Эпидермальный стафилококк (Staphylococcus epidermidis) — коагулаза-отрицательный вид стафилококков, представитель нормальной микрофлоры кожи человека.
* Méric G., et al. Disease-associated genotypes of the commensal skin bacterium Staphylococcus epidermidis. Nature Communications, 2018; 9 (1) DOI: 10.1038/s41467-018-07368-7.
Эпидермальный стафилококк в систематике бактерий
Вид эпидермальный стафилококк относится к роду стафилококки (Staphylococcus), который входит в семейство Staphylococcaceae, порядок Bacillales, класс Bacilli, тип Firmicutes, Terrabacteria group, царство Бактерии.
К виду S. epidermidis по генетическим и физиологическим характеристикам примыкают следующие виды стафилококков: S. capitis, S. warneri, S. haemolyticus, S. hominis и S. saccharolyticus. Исходя из этой близости все перечисленные виды объединяют в группу, называемой «Staphylococcus epidermidis». Все стафилококки этой группы, в отличие от наиболее патогенного золотистого стафилококка, не способны продуцировать коагулазу — вызывающий свертывание плазмы крови фермент.
Эпидермальный стафилококк. Общие сведения
Эпидермальные стафилококки имеют правильную шарообразную форму и размер от 0,5 до 1,5 мкм, располагаются преимущественно по две и четыре бактерии.
Это особая категория бактериальных культур, многие виды которой опасны для человеческого здоровья. Стафилококки принято называть условно-патогенными микробами. Обитая в организме постоянно, они находятся под контролем иммунитета. Но при ослаблении защиты могут спровоцировать воспалительный процесс. Некоторые бактерии чрезвычайно устойчивы к антимикробным средствам и нередко становятся причиной суперинфекций.
Что такое стафилококк
Это неподвижный грамположительный микроорганизм шаровидной формы, образующий многочисленные колонии. Стафилококки анаэробны — могут существовать и размножаться без участия кислорода, в закрытой среде. Штаммов бактерий насчитывается более двадцати. Некоторые из них довольно безобидны, а другие вызывают мощные патологические реакции в человеческом организме. Части тела и органы, наиболее уязвимые перед стафилококками:
Поражая их, микробы вырабатывают токсичные вещества, провоцируют воспаления, в тяжелых случаях приводящие к сепсису, необратимым изменениям структур или стойким нарушениям функций.
Виды патогенных стафилококков
Для человека опасны несколько разновидностей бактерий. Самые распространенные:
Staphylococcus aureus: золотистый. Название получил из-за характерного желтого пигмента на поверхности. Проникая в организм, синтезирует фермент коагулазу, может вызывать гнойные воспаления почти любых внутренних органов. Этот вид патогена быстро приспосабливается к воздействию антибиотиков, образуя резистентные формы.
Staphylococcus epidermidis: эпидермальный. Поражает обычно кожные покровы слизистые оболочки. Часто становится фактором воспаления повреждений, послеоперационных швов, развития гнойного конъюнктивита, инфекций дыхательных путей.
Staphylococcus haemolyticus: гемолитический. Опасен для слизистых и тканей внутренних органов. Становится провокатором развития эндокардита, пневмоний, нефритов и других тяж елых патологий.
Практически все типы патогенных стафилококков склонны к мутациям в результате неправильного или недостаточно продолжительного лечения.
Как проявляется стафилококковая инфекция
Симптоматика, ее длительность и интенсивность зависят от штамма возбудителя, общего физического состояния больного и особенностей его иммунитета. Два характерных признака поражения стафилококком: воспаления различной локализации и интоксикация.
При пиодермии воспаляются потовые, сальные железы, волосяные фолликулы, из-за чего на коже образуются болезненные выпуклые узелки, наполняемые гноем. Фурункулы и карбункулы обычно окружены участками покрасневшей отекшей кожи. При интенсивном воспалении вероятно появление лихорадки, набухание близко расположенных к очагам воспаления лимфоузлов.
Поражение пазух носа стафилококком проявляется банальным насморком с вязкими желтоватыми или зел еными выделениями. Проникновение инфекции глубже вызывает развитие синуситов. Их симптомы характерны:
заложенность в области переносицы;
ощущение тяжести, распирания с пораженной стороны;
густые гнойные выделения из носа;
повышение температуры тела выше +37°С.
