Стафилококк лугдуненсис что вызывает

Обновлено: 23.04.2024

По современной систематике* класс Bacilli входит в тип Firmicutes, Terrabacteria group, царство Бактерии.

* Исходя из соображений определённости и удобства пользования мы ориентируемся на систематику Национального центра биотехнологической информации США (National Center for Biotechnology Information), не утверждая, что она чем-то лучше или хуже других.

Порядки и семейства класса Bacilli

Bacillales

Alicyclobacillaceae

Alicyclobacillus

Alicyclobacillus acidoterrestris — возбудитель порчи фруктовых соков, для человека не опасны

Bacillus cereusgroup

Bacillus anthracis— возбудитель сибирской язвы
Bacillus cereus — возбудитель пищевых токсикоинфекций человека

Bacillus subtilis(сенная палочка) — ряд штаммов входит в состав лекарств, пробиотиков, в т.ч. применяемых в животноводстве и растениеводстве

Listeria(листерии)

Listeria ivanovii — возбудитель листериоза жвачных животных

Listeria monocytogenes — возбудитель листериоза человека

Brevibacillus

Brevibacillus brevis — продуцент антибиотиков грамицидина и тироцидина

Paenibacillus polymyxa — продуцент антибиотика полимиксина

Staphylococcus (стафилококки)

Staphylococcus aureus (стафилококк золотистый) — возбудитель гнойно-воспалительных поражений у человека
Staphylococcus epidermidis— относится к нормальной микрофлоре кожи человека
Staphylococcus lugdunensis — нормальная микрофлора полости носа человека — возбудитель инфекций мочевых путей
Staphylococcus warneri — нормальная микрофлора кожи и слизистой оболочки ряда органов человека и животных

Gemella(гемелла) — обнаруживается в желудке у здоровых людей

Aerococcaceae
Carnobacteriaceae

Enterococcaceae

Enterococcus (энтерококки)

Enterococcus faecium — нормальная микрофлора человека, одновременно — возбудитель некоторых, в том числе, больничных инфекций; ряд штаммов применяется в пищевой промышленности — нормальная микрофлора человека
Enterococcus pallens— нормальная микрофлора человека

Lactobacillus(лактобактерии)

Lactobacillus acidophilus— нормальная микрофлора ротовой полости, толстой кишки, влагалища; ряд штаммов — компонент лекарств, БАДов, продуктов-пробиотиков

Lactobacillus casei group

Lactobacillus casei — нормальная микрофлора ротовой полости, толстой кишки, вульвы, влагалища; ряд штаммов — компонент лекарств, БАДов, продуктов-пробиотиков

Leuconostoc (лейконосток)

Leuconostoc mesenteroides — играют важную роль при ферментировании овощей (квашении капусты, солении огурцов и т.п.)

Oenococcus oeni — применяется в виноделии

Lactococcus

Lactococcus garvieae — возбудитель заболеваний некоторых пород форели, кефали и других рыб
Lactococcus lactis — широко используется при производстве кефира и некоторых сыров

Streptococcus agalactiae— встречающийся в составе нормальной микрофлоры кишечника человека, у 20-30 % здоровых женщин — в урогенитальном тракте; вызывает серьёзных инфекции новорожденных

Streptococcus anginosus group

— в большом количестве встречается в полости рта здорового человека, но способен вызывать различные заболевания, включая абсцессы головного мозга и печени

Streptococcus equi (мытный стрептококк) — возбудитель острого респираторного заболевания лошадей

Streptococcus equi subsp. zooepidemicus — возбудитель заболеваний млекопитающих, продуцент гиалуроновой кислоты

Стафилококки (лат. Staphylococcus) — род повсеместно распространённых грамположительных бактерий-кокков.

Стафилококки. Общие сведения

Стафилококки встречаются в норме на всем протяжении желудочно-кишечного тракта человека, включая желудок (О.В. Добровольский, С.Ю. Сереброва), а также на коже, слизистой оболочке респираторных органов и в урогенитальном тракте.

Стафилококки представляют собой неподвижные шарообразные клетки диаметром от 0,5 до 1,5 мкм, располагающиеся одиночно, парами или гроздьями. Не образуют спор.

