Чем лечить золотистый стафилококк на коже

Стафилококк золотистый. Микробиологические аспекты

Прошло много лет после написания первой статьи, посвященной лечению инфекций, вызванных золотистым стафилококком. За это время автор, будем надеяться, немного помудрела и приобрела кое-какой опыт в более детальной диагностике вышеупомянутых состояний, чем и хотела бы поделиться с многоуважаемой аудиторией в надежде, что, возможно, поможет каждому из вас в рутинной ежедневной работе, так как с этой зверюшкой сталкивается буквально каждый, кто надел белый халат и уж тем более хирургический костюм.

Автор: Трубачева Е.С., врач – клинический фармаколог

Прошло много лет после написания первой статьи, посвященной лечению инфекций, вызванных золотистым стафилококком. За это время автор, будем надеяться, немного помудрела и приобрела кое-какой опыт в более детальной диагностике вышеупомянутых состояний, чем и хотела бы поделиться с многоуважаемой аудиторией в надежде, что, возможно, поможет каждому из вас в рутинной ежедневной работе, так как с этой зверюшкой сталкивается буквально каждый, кто надел белый халат и уж тем более хирургический костюм.

Сначала повторим общеизвестные факты: S.aureus относится к грамположительным коккам и являются чуть ли не основной причиной большого количества инфекций кожи и мягких тканей, а так же ведущей причиной послеоперационных раневых инфекций.

Выделяют следующие разновидности золотистого стафилококка:

И сейчас обсудим первые три более подробно, так как именно они являются той причиной, ради которой повторно поднята данная тема, в том числе и по просьбам читателей (за что выражаем отдельную признательность).

Первое, что необходимо не просто запомнить, а буквально зазубрить наизусть — золотистый стафилококк, он же S.aureus, является нормальным жителем на неповрежденной коже и слизистых оболочках. Еще раз — нормальным, но только на неповрежденной коже и вне зависимости от антибиотикочувствительности пойманных экземпляров. Если кожа по тем или иным причинам поражается (например, сахарным диабетом) или повреждается, стафилококк тут же из милого соседа превращается в злейшего врага. Все как у людей — стоит дать слабину, и ближайшие соседи начнут добивать с ласковой улыбкой.

Таким образом, когда вы получаете результат микробиологического исследования образца, взятого с кожи (или из носоглотки), и видите там золотистого стафа, то должны понимать, кто перед вами, и насколько этот кто-то имеет отношение к текущему процессу.

Второе: если клиника отсутствует, а стафилококк посеялся, надо сделать что? Правильно, повторить посев еще раз. Золотистый стафилококк — это один из немногих микробов, чье наличие в отделяемом материале надо проверять дважды. Единственное исключение — это кровь, взятая непосредственно из сосудистого русла, чаще всего из вены. Наличие стафилококка в крови является поводом к немедленному назначению антибактериальной терапии, так как прямо указывает на наличие инфекции кровотока, а уж какого она генеза, спонтанного или ятрогенного, разбираться будете позже. Во всех остальных ситуациях проводится пересев с тщательным соблюдением техники забора материала (со стенок раны, а не гной, состоящий из дохлых нейтрофилов и нападавших сверху стафилококков) и правил асептики и антисептики, чтобы собственными стафилококками с кожи вновь забранный материал не контаминировать.

Чтобы понять, друг перед нами или враг, познакомимся со стафилококками более подробно.

И нет, автор не сошла с ума — резистентность к ванкомицину у природных диких золотистых стафилококков — совершенно нормальное явление. Более того, попытка лечить такого возбудителя ванкомицином считается грубейшей ошибкой и закончится полным провалом в силу природной устойчивости к данному препарату. Это третье, о чем помнить необходимо.

