Podcast o Grampozitívne aeróbne a fakultatívne anaeróbne tyčinky

Kapitoly

Úvod: Nebezpečenstvo v chladničke

Rod Listeria: Skrytý nepriateľ

Patogenéza listérie: Ako útočí

Klinické formy a zoonóza

Rod Erysipelothrix: Červienka nielen u ošípaných

Aktinomycéty: Baktérie ako huby

Klub kyjakov a toxínov

Farební a kožní špecialisti

Opevnené mykolovými kyselinami

Tuberkulóza zblízka

Záverečné zhrnutie

Přepis

Ema: Keď si dnes ráno otvoril chladničku a vytiahol si mäkký syr alebo údeninu, možno si sa pozeral na potenciálne bojisko. Neviditeľné, tiché, ale celkom reálne.

Jakub: Presne tak, Ema. A v tom bojisku by mohol byť hlavným hráčom mikrób, ktorý miluje chlad. Čím je to v chladničke chladnejšie, tým sa mu paradoxne môže dariť lepšie.

Ema: Znie to ako sci-fi, ale je to čistá mikrobiológia. Počúvate Studyfi Podcast.

Jakub: A dnes sa ponoríme do sveta grampozitívnych baktérií a aktinomicét. Začíname rodom, ktorý má na svedomí práve tieto problémy v chladničke – Listeria.

Ema: Dobre, Jakub, tak poďme na to. Čo je to tá Listeria a prečo je taká zákerná?

Jakub: Je to rod G-pozitívnych, krátkych tyčiniek, ktoré sú neuveriteľne odolné. Dokážu rásť pri teplotách od 3 až do 45 stupňov Celzia. Preto tá chladnička nie je pre ne žiadny problém.

Ema: Uf. A kde ich nájdeme okrem našich potravín?

Jakub: Sú prakticky všade – v pôde, vode, na rastlinách a sú aj bežnou súčasťou mikroflóry zvierat a ľudí. Ale ten najvýznamnejší druh, Listeria monocytogenes, je poriadny patogén.

Ema: Monocytogenes... ten názov znie dosť vedecky. Má nejakú zaujímavú históriu?

Jakub: Má! V roku 1926 ju opísal vedec Murray u králikov a morčiat, lebo spôsobovala zvýšenie jedného typu bielych krviniek – monocytov. Odtiaľ ten názov.

Ema: A to meno Listeria?

Jakub: To je pocta lordovi Josephovi Listerovi, priekopníkovi antiseptickej chirurgie. Pôvodne sa volala Listerella, ale to meno už bolo obsadené, tak to zmenili. Aj vedci majú niekedy problémy s autorskými právami.

Ema: To je dobré. Takže nie všetky listérie sú zlé, však?

Jakub: Nie. Delia sa na dve hlavné skupiny. Prvá je nehemolytická, teda nerozkladá červené krvinky, a tá sa považuje za nepatogénnu. Druhá je hemolytická, a tam patria naši hlavní podozriví – L. monocytogenes a L. ivanovii, ktoré spôsobujú ochorenie zvané listerióza.

Ema: Dobre, zamerajme sa na tú zlú, Listeria monocytogenes. Ako presne nám alebo zvieratám škodí? Aký je jej bojový plán?

Jakub: Je to oportunistický patogén. To znamená, že čaká na svoju príležitosť. Hlavným zdrojom infekcie pre prežúvavce je často nekvalitná siláž s pH nad 5,5. Pre nás ľudí sú to kontaminované potraviny.

Ema: Takže zjeme niečo zlé a čo sa deje potom?

Jakub: Tu sa začína jej majstrovský kúsok. Listeria má vysokú invazivitu. Prilepí sa na bunky v našom čreve, prinúti ich, aby ju pohltili, a dostane sa dovnútra.

Ema: Takže sa schová vo vnútri našich vlastných buniek? To je dosť prefíkané.

Jakub: Presne! A tam to nekončí. Vo vnútri bunky sa vďaka špeciálnemu toxínu, listeriolyzínu O, dostane z väzenia – z fagozómu – a začne sa množiť v cytoplazme.

Ema: Počkaj, a to ako uniká pozornosti imunitného systému?

Jakub: Tým, že sa šíri priamo z bunky do bunky! Na jednom konci si vytvorí akoby raketový pohon z nášho vlastného bunkového proteínu, aktínu. Tento „aktínový chvost“ ju vystrelí priamo do susednej bunky. Je to ako bakteriálny tajný agent, ktorý sa prebúrava stenami, aby ho nikto nevidel na chodbách, teda v krvnom obehu.

Ema: To je neuveriteľné! Takže náš imunitný systém ju má problém vôbec nájsť.

Jakub: Presne tak. Je to majster v schovávaní sa. A toto jej umožňuje prenikať hlbšie do tkanív a dokonca aj cez nervy do mozgu.

Ema: Uf. Takže ak sa jej podarí takto preniknúť, aké choroby vlastne spôsobuje?

Jakub: U zvierat, najmä u oviec a hovädzieho dobytka, je najčastejšia cerebrálna forma – teda zápal mozgu a mozgových blán. Spôsobuje aj potraty, čo je obrovský problém pre chovateľov.

Ema: A čo my, ľudia? Ako to vyzerá u nás?

Jakub: U ľudí to často začína ako príznaky podobné chrípke. Ale u tehotných žien môže infekcia plodu viesť k potratu alebo vážnym problémom u novorodenca. U ľudí s oslabenou imunitou môže spôsobiť meningitídu alebo sepsu.

Ema: A je to nákaza z povolania? Sú niektorí ľudia v ohrození viac?

Jakub: Určite. Veterinári, farmári, pracovníci na bitúnkoch... Tí môžu dostať aj kožnú formu listeriózy, ak sa baktéria dostane do ranky na koži. Takže áno, je to klasická zoonóza – prenosná zo zvierat na človeka.

Ema: Dobre, listériu máme za sebou. Prejdime k ďalšiemu rodu s komplikovaným názvom: Erysipelothrix.

Jakub: Áno, a tu máme jedného hlavného patogénneho zástupcu: Erysipelothrix rhusiopathiae. Spôsobuje chorobu známu ako červienka, primárne u ošípaných.

Ema: Červienka? To znie ako niečo, čo by som nechcela chytiť od prasaťa.

Jakub: Veru nechcela. Je to tiež zoonóza. U ľudí sa najčastejšie prejavuje ako lokalizovaná kožná infekcia zvaná erysipeloid. Vyzerá to ako červená, opuchnutá a bolestivá lézia, typicky na rukách.

Ema: Takže je to zase choroba z povolania?

Jakub: Presne tak. Mäsiari, rybári, farmári. Baktéria sa do tela dostane cez drobné poranenia na koži pri manipulácii s infikovanými zvieratami alebo ich produktmi.

Ema: A u zvierat? U ošípaných je to asi vážnejšie, však?

Jakub: Áno. Akútna forma je sepsa, ktorá môže byť smrteľná. Chronická forma vedie k zápalom kĺbov – artritíde – a poškodeniu srdcových chlopní, čo je veľmi vážne.

Ema: Čím je táto baktéria taká nebezpečná? Aké má zbrane?

Jakub: Má kapsulu, ktorá ju chráni pred fagocytózou. A produkuje enzýmy ako neuraminidáza a hyaluronidáza. Tie jej pomáhajú šíriť sa v tkanivách a poškodzovať cievy, čo vedie k tvorbe trombov. Je to taký malý sabotér cievneho systému.

Ema: Dobre, to stačilo o červienke. Poďme na poslednú skupinu pre dnešok, ktorá znie trochu inak – aktinomicéty.

Jakub: Správne. Čeľaď Actinomycetaceae. Tieto baktérie sú fascinujúce, pretože tvoria vlákna, takzvané filamenty. Pod mikroskopom môžu pripomínať mycélium húb.

Ema: Baktérie, ktoré sa tvária ako huby? Zaujímavé. Ktoré rody sú pre nás dôležité?

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

Ema: Začnime s rodom Actinomyces. Čo spôsobuje?

Jakub: Klasické ochorenie je aktinomykóza. Najznámejšia je u hovädzieho dobytka, kde Actinomyces bovis spôsobuje takzvanú „lumpy jaw“ – tvrdé, nehnisavé abscesy, typicky na sánke. Vyzerá to ako veľká hrča.

Ema: A čo ostatné zvieratá alebo ľudia?

Jakub: Rôzne druhy rodu Actinomyces môžu spôsobovať abscesy a systémové infekcie aj u psov, koní či ošípaných. U človeka spôsobuje aktinomykózu napríklad Actinomyces israelii.

Ema: A čo tie ďalšie dva rody? Arcanobacterium a Trueperella?

Jakub: Sú si blízke a došlo tam k presunom. Napríklad veľmi významný patogén, ktorý sa predtým volal Arcanobacterium pyogenes, sa dnes volá Trueperella pyogenes. Je to taký univerzálny hnisotvorný mikrób.

Ema: Hnisotvorný mikrób, to sa mi páči. Čo všetko má na svedomí?

Jakub: Och, zoznam je dlhý. U dobytka, oviec a ošípaných spôsobuje abscesy, mastitídy, zápaly pľúc, maternice, kĺbov... prakticky kdekoľvek sa môže uchytiť a vytvoriť hnisavé ložisko.

Ema: Takže je to taký všestranný problémový typ. Dnes sme prebrali naozaj rôznorodú partiu mikróbov. Od tých, čo prežijú v chladničke, až po tie, čo vyzerajú ako huby.

Ema: A myslím, že tým máme rod Arcanobacterium pokrytý. Čo nás čaká ďalej, Jakub? Ostávame pri podobných potvorkách?

Jakub: V podstate áno, Ema. Hneď nadviažeme rodom, ktorý bol z neho preradený. Volá sa Trueperella. Je to taký jeho bratranec.

Ema: Dobre, tak poďme na rodinné stretnutie. Čo nám tento bratranec Trueperella prináša?

Jakub: Hlavným hráčom je Trueperella pyogenes. Ako už názov napovedá – pyogenes, čiže hnis – spôsobuje hnisavé zápalové procesy. A to ako u zvierat, tak aj u človeka.

Ema: Kde konkrétne ho nájdeme?

Jakub: Najčastejšie u prežúvavcov a svíň. Predstav si abscesy, mastitídy, čiže zápaly vemena, pneumónie, endometritídy... je to skrátka baktéria, ktorá miluje tvorbu hnisu.

Ema: Znie to nepríjemne. A spomínal si, že je aj u ľudí?

Jakub: Áno, aj keď menej často. Čo je zaujímavé, často sa vyskytuje v latentnej, teda skrytej forme. Napríklad v genitálnom trakte hovädzieho dobytka. Čaká na svoju príležitosť.

Ema: Dobre, to máme Trueperellu. Aký je ďalší rod na našom zozname?

Jakub: Presúvame sa k veľmi známemu rodu Corynebacterium. Toto sú grampozitívne tyčinky, ktoré majú charakteristický, mierne zahnutý, kyjačikovitý tvar. Preto sa im niekedy hovorí koryneformné tyčinky.

Ema: Kyjačikovité? To znie, akoby sa chystali do boja.

Jakub: V istom zmysle áno. Sú to tiež pyogénne baktérie, takže opäť sme pri hnisavých infekciách. A bunková stena obsahuje niečo, čo si treba zapamätať – kyseliny mykolové. K tomu sa ešte vrátime.

Ema: Dobre, poznačené. Ktoré druhy sú najvýznamnejšie?

Jakub: Určite Corynebacterium diphtheriae. To je pôvodca záškrtu u ľudí. Potom C. pseudotuberculosis, ktorý trápi kone a ovce, a C. renale, ktorý napáda obličky hovädzieho dobytka.

Ema: A čo ich robí takými nebezpečnými? Sú to tiež toxíny?

Jakub: Presne tak. Produkujú dermo-nekrotický a letálny toxín. Napríklad C. pseudotuberculosis spôsobuje u oviec takzvanú kazeóznu, čiže syrovitú lymfadenitídu.

Ema: Počkaj, syrovitú? To akože... naozaj?

Jakub: Áno, nekróza v lymfatických uzlinách pripomína syrovú hmotu. Nie je to práve najchutnejšia predstava na večeru, však?

Ema: To teda nie! Radšej sa vráťme k tomu záškrtu. To znie predsa len... medicínskejšie.

Jakub: Rozumiem. Takže C. diphtheriae spôsobuje záškrt. Je to tonzilitída a faryngitída, pri ktorej sa tvoria typické šedozelené pablany v hrdle.

Ema: A tie sú nebezpečné, lebo môžu človeka udusiť, správne?

Jakub: Presne. Tá pablana vzniká pôsobením difterického exotoxínu. Tento toxín sa naviaže na bunku, dostane sa dnu a zablokuje proteosyntézu. A keď bunka nemôže tvoriť proteíny, zomrie.

Ema: Takže kľúčový poznatok je, že ich sila je v toxínoch, ktoré doslova zabíjajú naše bunky zvnútra.

Jakub: Výborne zhrnuté. A ešte jedna pikoška – genetickú informáciu pre tvorbu tohto toxínu si baktéria nenesie sama, ale prenáša ju špeciálny vírus, bakteriofág.

Ema: To je fascinujúce. Poďme ďalej. Čo je rod Rhodococcus?

Jakub: Názov Rhodococcus je veľmi výstižný. „Rhodo“ znamená červený a „coccus“ guľatý. Tieto baktérie totiž dokážu tvoriť červený, presnejšie lososovitý pigment, a vedia meniť svoj tvar z tyčiniek na koky.

Ema: Menia tvar? To je celkom šikovné. Čo spôsobujú?

Jakub: Hlavným patogénom je Rhodococcus equi, ktorý trápi hlavne žriebätá. Spôsobuje im hnisavú bronchopneumóniu, teda zápal pľúc.

Ema: Prečo práve žriebätá?

Jakub: Choroba sa prejavuje u 2 až 4-mesačných žriebät. To je obdobie, kedy im klesá hladina materských protilátok, takže sú zraniteľnejšie. A táto baktéria má skvelú stratégiu – prežíva priamo vnútri imunitných buniek.

Ema: Dobre, a keď sme už pri špecialistoch, čo rod Dermatophilus? Názov napovedá, že bude mať niečo spoločné s kožou.

Jakub: Správne! Dermatophilus congolensis je aktinomycéta, ktorá sa pomnožuje v pokožke a spôsobuje dermatofilózu. To je v podstate hnisavý zápal kože s tvorbou chrást a strupov.

Ema: U akých zvierat?

Jakub: U mnohých, ale hlavne u hovädzieho dobytka a oviec. U oviec spôsobuje chorobu s názvom „Lumpy wool disease“, čo by sa dalo preložiť ako „hrudkovitá vlna“, lebo chrasty poškodzujú vlnu. U dobytka zase „strawberry foot rot“ – jahodová hniloba nôh. Názov dostala podľa vzhľadu erózií na koži paznechtov.

Ema: Jahodová hniloba... Tí vedci, čo to pomenúvali, mali asi zmysel pre čierny humor.

Jakub: To rozhodne mali. Ale dôležité je, že na vznik choroby musia byť prítomné predispozičné faktory. Napríklad poranenie kože a hlavne stála vlhkosť.

Ema: Dobre, od kože sa posuňme k ďalšiemu rodu. Čo je Nocardia?

Jakub: Nokardie sú grampozitívne tyčinky až vlákna, ktoré žijú prirodzene v pôde. Sú blízko príbuzné korynebaktériám a mykobaktériám. A tu sa opäť stretávame s našimi starými známymi...

Ema: Kyselinami mykolovými?

Jakub: Presne! To je ich hlavný faktor virulencie. Mykolové kyseliny v bunkovej stene im vytvárajú akýsi voskový pancier, ktorý ich chráni pred fagocytózou. Imunitná bunka ich jednoducho nedokáže „zjesť“.

Ema: To je teda poriadna obrana. Aké ochorenia spôsobujú?

Jakub: Najznámejší zástupca je Nocardia asteroides. U psov môže spôsobiť systémovú nokardiózu, čo je závažný zápal pohrudnice, ktorý sa môže šíriť ďalej do tela. U hovädzieho dobytka zase kožnú formu alebo mastitídu.

Ema: Takže útočia na rôzne orgány. A mykolové kyseliny... to ma privádza k jednej z najznámejších baktérií vôbec. Hovoríme o rode Mycobacterium, však?

Jakub: Bingo! Týmto si mi nahrala na smeč. Rod Mycobacterium je preslávený práve extrémnym obsahom lipidov a voskov v bunkovej stene – tvorí to až 60 % jej hmotnosti. To je aj dôvod, prečo rastú extrémne pomaly.

Ema: Ako pomaly?

Jakub: No, kým bežná baktéria má generačnú dobu v minútach, tak napríklad Mycobacterium bovis potrebuje 20 až 30 hodín. Kým vyrastie viditeľná kolónia v laboratóriu, môže to trvať aj dva mesiace.

Ema: Páni. Sú to teda poriadni maratónci, nie šprintéri. A patria sem pôvodcovia tuberkulózy a lepry, však?

Jakub: Presne tak. Ale je ich takmer 200 druhov. Delíme ich do štyroch hlavných skupín. Sú tam pomaly rastúce, kam patrí komplex Mycobacterium tuberculosis. Potom také, čo tvoria pigment. A nakoniec rýchlo rastúce a tie, ktoré sa nedajú kultivovať v laboratóriu vôbec, ako napríklad Mycobacterium leprae, pôvodca lepry.

Ema: Zostaňme pri tej najznámejšej, tuberkulóze. Ako vlastne prebieha infekcia?

Jakub: Tuberkulóza je zoonóza, prenosná zo zvierat na človeka. Vstupnou bránou sú najčastejšie dýchacie cesty. Baktérie sa dostanú do pľúc, kde ich pohltia imunitné bunky, makrofágy.

Ema: Ale vďaka tej ich voskovej stene ich nedokážu zničiť.

Jakub: Presne. Mykobaktérie v nich dokážu prežívať a množiť sa. Ich hlavný faktor virulencie, okrem tej steny, je takzvaný „cord factor“, glykolipid, ktorý je pre hostiteľské bunky toxický. Organizmus sa bráni tým, že okolo napadnutých buniek vytvorí zápalové ložisko – granulóm.

Ema: A čo sa deje v tom granulóme?

Jakub: V jeho centre dochádza k odumieraniu tkaniva, ktoré sa mení na takú žltú, drobivú hmotu. Tento proces sa volá kazeifikácia, alebo syrovatenie.

Ema: Zase ten syr... Dnes mám o mliečne výrobky postarané.

Jakub: Prepáč. Každopádne, toto ložisko sa môže buď opuzdriť a vyliečiť – vtedy kalcifikuje, čiže zvápenatie. Alebo sa môže rozpadávať ďalej a baktérie sa môžu šíriť do celého tela krvou. Tomu hovoríme miliárny rozsev.

Ema: Takže kľúčom k patogenéze tuberkulózy je schopnosť baktérie prežiť vnútri imunitných buniek a reakcia nášho vlastného imunitného systému, ktorá vedie k poškodeniu tkaniva.

Jakub: Perfektne si to vystihla. Je to vlastne boj medzi baktériou a našou imunitou, ktorého bojiskom sú naše vlastné pľúca a orgány.

Ema: Jakub, toto bola naozaj hustá, ale nesmierne zaujímavá jazda svetom baktérií. Prešli sme toho dnes naozaj veľa.

Jakub: To áno. Od hnisavých procesov spôsobených Trueperellou, cez toxínmi vyzbrojené korynebaktérie zodpovedné za záškrt, až po kožných špecialistov ako Dermatophilus.

Ema: Nezabudnime na Rhodococcus, ktorý trápi žriebätá, a Nokardie s ich mykolovým pancierom.

Jakub: A na záver sme sa ponorili do komplexného sveta mykobaktérií, kde sme si vysvetlili, prečo je tuberkulóza taká zákerná a dlhotrvajúca choroba. Kľúčom je ich unikátna bunková stena plná voskov.

Ema: Verím, že naši poslucháči si z toho odniesli množstvo poznatkov. A aj keď niektoré názvy znejú zložito, tie príbehy a stratégie, ktoré tieto mikroskopické organizmy používajú, sú neuveriteľne fascinujúce.

Jakub: Súhlasím. Mikrobiológia je ako detektívka. Stále odhaľujeme nové stopy a súvislosti.

Ema: Ďakujem ti veľmi pekne, Jakub, za skvelé vysvetlenia. A vám, milí poslucháči, ďakujeme, že ste boli s nami. Dúfame, že ste sa nielen niečo nové naučili, ale aj dobre zabavili.

Jakub: Majte sa krásne a dopočutia pri ďalšej epizóde Studyfi Podcastu!

Ema: Dopočutia!