Стафилококки лучше других бактерий переносят воздействие высокой температуры, света, высушивания и химических агентов. Они выдерживают нагревание до 60°С в течение часа, а отдельные штаммы — до 80°С в течение получаса и 10 минут при нагревании до 150°С, солнечный свет в течение 10-12 часов, сухой жар — до 2-х часов. Стафилококки устойчивы к повышенному содержанию хлористого натрия (поэтому они хорошо сохраняются в консервированных продуктах), чистому этанолу и фенолу. Оптимальная температура для развития стафилококков 30–37 °С.

Частота выделения некоторых видов стафилококков от человека и ряда сельскохозяйственных и домашних животных (Широкова И.Ю.).

Вид стафилококков	Вид хозяев (%)
Вид стафилококков	человек	ослы	овцы	козы	кошки
S. aureus	4,6	2,9	37,5	19,7	13,0
S. epidermidis	23,6	2,3	6,7	9,2	6,0
S. hominis	26,9	6,9	—	—	—
S. capitis	4,7	2,3	—	—	1,0
S. haemolyticus	11,8	—	—	18,5	2,0
S. warneri	4,6	—	2,5	13,0	—
S. saprophyticus	8,4	4,6	5,0	3,8	—
S. cochnii	4,2	2,3	—	1,7	—
S. xylosus	9,9	10,3	11,7	6,6	2,0
S. simulans	1,3	—	7,5	—	4,0
S. intermedius	—	—	—	—	10,0
S. felis	—	—	—	—	45,0
S. sciuri	—	25,1	17,5	5,8	6,0

Стафилококки ассоциируются с целиакией и воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК), сепсисом, ринитом, астмой, атопическим дерматитом (Staphylococcus aureus), ассоциированной с антибиотиками диареей (Staphylococcus aureus), угревой сыпью, эндометритом (Карпеева Ю.С. и др.).

Стафилококки в систематике бактерий

Род стафилококки входит в семейство Staphylococcaceae, порядок Bacillales, класс Bacilli, тип Firmicutes, Terrabacteria group, царство Бактерии.

В род стафолококки входят следующие виды: S. agnetis, S. argensis, S. argenteus, S. arlettae, S. aureus (стафилококк золотистый), S. auricularis, S. capitis, S. caprae, S. carnosus, S. chromogenes, S. cohnii, S. condimenti, S. delphini, S. devriesei, S. epidermidis (стафилококк эпидермальный), S. equorum, S. faecalis, S. felis, S. fleurettii, S. gallinarum, S. haemolyticus, S. hominis, S. hyicus, S. intermedius, S. kloosii, S.leei, S. lentis, S. lugdunensis, S. lutrae, S. lyticans, S. massiliensis, S. microti, S. muscae, S. pasteuri, S. petrasii, S. pettenkoferi, S. piscifermentans, S. pseudintermedius, S. pseudolugdunensis, S. rostri, S. saccharolyticus, S. saprophyticus (стафилококк сапрофитный), S. schleiferi, S. schweitzeri, S. sciuri, S. simiae, S. simulans, S. stepanovicii, S. succinus, S. vitulus, S. warneri, S. xylosus.

S. capitis:

Staphylococcus capitis subsp. capitis
Staphylococcus capitis subsp. urealyticus

Staphylococcus carnosus subsp. carnosus
Staphylococcus carnosus subsp. utilis

Staphylococcus cohnii subsp. cohnii
Staphylococcus cohnii subsp. urealyticus

Staphylococcus equorum subsp. equorum
Staphylococcus equorum subsp. linens

Staphylococcus hominis subsp. hominis
Staphylococcus hominis subsp. novobiosepticus

Staphylococcus petrasii subsp. croceilyticus
Staphylococcus petrasii subsp. jettensis
Staphylococcus petrasii subsp. petrasii
Staphylococcus petrasii subsp. pragensis

Staphylococcus saprophyticus subsp. bovis
Staphylococcus saprophyticus subsp. saprophyticus

Staphylococcus schleiferi subsp. coagulans
Staphylococcus schleiferi subsp. schleiferi

Staphylococcus sciuri subsp. carnaticus
Staphylococcus sciuri subsp. rodentium
Staphylococcus sciuri subsp. sciuri