Нередко инфекция распространяется на среднее ухо, вызывая отит: резкие стреляющие боли, снижение слуха. При поражении слизистых глаз развивается нагноение конъюнктивы, склеры краснеют и отекают.
При атаке стафилококком верхних дыхательных путей неизбежны гнойные фарингиты или ларингиты. Их признаки:
сильная отечность, покраснение глотки;
затрудненное болезненное глотание;
сухой навязчивый кашель, дискомфорт в горле.
Часто стафилококковые фарингиты поражают детей младше 12 лет. У взрослых эта патология контролируется иммунитетом.
При развитии воспалений в нижних отделах дыхательных путей «актуальны» бронхит и пневмония с характерным лающим или мокрым кашлем, высокой температурой температурой и физической слабостью.
Менее распространенные признаки поражений стафилококком:
воспаления суставных тканей, мышц;
нарушения работы сердца.
Среди грозных осложнений, вызываемых стафилококком: менингит, абсцессы л егких, остеомиелит, синдром токсического шока, генерализованный сепсис.
Как лечить стафилококк
Точный диагноз — виновен ли микроб в патологии, можно установить только после лабораторного анализа. Обнаружить и идентифицировать его в пробах мочи, мазках и соскобах с кожных покровов и слизистых не составляет труда. А вот избавиться от заразы намного тяжелее. Печально известный стафилококк аурум (золотистый) чрезвычайно устойчив к воздействию дезинфекторов, в том числе к хлорке и «зеленке». Почти 15%всех случаев заражения им происходят внутри больниц.
Применение антибиотиков тоже не всегда оправдано. К пенициллинам, например, стафилококки приспосабливаются очень быстро. А золотистый давно к ним устойчив, как ко многим другим медикаментам. Для быстрого подавления активности патогенов применяют комбинации различных групп препаратов. Относительно новые и эффективные: макролиды и фторхинолоны. Лекарства этих категорий разрушают и уничтожают белковые оболочки бактерий, не давая им времени для развития резистентности.
Чтобы терапия оказалась действенной, важно применять антимикробным средства только по назначению врача, четко следовать указанной схеме. Запрещено прерывать курс по своему разумению, менять без разрешения один препарат на другой, корректировать дозировку.
В качестве профилактики заражения необходимо соблюдать общие правила гигиены. Важно избегать употребления непроверенных продуктов, вовремя санировать полость рта, лечить насморк. Полезно закаляться, принимать иммуномодуляторы. А главное — не применять антимикробные средства без веских причин.
Все представленные на сайте материалы предназначены исключительно для образовательных целей и не предназначены для медицинских консультаций, диагностики или лечения. Администрация сайта, редакторы и авторы статей не несут ответственности за любые последствия и убытки, которые могут возникнуть при использовании материалов сайта.
Золотистый стафилококк — симптомы, лечение в носу, горле, кишечнике у детей и взрослых
Стафилококки — это отдельный род условно патогенных микроорганизмов, которые чаще всего развиваются на коже, а также слизистых оболочках. В результате развиваются острые воспалительные процессы, сопровождающиеся образованием гноя. Наибольшую опасность представляет золотистый стафилококк: он встречается чаще всего и является наиболее устойчивым к антибиотикам и воздействию внешних факторов. У взрослых и детей этот вид стафилококка чаще всего обнаруживают в носу, горле и кишечнике.
Особенности золотистого стафилококка
Стафилококк ауреус окружает человека практически повсеместно. Он является частью нормальной микрофлоры в человеческом организме и до поры до времени никак не проявляет себя. Также его можно обнаружить на многих окружающих предметах, например, ключах, кошельке, столешнице, деньгах, дверных ручках, кнопках в лифте и т.п. Часто его обнаруживают в продуктах питания, например, жирных тортах с кремом и сырокопченых колбасах, которые были приготовлены в антисанитарных условиях, с нарушением технологии или попросту испортились. Если у человека достаточно крепкий иммунитет, то контакт с загрязненными поверхностями ему не навредит. Но при определенных обстоятельствах, патогенные микроорганизмы проникнут в кровь и нанесут серьезный вред здоровью.
