Podcast o Gram-pozitívne aeróbne a fakultatívne anaeróbne baktérie

Kapitoly

Záhada na farme

Listeria: Tichý nepriateľ v siláži

Listeria: Majster úniku

Od encefalitídy po potrat

Erysipelothrix: Červená hrozba

Actinomyces: Baktéria, čo sa hrá na hubu

Z hnojiska na hviezdy: Trueperella a Corynebacterium

Kyjačikové baktérie a ich toxíny

Červený kôň a kožné problémy

Pôdni oportunisti: Nocardia

Voskoví zabijaci: Úvod do mykobaktérií

Pevnosť menom mykobaktéria

Zhrnutie a rozlúčka

Přepis

Michal: Predstavte si farmára, ktorý jedného skorého rána kontroluje svoje ovce. Jedna z nich sa však správa zvláštne. Chodí v kruhoch, hlavu má naklonenú na jednu stranu a naráža do plota, akoby nevidela. Farmár je zmätený, nikdy predtým nič také nevidel.

Nina: Tento obraz, hoci je znepokojujúci, je pre veterinárov kľúčovou stopou k diagnóze. A tá stopa vedie priamo k mikroskopickému svetu baktérií, o ktorom sa dnes budeme rozprávať.

Michal: Presne tak. Toto je Studyfi Podcast.

Michal: Takže, Nina, čo spôsobilo to zvláštne správanie ovce v našom príbehu?

Nina: Páchateľom je baktéria z rodu Listeria, konkrétne druh *Listeria monocytogenes*. Je to grampozitívna tyčinka, ktorá sa bežne nachádza v prírode, napríklad v pôde alebo na rastlinách.

Michal: A ako sa odtiaľ dostane do ovce? Neje predsa hlinu.

Nina: To našťastie nie. Problém nastáva pri krmive. Hlavným prameňom infekcie pre prežúvavce je často siláž zlej kvality. Ak má siláž pH vyššie ako 5,5, listériám sa v nej darí a veselo sa množia.

Michal: Aha, takže ovca to jednoducho zje a problém je na svete. Je to starý známy nepriateľ?

Nina: Relatívne. Baktériu prvýkrát opísal Murray v roku 1926 a o rok neskôr Pirie navrhol rodové meno *Listerella* na počesť chirurga lorda Josepha Listera, priekopníka antisepsy. Neskôr sa to z taxonomických dôvodov zmenilo na *Listeria*.

Michal: Takže je to vlastne pocta. Čo všetko do tohto rodu patrí?

Nina: Rod *Listeria* má dnes 18 druhov, ale pre nás sú kľúčové hlavne dva: nepatogénne, nehemolytické druhy, a potom tie hemolytické, ktoré sú potenciálnymi patogénmi. A práve tam patrí naša *Listeria monocytogenes* a tiež *Listeria ivanovii*, ktorá tiež spôsobuje problémy, najmä aborty u oviec a hovädzieho dobytka.

Michal: Dobre, takže baktéria sa dostane do tela zvieraťa. Čo sa deje potom? Ako presne útočí?

Nina: *Listeria monocytogenes* je fascinujúca, pretože je to takzvaný intracelulárny patogén. To znamená, že sa neskrýva len tak niekde v tkanivách, ale preniká priamo do buniek hostiteľa.

Michal: Priamo do buniek? Ako sa jej to podarí? Má nejaký tajný kľúč?

Nina: V podstate áno. Používa na to proteín zvaný internalín, ktorým prinúti bunku, aby ju pohltila. Akonáhle je vnútri, ocitne sa vo väzení – vo fagozóme. Ale Listeria má plán úniku.

Michal: Ako z filmu! Čo urobí?

Nina: Produkuje toxín, listeriolyzín O. Tento toxín vytvorí diery v membráne fagozómu a baktéria unikne do cytoplazmy, kde je v bezpečí pred imunitným systémom a môže sa nerušene množiť.

Michal: To je prefíkané. Ale ako sa dostane k ďalším bunkám bez toho, aby musela vyjsť von, kde by ju chytila imunitná polícia?

Nina: A tu prichádza tá najlepšia časť. Používa aktín hostiteľskej bunky – to sú proteínové vlákna, ktoré tvoria bunkovú kostru – a na jednom svojom konci si z neho vytvorí niečo ako raketový chvost. Tento aktínový chvost ju doslova vystrelí do susednej bunky.