Staphylococcus succinus subsp. casei
Staphylococcus succinus subsp. succinus

группа Staphylococcus epidermidis: S. epidermidis, S. capitis, S. warneri, S. haemolyticus, S. hominis и S. saccharolyticus
группа Staphylococcus saprophiticus: S. saprophyticus, S. cohnii и S. xylosis
группа Staphylococcus simulans: S. simulans и S. carnosus
группа Staphylococcus sciuri: S. sciuri и S. lentus

Коагулаза-положительные и коагулаза-отрицательные стафилококки

В зависимости от способности продуцировать коагулазу, экстрацеллюлярный фермент, вызывающий свертывание плазмы крови, стафилококки подразделяются на коагулаза-положительные (коагулазопозитивные) и коагулаза-отрицательные (коагулазонегативные).

Коагулаза-положительными являются 5 видов стафилококков: Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк), Staphylococcus delphini, Staphylococcus hyicus, Staphylococcus intermedius, staphylococcus lutrae, staphylococcus schleiferi subsp. coagulans, среди которых патогенный для человека только золотистый стафилококк. Кроме стафилококков коагулаза-положительной является бактерия Yersinia pestis — возбудитель чумы.

К коагулаза-отрицательным относятся эпидермальный и сапрофитный стафилококки, а также Staphylococcus caprae, Staphylococcus haemolyticus, Staphylococcus hominis, Staphylococcus lugdunensis, Staphylococcus pettenkoferi, Staphylococcus schleiferi, Staphylococcus warneri, Staphylococcus xylosus и другие виды. Коагулаза-отрицательные стафилококки менее патогенны, чем коагулазо-положительные.

Коагулаза-отрицательные стафилококки входят в состав нормальной микрофлоры кожи человека и обычно не вызывают серьёзных заболеваний. Staphylococcus lugdunensis более вирулентны, чем другие коагулаза-отрицательные стафилококки и, в случае имплантируемых медицинских изделий или катетеров, Staphylococcus lugdunensis могут быть причиной тяжело текущих инфекций костей и суставов, возникающих у пациентов, находящихся на лечении в стационаре.

При исследовании биологического материала человека при положительном тесте на коагулазу делается вывод о наличии золотистого стафилококка.

Стафилококки при анализе кала на дисбактериоз

При микробиологическом анализе кала на дисбактериоз отдельно подсчитывают коагулаза-положительные (фактически золотистый стафилококк) и коагулаза-отрицательные (в основном это эпидермальный и сапрофитный) стафилококки. При этом в норме золотистый стафилококк должен отсутствовать, а количество коагулаза-отрицательных стафилококков не должно превышать 10 4 колониеобразующих единиц (КОЕ) на 1 г кала.

Коагулаза-отрицательные стафилококки обнаруживаются в кале у 15,0±3,0 % здоровых людей, причем среднее содержание в 1 г кала от 800 до 3200 КОЕ (М.Д.Ардатская, О.Н.Минушкин).

Staphylococcus epidermidis:

дети до года —
взрослые —
лица пожилого возраста —

дети до года —
взрослые и лица пожилого возраста —

Терапия при избыточном количестве стафилококков в кале

При избыточном росте стафилококка, как следствии дисбактериоза кишечника, кроме бактериофагов, при медикаментозной терапии применяются различные пробиотки (Бифидумбактерин, Бифиформ, Лактобактерин, Ацилакт, Линекс и др.) и/или адекватные конкретному штамму стафилококка и причине дисбактериоза антибиотики (у взрослых).

Антимикробные средства, активные в отношении стафилококков

Антимикробные средства (из имеющих описание в данном справочнике), активные в отношении стафилококков: кларитромицин, джозамицин, амоксициллин, рифаксимин, фуразолидон, нифуроксазид, тетрациклин, линкомицин, клотримазол. Ванкомицин и азитромицин активны в отношении Staphylococcus aureus и Staphylococcus epidermidis. Нифурател — в отношении Staphylococcus aureus. К ципрофлоксацину чувствительны S. aureus, S. haemolyticus, S. hominis и S. saprophyticus. Большинство метициллин-резистентных стафилококков устойчивы и к ципрофлоксацину. Метициллиночувствительные штаммы Staphylococcus aureus и Staphylococcus epidermidis, а также Staphylococcus saprophyticus и Staphylococcus haemolyticus чувствительны к левофлоксацину. Метициллиночувствительные штаммы Staphylococcus aureus и Staphylococcus epidermidis чувствительны к моксифлоксацину.