Опасность стафилококка заключается в том, что он сохраняет свою активность при высушивании, в течение 12 часов не разрушается под воздействием прямых лучей солнца, около 30 минут выдерживает температуру свыше 80°C, не погибает в чистом этиловом спирте и перекиси водорода. Болезни, которые вызывает данный микроорганизм, поддаются лечению, но это довольно сложный и долгий процесс.
Больше половины людей на земле являются носителями золотистого стафилококка, даже не догадываясь об этом. Сам человек при этом остается здоровым и прекрасно себя чувствует, но представляет опасность для окружающих. Особенно опасно, когда скрытый стафилококк есть в организме людей, работающих в сфере пищевой промышленности, детских учебных заведениях, поликлиниках и больницах. В этом случае требуется срочное лечение, так как очень высока вероятность массового заражения людей.
Как можно заразиться стафилококком
Есть несколько путей попадания бактерий в организм:
Риск заражения стафилококком очень высок у людей с ослабленным иммунитетом. Особенно осторожными нужно быть тем, кто недавно перенес ОРЗ, грипп, пневмонию, страдает дисбактериозом после длительного приема антибиотиков. Еще один путь заражения — трещины на коже, раны, ожоги, послеоперационные швы.
Это одно из самых любимых мест обитания золотистого стафилококка. В результате травм, воспалений и общего снижения иммунитета патогенная микрофлора начинает стремительно расти. В полость носа бактерия может легко попасть извне и привести к развитию таких серьезных заболеваний как гайморит, аденоидит, бронхит и трахеит. Если не предпринять меры и не начать лечение, то инфекция будет продолжать распространяться и затронет почки, сердце, головной мозг и костную ткань.
Симптомы стафилококка в носу:
Взрослым и детям назначают антибактериальную терапию по результатам анализа (делается мазок). Предварительно необходимо определить, к какому препарату у бактерии есть чувствительность. Это могут быть таблетки или же препараты в виде мазей для смазывания слизистой, промывание пазух носа раствором хлорфилипта. Также назначают иммуномодуляторы, витаминные комплексы.
На слизистых горла может начаться активный рост стафилококка. Патогенные микроорганизмы провоцируют развитие острого воспаления, наблюдается покраснение горла, боль при глотании, появляются симптомы тонзиллита, фарингита. Заражение может произойти через испорченные продукты, использование общих предметов гигиены и косметики с человеком, который уже является носителем бактерии и потенциально заразен. У детей инфекция передается через общие игрушки, привычку есть одно яблоко, пить из одной бутылки. Также бактерия попадает в горло из-за грязных рук, при облизывании ручки и т. п.
Чаще всего развивается стафилококковый тонзиллит. При этом наблюдаются такие симптомы:
Формы патологии могут быть разными, поэтому часто появляются и дополнительные признаки: налет герпетической природы, некроз мягких тканей глотки, образование язв, гнилостный запах изо рта.
При стафилококковой ангине проводят визуальный осмотр, фарингоскопию, назначают общий анализ крови и берут мазок из зева. По результатам анализов назначаются антибиотики (цефалоспорины, препараты пенициллиновой группы, фторхинолоны). При тяжелом течении патологии делают инъекции. Проводится иммуноукрепляющая терапия, принимается жаропонижающее, используются витаминные комплексы. Врач назначает антисептическую обработку миндалин.
Внимание! Ни взрослым, ни детям нельзя игнорировать симптомы ангины и заниматься самолечением. Если патология вызвана золотистым стафилококком, могут развиться серьезные осложнения (абсцесс глотки, сепсис, менингит, острая ревматическая лихорадка). При запущенных хронических ангинах требуется удаление миндалин. Чтобы не допустить осложнений, необходимо своевременно обращаться к врачу.
Заражение кишечника происходит при употреблении некачественных продуктов, а также испорченной пищи. Бактерия начинает активно вырабатывать энтеротоксин, который, в свою очередь, провоцирует развитие острой кишечной инфекции. Она сопровождается такими симптомами:
При кишечной инфекции детей госпитализируют, чтобы детально исследовать процессы, происходящие в организме. В стационаре делают анализы крови и кала, делают инструментальное исследование кишечника, назначают обильное питье, медикаментозную терапию, направленную на устранение причины развития отравления, а также восстановление здоровой микрофлоры.
Взрослые при нетяжелом течении патологии могут находиться дома. Им необходим постельный режим, изоляция от других членов семьи, примем сорбентов, жаропонижающего, обильное питье. Также используются стафилококковые бактериофаги и антистафилококковый гамма-глобулин. Лечение проводится под строгим контролем врача.