Где мы встречаем таких S.aureus чаще всего? В носоглотках грудных младенцев или в их же кале, если придумали посеять. Почему? Потому что это представитель нормальной микрофлоры кожи, и ребенок сглатывает то, что живет в его носоглотке или слизывает с кожи матери. Надо лечить? В данной ситуации — ни в коем случае, иначе побьете нормальную микрофлору кожи и слизистых, и если очень повезет, то для ребенка это пройдет без последствий, но, скорее всего, получим стафилококка, вооруженного пенициллиназами, или MSSA. Повторимся еще раз — только в случае отсутствия клинической картины можно принимать такого рода решения. Во всех иных случаях необходима антибактериальная терапия, причем на длительный (до 28 суток) период времени.

Обратите внимание на строку с бензилпенициллином, указывающую на наличие пенициллиназ. Мы обязаны упомянуть, что точно такая же картинка может наблюдаться и у пациентов, давно или никогда не применявших антибиотики, так как пенициллиназы еще в середине прошлого века «ушли» в дикую природу.
Почему MSSA? Обратите внимание на строку с оксациллином, который в данной панели поставлен вместо метициллина. Таким же ориентиром может быть цефазолин. Оба этих препарата до сих пор являются самыми эффективными в клиническом плане антибиотиками для эрадикации дикого и MSSA стафилококков, если к этому имеются показания

При каких состояниях мы можем увидеть подобных возбудителей?

Типичным для клинической картины будет довольно агрессивное течение заболевания с яркими клиническими проявлениями ввиду того, что именно такой вид стафилококка обладает определенным набором ферментов, очень быстро расплавляющим окружающие ткани с образованием полостей и большим количеством гнойного отделяемого.

на антибиотикограмме будет выглядеть приблизительно так, оксациллин-резистентный, но ванкомицин-чувствительный (хотя при таком значении МПК уже возможны варианты)

Когда встречается? Все многообразие ятрогенных ВБИ к вашим услугам — почти все раневые инфекции и послеоперационные гнойные осложнения вне зависимости от их локализации. Повторимся в очередной раз — руки надо мыть, и мыть правильно. А еще закрывать маской не только рот, но и нос всем, кто хоть как-то касается открытых ран вне зависимости от причин их образования, так как стоит ране появиться, как стафилококк мгновенно превращается в зверя, осложняющего течение любого послеоперационного периода, особенно после операций, связанных с установками импланта. Более подробно о лечении предлагаем почитать в первой статье.

А теперь, тихо-тихо прошепчем, что иногда так может выглядеть приболевший микробиологический анализатор, который все, что в него не поставят, может определять как подобную страшную зверюгу. Хотя у вашего анализатора может быть какая-то своя болячка, и эти болячки лучше все-таки знать. Именно такого рода антибиотикограммы, как ничто другое наглядно показывают необходимость развития клинического мышления для умения отличать истинного возбудителя от контаминанта или нормального жителя человеческого организма, а также необходимости понимания, как работают методы микробиологической диагностики и варианты их ограничения.

Подведем краткие итоги нынешнего разговора:

В заключение хотелось бы отметить следующее. Уважаемые коллеги, золотистый стафилококк, при отсутствии клинической картины и на неповрежденной коже и слизистых является нормой — не надо его там «лечить». И брызгать ничем туда не надо. А в случаях наличия клинической картины (исключение — инфекции кровотока), необходимо провести повторный посев, с тщательным соблюдением правил асептики и антисептики, чтобы быть уверенными, что именно этот микроб является возбудителем, а не кто-то прячется за его спиной.

Источник

Антибиотики прямо под нашим носом

Антибиотики прямо под нашим носом

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].

Рисунок 1. Staphylococcus aureus и лейкоциты.

Рисунок 2. Метициллин-резистентные золотистые стафилококки.

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].

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.

Источник

Стафилококк

О заболевании

При выращивании в чашке Петри с кровяным агаром колонии золотистого стафилококка имеют характерный золотисто-желтый цвет, отсюда и соответствующее название. Этот микроорганизм чрезвычайно распространен, им колонизировано около четверти населения планеты.

