Podcast o Patogénne Gram-negatívne baktérie a ich vlastnosti

Kapitoly

Rod Aeromonas: Vodní obyvatelia

Pohyblivé a nepohyblivé aeromonády

Čeľaď Pasteurellaceae

Haemophilus: Vyberaví pasažieri

Patogenita hemofilov

Histophilus a záver

Histophilus somni - Tichý zabijak

Pasteurella a Mannheimia - Zlí susedia

Mannheimia a prepravná horúčka

Pasteurella multocida - Majster v adaptácii

Rod Vibrio - Baktérie z vody

Záver a zhrnutie

Přepis

Lukáš: Počkaj, počkaj, takže ty mi chceš povedať, že niektoré baktérie majú svoje vlastné cestovné požiadavky? Akože jedna potrebuje faktor X a druhá faktor V?

Sofia: Presne tak! Sú to také bakteriálne celebrity s veľmi špecifickými požiadavkami na svoje prostredie. Niektoré sú naozaj vyberavé.

Lukáš: To je neuveriteľné. Dobre, toto si musíme rozobrať pekne od začiatku. Počúvate Studyfi Podcast a dnes sa ponoríme do sveta fascinujúcich gramnegatívnych baktérií.

Sofia: Tak poďme na to. Začneme s čeľaďou Aeromonadaceae, konkrétne s rodom Aeromonas. Predstav si ich ako obyvateľov vody.

Lukáš: Takže ak idem k jazeru, je dosť možné, že sa s nimi stretnem?

Sofia: Určite. Sú to psychrofilné baktérie, čo znamená, že milujú chladnejšie teploty, optimálne tak 22 až 28 stupňov Celzia. A sú to poriadni plavci, väčšinou majú bičík.

Lukáš: Okej, a sú pre nás nebezpečné? Mám si po kúpaní v jazere robiť starosti?

Sofia: Väčšinou nie. Niektoré druhy sú patogénne hlavne pre sladkovodné ryby. Spôsobujú im napríklad zápaly vzduchového mechúra. Chudák kapor alebo šťuka.

Lukáš: A čo teplokrvné zvieratá, vrátane nás?

Sofia: No, niektoré druhy, ako Aeromonas hydrophila komplex, dokážu rásť aj pri vyšších teplotách, nad 37 stupňov. Takže áno, môžu spôsobiť problémy aj cicavcom.

Lukáš: Ako sa to môže stať?

Sofia: Najčastejšie skrmovaním infikovaných vodných živočíchov alebo kontaminovanej vody. U ľudí to môže vyvolať črevné infekcie, niekedy podobné dyzentérii.

Lukáš: Zaujímavé. Spomínala si, že sú pohyblivé. Sú všetky také?

Sofia: Skvelá otázka! Delíme ich na dve hlavné skupiny. Prvá sú tie pohyblivé, kam patria napríklad spomínaná A. hydrophila, A. punctata a A. sobria. Sú bežnou súčasťou flóry rýb.

Lukáš: A tá druhá skupina?

Sofia: Tá je nepohyblivá a jej hlavným zástupcom je Aeromonas salmonicida. Ako už názov napovedá, je to postrach lososovitých rýb. Spôsobuje im chorobu zvanú furunkulóza.

Lukáš: Furunkulóza... to znie bolestivo.

Sofia: Aj je. Je to v podstate taká vredová choroba. Ryby strácajú šupiny, majú zapálené žiabre a na koži sa im tvoria vredy. Nie pekný pohľad.

Lukáš: Uf. A čo robí tieto baktérie takými nebezpečnými? Aké majú zbrane?

Sofia: Majú celý arzenál. Fimbrie na prichytenie, endotoxín, a potom rôzne enterotoxíny a hemolyzín, ktoré poškodzujú bunky a tkanivá. Je to komplexný útok.

Lukáš: Dobre, od rýb sa presuňme k ďalšej veľkej rodine. Čo nás čaká ďalej?

Sofia: Čeľaď Pasteurellaceae. Je to obrovská a rozmanitá skupina s viac ako 80 druhmi. Pre nás sú najdôležitejšie rody ako Actinobacillus, Haemophilus či Histophilus.

Lukáš: Začnime s rodom Actinobacillus. Čo je preň typické?

Sofia: Sú to malé, nepohyblivé gramnegatívne tyčinky. Často tvoria také slizovité, ťahavé kolónie. Predstav si, že sa snažíš zobrať kolóniu a ona sa za tebou ťahá ako žuvačka.

Lukáš: To je dobrá predstava. A kde ich nájdeme?

Sofia: Sú to bežní obyvatelia, teda komenzály, slizníc. Ale za určitých okolností vedia narobiť poriadne problémy.

Lukáš: Napríklad?

Sofia: Napríklad Actinobacillus lignieresii spôsobuje u hovädzieho dobytka a oviec ochorenie podobné aktinomykóze, ktoré postihuje mäkké tkanivá, ako je jazyk. Hovorí sa tomu aj "drevený jazyk".

Lukáš: Drevený jazyk? To znie ako kliatba z rozprávky.

Sofia: Veru. A to nie je všetko. Actinobacillus pleuropneumoniae je zase postrachom chovateľov ošípaných, pretože spôsobuje závažnú pleuropneumóniu, teda zápal pľúc a pohrudnice.

Lukáš: Dobre, to je dosť. Poďme k tomu rodu s tými celebritnými požiadavkami. Haemophilus, však?

Sofia: Presne tak, Haemophilus! Názov napovedá, že milujú krv. Tieto baktérie potrebujú pre svoj rast jeden alebo dva špeciálne rastové faktory z krvi.

Lukáš: A to sú tie faktory X a V, ktoré si spomínala na začiatku?

Sofia: Áno! X-faktor je hemín, tepelne stabilný. V-faktor je NAD, koenzým, ktorý je tepelne labilný. Niektoré druhy potrebujú oba, niektorým stačí jeden.

Lukáš: Takže bez krvi si v laboratóriu ani neškrtnú.

Sofia: V podstate áno. Preto ich kultivujeme na takzvanom čokoládovom agare, čo je v podstate krvný agar, ktorý prešiel varom, aby sa tieto faktory uvoľnili z červených krviniek.

Lukáš: Čokoládový agar... Bakteriologický humor je najlepší. Kde tieto baktérie normálne žijú?

Sofia: Sú to obligátne komenzály slizníc. To znamená, že sú súčasťou normálnej flóry dýchacích ciest, ústnej dutiny a podobne. Sú extrémne špecifické pre svojho hostiteľa.

Lukáš: Čiže Haemophilus z človeka neochorie psa a naopak?

Sofia: Presne tak. H. influenzae je typický pre človeka, H. parasuis pre ošípané, H. felis pre mačky a H. haemoglobinophilus pre psy. Každý má toho svojho hemofila.

Lukáš: A kedy sa z tohto neškodného pasažiera stane problém?

Sofia: Ako to už býva, často za to môže stres alebo iná infekcia, napríklad vírusová. Tá poškodí sliznicu a hemofilom sa otvorí cesta.

Lukáš: Čo je ich hlavným faktorom virulencie? Čo ich robí nebezpečnými?

Sofia: Jednoznačne puzdro. Polysacharidová kapsula. Tá ich chráni pred imunitným systémom hostiteľa. Kmene, ktoré nemajú puzdro, sú oveľa menej virulentné.

Lukáš: Chápem. Takže puzdro je taký ich neviditeľný plášť.

Sofia: Perfektné prirovnanie! Okrem toho majú endotoxín, ktorý poškodzuje riasinkový epitel dýchacích ciest, a proteázy, ktoré štiepia protilátky IgA, čím oslabujú lokálnu imunitu.

Lukáš: Poďme na konkrétny príklad. Čo spôsobuje H. parasuis u ošípaných?

Sofia: To je pôvodca takzvanej Glässerovej choroby. Je to syndróm fibrinóznej polyserozitídy. Znie to zložito, ale v podstate ide o masívny zápal seróznych blán v telových dutinách – pohrudnice, osrdcovníka, pobrušnice, kĺbov a mozgových obalov.

Lukáš: To znie naozaj vážne. A postihuje to mladé zvieratá?

Sofia: Áno, typicky prasiatka po odstave. Je to pre ne obrovský stres, ich imunita klesá a baktéria, ktorú mali normálne v nose, sa zrazu premnoží a spôsobí systémovú infekciu.

Lukáš: Dobre, zostáva nám posledný rod na zozname. Histophilus.

Sofia: Áno, Histophilus somni. Zaujímavosťou je, že predtým patril do rodu Haemophilus, volal sa Haemophilus somnus. Vidíš, aj v mikrobiológii sa veci menia a reklasifikujú.

Lukáš: Takže je podobný hemofilom?

Sofia: Je, ale nepotrebuje rastové faktory X a V. Je to komenzál, ktorý sa bežne nachádza na slizniciach pohlavného aparátu hovädzieho dobytka.

Lukáš: A aký problém spôsobuje?

Sofia: Môže spôsobovať širokú škálu ochorení u dobytka a oviec. Od respiračných problémov, cez artritídy, až po trombembolickú meningoencefalitídu, čo je vážne ochorenie nervového systému.

Lukáš: Takže od baktérií vo vode, cez vyberavé celebrity až po tieto premenované druhy... je to naozaj pestrý svet.

Sofia: Absolútne. A kľúčové je pochopiť, že mnohé z nich sú súčasťou normálnej mikroflóry. Problém nastáva, keď sa naruší rovnováha. To je odkaz pre mnohé bakteriálne infekcie.

Lukáš: Perfektný súhrn. Takže rovnováha je kľúčová, nielen v živote, ale aj na našich slizniciach. V ďalšej časti sa pozrieme na ďalšiu fascinujúcu skupinu baktérií.

Lukáš: Wow, takže ten imunitný systém je fakt ako šachová partia... Ale čo sa stane, keď sa na scéne objaví naozaj zákerný hráč? Poďme sa pozrieť na poslednú skupinu, bakteriálne patogény a ich virulenciu.

Sofia: Presne tak, Lukáš. A hneď na začiatok jedna dôležitá vec. Infekcia neznamená automaticky chorobu. Veľa bakteriálnych infekcií prebieha úplne bez klinických príznakov. Sú to také tiché podnájomníčky.

Lukáš: Teda baktéria je v tele, ale zviera nevyzerá choré? Kedy sa to zmení?

Sofia: Kľúčovým spúšťačom je stres. Predstav si to ako zlého manažéra, ktorý svoj tím dostane pod taký tlak, až sa všetko zrúti. Stresové faktory z prostredia – transport, zlá výživa, zlé hygienické podmienky – oslabia imunitu a baktéria využije svoju šancu.

Lukáš: Dobre, tak kto je prvý na našom zozname „hľadaných“?

Sofia: Poďme na Histophilus somni. Znie to celkom nevinne, ale nenechaj sa oklamať. Spôsobuje akútnu, často fatálnu septikemickú chorobu zvanú histofilóza. Je to systémový útok, ktorý môže postihnúť dýchací, srdcovo-cievny, pohybový alebo aj nervový systém.

Lukáš: To znie ako nočná mora... Ako to robí? Aké má super-schopnosti?

Sofia: Má celý arzenál, hovoríme im faktory virulencie. Má adhezíny, ktorými sa prilepí na bunky ako horolezec na skalu. Má lipopolysacharid, teda LPS, ktorý dráždi imunitný systém. A má proteíny, ktoré viažu imunoglobulíny, čím si vlastne nasadzuje neviditeľný plášť pred imunitnou obranou.

Lukáš: Neviditeľný plášť? To je prefíkané!

Sofia: A aby toho nebolo málo, dokáže si kradnúť železo priamo z transferínu, čo je molekula, ktorá v tele železo prenáša. Železo je pre baktérie ako benzín pre auto, takže si takto zabezpečí palivo pre svoj rast.

Lukáš: A čo je výsledkom tohto útoku? Čo sa deje v tele zvieraťa?

Sofia: H. somni sa prichytí na endotel, teda výstelku krvných kapilár. To spôsobí, že sa kapilára stiahne a odhalí sa kolagén. Na ten sa okamžite začnú lepiť krvné doštičky a vytvoria trombus – krvnú zrazeninu.

Lukáš: Takže primárnou zbraňou je vytvorenie zrazeniny, ktorá upchá cievu?

Sofia: Presne tak! Je to tromboembolizmus. A podľa toho, kde sa táto zrazenina vytvorí – či v kapilárach mozgu, srdca, pľúc alebo kĺbov – sa prejavia príznaky. U teliat to môže viesť až k trombotickej meningoencefalitíde, čo je veľmi vážny zápal mozgových blán.

Lukáš: Uf, to je drsné. Sú aj ďalší takíto zákerní obyvatelia respiračného traktu?

Sofia: Rozhodne. Pozrime sa na rody Pasteurella a Mannheimia. Sú to malé, gramnegatívne baktérie, ktoré sú bežnými obyvateľmi slizníc dýchacích ciest. Sú to takí susedia, ktorí sú väčšinou v pohode, ale keď majú zlý deň...

Lukáš: Takže potenciálne patogény. Čím sú charakteristické?

Sofia: Sú nepohyblivé, majú tvar takých kokobacilov a ich hlavným faktorom virulencie je kapsula, čiže puzdro. To je ich ochranný štít proti imunitnému systému. Navyše, mnohé z nich sa pri farbení javia bipolárne, vyzerá to, akoby mali farbu len na koncoch.

Lukáš: A je v nich nejaký rozdiel? Pasteurella, Mannheimia... Znie to podobne.

Sofia: Dobrá otázka! Kedysi to bolo trochu pomiešané. Napríklad baktéria, ktorú dnes poznáme ako Mannheimia haemolytica, bola pôvodne klasifikovaná ako Pasteurella haemolytica. Veda ide dopredu, takže sa v tom urobil poriadok. Dnes sú to samostatné rody, ale P. multocida a M. haemolytica sú stále tými hlavnými patogénmi, o ktorých hovoríme.

Lukáš: Okej, tak sa poďme pozrieť na tú Mannheimiu. Čo má na rováši ona?

Sofia: M. haemolytica je notoricky známa ako pôvodca takzvanej prepravnej pneumónie, alebo „shipping fever“, u dobytka. Ako názov napovedá, spúšťačom je často stres z transportu.

Lukáš: Aha, takže opäť sme pri strese. Aké zbrane používa táto baktéria?

Sofia: Okrem už spomínanej kapsuly a adhezínov má v arzenáli niečo extra silné: leukotoxín. Je to cytolyzín, ktorý doslova robí diery do bielych krviniek, hlavne neutrofilov a makrofágov, a zabíja ich.

Lukáš: Čiže cielene ničí bunky imunitného systému? To je brutálne.

Sofia: Presne. A teraz si predstav tú kombináciu: LPS, ktorý spustí masívnu zápalovú odpoveď, a leukotoxín, ktorý ničí obranné bunky. Výsledkom je obrovské poškodenie pľúcneho tkaniva a vznik takzvanej fibrinóznej pneumónie. Pľúca sú plné zápalovej tekutiny a fibrínu.

Lukáš: To znie ako dokonalá búrka v pľúcach. A postihuje len dobytok?

Sofia: Nie, spôsobuje aj pneumónie u oviec, septikémiu u jahniat a veľmi nepríjemnú gangrenóznu mastitídu, teda zápal vemena, u oviec a kôz.

Lukáš: A čo jej príbuzná, Pasteurella multocida? Je rovnako nebezpečná?

Sofia: P. multocida je taký majster v adaptácii. Vyskytuje sa takmer u všetkých teplokrvných zvierat a často spôsobuje latentné infekcie. Čaká na svoju príležitosť.

Lukáš: Takže ďalší oportunista, ktorý čaká na oslabenú imunitu?

Sofia: Presne tak. Väčšina infekcií je endogénnych, čo znamená, že baktéria, ktorá normálne žije na slizniciach, vnikne do tkanív, keď je zviera v strese. Ale môže sa prenášať aj zvonku – kontaktom alebo vdýchnutím.

Lukáš: Aké choroby má na svedomí?

Sofia: Zoznam je dlhý. Najvýznamnejšie sú cholera hydiny, hemoragická septikémia prežúvavcov a atrofická rinitída ošípaných, kde spolupracuje s Bordetella bronchiseptica. A pozor, je to aj zoonóza.

Lukáš: Počkaj, ako sa to môže preniesť na človeka?

Sofia: Najčastejšie pohryznutím od psov a mačiek. P. multocida je bežnou súčasťou mikroflóry ich ústnej dutiny, takže infikovaná rana z pohryznutia nie je žiadna sranda. Takže po pohryznutí mačkou treba ranu vždy poriadne vydezinfikovať!

Lukáš: To si zapamätám! A má aj ona nejaké špeciálne faktory virulencie?

Sofia: Má všetko, čo by si čakal. Fimbrie na prichytenie, kapsulu proti fagocytóze, endotoxín, ktorý pri septikémii môže spôsobiť fatálnu endotoxémiu. A navyše produkuje rôzne exotoxíny, napríklad dermonekrotický, ktorý ničí kožu.

Lukáš: Dobre, od baktérií z dýchacích ciest sa presuňme niekam inam. Čo tak vodné prostredie?

Sofia: Výborný nápad! Vitaj vo svete čeľade Vibrionaceae, a hlavne rodu Vibrio. Sú to malé, zahnuté alebo rovné gramnegatívne tyčinky, ktoré milujú vodu – sladkú aj morskú.

Lukáš: Takže na ne narazíme pri kúpaní?

Sofia: Je to možné. Sú to halofilné baktérie, čo znamená, že majú rady soľ, a alkalofilné, teda preferujú zásadité pH. K infekcii dochádza najčastejšie po vypití kontaminovanej vody alebo zjedení kontaminovanej potravy, napríklad morských plodov.

Lukáš: A najznámejší zástupca je asi Vibrio cholerae, pôvodca cholery, však?

Sofia: Presne tak. Aj keď je to primárne ľudský patogén, je dôležité ho spomenúť. V. cholerae je toxigénna, ale neinvazívna. To znamená, že nevniká do buniek, ale prilepí sa na epitel tenkého čreva a začne produkovať enterotoxín – cholerový toxín.

Lukáš: A ten toxín spôsobí tie masívne hnačky?

Sofia: Áno, vyvolá prudkú gastroenteritídu s typickou vodnatou hnačkou, ktorá vyzerá ako ryžový odvar. Spôsobuje obrovskú stratu tekutín a dehydratáciu, ktorá je pri cholere život ohrozujúca.

Lukáš: To bola teda jazda od upchatých ciev až po choleru... Poďme to na záver zhrnúť. Prešli sme si toho naozaj veľa.

Sofia: Určite. Kľúčové je si pamätať, že mnohé baktérie sú oportunistické patogény. Čakajú na oslabenie hostiteľa, najmä vplyvom stresu, a potom zaútočia.

Lukáš: Videli sme, aké sofistikované zbrane, čiže faktory virulencie, používajú. Od kapsúl, ktoré ich chránia, cez toxíny, ktoré ničia bunky, až po schopnosť kradnúť si živiny priamo z tela hostiteľa.

Sofia: Presne. Či už to bol Histophilus somni tvoriaci tromby, Mannheimia spôsobujúca prepravnú horúčku s jej leukotoxínom, alebo adaptabilná Pasteurella multocida s obrovským množstvom hostiteľov... Každá má svoju stratégiu.

Lukáš: A nakoniec vibriá, ktoré nám pripomínajú, že nebezpečenstvo sa môže skrývať aj vo vode a jedle.

Sofia: Je to fascinujúci, aj keď trochu desivý svet mikrobiálnych interakcií. A týmto sme na konci našej dnešnej cesty svetom mikrobiológie.

Lukáš: Sofia, veľmi pekne ti ďakujem za všetky tieto úžasné informácie. Myslím, že naši poslucháči si toho odniesli naozaj veľa. A vám, milí študenti, ďakujeme, že ste boli s nami. Dúfame, že sa vám tento diel páčil a pomohol vám s prípravou.

Sofia: Aj ja ďakujem za pozvanie. Učte sa, skúmajte a hlavne buďte zvedaví. Majte sa krásne!

Lukáš: Počujeme sa pri ďalšom dieli Studyfi Podcastu. Ahojte!