Золотистый стафилококк является причиной развития многих заболеваний. Все они чреваты опасными осложнениями, вплоть до сепсиса и летального исхода. Чтобы уберечь себя и своих детей от заражения, необходимо тщательно следить за личной гигиеной, укреплять иммунитет, быть внимательными к свежести потребляемых продуктов. Также важно регулярно проходить полное обследование, сдавать анализы и держать состояние микрофлоры под контролем.
Наиболее значимый представитель коагулазонегативных стафилококков — Staphylococcus epidermidis. При определённых условиях этот микроорганизм может становиться патогенным.
Чаще всего Staphylococcus epidermidis вызывает инфекционные заболевания при внутривенной катетеризации, внутрисосудистом протезировании, вентрикулоперитонеальном шунтировании и протезировании суставов. При попадании вместе с протезом (катетером) в организм человека эти микроорганизмы становятся причиной бактериемии и эндокардита, что является показанием для удаления протеза.
При этом образование биоплёнки способствует усилению их патогенных свойств.
• Культивирование S. epidermidis на питательных средах (не требователен к условиям выращивания).
• Изучение биохимических свойств возбудителя с целью видовой идентификации (не продуцирует коагулазу).
• Рестрицирование фрагментов ДНК и другие методы молекулярного анализа, применяемые для идентификации штаммов микроорганизма. S. epidermidis и другие коагулозонегативные стафилококки часто контаминируют (случайно заносятся) питательные среды при посеве крови, что фебует тщательной оценки (в случае выделения) их клинической значимости.
Чувствительность к антибиотикам эпидермального стафилококка (Staphylococcus epidermidis)
Представители этой фуппы микроорганизмов одинаково чувствительны к ванкомицину и обычно тейкопланину. Кроме того, они могут быть восприимчивы ко всем препаратам, применяемым для лечения заболеваний, вызванных S. aureus, но это нельзя предугадать заранее. Поэтому лечение следует назначать после проведения теста in vitro на чувствительность к антибиотикам.
S. haemolyticus менее распространён, чем S. epidermidis, и вызывает заболевания с подобной клинической картиной. Важное отличие от S. epidermidis — способность вызывать гемолиз кровяного агара, а также устойчивость к тейкопланину. Именно поэтому при инфекциях, вызванных S. haemolyticus, применяют ванкомицин.
Коагулазонегативный стафилококк, часто вызывающий инфекции мочевыводящих путей у молодых женщин. Отличается устойчивостью к новобиоцину.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Структурная формула нового пептидного антибиотика.
Автор
Редакторы
В последние годы во всем мире увеличилось количество инфекционных заболеваний, вызванных устойчивыми к антибиотикам бактериями. Организмы с множественной лекарственной резистентностью (multidrug-resistant organisms, MDRO), такие как метициллин-резистентный золотистый стафилококк, нечувствительные к ванкомицину энтерококки или резистентные к цефалоспоринам третьего поколения грамотрицательные бактерии, в ближайшие десятилетия могут стать более частыми причинами смерти, чем рак [1].
Доступные населению антибиотики теряют эффективность, а их частое и необоснованное применение приводит к отбору устойчивых форм бактерий внутри организмов людей и животных. MDRO в человеческом микробиоме трудно выявить, ведь обычно их носительство бессимптомно. Однако в стрессовых условиях (после хирургических операций, при травмах или иммуносупрессии) оно может перерасти в агрессивную инфекцию, побороть которую будет крайне сложно. А если еще учесть и частую устойчивость подобных бактерий к классическим дезинфектантам, становится понятным, почему MDRO считают настоящим бичом стационаров и роддомов. Они — куда более осязаемая угроза для населения всех континентов, чем тот же вирус Эбола, поэтому огромные усилия сейчас направляются на поиск и производство новых антибиотиков, способных «взломать» защитные системы MDRO.
Несколько лет назад удалось обнаружить, что представители человеческой микробиоты способны производить бактериоцины, поражающие близкородственных бактерий [2]. Например, в 2014 году из человеческого комменсала Lactobacillus gasseri выделили и описали новый синтезируемый рибосомами тиопептидный антибиотик — лактоциллин [3].