Обычно он распространяется в носовой полости, паховой области, подмышках и других частях кожи, но в большинстве случаев является нормальной частью кожной флоры человека и не вызывает никаких проблем.

Однако при увеличении количества бактерий на коже, они начинают проникать в глубокие слои кожи через микротрещины и могут привести к кожным инфекциям и абсцессам.

Патологические процессы могут затрагивать не только различные внутренние органы, такие как печень, почки, селезенка, головной мозг, но и мышцы, кости и суставы, что ведет к крайне плачевным последствиям, поэтому при подозрении на наличие инфекции, следует немедленно обратиться к доктору.

Виды стафилококковых инфекций

Выделяют несколько наиболее распространенных видов стафилококков:

Чаще всего эта инфекция поражает верхние дыхательные пути, вызывая гнойную ангину, фарингит, тонзиллит, бронхит и другие воспалительные заболевания. Данные бактерии очень устойчивы и трудно поддаются терапии.

Данный микроорганизм чрезвычайно устойчив почти ко всем видам антибиотиков пенициллинового ряда, антисептикам, высоким температурам, активным прямым солнечным лучам. Он вызывает различные поражения кожи, такие как экзема, абсцесс, фурункулы, поражения желудочно-кишечного тракта, верхних дыхательных путей, слизистых оболочек, в худшем случае приводит к токсическому шоку.

Этот микроорганизм обитает на поверхности кожи и слизистых любого здорового человека и не несет никакого вреда. Но, если эта бактерия попадает в кровь человека с ослабленным иммунитетом, что чаще всего происходит при хирургических операциях, использовании неправильно обработанных инструментов, катетеров, происходит заражение крови, что ведет к воспалению внутренней оболочки сердца.

Несмотря на то, что этот вид наименее опасный, при заражении он приводит к общей интоксикации организма, вследствие выделения опасных токсинов и ферментов в процессе своей жизнедеятельности. Данные микроорганизмы часто становятся возбудителями воспаления уретры и мочевого пузыря. Преимущественно это характерно для женщин в силу анатомических особенностей строения их мочеполовой системы. При отсутствии лечения цистит влечет за собой воспаление почек и проблемы с зачатием ребенка.

Симптомы и формы стафилококка у взрослых и детей

Симптомы, которые ощущает больной, сильно разнятся в зависимости от способа и места инфицирования и состояния иммунитета. Но можно выделить ряд наиболее характерных признаков:

● нагноение порезов, отечность, гнойные высыпания на коже и слизистых, зуд и покраснение глаз;

● отсутствие обоняния и носового дыхания;

● першение в горле, болезненность при глотании, сухой кашель;

● тошнота, рвота, общее ослабленное состояние;

● сильные головные боли, приступы эпилепсии, сильная одышка;

● болезненные ощущения в суставах.

Одной из самых распространенных форм стафилококков у взрослых людей является его бессимптомное носительство. Здоровый человек не ощущает каких-либо признаков заболевания до тех пор, пока не появится провоцирующий фактор, который даст толчок развитию болезни.

Для женщин наиболее опасен сапрофитная форма, способная привести к возникновению цистита. Это связано с тем, что уретра женщин располагается очень близко к влагалищу, из-за чего велика вероятность попадания патогенной микрофлоры, в том числе и палочки стафилококка, в уретральный канал, а затем и в мочевой пузырь, вызывая его воспаление.

Так как маленькие дети не обладают окрепшей иммунной системой, риск развития инфекции у ребенка достаточно велик. Причем привести к серьезным осложнениям у детей могут даже те виды стафилококка, которые во взрослом возрасте практически не вызывают проблем. Особенную опасность представляет стафилококк у детей в возрасте до года, так как он с легкостью, в кратчайшие сроки способен распространиться по организму и привести к серьезным последствиям вплоть до летального исхода.