Возбудитель стафилококка - Staphylococcus aureus - это грамположительные неподвижные и не образующие спор анаэробные бактерии, которые имеют округлую форму (форму кокка) и растут гроздьями, поэтому фактически название микроорганизма означает “золотая гроздь винограда”.

О заболевании

При выращивании в чашке Петри с кровяным агаром колонии золотистого стафилококка имеют характерный золотисто-желтый цвет, отсюда и соответствующее название. Этот микроорганизм чрезвычайно распространен, им колонизировано около четверти населения планеты.

Обычно он распространяется в носовой полости, паховой области, подмышках и других частях кожи, но в большинстве случаев является нормальной частью кожной флоры человека и не вызывает никаких проблем.

Однако при увеличении количества бактерий на коже, они начинают проникать в глубокие слои кожи через микротрещины и могут привести к кожным инфекциям и абсцессам.

Патологические процессы могут затрагивать не только различные внутренние органы, такие как печень, почки, селезенка, головной мозг, но и мышцы, кости и суставы, что ведет к крайне плачевным последствиям, поэтому при подозрении на наличие инфекции, следует немедленно обратиться к доктору.

Виды стафилококковых инфекций

Выделяют несколько наиболее распространенных видов стафилококков:

Чаще всего эта инфекция поражает верхние дыхательные пути, вызывая гнойную ангину, фарингит, тонзиллит, бронхит и другие воспалительные заболевания. Данные бактерии очень устойчивы и трудно поддаются терапии.

Данный микроорганизм чрезвычайно устойчив почти ко всем видам антибиотиков пенициллинового ряда, антисептикам, высоким температурам, активным прямым солнечным лучам. Он вызывает различные поражения кожи, такие как экзема, абсцесс, фурункулы, поражения желудочно-кишечного тракта, верхних дыхательных путей, слизистых оболочек, в худшем случае приводит к токсическому шоку.

Этот микроорганизм обитает на поверхности кожи и слизистых любого здорового человека и не несет никакого вреда. Но, если эта бактерия попадает в кровь человека с ослабленным иммунитетом, что чаще всего происходит при хирургических операциях, использовании неправильно обработанных инструментов, катетеров, происходит заражение крови, что ведет к воспалению внутренней оболочки сердца.

Несмотря на то, что этот вид наименее опасный, при заражении он приводит к общей интоксикации организма, вследствие выделения опасных токсинов и ферментов в процессе своей жизнедеятельности. Данные микроорганизмы часто становятся возбудителями воспаления уретры и мочевого пузыря. Преимущественно это характерно для женщин в силу анатомических особенностей строения их мочеполовой системы. При отсутствии лечения цистит влечет за собой воспаление почек и проблемы с зачатием ребенка.

Симптомы и формы стафилококка у взрослых и детей

Симптомы, которые ощущает больной, сильно разнятся в зависимости от способа и места инфицирования и состояния иммунитета. Но можно выделить ряд наиболее характерных признаков:

● нагноение порезов, отечность, гнойные высыпания на коже и слизистых, зуд и покраснение глаз;

● отсутствие обоняния и носового дыхания;

● першение в горле, болезненность при глотании, сухой кашель;

● тошнота, рвота, общее ослабленное состояние;

● сильные головные боли, приступы эпилепсии, сильная одышка;

● болезненные ощущения в суставах.

Одной из самых распространенных форм стафилококков у взрослых людей является его бессимптомное носительство. Здоровый человек не ощущает каких-либо признаков заболевания до тех пор, пока не появится провоцирующий фактор, который даст толчок развитию болезни.

Для женщин наиболее опасен сапрофитная форма, способная привести к возникновению цистита. Это связано с тем, что уретра женщин располагается очень близко к влагалищу, из-за чего велика вероятность попадания патогенной микрофлоры, в том числе и палочки стафилококка, в уретральный канал, а затем и в мочевой пузырь, вызывая его воспаление.