Может показаться странным, что человеческая микробиота производит антибиотики, ведь индустрия поиска противомикробных веществ всегда была сосредоточена на почвенных бактериях: считалось, что именно там бурлит жизнь и активно идет борьба за существование. Однако в микробиоме человека насчитывается более тысячи видов бактерий, конкурирующих за место и питательные вещества. Это способствует появлению настоящего «оружия массового поражения» — бактериоцинов, производимых с помощью ферментов двух типов — поликетидсинтаз и нерибосомных пептидсинтетаз [5].
Семейные разборки
Немецкий исследователь Александр Ципперер со своими сотрудниками в июле 2016 года сообщил о том, что обнаружил в человеческом носу бактерию Staphylococcus lugdunensis IVK28, которая подавляет рост метициллин-резистентного золотистого стафилококка (methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA) [1].
Золотистый стафилококк
Стафилококки относятся к типичным бактериям-комменсалам, колонизирующим кожу и поверхности слизистых оболочек. Staphylococcus aureus — шаровидные грамположительные бактерии, вырабатывающие каротиноидный пигмент, который придает их клеткам золотистый цвет (рис. 1). Эти микроорганизмы чрезвычайно устойчивы к внешним воздействиям и выживают в воздухе, пыли, почве, продуктах питания, на оборудовании пищевых производств и предметах быта [6], [7].
Staphylococcus aureus — бактерия условно-патогенная, проявляющая свои патологические свойства только в благоприятных условиях, а создает их, как правило, ослабление иммунитета носителя. Активная жизнедеятельность стафилококка может привести к разнообразным заболеваниям [5], [7], [8]:
Факторы патогенности S. aureus — это микрокапсула, компоненты клеточной стенки, ферменты агрессии и токсины. Микрокапсулы защищают клетки бактерий от фагоцитоза, способствуют их адгезии и распространению по организму хозяина. Составляющие клеточной стенки (например пептидогликан, тейхоевые кислоты и белок А) вызывают развитие воспаления, обездвиживают фагоциты и нейтрализуют иммуноглобулины. Коагулаза, главный фермент агрессии, вызывает свертывание плазмы крови [7], [9].
Наиболее опасны метициллин-резистентные стафилококки (methicillin-resistant S. aureus, MRSA) (рис. 2). Метициллин — это модифицированный пенициллин, с помощью которого еще недавно успешно боролись со стафилококковой инфекцией. MRSA устойчивы не только к метициллину, но и к другим антибиотикам пенициллиновой группы (диклоксациллину, оксациллину, нафциллину и др.), а также к цефалоспоринам. В последнее время выявлены штаммы и с более широким спектром устойчивости: ванкомицин-резистентные (VRSA) и гликопептид-резистентные (GISA) [6], [9], [10].
Штамм S. lugdunensis IVK28 эффективно боролся со своим вредоносным родственником лишь в условиях недостатка железа и только на твердых агаризованных средах (рис. 3, слева). Механизм противостояния был неясен, а потому Ципперер провел транспозонный мутагенез клеток выделенного штамма — чтобы выявить ген, ответственный за синтез смертельного для S. aureus вещества.
Рисунок 3. Антибактериальная активность S. lugdunensis против метициллин-резистентного S. aureus.Слева — дикий штамм IVK28 образует зону лизиса на культуре S. aureus. В центре — штамм IVK28ΔlugD (с «выключенным» встраиванием транспозона геном lugD) не оказывает влияния на золотистого стафилококка. Справа — штамм с восстановленной активностью гена lugD снова лизирует клетки конкурента.
В итоге удалось получить мутанта IVK28, который не мог подавлять рост MRSA. Анализ места встройки транспозона показал, что тот нарушил структуру гена предполагаемой нерибосомной пептидсинтетазы (НРПС). Оказалось, что этот ген вместе с другими последовательностями, связанными с биосинтезом антибиотиков, входит в состав оперона размером 30 т.п.н. Это указывало на то, что предполагаемая молекула ингибитора может быть комплексом нерибосомных пептидов.
Разношерстные участники и пикантные подробности бактериального горизонтального генетического переноса описаны в статье «Мобильные генетические элементы прокариот: стратификация „общества“ бродяжек и домоседов» [11].
Оперон состоит из генов lugA, B, C и D, кодирующих пептидсинтетазные белки (см. врезку ниже), а также из других генов, чьи продукты необходимы для синтеза и транспорта нерибосомного пептида.
Чтобы окончательно вменить оперону участие в антибактериальной деятельности S. lugdunensis, наименьший ген (lugD) удалили. Мутант ΔlugD, как и ожидалось, не мог подавлять рост золотистого стафилококка, но когда в него ввели плазмиду с работающим геном lugD, агрессивный фенотип восстановился (рис. 3, в центре и справа).
Секретное оружие
Выделенный Ципперером продукт lug-оперона оказался нерибосомным циклическим пептидом, состоящим из пяти аминокислот (двух D-валинов, L-валина, D-лейцина и L-триптофана) и тиазолидинового гетероцикла (рис. 4). Назвали антибиотик лугдунином.
Рисунок 4. Кластер генов, биосинтетический путь и химическая структура лугдунина.а — Гены «субъединиц» (не модулей!) нерибосомной пептидсинтетазы S. lugdunensis: lugA, B, C и D. б — Функциональные домены продуктов оперона: А — аденилирующий, Р — пептидильный, С — конденсирующий, Е — эпимеризующий, R — редуктазный. Их специфические комбинации составляют модули — обособленные каталитические единицы фермента. Биосинтез лугдунина начинается, видимо, в инициирующем модуле LugD и продолжается последовательно с помощью LugA-C. в — Структурная формула лугдунина.
Химическим синтезом удалось получить продукт с идентичными природному лугдунину химическими свойствами и антибактериальным эффектом. Ученые предположили, что этот антибиотик ингибирует синтез бактериальных биополимеров — белков, ДНК и пептидогликанов [5].
Нерибосомные пептиды
Этот класс пептидов синтезируется в клетках низших грибов и бактерий без участия рибосом. Нерибосомные пептиды (НРП) также встречаются и у высших организмов, которые имеют бактерий-комменсалов [12].
НРП подразделяются на несколько функциональных групп [13]:
Строение
Нерибосомные пептиды имеют длину от 2 до 50 аминокислот и часто циклическую или разветвленную структуру. Они содержат как «обычные», протеиногенные, так и непротеиногенные аминокислоты — D-формы или остатки, модифицированные присоединением N-метильных и N-формильных групп, гликозилированием, гидроксилированием, ацилированием или галогенированием. Циклизация происходит путем образования в пептидном остове оксазолинов и тиазолинов [12].
Синтез
НРП синтезируются нерибосомными пептидсинтетазами (НРПС), которые в своей работе не следуют «чужим» инструкциям, то есть обходятся без мРНК. НРПС — это гигантские мультимодульные ферменты, каждый из которых может синтезировать только один вид пептидов. Отдельный модуль фермента отвечает за включение одной аминокислоты в пептидную цепь, поэтому количество модулей соответствует длине пептида [14].
Каждый модуль состоит как минимум из трех доменов:
Нередко модули включают и другие домены, в том числе эпимеризующий, который преобразует L-аминокислоты в D-формы [14].
По аналогии с триплетным рибосомным кодом для синтеза белка существует и нерибосомный, код НРПС, определяемый 10 остатками аминокислот в субстрат-связывающем кармане аденилирующего домена. От комбинации этих остатков зависит то, какая аминокислота будет встроена в пептид конкретным модулем НРПС. Зная этот код, можно предсказывать субстратную специфичность аденилирующих доменов и даже произвольно изменять ее посредством замены аминокислот в домене [14].
Таблица 1. Спектр активности лугдунина
Виды и штаммы
Резистентность
МИК лугдунина (мкг × мл −1 )
Staphylococcus aureus USA300 (LAC)
MRSA
1,5
+ 50% человеческой сыворотки крови
1,5
Staphylococcus aureus USA300 (NRS384)
MRSA
1,5
Staphylococcus aureus Mu50
GISA
3
Staphylococcus aureus SA113
3
Staphylococcus aureus RN4220
3
Enterococcus faecium BK463
VRE
3
Enterococcus faecalis VRE366
VRE
12
Listeria monocytogenes ATCC19118
6
Streptococcus pneumoniae ATCC49619
1,5
Bacillus subtilis 168 (trpC2)
4
Pseudomonas aeruginosa PAO1
>50
Escherichia coli DH5α
>50
Условные обозначения: MRSA — метициллин-резистентные S. aureus; GISA — устойчивые к гликопротеинам S. aureus; VRE — ванкомицин-резистентные Enterococcus. Таблица из [1].
Испытания в боевых условиях
Как и полагается, способность лугдунина лечить стафилококковые инфекции продемонстрировали in vivo на мышиной модели (рис. 5). У шести мышей сбрили шерсть на спине и, повредив кожу многократным приклеиванием/отклеиванием пластыря, нанесли на это место золотистого стафилококка. Затем кожу обработали мазью, содержащей 1,5 мкг лугдунина, и спустя шесть часов оценили результат. Обработка новым антибиотиком сильно сокращала или даже полностью уничтожала популяцию S. aureus. Причем не только на поверхности кожи, но и в более глубоких ее слоях.
Рисунок 5. Общая схема подхода к идентификации природного антибиотика. Из бактериальных популяций человеческого тела отбирают представителей, которые не могут сосуществовать с интересующими патогенными бактериями. Этих возможных конкурентов тестируют по отдельности на средах с инфекционным агентом. Из культуры, успешно подавляющей рост патогенов, выделяют антибиотик, действие которого проверяют на животных моделях.
[5], рисунок модифицирован и адаптирован
Чтобы понять, может ли S. lugdunensis помешать колонизации носовой полости позвоночных животных золотистым стафилококком в естественных условиях, ученые провели следующий эксперимент. В носы хлопковых хомяков ввели два вида смешанных культур (S. aureus + S. lugdunensis IVK28 и S. aureus + S. lugdunensis IVK28ΔlugD) и каждую по отдельности. В контрольных случаях, когда вводили по одному штамму, все три культуры стабильно колонизировали носовую полость. Однако при введении смеси S. aureus + S. lugdunensis IVK28 количество золотистого стафилококка через 5 дней значительно уменьшилось по сравнению со смесью S. aureus + S. lugdunensis IVK28ΔlugD. Этот эксперимент показал, что продукция лугдунина позволяет штамму IVK28 эффективно конкурировать с золотистым стафилококком in vivo.
Оставалось разобраться, предотвращает ли присутствие S. lugdunensis в носу человека колонизацию бактериями S. aureus. Ципперер и его коллеги исследовали мазки из носовых ходов 187 госпитализированных больных. Из них у 60 человек (32,1%) обнаружили золотистого стафилококка и у 17 человек (9,1%) — S. lugdunensis. И только у одного пациента с S. lugdunensis в носу обитал S. aureus. У всех выделенных штаммов S. lugdunensis ПЦР-анализ продемонстрировал наличие lug-оперона, а все обнаруженные штаммы S. aureus оказались восприимчивы к лугдунину.
Перспективы
Из-за высокой эффективности лугдунина авторы обсуждаемой работы предлагают использовать S. lugdunensis в борьбе с золотистым стафилококком, особенно у пациентов с высокими рисками развития инфекции — после операций, иммуносупрессии или гемодиализа. Ранее пробиотическими, как правило, называли бактерий, активно действующих на благо макроорганизма в желудочно-кишечном тракте. Группа Ципперера выступает за расширение понятия «пробиотики» — включение туда бактерий, борющихся с инфекциями и в других местах человеческого тела, таких как носовая полость или кожа.
В очень редких случаях и сам S. lugdunensis может вызывать заболевания, но если удастся создать мутантов, полностью утративших факторы вирулентности, или встроить lug-оперон в абсолютно «мирные» бактерии, можно разработать безопасный пробиотический препарат.
Лугдунин оказался первым обнаруженным бактериоцином нового класса — макроциклических тиазолидиновых пептидных антибиотиков. Все проверенные штаммы S. aureus (как природные, так и лабораторные) не смогли выработать резистентности к нему. Это дает надежду на то, что лугдунин в будущем станет коммерческим препаратом для борьбы с золотистым стафилококком.
И наконец, сам факт обнаружения нового антибиотика у представителя человеческой микробиоты должен послужить стимулом для активизации поиска других продуцентов бактериоцинов в составе именно таких сообществ. В дальнейшем это поможет медикам успешнее сдерживать наступление мультирезистентных патогенов.
Эпидермальный стафилококк (Staphylococcus epidermidis) — коагулаза-отрицательный вид стафилококков, представитель нормальной микрофлоры кожи человека.