Michal: Vystrelí? Takže si z našich vlastných buniek urobí tryskový pohon!

Nina: Presne tak! Je to jeden z najúžasnejších mechanizmov pohybu v mikrobiológii. Umožňuje jej šíriť sa z bunky do bunky bez toho, aby bola odhalená.

Michal: Dobre, už vieme, aká je zákerná. Aké konkrétne choroby teda spôsobuje? Okrem toho točenia sa v kruhu.

Nina: To točenie je prejav takzvanej cerebrálnej formy, teda meningo-encefalitídy. Je to najčastejší prejav u prežúvavcov. Baktéria sa nervovými dráhami dostane až do mozgu. Ale to nie je všetko.

Michal: Čo ešte má v repertoári?

Nina: U gravidných zvierat môže spôsobiť metrogénnu formu, ktorá vedie k potratom – hovoríme o enzootickom zmetaní. U mláďat zase môže vyvolať generalizovanú infekciu so zápalmi v rôznych orgánoch. A aby toho nebolo málo, môže spôsobiť aj mastitídu.

Michal: Takže je to hrozba pre celú farmu. A čo ľudia? Je prenosná?

Nina: Áno, a to je veľmi dôležité si zapamätať. Listerióza je zoonóza. Ľudia sa najčastejšie nakazia konzumáciou kontaminovaných potravín, ako sú mäkké syry, nepasterizované mlieko alebo nedostatočne tepelne upravené mäso.

Michal: Aké sú príznaky u ľudí?

Nina: U zdravých ľudí to môžu byť len príznaky podobné chrípke. Ale obzvlášť nebezpečná je pre tehotné ženy, kde môže spôsobiť potrat, a pre ľudí s oslabenou imunitou, u ktorých môže vyvolať vážne ochorenie centrálneho nervového systému.

Michal: Poďme sa posunúť k ďalšiemu rodu. Čo tu máme ďalej? Vyzerá to na ďalší jazykolam: *Erysipelothrix rhusiopathiae*.

Nina: Presne tak. Táto baktéria spôsobuje ochorenie známe ako červienka, primárne u ošípaných, ale je to opäť zoonóza, takže pozor!

Michal: Červienka? To znie ako niečo, čo by ste chytili v škôlke. Je to podobné?

Nina: Vôbec nie. Názov je odvodený od typických kožných lézií. U zvierat má viacero foriem. Akútna forma je v podstate sepsa. Potom je subakútna, kde sa tvoria typické kosoštvorcové lézie na koži, a chronická, ktorá vedie k artritíde a poškodeniu srdcových chlopní.

Michal: Ako sa táto baktéria šíri?

Nina: Prenos je buď orálny, alebo kontamináciou rany. U ľudí je to typická profesijná nákaza. Ohrození sú veterinári, mäsiari, farmári, proste všetci, čo prichádzajú do kontaktu so zvieratami alebo živočíšnymi produktmi.

Michal: A u človeka to vyzerá ako?

Nina: Najčastejšie ako lokalizovaná kožná forma nazývaná erysipeloid – bolestivý, fialovo-červený opuch, zvyčajne na rukách. Môže sa to však skomplikovať a prejsť do generalizovanej formy alebo dokonca sepsy, aj keď to je zriedkavé.

Michal: Dobre, na záver tu máme poslednú skupinu pre dnešok, čeľaď *Actinomycetaceae*. Toto znie ešte komplikovanejšie.

Nina: Je to trochu iná partia. Sú to tiež grampozitívne tyčinky, ale často tvoria vláknité filamenty, takže môžu pripomínať mycélium húb. Preto sa im niekedy hovorí aj aktinomycéty.

Michal: Hrá sa na hubu, ale je to baktéria. Zaujímavé. Ktoré rody sú tu pre nás dôležité?

Nina: Z veterinárneho hľadiska hlavne tri: *Actinomyces*, *Arcanobacterium* a *Trueperella*.

Michal: Začnime s rodom *Actinomyces*. Čo spôsobuje?

Nina: Klasickým ochorením je aktinomykóza. Napríklad *Actinomyces bovis* u hovädzieho dobytka spôsobuje chronické hnisavé zápaly, typicky na sánke. Vytvára tvrdé, kostnaté opuchy plné abscesov, preto sa tomu v angličtine hovorí „lumpy jaw“ – hrčovitá sánka.

Michal: To neznie vôbec príjemne. A ostatné druhy?