Так как маленькие дети не обладают окрепшей иммунной системой, риск развития инфекции у ребенка достаточно велик. Причем привести к серьезным осложнениям у детей могут даже те виды стафилококка, которые во взрослом возрасте практически не вызывают проблем. Особенную опасность представляет стафилококк у детей в возрасте до года, так как он с легкостью, в кратчайшие сроки способен распространиться по организму и привести к серьезным последствиям вплоть до летального исхода.

Причины возникновения

Наиболее часто бактерия попадает в организм человека через ранки и микротрещины на коже. Инфекция, проникнув через рану, начинает размножаться в крови, распространяясь по организму и поражая легкие, сердце, мозг, печень, почки, суставы.

При стафилококке заболевания могут быть самые различные такие, как пневмония, менингит, остеомиелит, эндокардит, сепсис и многие другие.

Заражение инфекцией стафилококк может произойти следующими способами:

● Контактно-бытовым путем при использовании личных предметов больного;

● Воздушно-капельным при близком общении с зараженным;

● Фекально-оральным на грязных фруктах, овощах и других продуктах питания, грязных посуде и руках;

● Вертикальным при прохождении ребенка через родовые пути зараженной матери при родах.

● Нередко инфицирование происходит во время хирургического вмешательства через медицинский инструментарий и во время проведения различных манипуляций.

Диагностика

Диагностировать наличие инфекции может только врач по результатам проведенного анализа на стафилококк.

Стоит помнить, что проведение анализа рекомендуется только, если присутствуют симптомы болезни. Наличие бактерии в биологическом материале может означать то, что человек является ее носителем, что само по себе является нормой.

Для анализа осуществляется забор материала из области, где предположительно развивается инфекция. Чтобы обнаружить патологический процесс проводятся несколько тестов, чтобы отследить динамику размножения бактерий. Если их число стремительно увеличивается, можно диагностировать наличие стафилококковой инфекции. Также дополнительный анализ позволит определить конкретный вид инфекции, чтобы доктор смог подобрать персональную схему лечения.

Лечение

Лечение стафилококка может проводиться хирургическим способом при наличии гнойного поражения в области заражения. Также может потребоваться удалить инфицированный имплант, катетер и пр.

В качестве консервативного лечения стафилококка применяют антибиотики, антибактериальные средства в сочетании с иммуномодулирующей терапией. Препараты подбираются с учетом устойчивости стафилококка к большому ряду медикаментов. Большую эффективность показало применение бриллиантового зеленого раствора для обработки зараженных ран.

Какие анализы необходимо сдать

В первую очередь, для определения наличия инфекции сдается анализ на стафилококк.

При заболеваниях дыхательных путей сдают мазок из носо- и-ротоглотки, при цистите - мочу, при расстройстве ЖКТ - кал, при кожных поражениях - соскоб с кожи, а, если есть подозрения на обширное заражение, сдают кровь.

Также перед тем как начать лечение с применением антибиотиков, требуется сдать анализ на резистентность к этим медикаментам.

К какому врачу обращаться

Запущенными случаями заболевания занимается инфекционисту.

Но если у вас только появились подозрения и вы хотите получить точный диагноз, для начала вам следует обратиться к терапевту, с детьми – к педиатру. Доктор проведет диагностику и на основании полученных результатов выпишет вам направление к необходимому врачу.

Профилактика стафилококка

Главной мерой профилактики заражения стафилококком является постоянное соблюдение правил гигиены. После пребывания в общественных местах или контакта с предметами общественного пользования необходимо тщательно мыть руки с мылом. Также важно не контактировать с главным источником заражения стафилококком - больными людьми.

Как предотвратить заболевание

Чтобы предотвратить распространение стафилококка в организме и последующее развитие болезни, необходимо укреплять иммунитет. Для этого рекомендуется вести здоровый образ жизни, заниматься физической активностью, правильно питаться, соблюдая баланс витаминов и всех необходимых микроэлементов, потреблять достаточное количество воды.

Крепкий иммунитет сдержит активность патогенного микроорганизма в пределах безопасной нормы.

Новость

Структурная формула нового пептидного антибиотика.

Автор

Редакторы

Антибиотики
Биомолекулы
Биотехнологии
Здравоохранение
Микробиология
Фармакология

Немецкие ученые обнаружили новое оружие для борьбы с больничным монстром — мультирезистентным золотистым стафилококком. Долгие годы оно скрывалось не в вечной мерзлоте или Марианской впадине, а прямо под нашим носом. Вернее — в нём.

