Spirochéty: Charakteristika, patogenéza a diagnostika

Spirochéty predstavujú fascinujúcu skupinu baktérií, ktoré sú zodpovedné za viaceré závažné ochorenia u ľudí aj zvierat. Ich jedinečná špirálovitá morfológia a špecifické faktory virulencie im umožňujú prenikať a perzistovať v hostiteľskom organizme. V tomto článku sa podrobne pozrieme na charakteristiku, patogenézu a diagnostiku spirochét, aby sme lepšie pochopili ich význam v medicíne a veterinárnej praxi. Tento rozbor ocenia študenti pri príprave na skúšky aj maturitu, pretože poskytuje komplexné shrnutí problematiky.

Spirochéty: Základná charakteristika a taxonómia

Spirochéty sú Gram-negatívne, špirálovité a pohyblivé baktérie. Ich pohyb zabezpečujú vnútorné bičíky, nazývané axiálne alebo periplazmatické filamenty (endoflagely), ktoré sú umiestnené v periplazmatickom priestore medzi vonkajšou membránou a protoplazmatickým valcom. Tieto baktérie sú známe svojou labilitou v prostredí a citlivosťou na vysychanie, čo sťažuje ich kultiváciu.

Pre ich rast vyžadujú špeciálne, často tekuté médiá. Patogénne spirochéty sú často ťažko kultivovateľné, niektoré druhy dokonca nerastú in vitro. Mnohé druhy sú pôvodcami zoonóz, teda ochorení prenosných medzi zvieratami a ľuďmi.

Klasifikácia a rody spirochét

Rád Spirochaetales zahŕňa niekoľko čeľadí a rodov s odlišnými fyziologickými vlastnosťami a vzťahom ku kyslíku:

• Čeľaď Brachyspiraceae: Rod Brachyspira (striktne anaeróbne, karbohydráty ako zdroj energie).
• Čeľaď Borreliaceae: Rody Borrelia a Borreliella (anaeróbne/mikroaerofilné, karbohydráty).
• Čeľaď Spirochaetaceae: Rod Treponema (striktne anaeróbne/mikroaerofilné, karbohydráty alebo aminokyseliny).
• Čeľaď Leptospiraceae: Rod Leptospira (striktne aeróbne, mastné kyseliny a alkoholy).

Rod Brachyspira: Pôvodca črevných ochorení

Rod Brachyspira je jediným rodom v čeľadi Brachyspiraceae. Patria sem anaeróbne spirochéty s 4 – 14 endoflagelami, ktoré sa vyskytujú najmä v tráviacom trakte prasiat a vtákov.

Patogénne druhy Brachyspira a ich choroby

• Brachyspira hyodysenteriae: Pôvodca ekonomicky významnej dyzentérie prasiat. K infekcii dochádza orálne, najčastejšie u prasiat s hmotnosťou 15 – 70 kg. Inkubačná doba je 10 – 14 dní.
• Brachyspira pilosicoli: Spôsobuje črevnú spirochetózu u prasiat, vtákov a človeka. U prasiat prebieha miernejšie ako dyzentéria, u hydiny vedie k poklesu znášky a zvýšenej mortalite.
• Brachyspira intermedia: Pôvodca spirochetálnej kolitídy u ošípaných a vtákov, s miernymi klinickými príznakmi.

Patogenéza a faktory virulencie Brachyspira

Po orálnej infekcii Br. hyodysenteriae preniká do hrubého čreva, kde spôsobuje hnačku mucinózne-hemoragickej povahy a difterický nekrotizujúci zápal sliznice. Hlavným faktorom virulencie je pohyblivosť a chemotaktická aktivita v črevnom hliene.

Dyzentéria prasiat je spojená s poškodením sodíkovej pumpy v bunkách klkov hrubého čreva, čo vedie k zastaveniu resorpcie tekutín a iónov, a tým k dehydratácii. Medzi ďalšie faktory virulencie patria endotoxín, hemolyzín/cytotoxín a plazmid virulencie.

Diagnostika infekcií Brachyspira

Diagnostika zahŕňa mikroskopické vyšetrenie trusu alebo častí hrubého čreva (natívny preparát, tmavé pole, farbenie striebrom), anaeróbnu kultiváciu na krvnom agare pri 42 °C (charakteristická hemolýza) a serologické testy (ELISA, imunofluorescencia). Pre laboratórnu konfirmáciu sa používajú aj molekulárno-biologické metódy ako PCR.

Rod Borrelia a Borreliella: Pôvodcovia boreliózy

Rody Borrelia a Borreliella zahŕňajú mikroaerofilné spirochéty, ktoré sú dlhé 8 – 30 μm a sú aktívne pohyblivé vďaka endoflagelám. Sú ťažko kultivovateľné in vitro a prenášajú sa vektormi, najmä kliešťami. Pôvodne bol rod Borreliella vyčlenený z komplexu Borrelia burgdorferi sensu lato pre lepšiu taxonomickú presnosť, hoci sú morfologicky a fyziologicky nerozoznateľné.

Pôvodcovia lymskej boreliózy a návratných horúčok

• Pôvodcovia lymskej boreliózy: Sem patria druhy komplexu Borrelia burgdorferi sensu lato, ako sú B. burgdorferi sensu stricto, B. afzelii, B. garinii a B. valaisiana. Tieto postihujú ľudí, psov, mačky, kone, hovädzí dobytok a ďalšie cicavce. Rezervoárom sú hlodavce a vtáky, prenášajú ich kliešte rodu Ixodes.
• Pôvodcovia návratných horúčok: Napríklad Borrelia recurrentis, ktorá spôsobuje návratnú horúčku u ľudí, prenášanú všami.

Ďalšie druhy Borrelia u zvierat

• B. anserina: Spôsobuje aviárnu boreliózu u hydiny (septikémia, najmä u mláďat), prenášajú ju kliešte rodu Argas.
• B. theileri: Pôvodca transmisívnej spirochetémie (febrilná anémia) u hovädzieho dobytka, oviec a koní, prenášanej rôznymi druhmi kliešťov. Nie je kultivovateľná.
• B. coriaceae: Pravdepodobný etiologický agens epizootických abortov hovädzieho dobytka.

Patogenéza lymskej boreliózy

Patogenéza prebieha v niekoľkých štádiách:

1. Včasné – lokalizované kožné štádium: Charakteristické je erythema migrans (erytém) u ľudí.
2. Včasné – diseminované štádium: Hematogénna diseminácia do celého organizmu, vedúca ku kožným, neurologickým, reumatologickým a kardiálnym prejavom.
3. Neskoré štádium: Po rokoch sa môžu objaviť atroficko-zápalové ložiská v koži, chronická artritída, karditída, polyneuritída a progresívna encefalitída.

U psov sa u 5 – 10 % infikovaných psov prejavuje bolestivými opuchmi kĺbov a krívaním. U koní sú príznaky podobné. Väčšina infekcií u zvierat však prebieha asymptomaticky.

Faktory virulencie Borrelia burgdorferi sensu lato

• Proteíny vonkajšej membrány (Osp): OspA a OspB sú dôležité pre adhéziu v tráviacom trakte kliešťa, zatiaľ čo OspC sa exprimuje v hostiteľovi a umožňuje perzistenciu a únik imunitnej odpovedi.
• Povrchový proteín VlsE: Jeho vysoká antigénna variabilita pomáha boréliám unikať pred obrannými mechanizmami hostiteľa.
• Periplazmatické bičíky: Zabezpečujú pohyb a posun baktérií v tkanivách, čo je kľúčové pre patogenitu.
• Plazmidy: Umožňujú neustále zmeny proteínov v lipoproteínovej vrstve a maskovanie pred imunitným systémom.

Diagnostika boreliózy

Diagnostika lymskej boreliózy u zvierat a ľudí zahŕňa detekciu protilátok pomocou ELISA, IFA (nepriama imunofluorescencia) a Western blot. Priama detekcia patogéna sa vykonáva metódou PCR zo vzoriek kože, krvi, cerebrospinálneho likvoru alebo synoviálnej tekutiny.

Rod Treponema: Pôvodca syfilisu a iných treponematóz

Rod Treponema zahŕňa malé (5 – 20 μm), pohyblivé spirochéty, hostiteľsky špecifické a striktne anaeróbne alebo mikroaerofilné. Vonkajšia membrána treponém je chudobná na proteíny, čo znamená, že málo antigénov na povrchu umožňuje únik imunitnému systému hostiteľa.

Patogénne druhy treponém nie je možné kultivovať na živných médiách ani v tkanivových kultúrach. Typovým druhom je Treponema pallidum.

Patogénne druhy Treponema a ich choroby

• Treponema pallidum subsp. pallidum: Pôvodca syfilisu u človeka. Prenos je venerálny, kongenitálny (vrodený syfilis), kontaktom alebo intrauterinne. Je extrémne citlivá na teplotu a vysychanie, kultivuje sa na králičích semenníkoch.
• Treponema pallidum subsp. pertenue: Spôsobuje nákazlivú kožnú chorobu frambéziu.
• Treponema pallidum subsp. endemicum: Pôvodca endemického syfilisu.
• Treponema paraluiscuniculi: Spôsobuje venerickú spirochetózu králikov (syfilis králikov).
• Treponema pedis a ďalšie: Spôsobujú digitálnu a interdigitálnu dermatitídu u hovädzieho dobytka a oviec.

Žiadna zo zvieracích treponém nie je patogénna pre človeka.

Patogenita syfilisu u človeka

Syfilis je chronické a celosystémové ochorenie s rôznymi štádiami:

• Včasné štádium syfilisu:
• Primárny syfilis: Charakteristický tvrdý vred (ulcerácia), ktorý sa následne zahojí.
• Sekundárny syfilis: Diseminácia T. pallidum do všetkých orgánov, vedie ku kožným a slizničným léziám (kondylomaty).
• Neskoré štádium:
• Latentný syfilis: Asymptomatické štádium, môže trvať roky.
• Terciárny syfilis: Prejavuje sa po 10 – 20 rokoch, vedie ku kardiovaskulárnemu a neurosyfilisu.

Treponémy sa imunitnému systému vyhýbajú minimálnym množstvom antigénov na povrchu.

Rod Leptospira: Pôvodca leptospirózy

Rod Leptospira zahŕňa špirálovité baktérie s háčikovito zahnutými koncami, dlhé 6 – 12 μm. Sú aktívne pohyblivé vďaka dvom endoflagelám a sú striktne aeróbne. Ako zdroj energie využívajú mastné kyseliny a alkoholy. Sú kultivovateľné pri izbovej teplote alebo 28 – 30 °C po 10 – 14 dňoch.

Leptospiróza je zoonóza, ktorá sa prenáša kontaktom s močom, tekutinami alebo tkanivami postihnutých zvierat (hlodavce, hospodárske zvieratá) alebo kontaminovanou vodou. Typovým druhom je Leptospira interrogans.

Taxonómia a sérovary Leptospira

Nová klasifikácia rozpoznáva 22 druhov leptospír, rozdelených podľa patogenity:

• Patogénne druhy: Pôvodcami leptospirózy u ľudí a zvierat (L. interrogans, L. borgpetersenii, L. weilii a ďalších 6).
• Druhy s miernymi prejavmi: (L. inadai a ďalšie 4).
• Apatogénne druhy: Izolované z prostredia, nespôsobujú choroby (L. biflexa a ďalších 7).

Každý druh zahŕňa sérovary, ktoré sa líšia antigénnym zložením LPS. Je známych viac ako 300 sérovarov zaradených do 24 séroskupín. Medicínsky významné sérovary zahŕňajú Icterohaemorrhagiae, Grippotyphosa, Canicola, Pomona, Hardjo a Bratislava.

Klinický obraz a patogenéza leptospirózy

Príznaky leptospirózy sa pohybujú od ľahkého ochorenia podobného chrípke až po závažné stavy ako meningitída, ikterus (Weilova choroba), renálne zlyhanie, krvácavosť, aborty a šok. Hlavnou patogenetickou črtou je vaskulitída – poškodenie endotelu ciev v pečeni, obličkách, srdci a pľúcach, vedúce k septikémii.

Niektoré sérovary a ich klinické prejavy:

• L. interrogans sérovar Canicola: Akútna nefritída šteniat, chronická renálna choroba dospelých psov (Štutgartská choroba), aborty u ošípaných.
• L. interrogans sérovar Grippotyphosa: Septikémia mladých zvierat, aborty u HD, oviec a ošípaných.
• L. interrogans sérovar Icterohaemorrhagiae: Septikémia teliat, ciciakov a jahniat, perakútna hemoragická choroba (Weilova choroba psov), akútna hepatitída so žltačkou.
• L. borgpetersenii sérovar Hardjo: Aborty, mŕtvo narodené mláďatá, agalakcia u HD a oviec. U človeka chrípke podobné ochorenie.

Faktory virulencie Leptospira

• Lipopolysacharid (LPS)/endotoxín: Antigénne zloženie LPS je základom sérotypizácie. Má charakter endotoxínu.
• Hemolyzín/cytotoxín: Hemolyzín je sfingomyelináza C a je produkovaný iba niektorými sérovarmi. Poškodzuje membrány erytrocytov a endotelových buniek.

Leptospiry unikajú fagocytóze, pravdepodobne indukciou apoptózy makrofágov. Môžu perzistovať v obličkových tubuloch, maternici, očiach alebo mozgových obaloch.

Diagnostika leptospirózy

Diagnostika sa vykonáva z čerstvého materiálu (krv, moč):

• Mikroskopická: Mikroskopia v tmavom poli, farbenie striebrom alebo fluorescenčné vyšetrenie.
• Kultivácia: Na izoláciu sa používajú polotuhé médiá s obsahom králičieho séra alebo bovinného sérumalbumínu (29 – 30 °C, niekoľko týždňov). Filtrácia cez 0,45 μm antibakteriálny filter je možná, pretože leptospiry sú veľmi tenké (0,1 μm).
• Serologické testy: Aglutinácia, RVK (reakcia viažuca komplement), ELISA.
• PCR: Na určenie druhov (L. borgpetersenii, L. interrogans, L. weilii, atď.).

Záver

Spirochéty sú komplexnou skupinou baktérií s rôznorodou patogenitou. Ich špirálovitý tvar a jedinečné mechanizmy úniku pred imunitným systémom hostiteľa z nich robia význačné patogény. Pochopenie ich charakteristík, patogenézy a diagnostiky je kľúčové pre úspešnú prevenciu a liečbu chorôb, ktoré spôsobujú.

Často kladené otázky (FAQ)

Prečo sú spirochéty ťažko kultivovateľné?

Spirochéty sú ťažko kultivovateľné, pretože sú labilné v prostredí, citlivé k vysychaniu a vyžadujú špeciálne, často tekuté a obohatené médiá. Mnohé patogénne druhy nerastú in vitro vôbec, ako napríklad Treponema pallidum, ktorá sa kultivuje na králičích semenníkoch.

Aký je rozdiel medzi Borrelia a Borreliella?

Rody Borrelia a Borreliella sú taxonomicky veľmi blízke. Rod Borreliella bol vytvorený vyčlenením skupiny borélií z komplexu Borrelia burgdorferi sensu lato, ktoré sú pôvodcami lymskej boreliózy. Morfologicky a fyziologicky sú však od zástupcov rodu Borrelia nerozoznateľné.

Ako sa prenáša leptospiróza a aké sú jej hlavné príznaky?

Leptospiróza je zoonóza prenášaná priamym kontaktom s močom, tekutinami alebo tkanivami infikovaných zvierat, alebo nepriamo kontaminovanou vodou. Medzi hlavné príznaky patria chrípke podobné ochorenie, meningitída, žltačka (Weilova choroba), zlyhanie obličiek, krvácavosť a aborty u zvierat. Hlavnou patogenetickou črtou je vaskulitída.

Čo je to erythema migrans a s ktorou chorobou je spojená?

Erythema migrans je charakteristický kožný prejav včasného, lokalizovaného štádia lymskej boreliózy u ľudí. Ide o červenú, rozširujúcu sa vyrážku s bledším stredom, ktorá sa objaví na mieste uhryznutia kliešťom.