Nina: Máme napríklad *Actinomyces viscosus* u psov, ktorý môže spôsobovať kožné abscesy alebo hnisavý zápal hrudníkovej dutiny. U ľudí je zase dôležitý *Actinomyces israelii*.

Michal: A čo zvyšné dva rody, *Arcanobacterium* a *Trueperella*?

Nina: Tu došlo k istým zmenám v taxonómii. Najvýznamnejší patogén, ktorý predtým patril do rodu *Arcanobacterium*, sa dnes volá *Trueperella pyogenes*. Je to taký univerzálny hnisotvorný zloduch.

Michal: Univerzálny hnisotvorný zloduch? To si zapamätám. Čo všetko má na svedomí?

Nina: U hovädzieho dobytka, oviec a ošípaných spôsobuje širokú škálu problémov: abscesy v mäkkých tkanivách, mastitídy, hnisavé zápaly pľúc, maternice, artritídy... na čo si spomeniete. Je to skrátka expert na tvorbu hnisu, kdekoľvek sa dostane.

Michal: Páni, dnešná téma bola naozaj plná zákerných mikroskopických tvorov. Od baktérií s raketovým pohonom až po univerzálnych hnisotvorcov.

Nina: Svet mikrobiológie je plný prekvapení. Ale poznať nepriateľa je prvý krok k víťazstvu nad ním.

Michal: A sme späť v Studyfi Podcaste. Nina, prebrali sme toho už naozaj veľa, ale zdá sa, že svet baktérií je nekonečný. Čo nás čaká v poslednej časti?

Nina: Ahoj Michal. Áno, je to tak. A na záver som si nechala niekoľko naozaj zaujímavých rodov. Začneme baktériou, ktorá bola preradená z rodu, o ktorom sme hovorili minule. Konkrétne z rodu Arcanobacterium.

Michal: Preradená? Takže vedci zmenili názor? To sa stáva často?

Nina: Pomerne často. Ako sa zlepšujú naše metódy, hlavne genetické, tak zisťujeme nové príbuzenské vzťahy. Reč je o rode Trueperella.

Michal: Dobre, tak čo je táto Trueperella zač?

Nina: Jej hlavný zástupca, Trueperella pyogenes, je taký... špecialista na hnis. Spôsobuje hnisavé zápalové procesy u zvierat, hlavne u prežúvavcov a svíň.

Michal: Čiže abscesy, zápaly vemena a podobné nepríjemnosti?

Nina: Presne tak. Mastitídy, pneumónie, artritídy... A často sa skrýva v tele bez príznakov, ako taká latentná infekcia. Dokonca produkuje toxín, ktorý spôsobuje rozpad červených krviniek.

Michal: To znie dosť zákerne. Poďme ďalej, kým si nezačnem predstavovať hnisavé procesy.

Nina: Dobre, tak prejdeme na rod Corynebacterium. Toto sú grampozitívne tyčinky, ktoré majú taký charakteristický, mierne zahnutý, kyjačikový tvar. Predstav si miniatúrny kyjak.

Michal: Kyjačikový tvar? Zaujímavé. Sú aj tieto nebezpečné?

Nina: Niektoré áno. Mnohé sú ale bežnou súčasťou mikroflóry kože alebo žijú v pôde a vo vode. Dôležité je, že ich bunková stena obsahuje takzvané kyseliny mykolové. Zapamätaj si to, ešte sa k tomu vrátime.

Michal: Kyseliny mykolové, mám to. Ktoré sú teda tie patogénne?

Nina: Úplne najznámejší zástupca je Corynebacterium diphtheriae. To je pôvodca záškrtu u ľudí.

Michal: Záškrt! O tom som počul, to je vážna vec.

Nina: Veľmi vážna. Spôsobuje tonzilitídu a faryngitídu s tvorbou takých šedozelených pablán v hrdle. Tie môžu spôsobiť respiračnú obštrukciu a človek sa môže udusiť.

Michal: Strašidelné. A ako to tá baktéria robí?

Nina: Produkuje extrémne silný exotoxín. Tento toxín sa naviaže na bunku, dostane sa dovnútra a úplne zablokuje tvorbu bielkovín. No a bez bielkovín bunka zomiera.

Michal: Wow. Čistá sabotáž na bunkovej úrovni. A čo tie zvieracie korynebaktérie?