Причины возникновения

Наиболее часто бактерия попадает в организм человека через ранки и микротрещины на коже. Инфекция, проникнув через рану, начинает размножаться в крови, распространяясь по организму и поражая легкие, сердце, мозг, печень, почки, суставы.

При стафилококке заболевания могут быть самые различные такие, как пневмония, менингит, остеомиелит, эндокардит, сепсис и многие другие.

Заражение инфекцией стафилококк может произойти следующими способами:

● Контактно-бытовым путем при использовании личных предметов больного;

● Воздушно-капельным при близком общении с зараженным;

● Фекально-оральным на грязных фруктах, овощах и других продуктах питания, грязных посуде и руках;

● Вертикальным при прохождении ребенка через родовые пути зараженной матери при родах.

● Нередко инфицирование происходит во время хирургического вмешательства через медицинский инструментарий и во время проведения различных манипуляций.

Диагностика

Диагностировать наличие инфекции может только врач по результатам проведенного анализа на стафилококк.

Стоит помнить, что проведение анализа рекомендуется только, если присутствуют симптомы болезни. Наличие бактерии в биологическом материале может означать то, что человек является ее носителем, что само по себе является нормой.

Для анализа осуществляется забор материала из области, где предположительно развивается инфекция. Чтобы обнаружить патологический процесс проводятся несколько тестов, чтобы отследить динамику размножения бактерий. Если их число стремительно увеличивается, можно диагностировать наличие стафилококковой инфекции. Также дополнительный анализ позволит определить конкретный вид инфекции, чтобы доктор смог подобрать персональную схему лечения.

Лечение

Лечение стафилококка может проводиться хирургическим способом при наличии гнойного поражения в области заражения. Также может потребоваться удалить инфицированный имплант, катетер и пр.

В качестве консервативного лечения стафилококка применяют антибиотики, антибактериальные средства в сочетании с иммуномодулирующей терапией. Препараты подбираются с учетом устойчивости стафилококка к большому ряду медикаментов. Большую эффективность показало применение бриллиантового зеленого раствора для обработки зараженных ран.

Какие анализы необходимо сдать

В первую очередь, для определения наличия инфекции сдается анализ на стафилококк.

Также перед тем как начать лечение с применением антибиотиков, требуется сдать анализ на резистентность к этим медикаментам.

К какому врачу обращаться

Запущенными случаями заболевания занимается инфекционисту.

Но если у вас только появились подозрения и вы хотите получить точный диагноз, для начала вам следует обратиться к терапевту, с детьми – к педиатру. Доктор проведет диагностику и на основании полученных результатов выпишет вам направление к необходимому врачу.

Профилактика стафилококка

Как предотвратить заболевание

Чтобы предотвратить распространение стафилококка в организме и последующее развитие болезни, необходимо укреплять иммунитет. Для этого рекомендуется вести здоровый образ жизни, заниматься физической активностью, правильно питаться, соблюдая баланс витаминов и всех необходимых микроэлементов, потреблять достаточное количество воды.

Крепкий иммунитет сдержит активность патогенного микроорганизма в пределах безопасной нормы.

Источник

Стафилококковый синдром обваренной (ошпаренной) кожи

Определение

Стафилококковый синдром обваренной (ошпаренной) кожи – это острое тяжелое поражение кожи, вызываемое экзотоксином золотистого стафилококка II фагогруппы, 71 (реже 55) фаготипа, которое клинически проявляется распространённой отслойкой эпидермиса на уровне зернистого слоя с образованием болезненных эрозий (пузырей), напоминающих ожог II степени.

Синонимы

эксфолиативный дерматит новорожденных Риттера фон Риттерсхайна, стафилококковый синдром Лайелла, Staphylococcal scalded-skin syndrome (SSSS).

Эпидемиология

Возраст: встречается почти исключительно у детей, как правило, до 5 лет, редко – у взрослых с иммунодефицитом. Пол: не имеет значения.