В последние годы во всем мире увеличилось количество инфекционных заболеваний, вызванных устойчивыми к антибиотикам бактериями. Организмы с множественной лекарственной резистентностью (multidrug-resistant organisms, MDRO), такие как метициллин-резистентный золотистый стафилококк, нечувствительные к ванкомицину энтерококки или резистентные к цефалоспоринам третьего поколения грамотрицательные бактерии, в ближайшие десятилетия могут стать более частыми причинами смерти, чем рак [1].

Несколько лет назад удалось обнаружить, что представители человеческой микробиоты способны производить бактериоцины, поражающие близкородственных бактерий [2]. Например, в 2014 году из человеческого комменсала Lactobacillus gasseri выделили и описали новый синтезируемый рибосомами тиопептидный антибиотик — лактоциллин [3].

Семейные разборки

Немецкий исследователь Александр Ципперер со своими сотрудниками в июле 2016 года сообщил о том, что обнаружил в человеческом носу бактерию Staphylococcus lugdunensis IVK28, которая подавляет рост метициллин-резистентного золотистого стафилококка (methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA) [1].

Золотистый стафилококк

Стафилококки относятся к типичным бактериям-комменсалам, колонизирующим кожу и поверхности слизистых оболочек. Staphylococcus aureus — шаровидные грамположительные бактерии, вырабатывающие каротиноидный пигмент, который придает их клеткам золотистый цвет (рис. 1). Эти микроорганизмы чрезвычайно устойчивы к внешним воздействиям и выживают в воздухе, пыли, почве, продуктах питания, на оборудовании пищевых производств и предметах быта [6], [7].

Рисунок 1. Staphylococcus aureus и лейкоциты.

Рисунок 2. Метициллин-резистентные золотистые стафилококки.

Staphylococcus aureus — бактерия условно-патогенная, проявляющая свои патологические свойства только в благоприятных условиях, а создает их, как правило, ослабление иммунитета носителя. Активная жизнедеятельность стафилококка может привести к разнообразным заболеваниям [5], [7], [8]:

кожи (прыщи, фурункулы, синдром ошпаренной кожи);
органов дыхания (плеврит, пневмония);
костной и соединительной тканей (артрит, остеомиелит);
нервной системы и органов чувств (отит, менингит);
сердечно-сосудистой системы (эндокардит, флебит, стафилококковая бактериемия).

Факторы патогенности S. aureus — это микрокапсула, компоненты клеточной стенки, ферменты агрессии и токсины. Микрокапсулы защищают клетки бактерий от фагоцитоза, способствуют их адгезии и распространению по организму хозяина. Составляющие клеточной стенки (например пептидогликан, тейхоевые кислоты и белок А) вызывают развитие воспаления, обездвиживают фагоциты и нейтрализуют иммуноглобулины. Коагулаза, главный фермент агрессии, вызывает свертывание плазмы крови [7], [9].

Наиболее опасны метициллин-резистентные стафилококки (methicillin-resistant S. aureus, MRSA) (рис. 2). Метициллин — это модифицированный пенициллин, с помощью которого еще недавно успешно боролись со стафилококковой инфекцией. MRSA устойчивы не только к метициллину, но и к другим антибиотикам пенициллиновой группы (диклоксациллину, оксациллину, нафциллину и др.), а также к цефалоспоринам. В последнее время выявлены штаммы и с более широким спектром устойчивости: ванкомицин-резистентные (VRSA) и гликопептид-резистентные (GISA) [6], [9], [10].

Штамм S. lugdunensis IVK28 эффективно боролся со своим вредоносным родственником лишь в условиях недостатка железа и только на твердых агаризованных средах (рис. 3, слева). Механизм противостояния был неясен, а потому Ципперер провел транспозонный мутагенез клеток выделенного штамма — чтобы выявить ген, ответственный за синтез смертельного для S. aureus вещества.

В итоге удалось получить мутанта IVK28, который не мог подавлять рост MRSA. Анализ места встройки транспозона показал, что тот нарушил структуру гена предполагаемой нерибосомной пептидсинтетазы (НРПС). Оказалось, что этот ген вместе с другими последовательностями, связанными с биосинтезом антибиотиков, входит в состав оперона размером 30 т.п.н. Это указывало на то, что предполагаемая молекула ингибитора может быть комплексом нерибосомных пептидов.

Оперон методом ПЦР обнаружили во всех культурах S. lugdunensis, а значит, он характерен для всего вида, а не только для штамма IVK28. Однако GC-состав оперона (26,9%) отличался от GC-состава остального генома S. lugdunensis (33,8%), что свидетельствовало о возможном заимствовании этого полезного генетического кластера у других видов бактерий — путем горизонтального переноса .

Оперон состоит из генов lugA, B, C и D, кодирующих пептидсинтетазные белки (см. врезку ниже), а также из других генов, чьи продукты необходимы для синтеза и транспорта нерибосомного пептида.

Чтобы окончательно вменить оперону участие в антибактериальной деятельности S. lugdunensis, наименьший ген (lugD) удалили. Мутант ΔlugD, как и ожидалось, не мог подавлять рост золотистого стафилококка, но когда в него ввели плазмиду с работающим геном lugD, агрессивный фенотип восстановился (рис. 3, в центре и справа).

Секретное оружие

Выделенный Ципперером продукт lug-оперона оказался нерибосомным циклическим пептидом, состоящим из пяти аминокислот (двух D-валинов, L-валина, D-лейцина и L-триптофана) и тиазолидинового гетероцикла (рис. 4). Назвали антибиотик лугдунином.

Химическим синтезом удалось получить продукт с идентичными природному лугдунину химическими свойствами и антибактериальным эффектом. Ученые предположили, что этот антибиотик ингибирует синтез бактериальных биополимеров — белков, ДНК и пептидогликанов [5].

Нерибосомные пептиды

Этот класс пептидов синтезируется в клетках низших грибов и бактерий без участия рибосом. Нерибосомные пептиды (НРП) также встречаются и у высших организмов, которые имеют бактерий-комменсалов [12].

НРП подразделяются на несколько функциональных групп [13]:

антибиотики (ванкомицин);
предшественники антибиотиков (ACV-трипептид — предшественник пенициллина и цефалоспорина);
иммуносупрессоры (циклоспорин);
противоопухолевые пептиды (блеомицин);
сидерофоры (пиовердин);
токсины (HC-токсин);
сурфактанты (сурфактин).

Строение

Синтез

Каждый модуль состоит как минимум из трех доменов:

конденсирующего (принимающего пептидную цепь из предыдущего модуля);
аденилирующего (выбирающего нужную аминокислоту);
пептидильного (образующего пептидную связь).

Нередко модули включают и другие домены, в том числе эпимеризующий, который преобразует L-аминокислоты в D-формы [14].

По аналогии с триплетным рибосомным кодом для синтеза белка существует и нерибосомный, код НРПС, определяемый 10 остатками аминокислот в субстрат-связывающем кармане аденилирующего домена. От комбинации этих остатков зависит то, какая аминокислота будет встроена в пептид конкретным модулем НРПС. Зная этот код, можно предсказывать субстратную специфичность аденилирующих доменов и даже произвольно изменять ее посредством замены аминокислот в домене [14].

В экспериментах немецких ученых лугдунин действовал не только на метициллин-резистентных стафилококков, но и на гликопротеин-резистентных, и даже на других грамположительных бактерий типа листерии и ванкомицин-резистентного энтерококка (табл. 1). Минимальная ингибирующая концентрация (МИК) нового бактериоцина — 1,5–12 мкг × мл −1 , что говорит о высокой активности вещества. При этом такие концентрации никак не влияли на человеческую сыворотку, не вызывали лизис нейтрофилов или эритроцитов и не ингибировали метаболическую активность моноцитов. Бактериальные же клетки под действием лугдунина в концентрации даже ниже МИК прекращали синтезировать ДНК, РНК, белки и компоненты клеточной стенки. В этом отношении лугдунин напоминает даптомицин, дающий такой же эффект, но способ действия которого пока не изучен. Не было отмечено возникновения резистентности клеток S. aureus к лугдунину даже после их месячного выращивания на малых концентрациях.