Nina: Tam máme napríklad Corynebacterium pseudotuberculosis. U oviec a kôz spôsobuje takzvanú kazeóznu lymfadenitídu, čo sú v podstate zosyrovatené zápaly lymfatických uzlín. Vieš, prečo kazeózna?

Michal: Hmm, kazeín je bielkovina v mlieku... Takže to vyzerá ako syr?

Nina: Presne tak! Tá nekróza pripomína tvaroh alebo syr. U koní zase môže spôsobiť ulceratívnu lymfangitídu. A potom je tu C. renale, ktorá je postrachom pre obličky hovädzieho dobytka.

Michal: Dobre, takže korynebaktérie sú pekne rozmanitá partia. Čo tam máme ďalej?

Nina: Ďalej je rod Rhodococcus. Názov dostal podľa toho, že tvorí krásny červený, až lososový pigment. A tiež preto, lebo mení tvar z tyčinky na kok, teda guľôčku.

Michal: Baktéria-chameleón, ktorá má rada lososovú farbu. Čím je významná?

Nina: Hlavne druhom Rhodococcus equi. Ako názov napovedá, je to patogén koní, špecificky žriebät. Prežíva intracelulárne, teda vnútri buniek, kde sa schováva pred imunitným systémom.

Michal: Prefíkané. A čo spôsobuje?

Nina: Hnisavú bronchopneumóniu. Teda zápal pľúc. Najčastejšie ochorejú žriebätá vo veku 2 až 4 mesiace. Vtedy im totiž klesá hladina materských protilátok, ktoré dostali v mlieku.

Michal: Ach, takže sú zrazu zraniteľné. A ako sa nakazia?

Nina: Väčšinou vdýchnutím, kvapôčkovou infekciou. A keďže vykašliavajú infikované hlieny, ktoré potom prehltnú, môže to viesť aj k zápalu čreva a lymfatických uzlín.

Nina: A keď sme pri koži, poďme na rod Dermatophilus. Konkrétne Dermatophilus congolensis. Toto je baktéria, ktorá miluje vlhko a poškodenú kožu.

Michal: Takže ideálny patogén do daždivého počasia?

Nina: Presne tak! Spôsobuje dermatofilózu, čo je taká pustulárna dermatitída. Prejavuje sa silnou exsudáciou a tvorbou viacvrstvových chrást. U oviec sa tomu hovorí "lumpy wool disease", lebo to poškodzuje vlnu. A u dobytka zase "strawberry foot rot", lebo lézie na koži paznechtov pripomínajú jahodu.

Michal: Jahodová noha... Veterinári majú zmysel pre humor. Je to nebezpečné aj pre ľudí?

Nina: Áno, je to zoonóza, takže sa môže preniesť aj na človeka. Ale vždy musia byť prítomné predispozičné faktory – poranenie kože a hlavne stála vlhkosť.

Michal: Rozumiem. Bez pozvánky dnu nevojde. Kto je ďalší na zozname?

Nina: Rod Nocardia. Sú to baktérie, ktoré bežne žijú v pôde. Sú blízko príbuzné korynebaktériám a mykobaktériám, o ktorých budeme hovoriť za chvíľu.

Michal: Takže ďalší príbuzný s kyjakmi?

Nina: Tak trochu. Tieto tvoria až vlákna, pripomínajúce mycéliá húb. Najdôležitejší je druh Nocardia asteroides. Je to taký oportunistický patogén.

Michal: Čaká na svoju príležitosť?

Nina: Presne. Ak sa dostane do tela, napríklad do rany, môže spôsobiť granulomatózny hnisavý zápal podkožia. U psov je najčastejšia pľúcna forma, ktorá sa môže rozšíriť až do mozgu. A u dobytka zase spôsobuje mastitídy.

Michal: A čo jej pomáha byť takou úspešnou?

Nina: Znova sú to mykolové kyseliny v bunkovej stene! Je to ich tajná zbraň, ktorá im pomáha brániť sa pred zožratím imunitnými bunkami, teda pred fagocytózou.

Michal: Aha! Takže mykolové kyseliny sú kľúčové. A spomínala si, že nás to privedie k mykobaktériám.

Nina: Áno. Sme pri poslednom, no mimoriadne dôležitom rode na dnes. Rod Mycobacterium. Názov znamená „hubovitá baktéria“, pretože na povrchu tekutých médií tvoria povlak podobný plesni.

Michal: A predpokladám, že majú tiež mykolové kyseliny.

Nina: A ako! Ich bunková stena je extrémne komplexná a obsahuje obrovské množstvo lipidov a voskov, viac ako 60 percent hmotnosti steny. Je to v podstate taký voskový pancier.

Michal: Voskový pancier... to znie nepriestrelne.

Nina: Skoro aj je. Táto hydrofóbna, vodu-odpudivá povaha spôsobuje, že rastú extrémne pomaly. Ich generačná doba nie sú minúty, ale hodiny až dni. Kým vyrastie viditeľná kolónia, môže to trvať týždne.

Michal: To musí byť pre diagnostiku nočná mora.

Nina: Je to výzva, áno. Tento rod zahŕňa saprofyty, ale aj pôvodcov dvoch veľmi známych chronických chorôb: tuberkulózy a lepry.

Michal: Tuberkulóza! Takže toto sú tí slávni pôvodcovia TBC.

Nina: Presne tak. Patria sem dva hlavné komplexy. Komplex Mycobacterium tuberculosis, kam patrí M. tuberculosis a M. bovis. A komplex Mycobacterium avium, ktorý je dôležitý hlavne u vtákov a spôsobuje paratuberkulózu u dobytka.

Michal: Poďme sa pozrieť na tú tuberkulózu. Ako presne funguje?

Nina: Je to fascinujúce a desivé zároveň. Vstupnou bránou je najčastejšie dýchací aparát. Baktérie sa dostanú do pľúc, kde ich pohltia imunitné bunky – makrofágy.

Michal: A tie by ich mali zničiť, však?

Nina: Mali by. Ale mykobaktérie vďaka svojmu voskovému pancieru a ďalším faktorom virulencie vnútri makrofágu prežijú a množia sa. Je to ako keby sa votrelec nasťahoval do policajnej stanice a urobil si z nej hotel.

Michal: To je dokonalá analógia. Čo sa deje potom?

Nina: Telo zareaguje. Privolá ďalšie imunitné bunky, lymfocyty, a snaží sa ohnisko infekcie obkolesiť. Vytvorí takú bunkovú pevnosť, ktorá sa nazýva granulóm. V centre tohto útvaru však tkanivo začne odumierať a mení sa na takú syrovitú hmotu – opäť tu máme kazeifikáciu.

Michal: Zase ten syr! Takže telo sa snaží infekciu uväzniť.

Nina: Áno. V ideálnom prípade sa ložisko zahojí, zvápenatie a je pokoj. Ale ak je imunitný systém slabý, baktérie sa z ložiska môžu uvoľniť, preniknúť do krvi a rozosiať sa po celom tele. Tomu sa hovorí miliárny rozsev.

Michal: A to je, predpokladám, veľmi zlé.

Nina: To je fatálne. Drobné granulómy sa vytvoria v pečeni, slezine, obličkách, mozgu... prakticky všade.

Michal: Tak toto bol naozaj hĺbkový ponor do sveta baktérií, od hnisavých procesov až po voskové panciere tuberkulózy. Bolo to... intenzívne.

Nina: To rozhodne bolo. Ale je dôležité vidieť tú rozmanitosť. Od Trueperelly, ktorá robí neplechu na farmách, cez Corynebacterium a jeho toxíny, až po pôdne Nocardie a kráľov prežitia, mykobaktérie.

Michal: A spoločným menovateľom sa zdá byť tá úžasná a zároveň strašidelná schopnosť adaptácie. A samozrejme, mykolové kyseliny. Tie si dnes určite zapamätám.

Nina: Presne tak. Práve zloženie bunkovej steny je často kľúčom k tomu, prečo je nejaká baktéria taká úspešná v spôsobovaní ochorení. Je to jej štít, zbraň aj maskovanie v jednom.

Michal: Fantastické zhrnutie. Nina, veľmi pekne ti ďakujem za všetky informácie nielen v tejto časti, ale v celom našom seriáli o mikrobiológii. Verím, že našim poslucháčom to pomohlo zorientovať sa v tomto neviditeľnom svete.

Nina: Aj ja ďakujem za pozvanie, Michal. Bolo mi potešením.

Michal: A vám, milí poslucháči, ďakujeme, že ste boli s nami. Dúfame, že ste sa niečo nové naučili a že vás svet mikróbov zaujal rovnako ako nás. Majte sa krásne a počujeme sa pri ďalšej epizóde Studyfi Podcastu. Dovidenia!

Nina: Dovidenia.