Анамнез

Заболевание начинается с появления сливной эритемы, преимущественно в складках и вокруг естественных отверстий, которая быстро увеличивается в размерах, захватывая практически всю кожу ребёнка, последняя становится болезненной и шероховатой, напоминая наждачную бумагу, и вскоре начинает отслаиваться при малейшем прикосновении. Образуются обширные мокнущие эрозии, иногда встречаются вялые пузыри. Ребенка невозможно взять на руки, поскольку эрозии очень болезненны, клиническая картина напоминает распространенный ожог II степени.

Течение

острое начало с последующим быстрым самостоятельным разрешением в течение 1-2 недель, иногда возможен летальный исход (у новорождённых летальность составляет около 3%, у взрослых – 50%).

Этиология

причиной заболевания является S. aureus II фагогруппы, 71 (реже 55) фаготипа, вырабатывающий эксфолиативный (эпидермолитический) экзотоксин или эксфолиатин, вызывающий поражения кожи. Существуют два типа эксфолиативного токсина: А и В, которые образуются в первичном очаге инфекции (гнойный конъюнктивит, ринит, омфалит и др.) и далее поступают в кровь, а с кровью разносятся в кожу. Источниками инфекции (S. aureus) является медперсонал или родильницы.

Предрасполагающие факторы

Жалобы

На наличие распространенных болезненных высыпаний на коже, сопровождающихся отслойкой эпидермиса с образованием мокнущих эрозий, повышенную ранимость кожи к действию механических факторов, симптомы общей инфекционной интоксикации (повышение температуры тела, общая слабость, недомогание, головная боль), иногда – увеличение регионарных лимфоузлов.

Дерматологический статус

процесс поражения кожи носит универсальный или распространённый характер, элементы сыпи сливаются.

Элементы сыпи на коже

Элементы сыпи на слизистых

Придатки кожи

Локализация

высыпания могут появляться на любом участке кожи, наиболее часто – на лице (включая красную кайму губ), шее, спине, пояснице, в крупных складках тела, на сгибательных поверхностях верхних и нижних конечностей.

Дифференциальный диагноз

Листовидная пузырчатка, буллёзная токсикодермия, ожог II степени, синдром Лайелла, сифилитическая пузырчатка новорожденных, буллезный эпидермолиз.

Сопутствующие заболевания

лимфаденопатия регионарных лимфатических узлов, носительство S. аureus, менингит, гнойный конъюнктивит, пиодермии, сепсис, омфалит, сахарный диабет, синдром (болезнь) Кушинга, анемия, болезнь Ходжкина (лимфогранулематоз), атопический дерматит, гипергидроз, ВИЧ-инфекция, иммунодефицитные состояния (не ВИЧ-обусловленные), состояние после трансплантации органов и тканей, почечная недостаточность (нахождение на гемодиализе), очаги хронической инфекции (хронический синуит, хронический отит, аднексит, тонзиллит зубные гранулёмы, хронические пиодермии).

Диагноз

основан на характерной клинической картине заболевания, включая положительный периферический симптом Никольского, соответствующем возрасте пациентов, а также тяжёлом общем состоянии заболевших, результатах микробиологических исследований.

Патогенез

Эксфолиатин, являющийся серинпротеазой, связывает десмоглеин 1, вызывая акантолиз в зернистом слое эпидермиса и отслойку поверхностных слоёв кожи. Существуют два типа эксфолиативного токсина: А и В. Эксфолиатин А вызывает буллезное импетиго, а эксфолиатин В является основной причиной стафилококкового синдрома обваренной кожи. Эксфолиатины образуются в первичном очаге инфекции (гнойный конъюнктивит, ринит, омфалит и др.), а затем гематогенным путём заносятся в кожу, вызывая её поражение. Стафилококковый синдром обваренной кожи встречается в основном у детей младше 5 лет, что связано с незрелостью иммунной системы (отсутствием антистафилококковых антител), у взрослых он может наблюдаться на фоне выраженного иммунодефицита и почечной недостаточности.

Источник

Диагностика и лечение бактериальных инфекций кожи

Как наилучшим образом вести пациента со стафилококковой инфекцией кожи? Как врач общей практики может диагностировать и лечить рожистое воспаление? Какое лечение эффективно при эритразме? B норме кожа человека заселена огромным

Как наилучшим образом вести пациента со стафилококковой инфекцией кожи?
Как врач общей практики может диагностировать и лечить рожистое воспаление?
Какое лечение эффективно при эритразме?

B норме кожа человека заселена огромным количеством бактерий, мирно сосуществующих на ее поверхности или в волосяных фолликулах.

Однако кожа обладает определенными свойствами, защищающими ее от инфицирования патогенами. К ним относятся плотный и сухой ороговевающий слой, практически непроницаемый для микроорганизмов, и клейкое межклеточное вещество — сложная смесь липидов, плотно соединяющая клетки мальпигиевого слоя и также защищающая кожу, закупоривая вход в волосяные фолликулы.

Другие факторы, останавливающие проникновение патогенных микроорганизмов, включают постоянное обновление клеток кожи, кислое значение pH, наличие иммуноглобулинов в составе пота и различные виды кожной флоры.

Кожные инфекции, как правило, развиваются только тогда, когда травма, избыточная гидратация или воспалительные заболевания кожи нарушают эти защитные свойства. Организмы, вызывающие кожные инфекции, могут быть частью постоянной кожной флоры или ближайших слизистых оболочек или происходить из внешних источников, таких как другой человек, окружающая среда или зараженные объекты.

Импетиго — наиболее поверхностная кожная инфекция, вызываемая S. aulreuls и S. pyogenes. Различают два основных клинических варианта: буллезное импетиго, считающееся стафилокковым заболеванием, и небуллезное импетиго, вызываемое S. aulreuls или S. pyogenes либо обоими организмами.

Заболевание встречается у детей гораздо чаще, чем у взрослых, развиваясь на открытых частях тела, лице и конечностях, в местах царапин, ссадин и укусов насекомых.

Вначале появляются красные пятна, которые превращаются в пузырьки и гнойнички, легко вскрывающиеся и образующие толстые, слипшиеся желтовато-коричневые чешуйки на эритематозном основании (см. рис. 1). Они часто многочисленны, могут вызывать зуд, но, как правило, безболезненны.

Рисунок 1. Толстые желтые корки в основании эритемы и поверхностных эрозий у пациента со стрептококковым импетиго

При буллезной форме могут развиваться большие пузырьки и волдыри диаметром 1-2 см. Они вскрываются медленнее и сохраняются в течение двух-трех дней. Возбудители, как правило, определяются культивированием, но в клинически очевидных случаях в этом нет необходимости.

Наиболее серьезным осложнением импетиго является постстрептококковый острый гломерулонефрит, общая заболеваемость которым в последние годы снизилась.

Буллезное импетиго обусловлено исключительно S. aulreuls, который выделяет токсин эксфолиатин, вызывающий расщепление межклеточного вещества в поверхностных слоях эпидермиса. Абсорбируясь в большом количестве в кровоток, этот токсин вызывает стафилококковый синдром обожженной кожи, который в 5% случаев заканчивается летально.

При инфекциях средней тяжести и локализованных формах используют местный антибиотик, например мупироцин или фузидовую кислоту, эффективно также местное применение неомицина и бацитрацина. Очень действенно использование ликацин-геля.

При тяжелых и распространенных формах назначают системный антибиотик. Обычно достаточно эритромицина или цефалоспорина первого поколения, например цефалексина.

Эктима относится к инфекциям, напоминающим импетиго, но затрагивающим более глубокие слои кожи. Она характеризуется формированием толстых слипшихся чешуек (см. рис. 2), покрывающих области изъязвлений кожи, которым предшествует образование гнойничков и пузырьков. Чаще всего поражаются ягодицы, бедра и ноги. Заболевание распространено в тропиках, где его развитию способствуют плохие гигиенические условия и недостаточное питание. Возбудителями могут быть S aulreuls или S pyogenes либо оба микроорганизма, но вызываемые ими изъязвления достигают дермы и заживают рубцеванием, что не свойственно импетиго. Лечение — системные антибиотики, воздействующие на S. aulreuls и S. pyogenes.

Рисунок 2. Ребенок с обширными очагами буллезного (стафилококкового) импетиго на туловище

Поверхностный фолликулит, фурункулы и карбункулы. Фолликулит (воспаление эпителия волосяных фолликулов) — распространенное дерматологическое заболевание, не всегда первично только инфекционной природы. Физическая или химическая травма, а также связанное с профессиональным занятием воздействие продуктов смолы, применяемых также в лечебных целях, — все это вызывает фолликулит.

При проникновении стафилококков в более глубокие слои волосяных фолликулов воспаление захватывает дерму, вызывая образование фурункулов и карбункулов. Развивается воспалительный пузырек с гнойной головкой (фурункул) или инфекция охватывает несколько близлежащих волосяных фолликулов и образуется воспалительный конгломерат, из которого высвобождается гной (карбункул).

Фурункулы чаще всего встречаются на лице и ногах, а типичная локализация карбункулов — задняя часть шеи; как правило, они сопутствуют сахарному диабету. Крупные фурункулы и карбункулы вскрывают и дренируют, назначая пенициллиназо-устойчивый антибиотик.

Рецидивирующие стафилококковые инфекции кожи. Некоторые пациенты подвержены рецидивам стафилококковых инфекций кожи.

Предрасполагающими факторами здесь служат сахарный диабет, хроническая почечная недостаточность и некоторые иммуннодефицитные состояния, но у большинства пациентов перечисленные выше заболевания отсутствуют: вероятно, эти больные являются хроническими носителями стафилококков, и при мельчайшей травме кожи патогены вызывают инфекцию.

Рецидивы таких инфекций пытаются предотвратить различными способами: путем омывания кожи различными антисептиками, лечения других членов семьи антистафилококковыми антибиотиками и пролонгированной терапии другими местными или системными антибактериальными препаратами. Все эти методы направлены на уничтожение стафилококкового “шлейфа”.

К сожалению, эти меры, как правило, неспецифичны и малоэффективны, так как бактерии появляются вновь вскоре после отмены антимикробного препарата. Поэтому предпочтительнее длительное использование местных антисептиков.

Рожа и целлюлит — это острые, быстро распространяющиеся инфекции кожи и подлежащих тканей.

Отличительной чертой рожистого воспаления является четко очерченный, приподнятый край, отражающий вовлечение более поверхностных (дермальных) слоев (см. рис. 3). Однако целлюлит может располагаться поверхностно, а рожа глубже, так что во многих случаях эти два процесса сосуществуют и различить их практически невозможно.

Рисунок 3. Типичный очаг эктимы на тыльной стороне стопы мальчика. Множественные очаги появились у него во время каникул, проведенных в Бангладеш

Считается, что рожистое воспаление вызывается стрептококками, как правило, группы A и иногда — группами G и C. При целлюлите высевается либо только S. aulreuls, либо совместно со стрептококком. H. influlenzae типа b — важный этиологический фактор лицевого целлюлита у детей младше двух лет.

Рожа, в типичном случае поражающая лицо, — болезнь пожилых, развивающаяся без видимых причин или иногда после травмы лица.

Целлюлит поражает нижние конечности, в особенности область икр. Ему часто предшествует травма, язва или другое повреждение кожи, откуда и исходит инфекция.

Как и при рожистом воспалении, целлюлит может сопровождаться или предваряться лихорадкой и ознобом, но у многих пациентов температура не повышается, и они не выглядят серьезно больными.

Рисунок 4. Четко очерченный эритематозный отек при роже лица; чаще это поражение двустороннее

Кожа красная, горячая и отечная, края воспаленного участка неровные, на поверхности могут развиваться пузырьки и волдыри (см. рис. 4). В редких случаях обнаруживается лимфангит и региональный лимфаденит.

Без лечения могут развиваться такие осложнения, как фасциит, миозит, подкожный абсцесс и септикопиемия. Периорбитальный целлюлит, вызванный обычно травмой, может осложняться тромбозом пещеристого синуса, формированием орбитального, субпериостального или церебрального абсцессов или менингитом.

Пациентов с этими состояниями необходимо госпитализировать.

Описанные здесь стафилококковые и стрептококковые пиодермии составляют большую часть кожных бактериальных инфекций. Нужно уметь различать инфекционные процессы, присущие трем клиническим ситуациям:

Для эритразмы характерны красно-коричневые шелушащиеся участки кожи, расположенные в паху, в подмышечных впадинах и межпальцевых промежутках (см. рис. 5).

Рисунок 5. Пузырьки и волдыри, развившиеся на фоне эритематозного отека области целлюлита стопы у пациента-диабетика

Corynebacteriulm minultissimulm считается этиологическим фактором этого заболевания, протекающего бессимптомно и развивающегося, как правило, у диабетиков, тучных и пожилых людей, а также у тех, кто проживает в тропическом климате.

Рисунок 6. Коричневый, шелушащийся гиперпигментированный участок эритразмы в подмышечной впадине у мужчины из Средней Азии. У пациента имеются очаги в паху и на межпальцевых промежутках ноги

Благодаря тому что данные микроорганизмы продуцируют порфирины, в ультрафиолетовом свете лампы Вуда пораженные участки флюоресцируют от кораллово-розового до оранжево-красного оттенка, что подтверждает диагноз. Как правило, культивирования не требуется.

Иногда для излечения достаточно интенсивного мытья с мылом. Другой подход — местное лечение эритромицином и клиндамицином или местными азолями, например клотримазолом, которые активны в отношении некоторых грам-положительных бактерий и грибов. При обширных поражениях наиболее эффективен, вероятно, эритромицин.

Оспенный кератолиз — это поверхностная кожная инфекция, очевидно вызываемая штаммами Corynebacteriulm и характеризующаяся наличием оспинок диаметром 1-7 мм на подошвах стоп. Оспинки, сливаясь, могут образовывать поверхностные эрозии.

Заболевание обычно протекает бессимптомно, но иногда пациенты жалуются на зудящую, как от ожога, боль или сырный запах.

Похоже, оспенный кератолиз связан с избыточным увлажнением ног из-за тесной обуви, частых контактов с водой или повышенной потливости.

Лечение гипергидроза вкупе с методами, описанными для эритразмы, как правило, эффективно.

Подмышечный трихомикоз проявляется восковыми узелками, формирующимися в волосах подмышки. Желтые, красные или черные, они образуются большими колониями коринеформных бактерий, покрывающих кутикулу волоса.

Прежде всего заболевание поражает пациентов, которые мало внимания уделяют личной гигиене и страдают избыточным потоотделением.

Для успешного лечения, как правило, достаточно брить волосы и пользоваться дезодорантами для подмышек. Эффективно также местное применение эритромицина и клиндамицина.

Литература

1. Noble W. C. Microbal Skin Disease: its Epidemiology. Arnold, London, 1983.
2. Hoor E. W., Hooton T. M., Horton C. A. et al. Mircroscopic evalulation of cultaneouls cellulitis in adults // Arch. Intern. Med. 1986; 146: 295-297.

Источник

Антибиотики прямо под нашим носом

Антибиотики прямо под нашим носом

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].

Рисунок 1. Staphylococcus aureus и лейкоциты.

Рисунок 2. Метициллин-резистентные золотистые стафилококки.

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].

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.

Источник