Таблица 1. Спектр активности лугдунина

Виды и штаммы	Резистентность	МИК лугдунина (мкг × мл −1 )
Staphylococcus aureus USA300 (LAC)	MRSA	1,5
+ 50% человеческой сыворотки крови	1,5
Staphylococcus aureus USA300 (NRS384)	MRSA	1,5
Staphylococcus aureus Mu50	GISA	3
Staphylococcus aureus SA113	3
Staphylococcus aureus RN4220	3
Enterococcus faecium BK463	VRE	3
Enterococcus faecalis VRE366	VRE	12
Listeria monocytogenes ATCC19118	6
Streptococcus pneumoniae ATCC49619	1,5
Bacillus subtilis 168 (trpC2)	4
Pseudomonas aeruginosa PAO1	>50
Escherichia coli DH5α	>50
Условные обозначения: MRSA — метициллин-резистентные S. aureus; GISA — устойчивые к гликопротеинам S. aureus; VRE — ванкомицин-резистентные Enterococcus. Таблица из [1].

Испытания в боевых условиях

Как и полагается, способность лугдунина лечить стафилококковые инфекции продемонстрировали in vivo на мышиной модели (рис. 5). У шести мышей сбрили шерсть на спине и, повредив кожу многократным приклеиванием/отклеиванием пластыря, нанесли на это место золотистого стафилококка. Затем кожу обработали мазью, содержащей 1,5 мкг лугдунина, и спустя шесть часов оценили результат. Обработка новым антибиотиком сильно сокращала или даже полностью уничтожала популяцию S. aureus. Причем не только на поверхности кожи, но и в более глубоких ее слоях.

Рисунок 5. Общая схема подхода к идентификации природного антибиотика. Из бактериальных популяций человеческого тела отбирают представителей, которые не могут сосуществовать с интересующими патогенными бактериями. Этих возможных конкурентов тестируют по отдельности на средах с инфекционным агентом. Из культуры, успешно подавляющей рост патогенов, выделяют антибиотик, действие которого проверяют на животных моделях.

[5], рисунок модифицирован и адаптирован

Чтобы понять, может ли S. lugdunensis помешать колонизации носовой полости позвоночных животных золотистым стафилококком в естественных условиях, ученые провели следующий эксперимент. В носы хлопковых хомяков ввели два вида смешанных культур (S. aureus + S. lugdunensis IVK28 и S. aureus + S. lugdunensis IVK28ΔlugD) и каждую по отдельности. В контрольных случаях, когда вводили по одному штамму, все три культуры стабильно колонизировали носовую полость. Однако при введении смеси S. aureus + S. lugdunensis IVK28 количество золотистого стафилококка через 5 дней значительно уменьшилось по сравнению со смесью S. aureus + S. lugdunensis IVK28ΔlugD. Этот эксперимент показал, что продукция лугдунина позволяет штамму IVK28 эффективно конкурировать с золотистым стафилококком in vivo.

Оставалось разобраться, предотвращает ли присутствие S. lugdunensis в носу человека колонизацию бактериями S. aureus. Ципперер и его коллеги исследовали мазки из носовых ходов 187 госпитализированных больных. Из них у 60 человек (32,1%) обнаружили золотистого стафилококка и у 17 человек (9,1%) — S. lugdunensis. И только у одного пациента с S. lugdunensis в носу обитал S. aureus. У всех выделенных штаммов S. lugdunensis ПЦР-анализ продемонстрировал наличие lug-оперона, а все обнаруженные штаммы S. aureus оказались восприимчивы к лугдунину.

Перспективы

Лугдунин оказался первым обнаруженным бактериоцином нового класса — макроциклических тиазолидиновых пептидных антибиотиков. Все проверенные штаммы S. aureus (как природные, так и лабораторные) не смогли выработать резистентности к нему. Это дает надежду на то, что лугдунин в будущем станет коммерческим препаратом для борьбы с золотистым стафилококком.

И наконец, сам факт обнаружения нового антибиотика у представителя человеческой микробиоты должен послужить стимулом для активизации поиска других продуцентов бактериоцинов в составе именно таких сообществ. В дальнейшем это поможет медикам успешнее сдерживать наступление мультирезистентных патогенов.

Читайте также: