Podcast o Gram-negatívne fermentujúce baktérie a patogenita

Kapitoly

Aeromonády: Baktérie, čo milujú chlad

Pasteurellaceae: Rozmanitá rodina

Actinobacillus: Od dreveného jazyka po zápal pľúc

Špecialisti na hydinu a ovce

Haemophilus: Náročný hosť

Zmena mena, rovnaký problém: Histophilus

Skrytí nepriatelia

Histophilus somni: Tichý zabijak

Od pľúc až po mozog

Rodiny Pasteurella a Mannheimia

Prepravná horúčka a Mannheimia

Všadeprítomná Pasteurella multocida

Rod Vibrio: Baktérie z vody

Cholera a jej príbuzní

Zhrnutie a záver

Přepis

Viktória: Väčšina ľudí si myslí, že baktérie, ktoré spôsobujú choroby, milujú teplo ľudského tela. Ale čo keby som vám povedala, že existujú patogény, ktoré sú najšťastnejšie v chladnej vode, okolo 22 stupňov?

Lukáš: Presne tak. A to je na tom to najviac prekvapivé – aj keď preferujú chlad, dokážu narobiť poriadnu šarapatu aj u teplokrvných zvierat, vrátane ľudí.

Viktória: To znie úplne proti intuícii! Ako je to možné? Počúvate Studyfi Podcast, kde si dnes s expertom Lukášom posvietime na fascinujúci svet bakteriálnej taxonómie.

Lukáš: Začnime presne pri týchto chladnomilných baktériách. Hovoríme o rode Aeromonas. Sú to gramnegatívne tyčinky, ktoré nájdeme hlavne vo vode. A ako si povedala, optimálna teplota pre ne je okolo 22 až 28 stupňov Celzia.

Viktória: Takže sú to hlavne patogény rýb a iných vodných živočíchov, správne? Predpokladám, že vo vode sú ako doma.

Lukáš: Áno, presne. Napríklad spôsobujú zápaly vzduchového mechúra u kaprov a šťúk. Ale tu prichádza ten zvrat. Niektoré druhy, ako napríklad Aeromonas hydrophila, dokážu rásť aj pri teplote nad 37 stupňov.

Viktória: A to je naša telesná teplota! Takže ak sa nakazíme, nemajú problém sa u nás zabývať?

Lukáš: Presne. K prenosu môže dôjsť napríklad skrmovaním infikovaných vodných živočíchov, alebo aj kontaminovanou vodou a potravinami. U ľudí potom môžu spôsobiť črevné infekcie, ktoré sa podobajú dyzentérii, alebo aj infekcie kože a rán.

Viktória: Uf, takže kúpanie v jazere už nebude také bezstarostné. A čo tie ryby? Spomínal si nejakú furunkulózu...

Lukáš: To je špecialita druhu Aeromonas salmonicida. Tento druh je na rozdiel od väčšiny aeromonád nepohyblivý a má rád ešte nižšiu teplotu, okolo 25 stupňov. U lososovitých rýb spôsobuje ochorenie zvané furunkulóza, čo je v podstate škaredá dermatitída s vredmi a stratou šupín. Nie je to pekný pohľad.

Viktória: Dobre, od chladnomilných aeromonád sa posuňme ďalej. Čo je ďalšia významná skupina baktérií, o ktorej by sme mali vedieť?

Lukáš: Určite čeľaď Pasteurellaceae. To je obrovská a veľmi rozmanitá rodina. Má viac ako 25 rodov a cez 80 druhov. Sú to gramnegatívne baktérie, ktoré sú často bežnou súčasťou slizníc zvierat, takzvané komenzály.

Viktória: Komenzály... to znamená, že tam normálne žijú a nerobia problémy? Až kým sa niečo nepokazí?

Lukáš: Presne tak. Sú ako spolubývajúci, ktorý je v pohode, kým ho niečím nevyprovokuješ. Stres, iná choroba alebo oslabená imunita môžu byť spúšťačom, kedy sa z neškodného komenzála stane nebezpečný patogén.

Viktória: Aké rody z tejto veľkej rodiny sú pre nás, hlavne z veterinárneho pohľadu, najdôležitejšie?

Lukáš: Medzi top hráčov patria určite rody Actinobacillus, Haemophilus, Pasteurella, Mannheimia a pár ďalších, ktoré si postupne predstavíme. Každý z nich má svoje špecifiká a obľúbených hostiteľov.

Viktória: Začnime teda rodom Actinobacillus. Čo je preň typické?

Lukáš: Sú to gramnegatívne, nepohyblivé tyčinky. Čo je zaujímavé, ich kolónie na agare sú často také slizovité a ťahavé. A spôsobujú celý rad chorôb. Napríklad Actinobacillus lignieresii u dobytka a oviec spôsobuje lézie mäkkých tkanív, ktoré pripomínajú aktinomykózu. Najznámejšia je chronická pyogranulomatózna glositída...

Viktória: Páni, to znie zložito. Čo to znamená v ľudskej reči?

Lukáš: V podstate ide o ochorenie známe ako „drevený jazyk“. Jazyk zvieraťa stvrdne a je plný hnisavých ložísk, čo mu samozrejme bráni v prijímaní potravy. Je to naozaj nepríjemné.

Viktória: To znie hrozne. Ale Actinobacillus asi neútočí len na jazyk, však?

Lukáš: Vôbec nie. Napríklad Actinobacillus pleuropneumoniae je postrachom chovateľov ošípaných. Spôsobuje veľmi vážnu a často smrteľnú pleuropneumóniu, teda zápal pľúc a pohrudnice. Má na to celý arzenál toxínov, ktorými doslova ničí pľúcne tkanivo.

Viktória: A čo kone? Majú aj tie svojho špecialistu?

Lukáš: Majú. Actinobacillus equuli je nebezpečný najmä pre žriebätá. Spôsobuje u nich septikémiu a polyartritídu, ochorenie známe ako „včasná paréza žriebät“. U dospelých koní môže byť za respiračnými ochoreniami alebo aj potratmi kobýl.

Viktória: Dobre, poďme k ďalším členom rodiny Pasteurellaceae. Čo taký rod Avibacterium? Podľa názvu by som tipla, že sa špecializuje na vtáky.

Lukáš: Správna dedukcia! Tento rod vznikol reklasifikáciou niektorých druhov, ktoré predtým patrili do rodov Pasteurella a Haemophilus. A áno, jeho zástupcovia sa zameriavajú hlavne na hydinu. Napríklad Avibacterium paragallinarum spôsobuje infekčnú nádchu alebo koryzu u sliepok, moriek a bažantov.

Viktória: Infekčná nádcha? To znie ako niečo, čo poznáme aj my ľudia.

Lukáš: Áno, prejavy sú podobné – zápal horných dýchacích ciest, dutín, kýchanie. Pre chovy hydiny je to ekonomicky veľmi významné ochorenie, lebo sa rýchlo šíri a znižuje produkciu.

Viktória: A čo ovce? Majú aj ony svojho špeciálneho nepriateľa z tejto čeľade?

Lukáš: Majú. Hovoríme o rode Bibersteinia, ktorý má len jedného zástupcu – Bibersteinia trehalosi. Historicky bol spolu s Mannheimia haemolytica súčasťou takzvaného Pasteurella haemolytica komplexu, čo spôsobovalo v klasifikácii trochu chaos.

Viktória: Baktérie a ich krízy identity. Čo teda táto Bibersteinia spôsobuje?

Lukáš: Bežne sa nachádza v oblasti mandlí zdravých oviec. Problém nastáva hlavne u starších jahniat, kde môže po strese, napríklad po prevoze, spôsobiť akútnu septikémiu, ktorá často končí úhynom.

Viktória: Pokračujme ďalej. Rod Haemophilus. Mám pocit, že o tomto som už počula aj v súvislosti s ľuďmi.

Lukáš: Určite áno. Haemophilus influenzae je významný ľudský patogén. Ale poďme pekne po poriadku. Názov Haemophilus znamená „milujúci krv“. A je to veľmi výstižné. Tieto baktérie sú totiž poriadne náročné na rast.

Viktória: Ako to myslíš, náročné?

Lukáš: Na kultiváciu v laboratóriu potrebujú špeciálne rastové faktory, ktoré sa nachádzajú v krvi. Sú to takzvaný X-faktor, čiže hemín, a V-faktor, čo je koenzým. Bez nich jednoducho nenarastú.

Viktória: Takže sú to takí gurmáni v bakteriálnom svete.

Lukáš: Presne tak. Na krvnom agare dokonca pozorujeme takzvaný „satelitný fenomén“. Rastú len v tesnej blízkosti inej baktérie, napríklad stafylokoka, ktorý im tieto faktory poskytuje. Vyzerá to, akoby okolo tej väčšej kolónie obiehali malé satelity.

Viktória: To je fascinujúce! A čo spôsobujú u zvierat?

Lukáš: Majú vysokú hostiteľskú špecificitu. Napríklad Haemophilus parasuis spôsobuje u prasiat po odstave takzvanú Glässerovu chorobu. Je to systémové ochorenie s fibrinóznym zápalom seróz – teda výsteliek telových dutín, kĺbov a mozgových obalov.

Viktória: A majú aj nejaké špeciálne zbrane, ktorými bojujú proti imunitnému systému?

Lukáš: Samozrejme. Ich hlavným faktorom virulencie je polysacharidové puzdro, ktoré ich chráni pred fagocytózou. A okrem toho produkujú proteázu, ktorá štiepi protilátky typu IgA na slizniciach, čím si vlastne oslabujú prvú líniu obrany hostiteľa.

Viktória: Dobre, a na záver tu máme ešte jeden rod – Histophilus. Čo je zaujímavé na ňom?

Lukáš: Zaujímavé je, že jeho najznámejší zástupca, Histophilus somni, bol predtým známy ako Haemophilus somnus. Takže opäť tu máme príklad bakteriálnej reklasifikácie.

Viktória: Zdá sa, že taxonómovia sa nikdy nenudia. Kde túto baktériu nájdeme a čo spôsobuje?

Lukáš: Histophilus somni je bežný komenzál na slizniciach pohlavného a dýchacieho traktu dobytka. Za normálnych okolností je neškodný. Problém nastáva opäť pri strese, napríklad v preplnených maštaliach alebo pri preprave zvierat.

Viktória: A aké ochorenie potom vyvolá?

Lukáš: Dokáže spôsobiť celý komplex problémov. Od respiračných ochorení, cez artritídy, až po najvážnejšiu formu, trombotickú meningoencefalitídu, čo je v podstate zápal mozgu a mozgových blán spôsobený krvnými zrazeninami. Je to veľmi vážny stav.

Viktória: Lukáš, ďakujem ti veľmi pekne. Dnes sme prebrali naozaj pestrú zmes baktérií, od tých, čo majú radi chlad, až po tých náročných gurmánov. Verím, že to našim poslucháčom pomohlo zorientovať sa v tejto zložitej téme.

Viktória: Takže po všetkých tých fascinujúcich vírusoch sme sa dostali k baktériám. A mám pocit, že to bude rovnako... komplikované.

Lukáš: Možno ešte viac! Ale neboj sa, prejdeme si to pekne postupne. A začneme hneď niečím prekvapivým. Vieš, čo je často najzradnejšie na bakteriálnej infekcii u zvierat?

Viktória: Že sa rýchlo šíri?

Lukáš: To tiež, ale hlavne to, že je často úplne bez klinických príznakov. Zviera vyzerá zdravo, no baktéria v ňom už drieme a čaká na svoju príležitosť.

Viktória: A tou príležitosťou je... stres?

Lukáš: Presne tak! Rôzne stresové faktory z prostredia, ako napríklad transport, zlé počasie alebo zmena krmiva, môžu spustiť rozvoj klinickej choroby. Imunita klesne a baktéria má zelenú.

Viktória: Dobre, tak poďme na konkrétny príklad. Aká baktéria je takýmto tichým zabijakom?

Lukáš: Skvelým príkladom je Histophilus somni. Znie to celkom nevinne, však? Ale spôsobuje akútnu, často fatálnu septikemickú chorobu, ktorú voláme histofilóza.

Viktória: Septikemickú... to znamená, že sa dostane do krvi a rozšíri po celom tele?

Lukáš: Presne. A dokáže napadnúť takmer čokoľvek. Respiračný systém, srdce, svaly, kĺby, a dokonca aj nervový systém. Je to taký bakteriálny chameleón.

Viktória: To znie desivo. Ako sa vlastne bráni pred imunitným systémom?

Lukáš: Má na to celú výbavu. Po prvé, má adhezíny, ktorými sa pevne prichytí na bunky. Potom má niečo, čo sa volá LPS, a proteíny, ktoré viažu imunoglobulíny, čím si vlastne nasadí taký neviditeľný plášť pred imunitou.

Viktória: A ešte som počula, že si vie brať železo priamo od hostiteľa.

Lukáš: Áno, je to taký malý zlodej. Dokáže získať železo z transferínu, čo je pre ňu kľúčové pre prežitie a množenie. Bez železa by to mala oveľa ťažšie.

Viktória: Takže aké sú dôsledky? Čo presne spôsobuje u zvierat?

Lukáš: U hovädzieho dobytka je to jeden z hlavných hráčov v takzvanom komplexe enzootickej pneumónie teliat. Ale spôsobuje aj sporadické potraty, zápaly maternice, mastitídy, artritídy... naozaj široké spektrum.

Viktória: A spomínal si nervový systém. Čo sa tam deje?

Lukáš: Toto je naozaj zákerné. Baktéria sa dostane do krvi a odtiaľ do mozgu. Tam adheruje na endotel, teda výstelku krvných kapilár. Tá sa stiahne, uvoľní sa kolagén, na ktorý sa začnú lepiť krvné doštičky a... vznikne trombus. Zrazenina.

Viktória: Takže v podstate upchá cievy v mozgu?

Lukáš: Presne tak. Vzniká takzvaná tromboembolická meningoencefalitída. Je to vlastne priamy dôsledok tej septikémie. Primárna lézia, teda to prvé poškodenie, je práve tá krvná zrazenina. A to isté môže urobiť aj v pľúcach, srdci alebo kĺboch.

Viktória: Dobre, poďme ďalej. Viem, že veľkou témou sú aj rody Pasteurella a Mannheimia. Sú si podobné?

Lukáš: Sú to v podstate blízki príbuzní. Obe sú malé, gramnegatívne, nepohyblivé baktérie. Často žijú ako bežná súčasť mikroflóry na slizniciach dýchacích ciest. Sú to také... oportunisty.

Viktória: Čakajú na svoju šancu, ako ten Histophilus.

Lukáš: Presne. Ich hlavným faktorom virulencie je kapsula, taký slizový obal, ktorý ich chráni. A zaujímavosťou je, že sa pri farbení javia bipolárne. Vyzerá to, akoby mali farbu len na koncoch.

Viktória: Takže sú to také bakteriálne pandy.

Lukáš: Niečo v tom zmysle! Veda okolo nich je tiež zaujímavá. Kedysi bola Mannheimia haemolytica klasifikovaná ako Pasteurella. Potom vedci zistili, že je iná, a tak dostala vlastný rod. Veda sa neustále vyvíja.

Viktória: Poďme sa pozrieť bližšie na rod Mannheimia. Čo je ich hlavná špecialita?

Lukáš: Hlavným zástupcom je Mannheimia haemolytica. Je to postrach hlavne pre prežúvavce. Obľubuje si sliznice horných dýchacích ciest.

Viktória: A čo spôsobuje, keď udrie naplno?

Lukáš: Je hlavným pôvodcom takzvanej prepravnej pneumónie alebo „shipping fever“ u dobytka. Ten názov presne vystihuje, o čo ide. Zvieratá sú v strese z transportu, ich imunita klesne a Mannheimia zaútočí.

Viktória: Aké zbrane používa ona?

Lukáš: Tiež má adhezíny a LPS. Ale jej hlavnou zbraňou je leukotoxín. Je to cytolyzín, ktorý doslova robí diery do bielych krviniek a ničí ich. Keď sa spojí sila LPS a leukotoxínu, vznikne masívna zápalová odpoveď, ktorá deštruuje pľúcne tkanivo.

Viktória: Takže telo v podstate zničí samo seba v snahe bojovať s infekciou.

Lukáš: V podstate áno. Výsledkom je veľmi vážna, takzvaná fibrinózna pneumónia. Okrem toho spôsobuje aj septikémiu u mladých jahniat a nepríjemnú gangrenóznu mastitídu u oviec a kôz.

Viktória: A čo tá druhá v partii, Pasteurella multocida? Je rovnako nebezpečná?

Lukáš: Povedal by som, že je ešte rozšírenejšia. Vyskytuje sa takmer u všetkých teplokrvných zvierat. A opäť, časté sú latentné infekcie. Baktéria si len tak žije na slizniciach a nič nerobí.

Viktória: Kým nepríde stres.

Lukáš: Presne. Potom môže spôsobiť celý rad problémov. Od septikémií s krvácaním, cez respiračné infekcie až po infekcie z pohryznutia. Práve pohryznutie psom alebo mačkou je častou príčinou infekcie aj u ľudí.

Viktória: Takže naozaj všestranná baktéria. Aké sú jej najznámejšie „úspechy“?

Lukáš: Medzi najvýznamnejšie patrí cholera hydiny, hemoragická septikémia u prežúvavcov a atrofická rinitída ošípaných, kde spolupracuje s Bordetellou. Vieš, čo je to atrofická rinitída?

Viktória: To znie, akoby im... zmizol nos?

Lukáš: Skoro! Spôsobuje deformáciu a skracovanie rypáka. A delí sa na rôzne typy podľa kapsulárnych antigénov – A, B, D, E, F. Každý typ preferuje trochu iného hostiteľa a spôsobuje trochu iné problémy. Napríklad typ A napáda pľúca dobytka, zatiaľ čo typy B a E spôsobujú hemoragickú septikémiu v Ázii a Afrike.

Viktória: Dobre, opustime teraz dýchací aparát a pozrime sa do vody. Tam na nás čaká rod Vibrio.

Lukáš: Áno, a to je úplne iná káva. Sú to malé, často zahnuté tyčinky. Predstav si takú bakteriálnu čiarku. Sú pohyblivé a žijú hlavne vo vodnom prostredí, v sladkej aj slanej vode.

Viktória: Čo majú radi? Okrem vody, samozrejme.

Lukáš: Sú halofilné, čo znamená, že milujú soľ. A tiež sú alkalofilné, takže im vyhovuje zásadité prostredie s pH okolo 9. Sú to tiež veľkí producenti rôznych enzýmov, ktorými si rozkladajú okolie.

Viktória: A pre nás je asi najznámejší zástupca Vibrio cholerae, pôvodca cholery.

Lukáš: Presne tak. Ale v rode Vibrio je vyše 30 druhov a mnohé sú patogénmi pre vodné živočíchy. Infekcia u ľudí nastáva najčastejšie po vypití kontaminovanej vody alebo zjedení kontaminovanej potravy, napríklad morských plodov.

Viktória: Ako presne cholera funguje? Prečo je taká nebezpečná?

Lukáš: Je to učebnicový príklad toxigénnej baktérie. To znamená, že neútočí priamo, ale produkuje veľmi silný jed – enterotoxín, známy ako choleragén.

Viktória: A ten toxín niečo spraví s črevom?

Lukáš: Presne. Baktéria sa prichytí na epitel tenkého čreva a začne produkovať tento toxín. Ten donúti bunky čreva vylučovať obrovské množstvo vody a elektrolytov. Výsledkom je prudká, vodnatá hnačka, ktorá vyzerá ako ryžový odvar, a zvracanie.

Viktória: Čiže hlavným problémom je extrémna dehydratácia.

Lukáš: Áno, tá môže byť veľmi rýchlo smrteľná. Okrem cholery sú tu ale aj ďalšie druhy. Napríklad Vibrio parahaemolyticus spôsobuje hnačky po zjedení surových morských rýb. Alebo Vibrio anguillarum, ktoré spôsobuje masívne úhyny morských rýb, hlavne úhorov. Vytvára im na koži červené, nekrotické fľaky.

Viktória: Lukáš, toto bola neuveriteľne hustá, ale fascinujúca jazda svetom mikróbov. Od vírusov až po baktérie. Máš na záver nejakú hlavnú myšlienku, ktorú by si naši poslucháči mali odniesť?

Lukáš: Určite. Ak sme sa niečo naučili, tak je to fakt, že všetko so všetkým súvisí. Zdravie zvierat, zdravie ľudí a zdravie prostredia sú tri spojené nádoby. Stres, hygiena, globálne otepľovanie... to všetko ovplyvňuje, ako sa tieto malé organizmy správajú a šíria.

Viktória: Takže kľúčom je pochopenie a rešpekt voči týmto komplexným systémom.

Lukáš: Presne tak. A neustála zvedavosť. Pretože tento mikrosvet nás neprestane prekvapovať. Dúfam, že sme aspoň trochu tej zvedavosti prebudili aj v našich poslucháčoch.

Viktória: O tom nepochybujem. Ďakujem ti veľmi pekne, Lukáš, za všetky tvoje vedomosti a čas. A ďakujem aj vám, milí poslucháči, že ste boli s nami počas celej tejto série podcastu Studyfi. Dúfame, že ste sa niečo nové naučili. Majte sa krásne a dopočutia!

Lukáš: Dopočutia!