas perzistentnej infekcie niektoré brucely zostávajú vo fagocytoch v spiacom, nereplikujúcom sa štádiu. Nateraz ešte nie sú známe všetky molekulové mechanizmy zo strany patogénu, ktoré kontrolujú opätovné prepuknutie choroby, resp. nie sú poznané všetky fyziologické pochody zo strany hostiteľa, ktoré majú vplyv na in vivo replikáciu brucel. 293
6.3.6 Rod Bordetella Zástupcovia rodu Bordetella sú Gram-negatívne krátke tyčinky (kokobacily) veľkosti 0,2 – 0,5 × 0,5 – 2,0 μm, pohyblivé pomocou bičíkov (peritrichy) s výnimkou B. pertussis a B. parapertussis, ktoré sú nepohyblivé. Zástupcovia rodu Bordetella produkujú fimbriálne adhezíny a vytvárajú biofilm. B. bronchiseptica a B. avium tvoria kapsulu. História bordetel je spojená predovšetkým s čiernym kašľom ľudí, i napriek tomu, že čierny kašeľ je relatívne nedávnym ochorením v porovnaní s inými infekčnými chorobami ľudí, ktoré sú známe už z antických čias (kiahne, zápal príušných žliaz a pod.)189. Podľa Nils Rosen von Rosensteina (1706 – 1773), švédskeho lekára a zakladateľa modernej pediatrie, sa čierny kašeľ prvýkrát objavil v roku 1414 vo Francúzsku a jeho prvá epidémia bola zaznamenaná v roku 1574 v Paríži. O štyri roky neskôr, v roku 1578, čierny kašeľ ako chorobu s klinickými prejavmi popísal francúzsky lekár Guillaume de Baillou (1538 – 1616). Termín „pertussis“ zaviedol v roku 1679 Thomas Sydenham (1624 – 1689), otec anglickej medicíny a označenie čierneho kašľa ako „whooping cough“ bolo prvýkrát publikované v „Biles of mortality“ (Zoznam úmrtí) v Londýne v roku 1701. V roku 1900 Jules Bordet (1870 – 1961), belgický imunológ a mikrobiológ, a Octave Gengou (1875 – 1957), belgický bakteriológ, identifikovali v spúte 5-mesačného dieťaťa pôvodcu čierneho kašľa ako „malú ovoidnú Gram-negatívnu baktériu“, ktorú však vedeli izolovať a kultivovať až o 6 rokov neskôr (v roku 1906) na nimi pripravenom tzv. Bordet-Gengou médiu a pomenovali ju ako Haemophilus pertussis (teraz Bordetella pertussis). Prvé izolácie pôvodcu čierneho kašľa na Bordet-Gengou médiu boli vykonané zo spúta syna profesora Julesa Bordeta Paula, ktorý v tom čase, ani nie ako jednoročné dieťa, taktiež prekonal túto infekciu. V roku 1940 prevzal Paul Bordet, imunológ a bakteriológ, Pasteurov inštitút v Bruseli, ktorý založil jeho otec v roku 1900 po odchode z Paríža46. Rod Bordetella má v súčasnosti 15 zástupcov a niektorí z nich patria medzi významných patogénov človeka a zvierat, vrátane hydiny190 (Tab. 6.19). Medzi „klasických“ zástupcov rodu Bordetella, viažucich sa na respiračné ochorenia človeka, ktorí boli aj najviac študovaní, patrí B. pertussis, B. parapertussis a B. bronchiseptica. Najvýznamnejšou z nich je B. pertussis, pôvodca čierneho kašľa človeka (Tab. 6.19). 294
Tab. 6.19 Zástupcovia rodu Bordetella a ich podiel na chorobách človeka a zvierat Zástupca Klinické príznaky B. pertussis Čierny (dávivý) kašeľ človeka a šimpanzov B. parapertussis Čiernemu kašľu podobné ochorenie človeka, chronická neprogresívna pneumónia oviec (humánne a ovčie kmene sú rozdielne) B. bronchiseptica Respiračné infekcie človeka a respiračné infekcie zvierat (najmä atrofická rinitída ošípaných a infekčná laryngotracheitída psov = psincový kašeľ), taktiež rinitída a pneumónie u mačiek, rinitída králikov, bronchopneumónie laboratórnych zvierat (hlodavcov) B. avium Aviárna bordetelóza B. hinzii Komenzál hydiny, vzácne respiračná infekcia moriek, septikémia človeka B. holmesii Čiernemu kašľu podobné ochorenie a septikémia človeka B. trematum Oportúnne infekcie človeka B. petrii Oportúnne infekcie človeka B. ansorpii Oportúnne infekcie človeka B. bronchialis Oportúnne respiračné infekcie človeka B. sputigena Oportúnne respiračné infekcie človeka B. flabilis Oportúnne respiračné infekcie človeka B. muralis Environmentálne vzorky B. tumbae Environmentálne vzorky B. tumulicola Environmentálne vzorky Čierny kašeľ (Pertussis) Čierny kašeľ (dávivý, somársky, stodenný, prípadne divý kašeľ) je akútne, vysoko infekčné ochorenie dýchacích ciest človeka, ktoré sa prenáša kvapôčkovou cestou a pôvodcom ktorého je Bordetella pertussis. Človek je jediným prameňom infekcie. Okrem B. pertussis dokážu u ľudí vyvolať ochorenie podobné čiernemu kašľu, resp. ochorenie respiračného systému, aj ďalšie druhy bordetel, a to B. parapertussis, B. bronchiseptica a B. holmesii, prípadne infekcia Mycoplasma pneumoniae, Chlamydia pneumoniae a Haemophilus influenzae. Z vírusov čiernemu kašľu podobné ochorenie môže vyvolať respiračný syncyciálny vírus a adenovírusy. Faktory virulencie zástupcov rodu Bordetella Faktory virulencie zástupcov rodu Bordetella sa delia v podstate do troch skupín191-194 (Tab. 6.20). Prvú skupinu predstavujú adhezíny (fimbrie, filamentózny hemaglutinín, pertaktín, tracheálny kolonizačný faktor). Druhú skupinu predstavujú exotoxíny (pertusický toxín, adenylátcyklázový toxín, dermonekrotický toxín, tracheálny cytotoxín, osteotoxín). Tretiu skupinu predstavujú ostatné faktory virulencie, ktoré sa podieľajú na patogenéze príslušného ochorenia (lipopolysacharid, proteíny vonkajšej membrány/autotransportéry, kapsula, schopnosť získať železo, sekrečný systém typu III). Expresia faktorov virulencie je kontrolovaná a modulovaná na základe podnetov z vonkajšieho prostredia („to sense the environment“) tzv. BvgAS (Bordetella virulence gene AS) regulónom, 295
ktorý je dvojzložkovým systémom signálnej transdukcie pozostávajúci z dvoch proteínov: aktivátora BvgA a receptora BvgS193. Tab. 6.20 Faktory virulencie vybraných zástupcov rodu Bordetella Faktor virulencie B. pertussis B. parapertussis B. bronchiseptica B. avium + + Fimbrie + + + + Filamentózny hemaglutinín + + - Pertaktín + (69 kDa) + (70 kDa) + (68 kDa) N - N Tracheálny kolonizačný faktor + - + + + + Tvorba biofilmu + + + - Tracheálny cytotoxín + + + - Dermonekrotický toxín + + -a + Adenylátcyklázový toxín + + - Pertusický toxín + + + - Osteotoxín + -a + - -a + - Kapsula - - + Sekrečný systém typu III + + Brk (Bordetella resistance to + + killing) BatB (Imunoglobulin-Binding - + autotransporter in Bordetella) a = prítomnosť génov bez syntézy toxínu, N = nestanovovaný BvgAS signálna transdukcia kontroluje a moduluje u bordetel expresiu aspoň troch rôznych fenotypových fáz, ktoré sú označované ako: a) virulentná Bvg+ fáza, charakterizovaná expresiou adhezínov a toxínov; b) avirulentná Bvg- fáza, charakterizovaná zastavením expresie faktorov virulencie; c) prechodná Bvgi (Bordetella virulence gene intermediate) fáza, charakterizovaná kontinuálnou expresiou adhezínov a zastavenou expresiou toxínov. B. bronchiseptica vytvára za in vitro podmienok počas Bvgi fázy biofilm. a) adhezíny Bordetely vytvárajú relatívne veľa štruktúr, ktoré majú funkciu adhezínov. Sú to predovšetkým fimbrie, ďalej filamentózny hemaglutinín, pertaktín, tracheálny kolonizačný faktor a v neposlednom rade aj pertusický toxín, ktorý okrem funkcie exotoxínu plní aj funkciu adhezínu191-193. Fimbrie sú zodpovedné za adherenciu bordetel k riasinkovému epitelu respiračného traktu a sú taktiež dôležité pre zabezpečenie perzistentnej infekcie na tracheálnej sliznici. Sú kódované štyrmi štruktúrnymi génmi fim2, fim3, fimX a fimA a patria do tej istej rodiny adhezínov ako fimbrie enterobaktérií typu 1195. Filamentózny (vláknitý) hemaglutinín sa podieľa na adherencii bordetel k riasinkovému epitelu, makrofágom a na tvorbe biofilmu. Má taktiež imunomodulačnú 296
funkciu196. Podporuje produkciu IL-6 a IL-10 a inhibuje produkciu IL-2 v makrofágoch a dendritických bunkách, čo následne vedie k produkcii T regulačných buniek (tzv. Treg buniek, ktorých hlavnou úlohou je udržanie homeostázy v imunitnom systéme) a inhibuje diferenciáciu Th1 buniek. Filamentózny hemaglutinín je hlavným adhezínom B. pertussis a je súčasťou acelulárnych vakcín proti čiernemu kašľu. Pertaktín je proteínom vonkajšej membrány, ktorý má funkciu adhezínu a je členom rodiny proteínov, ktoré sú označované ako „autotransportéry“197,198. Autotransportéry ako faktory virulencie sú známe aj pri iných Gram-negatívnych baktériách. Zo zástupcov rodu Bordetella druhovo špecifický pertaktín produkuje B. pertussis, B. parapertussis a B. bronchiseptica (Tab. 6.20). Tracheálny kolonizačný faktor je proteínovým adhezínom, ktorý je podobný pertaktínu a podieľa sa na adherencii bordetel k riasinkovému epitelu. Adhezíny majú veľký význam pri tvorbe biofilmov. Biofilmy sú tvorené mnohými patogénnymi baktériami, ktoré im zabezpečujú určitý stupeň ochrany pred vplyvmi vonkajšieho prostredia, obrannými mechanizmami hostiteľa a v neposlednom rade aj určitý stupeň ochrany pred antibiotikami. Pri bordetelách sa na tvorbe biofilmu podieľajú fimbrie, filamentózny hemaglutinín a pertaktín. b) exotoxíny Doposiaľ bolo popísaných päť exotoxínov, ktoré sú produkované bordetelami a majú významnú úlohu v patogenéze nimi vyvolaného ochorenia: pertusický toxín, adenylátcyklázový toxín, dermonekrotický toxín, tracheálny cytotoxín a osteotoxín193,199. Expresia uvedených exotoxínov s výnimkou tracheálneho cytotoxínu a osteotoxínu je regulovaná BvgAS regulónom. Pertusický toxín je produkovaný iba B. pertussis a je zároveň aj jej hlavným antigénom. Je to proteín o molekulovej hmotnosti 117 kDa a je členom rodiny AB toxínov200. Skladá sa z podjednotky A (protomér) a podjednotky B (oligomér). Podjednotka A má katalytickú adenozíndifosfátribózatransferázovú aktivitu, ktorá inaktivuje G proteíny v cytoplazme hostiteľskej bunky. Pri inaktivácii G proteínov dochádza k potlačeniu chemokínovej signalizácie v bunke, v dôsledku čoho je spomalená „migrácia“ fagocytov (makrofágov a neutrofilov) do miesta infekcie. Podjednotka B sa viaže na membránu eukaryotickej bunky, čím plní funkciu adhezínu. Pertusický toxín spôsobuje okrem zvýšenej tvorby hlienu aj systémové prejavy ako je lymfocytóza a zvýšená citlivosť voči histamínu. Pertusický toxín je základným komponentom vakcín proti čiernemu kašľu. 297
Adenylátcyklázový toxín je proteín o molekulovej hmotnosti 177 kDa. Je členom veľkej skupiny (superrodiny) tzv. RTX toxínov (RTX = Repeats in Toxin). Adenylátcyklázový toxín je dvojfunkčným proteínom s funkciou adenylátcyklázy a hemolytickou funkciou. Je produkovaný B. pertussis, B. parapertussis a B. bronchiseptica (Tab. 6.20). Po jeho prestupe do hostiteľskej bunky a aktivácii kalmodulínom, nekontrolovane katalyzuje konverziu ATP na cAMP. Pri postihnutých bunkách to nevedie iba k strate kontroly nad reguláciou cAMP a k zvýšeniu intracelulárneho cAMP, ale tieto strácajú kontrolu aj nad reguláciou výmeny iónov a tekutín medzi vnútorným a vonkajším prostredím bunky. Strata kontroly nad reguláciou cAMP u fagocytujúcich buniek vedie k strate ich schopnosti fagocytovať a usmrcovať fagocytované baktérie. Cytotoxické koncentrácie cAMP môžu spôsobiť aj apoptózu makrofágov alebo lýzu monocytov. Dermonekrotický toxín bol popísaný ako prvý faktor virulencie pri B. pertussis. Je to proteín o molekulovej hmotnosti 160 kDA a patrí do rodiny AB toxínov. Spôsobuje zápal a nekrózu. Má veľmi silný vazokonstrikčný účinok a spôsobuje ischémiu a extravazáciu leukocytov, t. j. prestup leukocytov osobitne z postkapilárnych venúl do miesta zápalu. Spolu s tracheálnym cytotoxínom spôsobuje nekrózu tracheálneho tkaniva. Jeho N-koncová doména má väzobnú funkciu a enzymatická aktivita sa nachádza na C-koncovej časti. V mieste intradermálnej aplikácie vyvoláva u laboratórnych zvierat nekrotické ložiská. Odtiaľ dostal aj pomenovanie ako dermonekrotický toxín a bol zaradený do skupiny dermonekrotických toxínov, ktoré sú produkované ďalšími bakteriálnymi patogénmi201. Tracheálny cytotoxín je produkovaný všetkými klasickými zástupcami rodu Bordetella. Je proteínom o molekulovej hmotnosti 921 Da a jeho štruktúra bola definovaná ako N- acetylglukosaminyl-1,6-anhydro-N-acetylmuramyl-(L)-alanyl-γ-(D)-glutamyl-mesodiamino pimelyl-(D)-alanín. Bolo zistené, že hlavnú úlohu v cytotoxicite tracheálneho cytotoxínu má diaminopymelyl. Tracheálny cytotoxín má vplyv na zvýšenú expresiu IL-1α a následnú produkciu induktívnej syntázy oxidu dusnatého (iNOS) a zastavenie DNA syntézy v epiteliálnych bunkách trachey. iNOS generuje radikály oxidu dusnatého, ktoré sú cytotoxické, nakoľko poškodzujú enzýmy obsahujúce železo. Produkcia uvedených radikálov je iniciovaná v pohárikovitých bunkách respiračného traktu, odkiaľ ďalej difundujú do prostredia a poškodzujú susedné tkanivá. Samotné pohárikovité bunky ostávajú nepoškodené. Poškodenie riasinkového epitelu sťažuje odstránenie baktérií a hlienu z respiračného traktu, čo vyvoláva charakteristický kašeľ202. Osteotoxín je produkovaný B. pertussis, B. bronchiseptica a B. avium, nie však B. parapertussis. Je letálny pre bunky trachey a osteocyty. 298
c) lipopolysacharid (LPS) Lipopolysacharid slúži jednak ako adhezín pri väzbe bordetel na riasinkový epitel respiračného traktu a taktiež ako „štít“, ktorý prekrýva vonkajšiu membránu a takto chráni bakteriálnu bunku pred lýzou komplementom, nakoľko nedôjde k väzbe membránu atakujúceho komplexu komplementovej kaskády na stenu bakteriálnej bunky. Lipid A, ktorý je súčasťou LPS, je toxický, viaže sa na plazmový proteín, nazývaný ako lipid- viažuci proteín, ktorý sa následne viaže na CD14. Vytvorený komplex CD14 – LPS je spúšťačom prozápalových cytokínov (IL-1, IL-6, faktor nekrotizujúci nádorové bunky, prostaglandíny), nakoľko sa viaže na receptory podobné Toll receptorom na povrchu makrofágov a dendritických buniek. Vytvára taktiež produkty aktivujúce komplement. d) proteíny vonkajšej membrány/autotransportéry Medzi ďalšie autotransportéry okrem pertaktínu patrí 73 kDa Brk proteín (Bordetella resistance to killing), ktorý inhibuje baktericídnu aktivitu komplementu, TcfA (Tracheal colonization factor A) a Vag8 proteín (Virulence-activated gene 8), ktoré majú funkciu adhezínov a BatB proteín (Imunoglobulin-Binding autotransporter in Bordetella), ktorý väzbou na imunoglobulín umožňuje bordetelám odolávať zápalovej reakcii v respiračnom trakte hostiteľa. e) kapsula Kapsula chráni bakteriálnu bunku pred fagocytózou a väzbou membránu atakujúceho komplexu komplementovej kaskády na stenu bakteriálnej bunky a následnou lýzou. f) schopnosť získať železo Patogénne mikroorganizmy získavajú železo od hostiteľa najčastejšie pomocou dvoch mechanizmov46: a) produkujú nízkomolekulové látky nazývané siderofóry, ktoré majú vysokú afinitu a špecificitu k trojmocnému železu (Fe3+); pomocou siderofórov môžu mikroorganizmy odnímať Fe3+ z hostiteľských molekúl obsahujúcich nehémové železo alebo b) na svojom povrchu exprimujú špecifické receptory pre molekuly viažuce železo v tele hostiteľa; pomocou povrchových receptorov získavajú mikroorganizmy železo priamo z proteínov a ďalších molekúl produkovaných hostiteľom ako je hém a proteíny obsahujúce hémové železo (hemoglobín, hemopexín, haptoglobín) alebo železo získavajú z proteínov viažucich nehémové železo (transferín, laktoferín). Siderofóry sú produkované aeróbnymi a fakultatívne anaeróbnymi baktériami a hubami. Siderofóry nie sú produkované striktne 299
anaeróbnymi baktériami, intracelulárnymi baktériami a prvokmi. Špecifické povrchové receptory sú dôležité pre získavanie železa predovšetkým u mikroorganizmov neschopných syntetizovať siderofóry. Okrem hore uvedených dvoch mechanizmov vyvinuli mikroorganizmy ďalšie mechanizmy na získavanie železa od hostiteľa. Je to napr. získavanie tzv. „katalytického“ železa (železo viazané v nízkomolekulových komplexoch) alebo využitie bunkového železa intracelulárnymi patogénmi. Legionella pneumophila proteolyticky degraduje transferín metaloproteázou, ktorú produkuje do prostredia, čo vedie k uvoľneniu železa z transferínu a jeho následnému transportu do bunky. Escherichia coli je schopná získavať železo viazané na citrát pomocou špecifického mechanizmu, ktorý je obdobný ako systémy umožňujúce príjem železa pomocou siderofórov. Siderofóry sú nízkomolekulovými chelátormi o molekulovej hmotnosti 500 – 1000 Da. Sú tvorené mnohými baktériami a hubami. Majú extrémne vysokú afinitu k Fe3+ a takto môžu u stavovcov odoberať železo z transportných proteínov. Doposiaľ bolo popísaných viac ako 100 rôznych druhov siderofórov. Podľa chemickej štruktúry sú siderofóry rozdelené do dvoch hlavných skupín: a) katecholáty a b) hydroxamáty. Prototypom katecholátových siderofórov je enterobaktín (označovaný tiež ako enterochelín) produkovaný Escherichia coli a ďalšími zástupcami čeľade Enterobacteriaceae. Medzi ďalšie popísané katecholátové siderofóry niektorých bakteriálnych patogénov patrí vibriobaktín (Vibrio cholerae), anguibaktín (Vibrio anguillarum), pyochelín produkovaný zástupcami rodu Pseudomonas a mnohé ďalšie. Prototypom hydroxamátových siderofórov je aerobaktín produkovaný Aerobacter aerogenes a Escherichia coli. Medzi ďalšie popísané hydroxamátové siderofóry niektorých bakteriálnych patogénov patrí pseudobaktín (Pseudomonas spp.), mykobaktín (Mycobacterium spp.), schizokineín (Bacillus spp.), alkaligín (Bordetella spp.) a mnohé ďalšie. Huby syntetizujú iba hydroxamátové siderofóry ako je napr. desferioxamín (aktinomycéty), kys. rhodotorulová (kvasinky rodov Rhodotorula spp. a Rhodosporidium spp.), koprogen (Neurospora spp.), ferichrom (Penicillium spp.). Niektoré mikroorganizmy sú schopné syntetizovať niekoľko typov vlastných (endogénnych) siderofórov a zároveň využívať siderofóry produkované inými mikroorganizmami (exogénne siderofóry). Tento fenomén je známy najmä pri enterobaktériách. Napr. pri Escherichia coli boli zistené štyri rôzne mechanizmy využívajúce siderofóry pre získavanie železa: 300
Search
Read the Text Version
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- 30
- 31
- 32
- 33
- 34
- 35
- 36
- 37
- 38
- 39
- 40
- 41
- 42
- 43
- 44
- 45
- 46
- 47
- 48
- 49
- 50
- 51
- 52
- 53
- 54
- 55
- 56
- 57
- 58
- 59
- 60
- 61
- 62
- 63
- 64
- 65
- 66
- 67
- 68
- 69
- 70
- 71
- 72
- 73
- 74
- 75
- 76
- 77
- 78
- 79
- 80
- 81
- 82
- 83
- 84
- 85
- 86
- 87
- 88
- 89
- 90
- 91
- 92
- 93
- 94
- 95
- 96
- 97
- 98
- 99
- 100
- 101
- 102
- 103
- 104
- 105
- 106
- 107
- 108
- 109
- 110
- 111
- 112
- 113
- 114
- 115
- 116
- 117
- 118
- 119
- 120
- 121
- 122
- 123
- 124
- 125
- 126
- 127
- 128
- 129
- 130
- 131
- 132
- 133
- 134
- 135
- 136
- 137
- 138
- 139
- 140
- 141
- 142
- 143
- 144
- 145
- 146
- 147
- 148
- 149
- 150
- 151
- 152
- 153
- 154
- 155
- 156
- 157
- 158
- 159
- 160
- 161
- 162
- 163
- 164
- 165
- 166
- 167
- 168
- 169
- 170
- 171
- 172
- 173
- 174
- 175
- 176
- 177
- 178
- 179
- 180
- 181
- 182
- 183
- 184
- 185
- 186
- 187
- 188
- 189
- 190
- 191
- 192
- 193
- 194
- 195
- 196
- 197
- 198
- 199
- 200
- 201
- 202
- 203
- 204
- 205
- 206
- 207
- 208
- 209
- 210
- 211
- 212
- 213
- 214
- 215
- 216
- 217
- 218
- 219
- 220
- 221
- 222
- 223
- 224
- 225
- 226
- 227
- 228
- 229
- 230
- 231
- 232
- 233
- 234
- 235
- 236
- 237
- 238
- 239
- 240
- 241
- 242
- 243
- 244
- 245
- 246
- 247
- 248
- 249
- 250
- 251
- 252
- 253
- 254
- 255
- 256
- 257
- 258
- 259
- 260
- 261
- 262
- 263
- 264
- 265
- 266
- 267
- 268
- 269
- 270
- 271
- 272
- 273
- 274
- 275
- 276
- 277
- 278
- 279
- 280
- 281
- 282
- 283
- 284
- 285
- 286
- 287
- 288
- 289
- 290
- 291
- 292
- 293
- 294
- 295
- 296
- 297
- 298
- 299
- 300
- 301
- 302
- 303
- 304
- 305
- 306
- 307
- 308
- 309
- 310
- 311
- 312
- 313
- 314
- 315
- 316
- 317
- 318
- 319
- 320
- 321
- 322
- 323
- 324
- 325
- 326
- 327
- 328
- 329
- 330
- 331
- 332
- 333
- 334
- 335
- 336
- 337
- 338
- 339
- 340
- 341
- 342
- 343
- 344
- 345
- 346
- 347
- 348
- 349
- 350
- 351
- 352
- 353
- 354
- 355
- 356
- 357
- 358
- 359
- 360
- 361
- 362
- 363
- 364
- 365
- 366
- 367
- 368
- 369
- 370
- 371
- 372
- 373
- 374
- 375
- 376
- 377
- 378
- 379
- 380
- 381
- 382
- 383
- 384
- 385
- 386
- 387
- 388
- 389
- 390
- 391
- 392
- 393
- 394
- 395
- 396
- 397
- 398
- 399
- 400
- 401
- 402
- 403
- 404
- 405
- 406
- 407
- 408
- 409
- 410
- 411
- 412
- 413
- 414
- 415
- 416
- 417
- 418
- 419
- 420
- 421
- 422
- 423
- 424
- 425
- 426
- 427
- 428
- 429
- 430
- 431
- 432
- 433
- 434
- 435
- 436
- 437
- 438
- 439
- 440
- 441
- 442
- 443
- 444
- 445
- 446
- 447
- 448
- 449
- 450
- 451
- 452
- 453
- 454
- 455
- 456
- 457
- 458
- 459
- 460
- 461
- 462
- 463
- 464
- 465
- 466
- 467
- 468
- 469
- 470
- 471
- 472
- 473
- 474
- 475
- 476
- 477
- 478
- 479
- 480
- 481
- 482
- 483
- 484
- 485
- 486
- 487
- 488
- 489
- 490
- 491
- 492
- 493
- 494
- 495
- 496
- 497
- 498
- 499
- 500
- 501
- 502
- 503
- 504
- 505
- 506
- 507
- 508
- 509
- 510
- 511
- 512
- 513
- 514
- 515
- 516
- 517
- 518
- 519
- 520
- 521
- 522
- 523
- 524
- 525
- 526
- 527
- 528
- 529
- 530
- 531
- 532
- 533
- 534
- 535
- 536
- 537
- 538
- 539
- 540
- 541
- 542
- 543
- 544
- 545
- 546
- 547
- 548
- 549
- 550
- 551
- 552
- 553
- 554
- 555
- 556
- 557
- 558
- 559
- 560
- 561
- 562
- 563
- 564
- 565
- 566
- 567
- 568
- 569
- 570
- 571
- 572
- 573
- 574
- 575
- 576
- 577
- 578
- 579
- 580
- 581
- 582
- 583
- 584
- 585
- 1 - 50
- 51 - 100
- 101 - 150
- 151 - 200
- 201 - 250
- 251 - 300
- 301 - 350
- 351 - 400
- 401 - 450
- 451 - 500
- 501 - 550
- 551 - 585
Pages:
