Pałeczki Gram-ujemne beztlenowo rosnące – diagnostyka i znaczenie kliniczne

Beztlenowe pałeczki Gram-ujemne (Anaerobic Gram-Negative Bacilli – AGNB) wchodzą w skład fizjologicznej mikroflory człowieka. Kolonizują jamę ustną, górne drogi oddechowe, przewód pokarmowy i drogi moczowo-płciowe. Drobnoustroje te są patogenami oportunistycznymi, odpowiadają za zakażenia endogenne. W przypadku osłabienia wydolności immunologicznej, niedotlenienia tkanek, kwasicy, przerwania ciągłości skóry i/lub błon śluzowych lub innych zdarzeń, dochodzi do namnażania się bakterii i infekcji. Zakażenia mogą dotyczyć różnych tkanek i narządów. Beztlenowe pałeczki Gram-ujemne, często wraz z mikroflorą tlenową izolowane są z wielu materiałów klinicznych. Beztlenowce w zakażeniach działają synergistycznie ze sobą oraz bakteriami tlenowymi. Takie wielogatunkowe zakażenia nasilają proces zapalny, są wyzwaniem diagnostycznym i problemem terapeutycznym. Do najistotniejszych klinicznie beztlenowych pałeczek Gram-ujemnych należą: Bacteroides spp., Parabacteroides spp., Porphyromonas spp., Prevo- tella spp. oraz Fusobacterium spp.

Metody hodowli i identyfikacji bakterii beztlenowych prowadzone są często w laboratoriach mikrobiologicznych w ograniczonym zakresie. Stopień zaawansowania diagnostyki zakażeń bakteriami beztlenowymi zależy od stopnia referencyjności laboratorium. Identyfikacja najczęściej może być dokonana za pomocą komercyjnych zestawów, opartych na analizie cech biochemicznych bakterii. Obecnie coraz częściej stosowane metody biologii molekularnej, takie jak PCR, multiplex PCR pozwalają na skrócenie czasu badania. Metody te cechują się dużą czułością i powtarzalnością. W ostatnim czasie wprowadzono do laboratoriów metodę spektrometrii masowej, która umożliwia identyfikację bakterii na podstawie analizy białek rybosomalnych. Jednak „złotym standardem” w identyfikowaniu do poziomu gatunku jest sekwencjonowanie bakteryjnego genu 16S rRNA. Niestety, wysoki koszt badania uniemożliwia zastosowanie tej metody w rutynowej diagnostyce [1, 27, 29, 34, 68, 69]. Wadą jest również stosunkowo długi czas oczekiwania na wynik, jako że badania są zwykle wykonywane przez placówki zewnętrzne.

Diagnostyka laboratoryjna beztlenowych pałeczek Gram-ujemnych

Schemat postępowania diagnostycznego obejmuje: ocenę makroskopową materiału klinicznego (obec- ność krwi, gazu, zapach, kolor), wykonanie preparatu bezpośredniego barwionego metodą Grama, hodowlę w warunkach beztlenowych i tlenowych, ocenę makroskopową i mikroskopową wyhodowanych kolonii, identyfikację (różne metody), oznaczenie lekowrażliwości oraz ewentualne wykrycie genów odpowiedzialnych za produkcję toksyn metodami biologii molekularnej [35, 36].

Materiał diagnostyczny posiewany jest na pożywki wzbogacone, specjalnie opracowane do hodowli bezwzględnych beztlenowców. Zawierają one m.in. wyciąg mięsny, będący źródłem składników odżywczych, wyciąg drożdżowy jako bogate źródło witamin oraz glukozę stanowiącą źródło energii. Hemina (czynnik X) i krew są źródłem hemu, niezbędnego składnika umożliwiającego wzrost beztlenowców i dodatkowych substancji wzrostowych. Witamina K uznawana jest za składnik ułatwiający wzrost beztlenowym pałeczkom Gram-ujemnym. Komercyjnie dostępne są: podłoże Schaedler agar z 5% krwią baranią i wit. K1, podłoże Wilkins-Chalgrena z 5% krwią baranią i wit. K3, agar Columbia z dodatkiem krwi baraniej, oraz podłoże Brucella z 10% krwią końską [19, 33–35, 41].

Niezwykle praktyczne w diagnostyce laboratoryjnej są podłoża wybiórcze, pozwalające na izolowanie Gram-ujemnych pałeczek beztlenowych bezpośrednio z materiału klinicznego. Do izolacji pałeczek z grupy B. fragilis wykorzystuje się podłoże BBE (Bacteroides Bile Esculin). Zawarta w podłożu żółć i antybiotyki, takie jak gentamycyna lub amikacyna hamują namnażanie bakterii względnie beztlenowych i większość Gram-ujemnych pałeczek beztlenowych innych niż z rodzaju Bacteroides. Różnicowanie grupy B. fragilis opiera się na hydrolizie eskuliny obecnej w podłożu. Uwolniona eskuletyna reaguje z jonami żelaza, tworząc kompleks widoczny w postaci zabarwienia ciemnobrązowego lub czarnego wokół ciemnych kolonii pałeczek grupy B. fragilis [23, 50]. Inkubację bakterii beztlenowo rosnących należy prowadzić w anaerostatach (N2 85%, H2 10%, CO2 5%) w temperaturze 37°C od 48 godzin do 7 dni. Metoda hodowli pozwala na ocenę morfologii kolonii i badanie mikroskopowe.

Pałeczki rodzaju Bacteroides wzrastają w postaci szarych, gładkich, lśniących kolonii o średnicy 1–3 mm. W preparatach barwionych metodą Grama obserwowane są formy polimorficzne: z rozszerzonym środkiem zawierającym wakuolę, nitkowate lub kuliste. Większość gatunków z rodzaju Bacteroides wykazuje właściwości sacharolityczne i proteolityczne [17, 22, 33].

Z kolei niektóre pałeczki z rodzajów Prevotella i Porphyromonas mają zdolność wytwarzania barwnika (BPAR – black-pigmented anaerobic rod-shaped bacteria). Gatunki pigmentujące należące do rodzaju Prevotella to: P. intermedia, P. melaninogenica, P. cor- poris, P. denticola, P. loescheii. Wykazują zdolność do asymilowania hemoglobiny z krwi zawartej w podłożu, a następnie konwertowania jej do protoheminy, która akumulowana jest w komórkach bakteryjnych, powodując ciemnobrązowe lub czarne zabarwienie kolonii po kilkudniowej inkubacji. Kolonie, które nie wytworzyły jeszcze barwnika, uoryzują na czerwono w świetle lampy UV, emitującej światło o długości fali 366 nm. Głównym czynnikiem odpowiedzialnym za świecenie jest protoporfiryna IX. Kolonie gatunków niepigmentujących, wyglądem przypominają kolonie Bacteroides spp., są szare, błyszczące, okrągłe, o średnicy 1–2 mm. W preparacie mikroskopowym widoczne są krótkie pałeczki, co nie wyróżnia ich spośród innych gatunków bakterii Gram-ujemnych. Pałeczki Prevotella spp. mają zdolność fermentacji węglowodanów, produkują z glukozy kwas octowy, bursztynowy i inne [17, 58].

Bakterie rodzaju Porphyromonas tworzą małe, szare kolonie o średnicy poniżej 1mm. Widoczne są na podłożu hodowlanym po co najmniej 48 godzinnej inkubacji. Ciemne zabarwienie kolonii niektórych gatunków (P. gingivalis) pojawia się po 3–7 dobach wzrostu na podłożu hodowlanym. Pałeczki Porphyromonas nie fermentują glukozy ani innych węglowodanów.

Morfologia kolonii Fusobacterium jest zróżnicowana. Wzrastają w postaci kolonii o nierównych, ząbkowanych brzegach i średnicy 1–3 mm, po co najmniej 48 godzinach hodowli. Głównym produktem metabolicznym fermentacji cukrów jest kwas masłowy, co nadaje hodowlom nieprzyjemny zapach. W preparacie mikroskopowym widoczne są jako wydłużone komórki o zaostrzonych końcach. Pałeczki mogą również przyjmować kształt pałeczkowaty, kokoidalny lub nitkowaty. Gatunki z rodzaju Fusobacterium wykazują słabą aktywność metaboliczną [17]. Klasyczna diagnostyka mikrobiologiczna zakażeń wywołanych przez te bakterie jest trudna. Wysoką wartość diagnostyczną posiadają metody molekularne [9].

Na podstawie powyższych informacji można stwierdzić, że różnicowanie i identyfikacja niektórych gatunków beztlenowych pałeczek Gram-ujemnych może być trudna z powodu ich niecharakterystycznej morfologii i słabej aktywności metabolicznej.

W laboratoryjnej diagnostyce zakażeń bakteryjnych coraz chętniej korzysta się z metod innych niż ana- lizy fenotypowe. Powszechnie stosowaną metodą jest PCR i jej modyfikacje (muliplex PCR i inne), a także hybrydyzacja czy hybrydyzacja in situ (FISH). Często łączy się kilka metod molekularnych w celu uzyskania optymalnego efektu. „Złotym standardem” obecnie w identyfikowaniu gatunków beztlenowych pałeczek Gram-ujemnych jest metoda oparta na podobieństwie w sekwencji genu kodującego 16S rRNA. W genie tym występują zmienne regiony, które warunkują różnicę pomiędzy rodzajami i gatunkami drobnoustrojów. Metoda 16S rRNA umożliwia dokonanie właściwej identyfikacji, ale także szybkie rozpoznanie i klasy- fikację wcześniej nieopisanych drobnoustrojów. Bazy danych zawierające sekwencję genu 16S rRNA są ogólnodostępne: Basic Local Alignment Search Tool

(BLAST), Ribosomal Database Project (RDP) lub European Molecular Biology Laboratory (EMBL), co umożliwia porównanie uzyskanych sekwencji ze szczepami referencyjnymi [60, 65, 68].

Znaczenie kliniczne beztlenowych pałeczek Gram-ujemnych

Beztlenowe pałeczki Gram-ujemne należą do drob- noustrojów komensalnych, stanowią naturalny składnik mikroflory przewodu pokarmowego, dróg moczowo-płciowych i górnych dróg oddechowych. Do najistotniejszych klinicznie rodzajów zalicza się: Bacteroides, Parabacteroides, Porphyromonas, Prevotella i Fusobac- terium [33, 34, 48].

Bacteroides i Parabacteroides

Bakterie z rodzajów Bacteroides i Parabacteroides stanowią ważny składnik naturalnego mikrobiomu jelit. Gatunkami najczęściej zasiedlającymi przewód pokarmowy są: B. vulgatus, B. thetaiotaomicron, B. uniformis i P. distasonis. Tymczasem większość zakażeń w obrębie jamy brzusznej wywołuje, charakteryzujący się najwyższą zjadliwością B. fragilis. Pałeczki Bacteroides spp. i Parabacteroides spp. uczestniczą w zakażeniach endogennych, często o charakterze ropnym. Powodują zakażenia w obrębie jamy brzusznej: ropnie wątroby, trzustki, nerki, zapalenie dróg żółciowych, zapalenie wyrostka robaczkowego, zapalenie błony śluzowej macicy, ropnie jajników i jajowodów. W układzie oddechowym pałeczki te mogą powodować: zapalenie ucha środkowego, zatok, ropnie płuc, aspiracyjne zapalenie płuc, ropniak opłucnej. Związane są również etiologicznie z ropniami mózgu, szczególnie pochodzenia usznego lub zatokowego, oraz ropniami w okolicy okołoodbytniczej, a także z pourazowym zapaleniem kości, szpiku i tkanek miękkich oraz bakteriemią.

Chorobotwórczość B. fragilis związana jest z właściwościami adhezyjnymi: wytwarzaniem otoczki, śluzu powierzchniowego, obecnością fimbrii. Gatunki posiadające fimbrie wykazują zdolność wiązania się z komórkami nabłonka i białkami gospodarza: fibrynogenem, fibronektyną, lamininą i laktoferyną. Otoczka chroni drobnoustrój przed układem immunologicznym gospodarza, gdyż stanowi fizykochemiczną barierę chroniącą przed fagocytozą i działaniem enzymów lizosomalnych. Unikatowa struktura wielocukru otoczkowego (zwitterionicpolysaccharide) predysponuje do tworzenia ropni. W związku z tym bakterie wytwarzające te zewnątrzkomórkowe polisacharydy biorą udział w zakażeniach ran, stopy cukrzycowej, prowadzą do powstawania owrzodzeń i przetok. Kolejna grupa czynników wirulencji odpowiedzialna jest za destrukcję komórek i inwazję do głębiej leżących tkanek. Należy tu wymienić enzymy: kolagenazę, fibrynolizynę, neuraminidazę, hialuronidazę, chondroitynazę, heparynazę, lecytynazę, deoksyrybonukleazy, lipazy, fosfolipazy. Przed toksycznym działaniem tlenu w tkankach bakterie są chronione przez katalazę i dysmutazę nadtlenkową, inaktywującą H2O2 i wolne rodniki nadtlenkowe. W wyniku przemian metabolicznych B. fragilis produkuje krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe: octowy, bursztynowy, masłowy, izomasłowy, propionowy, które hamują chemotaksję granulocytów obojętnochłonnych, umożliwiając ucieczkę pałeczek spod kontroli układu immunologicznego. Ważnym czynnikiem chorobotwórczości tych pałeczek jest lipopolisacharyd (LPS), który zawiera kwas 2-keto-3-deoksy-D-manno-oktulozonowy (KDO). Ma budowę podobną do LPS bakterii z rodziny Enterobacteriaceae, jednak charakteryzuje się słabszą aktywnością, czego przyczyną są różnice w budowie lipidu A. Niektóre szczepy gatunku B. fragilis wytwarzają fragilizynę (BFT, Bacteroides fragilis toxin), ciepłowrażliwą enterotoksynę o masie 20 kDa, będącą metaloproteazą zależną od Zn2+, która kodowana jest przez gen b . Gen enterotoksyny występuje w trzech allelach: b -1, b -2 i b -3. Toksyna posiada właściwości proteolityczne, hydrolizuje żelatynę, azocoll, fibrynogen, tropomio- zynę, G-aktynę, kolagen typu IV, składnik C3 dopeł- niacza. Oddziałuje na białko powierzchniowe komórek eukariotycznych E-kadherynę odpowiadającą za przyleganie komórek. BFT wpływając na E-kadherynę uwalnia związaną z nią β-kateninę, która przedostaje się do jądra. β-katenina po połączeniu z czynnikiem transkrypcyjnym komórki T aktywuje transkrypcję oraz translację protoonkogenu c-myc. W związku z tym enterotoksynotwórcze szczepy B. fragilis (ETBF) mogą przyczyniać się do transformacji nowotworowej komórek jelita grubego. Szczepy ETBF odpowiadają za występowanie biegunek. Enterotoksyna B. fragilis powoduje reorganizację struktury F-aktyny, zniekształca filamenty aktynowe w komórkach nabłonka jelit, co odpowiada za sekrecję jonów chlorkowych i wody do światła jelita. Stymuluje również komórki nabłonka do wydzielania IL-8, która z kolei odpowiada za zapalne uszkodzenie nabłonka. Szczepy ETBF hodowane są z kału ludzi i zwierząt, a także ze źródeł pozajelitowych. Rola enterotoksyny B. fragilis w patogenezie chorób biegunkowych oraz innych zakażeń nie jest jeszcze do końca wyjaśniona i pozostaje przedmiotem badań w wielu ośrodkach na całym świecie [20, 48, 54–56, 61, 64].

Porphyromonas

Do gatunków najistotniejszych klinicznie zaliczamy P. asaccharolytica, P. gingivalis i P. endodontalis. Przedstawiciele tych gatunków prezentują podobny profil biochemiczny i z tego powodu ich identyfikacja przy pomocy konwencjonalnych metod diagnostycznych jest niewiarygodna. Prawidłowe identyfikowanie do poziomu gatunków umożliwia analiza 16S rRNA [21].

P.gingivalis ma zdolność wytwarzania różnorodnych czynników warunkujących zjadliwość. Wprawdzie beztlenowiec ten jest naturalnym składnikiem mikrobiomu jamy ustnej, może jednak powodować zmiany chorobowe. P.gingivalis jest kluczowym patogenem uczestniczącym w zapaleniu przyzębia (periodontitis), choroby infekcyjnej prowadzącej do destrukcji wyrostka zębodołowego oraz degradacji tkanek utrzymujących ząb [47, 66]. Zdaniem wielu badaczy również P. endodontalis uczestniczy w tej patologii [22]. Bakteria posiada wiele czynników wirulencji, które umożliwiają adhezję, inwazję do wnętrza komórek, a także ewazję spod kontroli układu immunologicznego [31, 57].

Bakterie stałej mikro ory jamy ustnej, w tym P. gingivalis w warunkach zachwianej równowagi ilościowej i jakościowej stają się czynnikiem etiologicznym stanów zapalnych tkanek miękkich jamy ustnej. Kolonizacja tymi bakteriami przyjmuje postać płytki nazębnej – biofilmu [49]. Tworzenie płytki jest wynikiem procesu przylegania i namnażania bakterii dzięki adhezji i koagregacji [66]. W rozwoju biofilmu bakteryjnego pewną rolę może odgrywać reakcja krzyżowa z przeciwciałami skierowanymi przeciwko białku szoku termicznego (HSP60), wytwarzanemu przez bakterie z gatunku P. gingivalis [45]. Podkreśla się fakt występowania tego drobnoustroju, przede wszystkim w płytce poddziąsłowej, u osób z ciężkimi przypadkami przewlekłego zapalenia przyzębia [59]. Bakterie występujące w postaci biofilmu tworzą przestrzenną, doskonale zorganizowaną strukturę otoczoną zbudowaną z polimerów cukrów i białek macierzą. Biofilm chroni bakterie przed działaniem komórek układu immunologicznego oraz przed penetracją antybiotyków. Enzymy bakteryjne (hialuronidaza, kolagenaza, fosfolipaza A, fibrynolizyna) rozkładają struktury tkanki łącznej oraz nabłonka [49, 66]. Istotnym czynnikiem zjadliwości P. gingivalis są fimbrie, które biorą udział w adhezji komórki bakteryjnej do powierzchni nabłonka dziąsła. Fimbrie posiadają również właściwości inwazyjne oraz są ważnym induktorem wydzielania prozapalnych cytokin [42, 43]. Otoczka zbudowana z glukozy, glukozaminy, galaktozaminy oraz ze związków kwasu moczowego i galaktozaminy jest następnym czynnikiem zjadliwości [57, 59]. Negatywne oddziaływanie na organizm związane jest z bezpośrednim wpływem drobnoustroju oraz produktów jego metabolizmu na komórki tkanki łącznej i nabłonka, a także indukcją reakcji prozapalnej. Mimo że etiopatogeneza zapalenia przyzębia nie została w pełni wyjaśniona, jednym z mediatorów biologicznych w patogenezie chorób jamy ustnej jest tlenek azotu (NO) i jego metabolity [5, 12, 32, 37]. Wykazano, że P. gingivalis oprócz powodowania przewlekłego stanu zapalnego w początkowej fazie zakażenia może być czynnikiem przyczyniającym się do rozwoju np.: miażdżycy naczyń wieńcowych, reumatoidalnego zapalenia stawów, zapalenia tęczówki i siatkówki, zapalenia mięśnia sercowego, wsierdzia, a także rozwoju cukrzycy [45, 66, 67]. Istotnym czynnikiem zjadliwości Porphyromonas jest lipopolisacharyd (LPS) o właściwościach endotoksyny. Lipopolisacharyd jest składnikiem błony zewnętrznej bakterii (outer membranę, OM). Uwalniany z rozpadających się komórek jest jedną z silniejszych substancji aktywujących układ immunologiczny. LPS P. gingivalis hamuje aktywność fosfatazy zasadowej (warunkuje mineralizację kości), alfa kolagenu typu I, oraz produkcję osteokalcyny i komórek macierzystych z więzadła trzyzębnego, biorących udział w regeneracji struktur zęba. Proteazy cysteinowe (gingipainy) biorą również udział w etiopatogenezie zapaleń przyzębia. Uczestniczą w procesie adhezji oraz niszczą składniki C3 i C5 dopełniacza, immunoglobuliny klasy IgG, IgM, IgA oraz inne białka gospodarza jak: albumina, transferyna, haptoglobina, hemopeksyna. Powodują destrukcję tkanek zawierających fibronektynę i kolagen, zaburzają opsonizację oraz upośledzają chemotaksję granulocytów obojętnochłonnych. Natomiast inny enzym wytwarzany przez pałeczki P.gingivalis, deiminaza peptydyloargininy, odgrywa rolę w destrukcji tkanek dziąsła i mostków kolagenowych w szczelinie dziąsłowej w zapaleniu przyzębia. Końcowe produkty przemian metabolicznych pałeczek Porphynomonas jak np. kwas masłowy, kwas propionowy, aminy, amoniak, indol są ważnymi cytotoksynami hamującymi wzrost i metabolizm komórek gospodarza. Lotne związki siarki (siarkowodór, merkaptan metylu) wpływają na przepuszczalność komórek błony śluzowej i redukcję syntezy kolagenu [31, 43, 62].

Prevotella

Wiele gatunków z rodzaju Prevotella należy do fizjologicznej mikro ory błon śluzowych jamy ustnej (P. melaninogenica, P. intermedia, P. oralis), przewodu pokarmowego oraz dróg rodnych (P. disiens, P. bivia, P. melaninogenica, P. buccae). Zachwianie równowagi ilościowej i jakościowej mikrobiomu oraz translokacja bakterii poza miejsce naturalnego bytowania skutkuje zakażeniem. Prevotella należy do bakterii inwazyjnych, powoduje infekcje wielobakteryjne. Gatunki należące do tego rodzaju wspólnie z F. nucleatum mają zdolność do formowania biofilmu w postaci płytki nazębnej. Zzakażeniami w stomatologii związane są przyczynowo P. intermedia, P. melanogenica, P. oris i P. buccae. P. intermedia jest przyczyną zapalenia dziąseł u kobiet w ciąży i jednym z ważniejszych czynników zapalenia przyzębia [17, 26]. Z próbek klinicznych pobranych od pacjentów z problemami otorynolaryngologicznymi, często w przebiegu ostrego i przewlekłego zapalenie zatok, z ropni zamkniętych czy okołomigdałkowych, izolowane są P.intermedia, P.ruminicola, P.brevis, P. melaninogenica, P. oralis, P. bivia. Bakterie z rodzaju Prevotella wywołują bakteriemie, krwiopochodne zapalenie kości i stawów oraz uczestniczą w formowaniu ropni np.: mózgu i rzadziej w tkance płucnej. Pałeczki rodzaju Prevotella są często izolowane z zakażonych ran powstałych po pogryzieniu przez człowieka lub zwierzę [3, 28, 30]. P.melaninogenica, P.intermedia i P. denticola wywołują zachłystowe zakażenie układu oddechowego. Do czynników ryzyka wystąpienia takiej infekcji należą: choroby przyzębia, cukrzyca, przewlekłe choroby płuc, alkoholizm oraz nikotynizm [19, 24, 27, 30]. P. bivia, P. disiens, P. intermedia, P. loescheii oraz P. melaninogenica izolowane są z materiałów pobranych w przebiegu zakażenia dróg rodnych, zapalenie narządów miednicy mniejszej [25].

Czynniki zjadliwości wytwarzane przez te bakterie umożliwiają kolonizację (otoczka, fimbrie, adhezyny), degradację immunoglobulin (proteazy) oraz destrukcje tkanek (hemaglutyniny, hemolizyny) [14, 17]. Niektóre gatunki mają zdolność wytwarzania bakteriocyn (nigrescyna), która wykazuje aktywność przeciwko P. gingivalis, P. intermedia, Actinomyces spp. [46].

Fusobacterium

Bakterie z rodzaju Fusobacterium wchodzą w skład normalnej mikroflory jamy ustnej, przewodu pokarmowego, występują w drogach oddechowych i drogach rodnych. Mogą powodować zakażenia mieszane z udziałem mikroflory tlenowej. Biorą udział w zakażeniach ropnych, izolowane są z ropni płuc, mózgu, narządów miednicy mniejszej oraz z krwi. Uczestniczą w zakażeniach w obrębie jamy ustnej, takich jak: ropnie okołomigdałkowe, zapalenie gardła i migdałków, choroby przyzębia. Mogą być przyczynowo związane z septycznym zapaleniem stawów, zapaleniem wsierdzia, zapaleniem opon mózgowo-rdzeniowych [6–9, 15, 16, 18, 40].

Do gatunków najistotniejszych klinicznie zaliczane są: F. nucleatum, F. necrophorum, F. mortiferum, F. va- rium. Na podstawie badań homologii DNA i analizy białek komórkowych w obrębie F. nucleatum wyodrębniono pięć podgatunków, z których najczęściej izolowany jest F. nucleatum subsp. nucleatum. Natomiast w obrębie F. necrophorum wyodrębniono dwa podgatunki, z których najistotniejszym jest F. necrophorum subsp. necrophorum.

Obecność adhezyn u Fusobacterium umożliwia przyleganie do błon śluzowych. Bakterie posiadają zdolność produkcji amoniaku i siarkowodoru z cysteiny oraz melatoniny. F.necrophorum jest wybitnie inwazyjnym patogenem. Posiada klasyczną endotoksynę (lipopolisacharyd) i chroniące przed ewazją układu immunologicznego leukotoksyny. Produkuje toksyny dermonekrotyczne, cytotoksyny, hemolizyny. Bakteria generuje także substancje, takie jak: lotne związki siarki, enzymy proteolityczne i fosfatazy. Produkuje hemaglutyninę, która prowadzi do agregacji płytek, a w efekcie rozsianego wykrzepiania wewnątrznaczyniowego i trombocytopenii. Aktywność plazminy na powierzchni bakterii jest również uznawana za ważny czynnik zjadliwości umożliwiający inwazję bakterii. Współwystępując z bakteriami tlenowymi, wykorzystującymi do własnych procesów metabolicznych tlen, korzystają z obniżenia potencjału oksydo-redukcyjnego. Zapewnia to bakteriom F. necrophorum dogodne warunki do namnażania się [17].

F. nucleatum bierze udział w zakażeniach mieszanych, głównie w patogenezie chorób przyzębia. Obecność adhezyny A (FadA), umożliwia przyleganie do błon śluzowych. Ważnym schorzeniem jest ostre martwiczo-wrzodziejace zapalenie dziąseł (acute necroti- zing ulcerative gingivitis – ANUG), zwykle spowodo- wane brakiem higieny jamy ustnej, niedożywieniem, chorobami ogólnoustrojowymi czy zakażeniami wiru- sowymi (np.: pierwotne opryszczkowe zapalenie jamy ustnej i HIV). Czynnikami sprzyjającymi są również: nałogowe palenie tytoniu i stres psychiczny. Choroba jest skutkiem współdziałania F. nucleatum, Treponema vincentii, Treponema denticola, Prevotella intermedia i Porphyromonas gingivalis. Charakterystycznym obja- wem jest stan zapalny dziąseł z krwawieniem i owrzodzeniem. Zmiany miejscowe pokryte są błoną rzekomą lub tkanką martwiczą złożoną z leukocytów, erytrocytów, fragmentów tkanek i drobnoustrojów. Chory odczuwa metaliczny, nieprzyjemny smak w ustach. Typowym objawem klinicznym jest również cuchnący zapach z ust [9, 51]. Diagnostyka ANUG opiera się na obserwacji specyficznych objawów klinicznych. Potwierdzeniem jest ocena preparatu mikroskopowego z materiału pobranego z wrzodziejących zmian na dzią- słach. Nieleczona choroba prowadzi do postaci przewlekłej – zgorzelinowego zapalenia jamy ustnej.

Zgorzelinowe zapalenie jamy ustnej zwane nomą jest bardzo ciężką postacią ANUG. Stan zapalny o charakterze zgorzeli obejmuje tkanki miękkie i kości w okolicach żuchwy, szczęki, nosa, i czasem okolice podoczodołowe, co prowadzi do dużego ubytku tkanek i poważnych zniekształceń twarzy. Choroba dotyczy głównie dzieci w wieku poniżej 10 roku życia. Czynnikami predysponującymi są: ubóstwo, niedobory żywieniowe i towarzyszące zakażenia wirusowe (np. odra, świnka, zakażenie CMV lub HSV) lub bakteryjne (np. gruźlica). Obecnie noma bardzo rzadko występuje w krajach rozwiniętych, natomiast zachorowania nadal obserwowane są w krajach Afryki Subsaharyjskiej. Zgo- rzelinowe zapalenie jamy ustnej rozpoznawano wśród więźniów obozów koncentracyjnych w Bergen-Belsen i Auschwitz, u pacjentów z HIV/AIDS i innych osób z głębokimi niedoborami odporności [4, 9, 16, 63].

Kompleks wrzecionowców z krętkami jamy ustnej (F. necrophorum i Treponema vincentii) jest czynnikiem etiologicznym anginy Plauta-Vincenta. Oba gatunki stanowią fizjologiczną mikro orę jamy ustnej, ale w wyniku nieprawidłowej higieny, niedoborów żywieniowych oraz infekcji wirusowych, nadmiernie się namnażają, co może doprowadzić do zajęcia migdałków podniebiennych i martwiczo-wrzodziejącego zapalenia dziąseł [6, 9, 13].

Podsumowanie

Beztlenowe pałeczki Gram-ujemne to bakterie oportunistyczne, które w przypadku obniżonej lokalnie lub systemowo odporności lub na skutek translokacji poza miejsce naturalnego bytowania powodują zakażenia. Bakterie te wytwarzając liczne czynniki wirulencji, z powodzeniem kolonizują tkanki człowieka, dokonują inwazji do wnętrza komórek oraz unikają odpowiedzi immunologicznej. Ponieważ beztlenowce często są związane z poważnymi stanami chorobowymi szybkie oraz wiarygodne rozpoznanie czynnika etiologicznego niewątpliwie stanowi wyzwanie dla laboratorium mikrobiologicznego.

Wpis powstał na podstawie przedruku artykułu Kierzkowska M., Majewska A., Sawicka-Grzelak A., Młynarczyk G., PAŁECZKI GRAM-UJEMNE BEZTLENOWO ROSNĄCE – DIAGNOSTYKA I ZNACZENIE KLINICZNE. POST. MIKROBIOLOGII., 2016, 55, 1, 91–98. Plik do pobrania

Piśmiennictwo
1. Asnani J.: Persistent fever, le -sided neck pain, night sweats –Dx? J. Fam. Pract. 63, 193–196 (2014)
2. Azarko J., Wendt U.: Identyfikacja drobnoustrojów – porów- nanie metody biochemicznej i spektrometrii masowej. Diagno- styka Laboratoryjna, 47, 409–417 (2011)
3. Berardino M., Spanu T., i wsp. Empyema caused by Prevotella bivia complicating an unusual case of spontaneous chylothorax. J. Clin. Microbiol. 52, 1284–1286 (2014)
4. Berthold P.: Noma: a forgotten disease. Dent. Clin. North. Am. 47, 559–574 (2003)
5. Boutrin M.C., Wang C., Aruni W., Li X., Fletcher H.M.: Nitric Oxide Stress Resistance in Porphyromonas gingivalis is media- ted by a putative hydroxylamine reductase. J. Bacteriol. 194, 1582–1592 (2012)
6. Brazier J.S.: Human infections with Fusobacterium necropho- rum. Anaerobe, 206, 165–172 (2006)
7. Brook I.: Fusobacterial infections in children. Curr. Infect. Dis. Rep. 15, 288–294 (2013)
8. Brook I.: Microbiology of polymicrobial abscesses and implica- tions for therapy. J. Antimicrob. Chemother. 50, 805–810 (2002)
9. ChukwuE.E.,NwaokorieF.O.,CokerA.O.:AReviewofFusobac- terium necrophorum infections in humans. Br. Microbiol. Res. J. 4, 480–496 (2014)
10. CulebrasE.,Rodriques-AvialI.,BetriuC.,GomezM.,PicazoJ.J.: Rapid identification of clinical isolates of Bacteroides species by matrix-assisted laser-desorption/ionization time – of- ight mass spectrometry. Anaerobe, 18, 163–165 (2012)
  1. De Bruyne K., Slabbinck B., Waegeman W., Vauterin P., De Baets B., Vandamme P.: Bacterial species identification from MALDI-TOF mass spectra through data analysis and machine learning. Syst. Appl. Microbiol. 34, 20–29 (2011)
  2. Dembowska E., Wiernicka-Menkiszak M., Samulak-Zieliń- ska R.: Uogólnione agresywne zapalenie przyzębia – diagno- styka, występowanie, etiopatogeneza. Dent. Med. Probl. 46, 55–62 (2009)
  3. De Vos A.I., van Rossem R.N., van Elzakker E.P., Nijhuis- -Heddes J.M., Maartense E.: Lemierre’s syndrome. Sepsis com- plicating an anaerobic oropharyngeal infection. Neth. J. Med. 59, 181–183 (2001)
  4. Dorn B.R.: Invasion of Human Oral epithelial cells by Prevotella intermedia. Infect. Immun. 66, 6054–6057 (1998)
  5. Eilbert W., Singla N.: Lemierre’s syndrome. Int. J. Emerg. Med. 6:40 doi:10.1186/1865-1380-6-40 (2013) 13.04.2015
  6. Enwonwu C.O., Falkler W.A., Idigbe E.O.: Oro-facial gangrene (noma/cancrum oris): pathogenetic mechanisms. Crit. Rev. Oral Biol. Med. 11,159–171 (2000)
  7. Finegold S.M.: Chapter 20. Anaerobic Gram-negative Bacilli (w) Medical Microbiology, red. Baron S. 4th edition. Galveston, 1996
  8. Fourage M., Bourguignat C., Fermond B., Delobel P.: A recur-
    rent tonsillitis. Lancet, 381, 266 (2013)
  9. Fteita D., Könönen E., Söderling E., Gürsou U.K.: E ect of estra-
    diol on planctonic growth, coaggregation, and biofilm forma- tion of the Prevotella intermedia group bacteria. Anaerobe, 26, 7–13 (2014)
  10. Galvão B.P., Weber B.W., Rafudeen M.S., Ferreira E.O., Patrick S., Abratt V.R. Identification of a Collagen Type I Adhesin of Bac- teroides fragilis. PLoS One, 9, e91141 (2014)
  11. Gomes B.P., Jacinto R.C., Pinheiro E.T., Sousa E.L., Zaia A.A., Ferraz C.C., Souza-Filho F.J.: Porphyromonas gingivalis, Porphy- romonas endodontalis, Prevotella intermedia and Prevotella nigrescens in endodontic lesions detected by culture and by PCR. Oral Microbiol. Immunol. 20, 211–215 (2005)
  12. Guidelines for diagnosis and treatment of anaerobic infections. Chapter 1–1. Anaerobic infections (General): epidemiology of anaerobic infections. J. Infect. Chemother. 17 Suppl. 4–12 (2011)
  13. Guidelines for diagnosis and treatment of anaerobic infections. Chapter 1–2. Anaerobic infections (general) testing anaerobic infections. J. Infect. Chemother. 17 Suppl. 13–25 (2011)
  14. Guidelines for diagnosis and treatment of anaerobic infections Chapter 2–1. Anaerobic infections (individual fields): respira- tory infections. J. Infect. Chemother. 17 Suppl. 42–46 (2011)
  15. Guidelines for diagnosis and treatment of anaerobic infections. Chapter 2–6–2. Anaerobic infections (individual fields): femal genital infections. J. Infect. Chemother. 17 Suppl. 99–101 (2011)
  16. Guidelines for diagnosis and treatment of anaerobic infections Chapter 2–10. Anaerobic infections (individual fields): dental and oral infections. J. Infect. Chemother. 17 Suppl. 112–115 (2011)
  17. Guidelines for diagnosis and treatment of anaerobic infections Charter 2–11. Anaerobic infections (individual fields): otor- hinolartngological infections. J. Infect. Chemother. 17 Suppl. 116–118 (2011)
  18. Gwo-Jong H., Cheng-ren C., Mei-chu L., Shi-ping L.: Chest wall abscess due to Prevotella bivia. J. Zhejiang Univ. Sci B, 10, 233–236 (2009)
  19. Han A., Lazarus G.S. i wsp.: e importance of a multiface- ted approach to characterizing the microbial ora of chronic wounds. Wound Repair Regen. 19, 532–541 (2011)
  20. Karabinas P.K., Stergios E.D., Athanasopoulou M.G.,Vlamis J.: Hematogenous Long Bone Osteomyelitis by Prevotella (Bacte- roides) melaninogenicus. J. Clin. Med. Res. 2, 277–280 (2010)
  21. Kato H., Taguchi Y., Tominaga K., Umeda M., Tanaka A.: Porphyromonas gingivalis LPS inhibits osteoblastic di eren-
tiation and promotes pro-in ammatory cytokine production in human periodontal ligament stem cells. Arch. Oral Biol. 59, 167–175 (2014)
32. Kendall H.K., Haase H.R., Li H., Xiao Y., Bartold P.M.: Nitric oxide synthase type – II is synthesized by human gingival tissue and cultured human gingival fibroblasts. J. Periodont. Res. 34, 194–200 (2000)
33. Kierzkowska M., Majewska A., Kądzielska J., Rozpara A., Sawicka-Grzelak A., Młynarczyk G.: Udział beztlenowych Gram-ujemnych bakterii w zakażeniach hospitalizowanych pacjentów. Med. Dosw. Mikrobiol. 63, 235–240 (2011)
34. Kierzkowska M., Majewska A., Kuthan R.T., Sawicka-Grzelak A., Młynarczyk G.: A comparison of Api 20A vs MALDI-TOF MS for routine identification of clinically significant anaerobic bacterial strains to the species level. J. Microbiol. Methods, 92, 209–212 (2013)
35. Kierzkowska M., Majewska A., Sawicka-Grzelak A., Młynar- czyk A., Ładomirska-Pestkowska K., Młynarczyk G.: Specyfika zakażeń bakteriami beztlenowymi na oddziałach chirurgicznych i ortopedycznych. Med. Dosw. Mikrobiol. 64, 29–34 (2012)
36. Kierzkowska M., Majewska A., Sawicka-Grzelak A., Młynar- czyk G.: Beztlenowe ziarenkowce Gram-dodatnie (GPAC) – dia- gnostyka i znaczenie kliniczne. Post. Mikrobiol. 53, 35–42 (2014)
37. Kozłowski Z., Konopka T., Karolewska E., Kaczmarek U., Wnukiewicz J.: Ocena stężenia tlenków azotu w ślinie pacjen- tów chorych na raka płaskonabłonkowego błony śluzowej jamy ustnej i przewlekłe zapalenie przyzębia. Dent. Med. Probl. 46, 55–62 (2009)
38. Kuthan R.T., Chabros Ł., Sawicka-Grzelak A., Młynarczyk G.: Zastosowanie spektrometrii masowej MALDI-TOF w rutynowej medycznej diagnostyce bakteriologicznej. Zakażenia, 1, 87–90 (2013)
39. Lee E.H., Degener J.E., Welling G.W., Veloo A.C.M.: Evaluation of Vitek 2 ANC card for identification of clinical isolates of ana- erobic bacteria. J. Clin. Microbiol. 49, 1745–1749 (2011)
40. Megged O., Assous M.V., Miskin H., Peleg U., Schlesinger Y.: Neurologic manifestations of Fusobacterium infections in chil- dren. Eur. J. Pediatr. 172, 77–83 (2013)
41. Młynarczyk G., Młynarczyk A.: Znaczenie diagnostyki mikro- biologicznej w rozpoznawaniu i terapii zakażeń bakteriami rosnącymi beztlenowo. Zakażenia, 3, 90–95 (2013)
42. Moreno S., Contreras A.: Functional di erences of Porphyro- monas gingivalis fimbriae in determining periodontal disease pathogenesis: a literature review. Colomb. Med. 44, 48–56 (2013)
43. Mysak J., Podzimek S., Sommerova P., Lyuya-Mi Y., Bartova J., Janatova T., Prochazkova J., Duskova J.: Porphyromonas gingi- valis: Major Periodontopathic Pathogen Overview. J. Immunol. Res. DOI:10.1155/2014/476068 (2014)
44. Nagy E.: Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of- i- ght mass spectrometry: a new possibility for the identi cation and typing of anaerobic bacteria. Future Microbiol. 9, 217–233 (2014)
45. Napora M., Krajewski J., Górska R.: Czy wiemy już wystarcza- jąco dużo o związku chorób przyzębia z patologiami ogólno- ustrojowymi? Nowa Stomatologia, 1, 3–33 (2010)
46. Okuda T., Kokubu E., Kawana T., Saito A., Okuda K., Ishihara K.: Synergy in biofilm formation between Fusobacterium nukle- atum and Prevotella species. Anaerobe, 18, 110–116 (2012)
47. Palm E., Khalf H., Bengtsson T.: Porphyromonas gingivalis downregulates the immune response of fibroblasts. BMC Micro- biology, 13, 155 (2013)
48. Papaparaskevas J., Katsandri A., Pantazatou A., Stefanou I., Avlamis A., Legakis N., Tsakris A.: Epidemiological characte- ristics of infections caused by Bacteroides, Prevotella and Fuso- bacterium species: A prospective observational study. Anaerobe, 17, 113–117 (2011)
  1. Pasich E., Walczewska M., Pasich A., Marcinkiewicz J.: Mecha- nizm i czynniki ryzyka powstawania biofilmu bakteryjnego jamy ustnej. Post. Hig. Med. Dosw. 67, 736–741 (2013)
  2. Ramamurthy D., Pazhani G.P., Sarkar A., Nandy R.K., Rajen- dran K., Ramamurthy T.: Case-control study on the role of enterotoxigenic Bacteroides fragilis as a cause of diarrhea among children in Kolkata, India. PloS One, 8, e60622 (2013)
  3. Roberts G.L.: Fusobacterial infections: an underestimated threat. Br. J. Biomed. Sci. 57, 156–162 (2000)
  4. Sakamoto M., Benno Y.: Reclassification of Bacteroides dista- sonis, Bacteroides goldsteinii and Bacteroides merdae as Para- bacteroides distasonis gen. nov., comb. nov., Parabacteroides goldsteinii comb. nov. and Parabacteroides merdae comb. nov. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 56, 1599–605 (2006)
  5. Seng P., Rolain J.M., Fournier P.E., La Scola B., Drancourt M., Raoult D.: MALDI-TOF-mass spectrometry applications in cli- nical mikrobiology. Future Microbiol. 5, 1733–1754 (2010)
  6. Sears C.L.: Enterotoxigenic Bacteroides fragilis: a rogue among symbiotes. Clin. Microbiol. Rev. 22, 349–369 (2009)
  7. Sears C.L.: e toxins of Bacteroides fragilis. Toxicon, 39, 1737– 1746 (2001)
  8. Sears C.L., Geis A.L., Housseau F.: Bacteroides fragilis subverts mucosal biology: from symbiont to colon carcinogenesis. J. Clin. Invest. 124, 4166–4172 (2014)
  9. Singh A., Wyant T., Anaya-Bergman C., Aduse-Opoku J., Brun- ner J., Laine M.L., Curtis M.A., Lewis J.P: e capsule of Porphy- romonas gingivalis leads to a reduction in the host in ammatory response, evasion of phagocytosis, and increase in virulence. Infect. Immun. 79, 4533–4542 (2011)
  10. Shah H.N., Collins D.M.: Prevotella, a new genus to include Bacteroides melaninogenicus and related species formerly clas- sified in the genus Bacteroides. Int. J. Syst. Bacteriol. 40, 205–208 (1990)
  11. Słotwińska, S.M.: Mikrobiologia zapaleń przyzębia na podstawie piśmiennictwa i badań własnych. Cz. II: Porphyromonas gingiva- lis, Prevotella intermedia. Nowa Stomatologia, 3, 151–154 (2005)
    60. Song Y., Liu C., Mc Teague M., Finegold S.M.: 16S ribosomal DNA sequence-based analysis of clinically significant Gram- -positive anaerobic cocci. J. Clin. Microbiol. 41, 1363–1369 (2003)
    61. Stachowicz A.M., Łaniewski P., Jagusztyn-Krynicka E.K.: Wpływ toksyn bakteryjnych na proces nowotworzenia. Post. Biochemii, 56, 389–399 (2010)
    62. Szulc M., Radwan-Oczko M.: Rola Porphyromonas gingivalis w miażdżycy tętnic. Kardiochirurgia i Torakochirurgia Polska, 1, 100–105 (2012)
    63. Tempest M.N.: Cancrum oris. Br. J. Surg. 53, 949–969 (1966)
    64. Wexler H.M.: Bacteroides: the good, the bed, and the nitty-gritty. Clin. Microbiol. Rev. 20, 593–621 (2007)
    65. Wildeboer-Veloo A.C.M., Harmsen H.J.M., Welling G.W., Degener J.E.: Development of 16S rRNA-based probes for the identification of Gram-positive anaerobic cocci isolated from human clinical specimens. Clin. Microbiol. Infect. 13, 985–992 (2007)
    66. Wożakowska-Kapłon B., Filipiak K.J., Opolski G., Górska R.: Związek chorób przyzębia z cukrzycą i nefropatią cukrzycową. Diabet. Prakt. 10, 72–75 (2009)
    67. Wożakowska-Kapłon B., Filipiak K.J., Opolski G., Górska R.: Znaczenie opieki periodontologicznej u pacjentów ze scho- rzeniami sercowo-naczyniowymi. Kardiol. Pol. 67, 1125–1127 (2009)
    68. Veloo A.C.M., Erhard M., Welker M., Welling G.W., Degener J.E.: Identification of Gram-positive anaerobic cocci by MALDI-TOF mass spectrometry. Syst. Appl. Microbiol. 34, 58–62 (2011)
    69. Żabicka D., Literacka E.: Nowoczesne metody wykrywania i identyfikacji bakterii. Forum Zakażeń, 4, 65–72 (2013)

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *