معلومة

المكورات العنقودية الذهبية - علم الأحياء

المكورات العنقودية الذهبية - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

المكورات العنقودية الذهبية

كشف العلماء عن إمكانية استخدام مضادات الميكروبات ذات الأساس الفضي كمضادات حيوية لمكافحة المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للمضادات الحيوية

فريق بحث بقيادة البروفيسور Hongzhe SUN ، أستاذ نورمان وسيسيليا ييب في الكيمياء الحيوية العضوية وأستاذ كرسي من قسم الأبحاث للكيمياء وقسم الكيمياء ، كلية العلوم ، بالتعاون مع الدكتور ريتشارد يي-يسون كاو ، أستاذ مشارك من قسم اكتشف علم الأحياء الدقيقة ، كلية الطب لي كا شينج ، والدكتور إيكسين يان ، الأستاذ المساعد في كلية العلوم البيولوجية بجامعة هونج كونج (HKU) ، أن مضادات الميكروبات التي أساسها الفضة (Ag) يمكنها مكافحة مقاومة المضادات الحيوية بشكل فعال المكورات العنقودية الذهبية من خلال استهداف مسارات بيولوجية متعددة عن طريق الاختلال الوظيفي للبروتينات الرئيسية ويمكن استغلالها بشكل أكبر لتعزيز فعالية المضادات الحيوية التقليدية وكذلك لإعادة التحسس المقاوم للميثيسيلين المكورات العنقودية الذهبية (MRSA) للمضادات الحيوية.

تحل الدراسة السؤال الذي طال أمده حول الأهداف الجزيئية للفضة في المكورات العنقودية الذهبية ويقدم رؤى حول القابلية البكتيرية المستدامة للفضة ، مما يوفر نهجًا جديدًا لمكافحة مقاومة مضادات الميكروبات. يتم الآن نشر النتائج الرائدة في مجلة علمية رائدة متعددة التخصصات ، اتصالات الطبيعة.

المضادات الحيوية هي أدوية مصممة لقتل البكتيريا وعلاج الالتهابات البكتيرية. تحدث مقاومة المضادات الحيوية عندما تتكيف البكتيريا استجابةً لسوء استخدام هذه الأدوية أو الإفراط في استخدامها ، وقد أصبحت واحدة من أكبر تحديات الصحة العامة في هذا العصر. يصاب 2.8 مليون شخص على الأقل بعدوى مقاومة للمضادات الحيوية سنويًا في الولايات المتحدة ، ويموت منها أكثر من 35000 شخص.

المكورات العنقودية الذهبيةهي جرثومة مستديرة الشكل موجبة الجرام ، وممرض خطير ومتعدد الاستخدامات للإنسان ويقدر أن ما يقرب من 30 ٪ من البشر هم حاملون للأنف وطويلة الأجل بدون أعراض. المكورات العنقودية هو العامل المسبب لمجموعة متنوعة من الأمراض ، مثل عدوى الجلد ، والتسمم الغذائي ، وعدوى العظام / المفاصل ، وتجرثم الدم ، والتي تتراوح من عدوى الجلد السطحية تحت الحاد إلى تسمم الدم الذي يهدد الحياة. رافق ارتفاع معدل الإصابة زيادة في السلالات المقاومة للمضادات الحيوية ، وخاصة MRSA. علاوة على ذلك ، قد يؤدي تفشي وباء فيروس كورونا 2019 (COVID-19) إلى زيادة مقاومة مضادات الميكروبات بسبب الاستخدام المكثف للمضادات الحيوية لعلاج المرضى المصابين بفيروس كورونا 2 (SARS-COV-2). نظرا للظهور السريع للعقاقير المقاومة المكورات العنقودية الذهبية ولكن بسبب عدم وجود خط أنابيب لتطوير المضادات الحيوية ، هناك حاجة ماسة إلى استراتيجيات بديلة لمكافحة مقاومة المضادات الحيوية المكورات العنقودية الذهبية.

النتائج الرئيسية

تم استخدام أيونات المعادن تاريخيا كعوامل مضادة للميكروبات بسبب خصائصها المضادة للميكروبات واسعة الطيف المتأصلة وفرصة أقل للمقاومة. هناك اهتمام متزايد بتنشيط المركبات ذات الأساس المعدني كبدائل واعدة لمعالجة أزمة مقاومة مضادات الميكروبات. تم استخدام أيونات الفضة (Ag +) وجسيمات الفضة النانوية (AgNPs) كعوامل مضادة للميكروبات لعدة قرون ولا تزال تستخدم على نطاق واسع في مجال الرعاية الصحية وصناعة الأغذية. سابقًا ، قام الفريق ببناء منصة تقنية تسمى LC-GE-ICP-MS للتعرف بشكل منهجي على Ag + -proteome in الإشريكية القولونية وطوروا إستراتيجية تسمى إعادة برمجة الأيض لتعزيز فعالية العقاقير المعدنية المضادة للبكتيريا (PLoS Biol.، 2019، 17، e3000292 Chem. Sci.، 2019، 10، 7193-7199 Chem. Sci.، 2020، 11، 11714-11719).

في هذه الدراسة ، باستخدام النهج المخصص لـ LC-GE-ICP-MS ، نجح الفريق في فصل وتحديد 38 بروتينًا أصليًا من نوع Ag + (Ag + -proteome) في المكورات العنقودية الذهبية على نطاق الخلية الكاملة. بالاقتران مع تحليل المعلومات الحيوية والتوصيف الكيميائي الحيوي المنهجي ، فقد أظهروا أن Ag + يستغل تأثير البندقية من خلال استهداف بروتينات متعددة ، وبالتالي يتداخل مع مسارات متعددة ، بما في ذلك تحلل السكر ، ومسار فوسفات البنتوز المؤكسد (oxPPP) ، وأنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) نظام الدفاع عن الإجهاد. لممارسة تأثير مبيد للجراثيم ضد المكورات العنقودية الذهبية. كشفت دراسات أخرى أن oxPPP بمثابة مسار حيوي يستهدف Ag + in المكورات العنقودية الذهبية، مع تحديد 6PGDH على أنه الإنزيم الرئيسي المتورط في التأثيرات المثبطة لـ Ag + ضد المكورات العنقودية الذهبية. قاموا بحل الهياكل البلورية الأولى من 6PGDH من المكورات العنقودية الذهبية في كل من الأشكال المرتبطة بالركيزة والمرتبطة بالـ Ag وكشف أن Ag + ألغى النشاط الأنزيمي لـ 6PGDH من خلال استهداف الهيستيدين 185 في الموقع النشط وتحويل جيبه التحفيزي. تحل هذه الدراسة السؤال الذي طال أمده حول الأهداف الجزيئية وطريقة عمل الفضة ضدها المكورات العنقودية الذهبية. مثل هذا الوضع الفريد لعمل الفضة من خلال استهداف مسارات متعددة يمنح عدم القدرة على اختيار مقاومة الفضة المكورات العنقودية الذهبية ويضفي عليها فعالية مستدامة ضد المكورات العنقودية الذهبية.

استنادًا إلى الآلية الجزيئية المكشوفة ، أوضحوا أيضًا أن Ag + / AgNP يمكن أن يحفز فعالية مجموعة واسعة من المضادات الحيوية ، ويعيد حساسية MRSA للمضادات الحيوية ، ويبطئ تطور مقاومة المضادات الحيوية في المكورات العنقودية الذهبية. لذلك ، يمكن أن تكون مجموعة من المضادات الحيوية مع الفضة أو غيرها من المركبات ذات الأساس المعدني أو المواد النانوية بمثابة استراتيجية واعدة لقمع تأثيرات اختيار المضادات الحيوية ، وبالتالي منع حدوث المقاومة الأولية للمضادات الحيوية وإطالة عمر المضادات الحيوية التقليدية للتخفيف من الأزمة الحالية من مقاومة المضادات الحيوية.


خلفية

مقاومة للميثيسيلين المكورات العنقودية الذهبية تم تحديد (MRSA) كواحد من مسببات الأمراض الرئيسية المرتبطة بتطوير مقاومة مضادات الميكروبات (AMR). ظهور مقاومة مضادات الميكروبات في بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية موثقة جيدًا وقد أثبتت الأنواع مهارتها بشكل خاص في تطوير المقاومة في مواجهة تحديات المضادات الحيوية الجديدة. أدى إدخال البنسلين في الأربعينيات من القرن الماضي إلى ثورة في علاج الأمراض المعدية. ومع ذلك ، في نفس الوقت الذي أصبح استخدامه أكثر انتشارًا بعد التقدم في توسيع نطاق الإنتاج ، دليل على مقاومة البنسلين في بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية تم الكشف عنها بالفعل [1].

تم إدخال ميثيسيلين (سيلبينين) ، وهو مركب بيتا لاكتام شبه اصطناعي ، في المملكة المتحدة في عام 1959 للتحايل على مقاومة البنسلين المتزايدة في بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية، المرتبطة باكتساب إنزيم β-lactamase ، blaZ [2]. كمضاد حيوي من الجيل الثاني β-lactam ، كان الميثيسيلين غير حساس للتحلل بواسطة BlaZ. بعد إدخال الميثيسيلين في الممارسة السريرية في المملكة المتحدة ، تم فحص المختبر المرجعي للمكورات العنقودية في كوليندال (لندن ، إنجلترا) بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية العزلات لإثبات مقاومة هذا المضاد الحيوي [3]. أكثر من 5000 بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية تم تقييم سلالات في الفترة ما بين أكتوبر 1959 ونوفمبر 1960 ، وفي أكتوبر 1960 تم تحديد ثلاث عزلات تظهر زيادة الحد الأدنى من التركيزات المثبطة (MICs) للعقار الجديد ، الميثيسيلين. نشأت العزلات من نفس المستشفى واشتركت في نوع مشترك من الملتهمة ومقاومة (البنسلين والستربتومايسين والتتراسيكلين) ، مما يشير إلى أنها كانت مرتبطة. في وصف هذه العزلات ، لوحظ أن الميثيسيلين قد استخدم مرة واحدة فقط سابقًا في هذا المستشفى ، وأن أيا من الأفراد الذين تم عزل جرثومة MRSA لم يتعرض للعقار. في غضون عامين ، تم اكتشاف MRSA في مكان آخر في أوروبا ، مع تحديد العدوى الغازية في الدنمارك [4]. تشكل عزلات MRSA هذه من المملكة المتحدة والدنمارك في أوائل الستينيات أول وبائي استنساخ MRSA.

الأساس الجيني لمقاومة الميثيسيلين في بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية يرتبط بنقل كاسيت متنقل من الجينات المعروفة باسم كروموسوم الكاسيت العنقودي ميك (SCCميك) [5]. داخل هذا الكاسيت يوجد ملف ميكا الجين المسؤول عن مقاومة β-lactam بما في ذلك الميثيسيلين. نتاج ميكا هو إنزيم التوليف الببتيدوغليكان البروتين الرابط للبنسلين (PBP) 2 أ المتورط في الارتباط المتقاطع للببتيدوغليكان في جدار الخلية البكتيرية [6 ، 7]. يحتوي PBP2a على ألفة ارتباط أقل للمضادات الحيوية β-lactam من بروتينات PBP الأصلية المشفرة في الجينوم الأساسي لـ بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية. إن المزيج اللاحق لتقليل ألفة ربط البنسلين وزيادة إنتاج PBP2a يمثل المقاومة المرصودة للمضادات الحيوية بيتا لاكتام.

أظهرت التحليلات الجينية لأول جرثومة MRSA عن طريق كتابة تسلسل متعدد المواضع (MLST) أنها كانت من النوع التسلسلي (ST) 250 ، وهي سلالة تنتمي إلى مجمع نسيلي (CC) 8 وتحمل النوع الأول SCCميك العنصر [8 ، 9]. بعد ظهوره في المملكة المتحدة ، انتشر هذا الوباء الأول من MRSA (ST250-MRSA-I) في جميع أنحاء أوروبا خلال الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي ، ولكن بحلول أواخر الثمانينيات أصبح أقل انتشارًا ونادرًا ما يتم الإبلاغ عنه الآن [9،10،11]. تم اكتشاف متغير الموضع الفردي والقريب من ST250-MRSA-I ، ST247-MRSA-I لأول مرة في الدنمارك في عام 1964 [8] وكان أكثر نجاحًا وانتشار عالميًا واستمر كمصدر لتفشي المرض في أوروبا في أواخر التسعينيات [10 ، 11] ، ولكن هذا أيضًا تم استبداله باستنساخ أكثر نجاحًا معاصرًا [10]. بعد مرور خمسة عقود على ظهور أول جرثومة MRSA ، ظهرت العديد من سلالات MRSA التي اكتسبت أشكالًا مختلفة من SCCميك عناصر.

لطالما اقترحت الأدلة الوبائية أن MRSA نشأت نتيجة لإدخال الميثيسيلين في الممارسة السريرية. لقد استخدمنا هنا تسلسل الجينوم الكامل لمجموعة من 209 من أوائل عزلات MRSA التي تم استردادها في أوروبا بين عامي 1960 و 1989 لإعادة بناء التاريخ التطوري لمقاومة الميثيسيلين. باستخدام إعادة الإعمار الجيني البايزي ، حددنا النقطة الزمنية المحتملة التي نشأت فيها هذه السلالة المبكرة وتوقعنا أيضًا الوقت الذي حوله SCCميك تم الحصول عليها.


المكورات العنقودية الذهبية

المكورات العنقودية الذهبيةهو كوكوس موجب الجرام ، موجب لتجلط الدم ، موجب الكاتلاز ، غير متحرك موجود في الجنس المكورات العنقودية والعائلة المكورات العنقودية. إنها كائنات حية لاهوائية اختيارية ، وتسبب انحلال الدم في أجار الدم. المكورات العنقودية عادة ما يتم ترتيب الأنواع في مجموعات ، في أزواج ، وكذلك في رباعيات. يمكن أن تحدث أيضًا منفردة أو كخلايا مفردة. بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية تظهر عادة كعناقيد شبيهة بالعنب تحت المجهر. هم عديم المسام أو غير أبواغ في الطبيعة. بكتيريا آسبورجية هي كائنات حية لا تنتج جراثيم. بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية توجد عادة في أنف الإنسان ولكنها قد توجد بانتظام في معظم المواقع التشريحية الأخرى من الجسم مثل الجهاز التنفسي والأغشية المخاطية والجهاز الهضمي والجلد. يمكن العثور عليها أيضًا على fomites بما في ذلك الطاولات ومواد الملابس وبياضات الأسرّة. من بين جميع أنواع المكورات العنقودية ، فقط المكورات العنقودية البشروية (نبات طبيعي من جلد الإنسان) و بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية أكثر أهمية إكلينيكيًا للبشر. بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية توجد عادة ككائن حي دقيق مقيم أو عابر على جلد الإنسان.

انقر هنا لشراء كتاب علم البكتيريا

في معمل الأحياء الدقيقة ، بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية يمكن عزلها بسهولة عن طريق أخذ عينات من أنف وجلد المتطوعين وزراعتها على وسائط النمو / الثقافة البكتريولوجية التي تدعم نموهم. يشار إلى أن نسبة جيدة من الأفراد الأصحاء يحملون بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية في أنوفهم ، ويمكن أن يكون هؤلاء الأشخاص معديين للمضيفين المعرضين للإصابة عن طريق نقل الميكروب عبر أيديهم (بعد التقاط أنوفهم) أو من خلال ملامسات الجسم. بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية تسبب التهاب المعدة والأمعاء ويمكنها أيضًا استعمار المهبل الأنثوي خاصة أثناء الحيض لتسبب العدوى. وبالتالي ، فإن معظم التهابات بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية بسبب سوء النظافة الشخصية والبيئية. بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية يسبب مجموعة متنوعة من الالتهابات / الأمراض في البشر وتشمل هذه الخراجات ، والتهابات الجروح ، والتهاب المعدة والأمعاء ، ومرض سم متلازمة الصدمة السامة (TSST) ، والالتهاب الرئوي ، والحروق ، وتسمم الدم. بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية تنتج مجموعة من الإنزيمات والسموم التي تساعد في إمراضها أو مسار المرض. بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية غالبا ما تتورط في الالتهابات القيحية البشرية مثل الدمامل والبثور والقوباء والبثور.

مسبب المرض المكورات العنقودية الذهبية عدوى

بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية يشتهر بالتسبب في مجموعة متنوعة من العدوى الغازية والمختلطة في البشر بما في ذلك الالتهابات التي تشكل القيح والتسمم الغذائي (التهاب المعدة والأمعاء) الذي يتميز بالقيء والتهابات الجلد والأمراض المنقولة بالدم. تعد التهابات المسالك البولية (UTIs) ، والالتهاب الرئوي ، والتهاب الضرع ، والتهاب الشغاف ، والتهاب السحايا والتهاب العظم والنقي بعضًا من العدوى أو الأمراض الخطيرة التي بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية متورط كعامل مسبب. بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية هو أيضا من بين العوامل المسببة المتورطة في معظم التهابات المستشفيات وخاصة التهابات الجروح بعد الجراحة. مقاومة الميثيسيلين المكتسبة من المجتمع بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية (CA-MRSA) ومقاومة الميثيسيلين المكتسبة من المستشفى بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية (HA-MRSA) هي عدوى مهمة أخرى تسببها سلالات مقاومة من مسببات الأمراض بكتريا المكورة العنقودية البرتقاليةمن الجدير بالذكر أن الممرض فقط بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية السلالات غازية بطبيعتها ، فضلاً عن كونها كائنات محللة للدم وتنتج تخثر الدم. هم مسؤولون إلى حد كبير عن العديد من الإصابات الناجمة عن المكورات العنقودية محيط.

غير مسببة للأمراض المكورات العنقودية الأنواع مثل S. البشرة غير جراحية ، غير قابلة للانحلال ولا تنتج إنزيمات تجلط الدم. غزو بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية، فضلًا عن ضراوتها وقدرتها المرضية على قدرة العامل الممرض على إنتاج مجموعة متنوعة من السموم والإنزيمات خارج الخلية التي تحدد مسار العدوى. تساعد هذه السموم والإنزيمات التي ينتجها الميكروب على زيادة شدة العدوى أثناءها بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية غزو. بشكل عام ، الفوعة و / أو الإمراضية من العوامل الممرضة بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية تعتمد إلى حد كبير على غزو السلالة الغازية ، والعمل المشترك أو التعاوني للسموم والإنزيمات خارج الخلية التي تنتجها. وهكذا ، فإن التسبب في بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية سيتم توسيعه هنا بناءً على عوامل الفوعة (مثل الإنزيمات والسموم) التي ينتجونها. السموم التي تنتجها بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية تم توضيحها أيضًا في هذا القسم.

  • إكسفولياتين: سموم التقشير أو التقشير (ET) هي سموم بروتينية ينتجها المكورات العنقودية الذهبية السلالات التي تسبب متلازمة الجلد المسموط العنقودية (SSSS) في البشر. يُعرف نوعان مصليان من السموم المقشرة ، وهما ETA (سموم بوساطة الكروموسومات) و ETB (سموم بوساطة البلازميد). ETA مستقر للحرارة بينما ETB هو سم قابل للحرارة ويظهر كل من السموم نشاط الاستريز والبروتياز الذي له تأثير على سلامة الجلد. SSSS هو مرض من المكورات العنقودية يسببه توكسين البلازميد (ETB) الذي ينتجه بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية ويتم اختباره سريريًا على أنه تقشر طبقة الجلد العلوية. في SSSS ، عادة ما يكون هناك فقدان واسع للبشرة (حالة تعرف باسم انحلال البشرة) ، وهذا يفضح المنطقة الحمراء تحت سطح الجلد. يحدث SSSS بشكل شائع عند الولدان والأطفال الصغار الذين تقل أعمارهم عن 5 سنوات ويمكن أن يحدث المرض أيضًا في القرود والفئران ولكن ليس في الجرذان. سموم Exfoliatin هي مواد فائقة الضخامة وتُعرف أيضًا باسم السموم المحللة للبشرة نظرًا لقدرتها على التسبب في تقشير واسع النطاق لجلد الإنسان (أي فقدان بشرة الجلد). هذه السموم متورطة أيضًا في التسبب في مرض القوباء العنقودية في البشر.
  • متلازمة الصدمة السامة التوكسين -1 (TSST-1): متلازمة الصدمة السامة توكسين -1 (TSST-1) هي فئة أخرى من المستضدات الفائقة التي تنتجها بكتريا المكورة العنقودية البرتقاليةويسبب مرض متلازمة الصدمة التسممية عند الإنسان. في مرض متلازمة الصدمة السامة، هناك إطلاق عميق للمكورات العنقودية الفائقة في مجرى الدم للأفراد المصابين وهذا يؤدي إلى تسمم الدم. تسمم الدم هي حالة طبية يوجد فيها كميات عالية من السموم في الدم. عادة ما يعاني المرضى الذين يعانون من مرض متلازمة الصدمة التسممية من تقشر الجلد (شكل 1) ، ويمكن أن يتطور هذا في جميع أنحاء الجسم تمامًا كما هو الحال في حالات SSSS. مرض متلازمة الصدمة التسممية هو مرض قاتل وشديد يتميز سريريًا بطفح جلدي متقشر واسع الانتشار وقيء وآلام في العضلات وارتفاع في درجة الحرارة وإسهال بالإضافة إلى الإصابة الكلوية والكبدية في بعض الحالات المعقدة. يتأثر معظم الأطفال الصغار والنساء الذين يستخدمون أنواعًا معينة من السدادات القطنية خلال فترة الحيض بالمرض. يمكن أيضًا الإصابة بمرض متلازمة الصدمة التسممية عند النساء والرجال غير الحائض الذين قد يكون لديهم عدوى أخرى مثل التهابات الجروح. على وجه التحديد ، يحفز TSST-1 الإنتاج الضخم للسيتوكينات (مثل الإنترلوكينات وعامل نخر الورم والإنترفيرون) دون توافر أي مستضد معالج للهجوم ، وهذا يؤدي إلى صدمة سامة بسبب تسمم الدم. يعاني الأشخاص الذين لا يمتلكون الجسم المضاد المعادل المناسب ضد TSST-1 من تكرار الإصابة بمرض متلازمة الصدمة السامة بسبب الإنتاج الهائل للسيتوكينات التي تشعل TSST-1 في الأفراد المصابين.
شكل 1. تقشر النخيل والإبهام (السهام) بسبب مرض المكورات العنقودية التوكسين -1 (TSST-1) لمتلازمة الصدمة السمية. مركز السيطرة على الأمراض
  • إنتروتوكسين: السموم المعوية هي مضادات فائقة تنتج عن مسببات الأمراض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية السلالات التي تسبب السموم، نوع من التسمم الغذائي لدى البشر. السموم المعوية بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية تم تصنيفها كبروتينات A و B و C و D و E. تشتهر هذه الفئات من السموم بتحفيز الإنتاج الهائل للسيتوكينات التي تسبب التسمم الغذائي بالمكورات العنقودية لدى البشر الذين يستهلكون بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية طعام ملوث. يتم إنتاج السموم المعوية للمكورات العنقودية أو تشكيلها مسبقًا في الطعام ، وهي تتوسطها البلازميد وتتوسط صبغياً ، وبعضها ينقل عن طريق العاثيات (على سبيل المثال ، السم المعوي أ). يمكن أيضًا إنتاج السموم المعوية العنقودية عن طريق العوامل الممرضة بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية في الأمعاء للإنسان المصاب. السموم المعوية المسببة للأمراض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية ترتبط جينياً بـ TSST-1 ، وكلاهما يشتركان في العديد من الخصائص معًا. ومع ذلك ، فإن السموم المعوية أكثر استقرارًا للحرارة ومقاومة للإنزيمات في الجهاز الهضمي للأشخاص المصابين من TSST-1. عادة ما يتميز التسمم الغذائي بالمكورات العنقودية بالإسهال غير الدموي وتشنجات البطن والقيء (المعروف أيضًا سريريًا باسم قيء). تحفز السموم المعوية مثل TSST-1 الإنتاج الهائل للسيتوكينات التي تنشط مركز التقيؤ في الدماغ ، وهذا يسبب التهاب المعدة والأمعاء.
  • توكسين ستافيلوكوكال ألفا (ألفا): سموم المكورات العنقودية ألفا (α) هي سموم الحالة للخلايا التي تنتجها مسببات الأمراض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية، والتي لها تأثير قاتل على أغشية الخلايا للخلايا حقيقية النواة. وهي أقوى أنواع الهيموليسين التي تنتج عن تلف الغشاء بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية. تعمل هذه السموم بشكل أساسي على مجموعة متنوعة من أغشية الخلايا حيث تسبب انحلال الدم والنخر. تسبب سموم ألفا التحلل عن طريق إنتاج مسام أو ثقوب صغيرة في أغشية الخلايا (على سبيل المثال ، كريات الدم الحمراء) ، مما يؤدي إلى خسارة هائلة لمواد الخلية من الخلايا التالفة.
  • بيتا ستافيلوكوكال (β) توكسين: سموم المكورات العنقودية بيتا (β) أقل تسممًا للخلايا من ذيفان ألفا ولكنها تهاجم أيضًا خلايا كرات الدم الحمراء وبعض خلايا الأعصاب (على سبيل المثال ، سفينجوميلين). سموم بيتا لها قابلية عالية للخلايا الغنية بالدهون حيث تسبب انحلال الدم.
  • توكسين ستافيلوكوكال جاما (γ): يتم إنتاج سموم جاما العنقودية (γ) بواسطة كليهما بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية و S. البشرة. تزعزع سموم جاما سلامة أغشية الخلايا مثل الهيموليزينات الأخرى التي تنتجها بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية.
  • ليوكوسيدين: Leukocidin هو غشاء خلوي يضر بالسموم التي تنتجها السلالات المسببة للأمراض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية. تقتل الكريات البيض على وجه التحديد عن طريق إنشاء مسام أو ثقوب صغيرة تزيد من فقدان المواد من الخلية التالفة ، وبالتالي تمنع عملية البلعمة في المضيف البشري المصاب. بانتون فالنتين (P-V) leukocidin كما يطلق عليها غالبًا هي الحالة للدم بطبيعتها ، وهي في الغالب متورطة في غالبية المقاومين. المكورات العنقودية الذهبية الالتهابات (مثل مقاومة الميثيسيلين المكورات العنقودية الذهبية، MRSA).

إنزيمات خارج الخلايا من إنتاج بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية

    يعزز بقاء العامل الممرض في البالعات من خلال إنتاج إنزيم الكاتلاز. يستخدم إنتاج الكاتلاز لتحديد الكيمياء الحيوية بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية في المختبر ، ويقوم بتحويل بيروكسيد الهيدروجين (H2ا2) إلى الماء والأكسجين وبالتالي عزل أو حماية مواقع الجسم المصابة من الخلايا البلعمية.
  1. البروتياز: البروتياز أو البروتينات هي إنزيمات خارج الخلية تنتجها مسببات الأمراض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية، والتي تساعد العامل الممرض في تكسير جزيئات البروتين.
  2. نوكلياز: نوكلياز هو إنزيم ينتجه مسبب للأمراض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية، والتي تكسر الأحماض النووية للخلايا المصابة في الإنسان المضيف. إنزيمات الدناز التي تنتجها العوامل المسببة للأمراض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية تؤدي وظيفة مماثلة مع نوكليازات من حيث أنها تدمر الحمض النووي للخلية المضيفة.
  3. بيتا لاكتاماز: بيتا لاكتاماز هو إنزيم ينتجه مسبب للأمراض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية، وهي ذات أهمية إكلينيكية من حيث أن هذه الفئة من الإنزيمات تمنح العامل الممرض القدرة على تطوير مقاومة لمجموعة من المضادات الحيوية الاصطناعية والعوامل الأخرى المضادة للميكروبات. إنزيمات بيتا لاكتاماز المسببة للأمراض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية تحلل المضادات الحيوية بيتا لاكتام مثل البنسلين.
  4. الليباز: الليباز هي إنزيمات مدمرة للدهون أو الدهون تنتجها مسببات الأمراض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية. إنتاج هذا الإنزيم عن طريق مسببات الأمراض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية سلالات تمنع عملية البلعمة في الخلايا البشرية المضيفة المصابة. تقوم إنزيمات Coagulase بتحويل الفيبرينوجين إلى جلطة الفيبرين التي تحيط بالمواقع المصابة وتحميها من عمل الخلايا البلعمية. يستخدم إنتاج تجلط الدم (عامل تخثر الدم) لتحديد العوامل المسببة للأمراض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية في مختبر الأحياء الدقيقة السريرية.
  5. ستافيلوكيناز: Staphylokinase هو إنزيم خارج الخلية ينتج عن الممرض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية، وهو منشط البلازمينوجين (أي أن الإنزيم يحفز نشاط بروتيني شبيه بالبلازمين والذي يحلل الفيبرين). قد يساعد الستربتوكيناز في انتشار الممرض داخل العائل بسبب قدرته على تحلل جلطات الفيبرين.
  6. هيالورونيداز: Hyaluronidase هو إنزيم يكسر حمض الهيالورونيك الذي يشكل الأنسجة الضامة للمضيف. حمض الهيالورونيك يعرف باسم الأسمنت الأنسجة. قدرة الممرض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية يشجع إنتاج الهيالورونيداز على انتشار العامل الممرض في أنسجة العائل.
  7. بروتين أ: يوجد البروتين أ في جدار الخلية في أغلب الأحيان بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية سلالات ، وتمنع تنشيط المكمل في الخلية المضيفة. يعتبر البروتين A مضادًا للبلعمة بطبيعته ، وهو يرتبط بالجزء القابل للتبلور (جزء Fc) من جزيئات الجسم المضاد (على سبيل المثال ، IgG) ، وبالتالي يمنع البلعمة والتطهير. بهذه الطريقة ، يساهم البروتين A (المعروف أيضًا باسم بروتين سطح المكورات العنقودية) في ضراوة مسببات الأمراض. بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية.

التشخيص المختبري لـ المكورات العنقودية الذهبية عدوى يعتمد التشخيص المختبري لمرض المكورات العنقودية بشكل أساسي على عزل وتحديد العامل الممرض الغازي من خلال الفحص المجهري والثقافة. تُستخدم أيضًا الاختبارات المصلية والكيميائية الحيوية (على سبيل المثال ، اختبارات الكاتلاز و DNase و coagulase) في كتابة سلالة بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية متورط في عملية المرض - منذ ذلك الحين بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية هو أيضا عضو في النباتات الطبيعية لجسم الإنسان. عينات الدم ، السائل النخاعي ، البلغم ، نضح القصبة الهوائية ، القيح ، وعينات المسحات السطحية من المواقع المصابة (مثل الجرح والحروق) هي أمثلة على العينات السريرية التي تم جمعها للتحقيقات المعملية. يكشف تلطيخ الجرام عن الكوتشي الشبيه بالعنب موجب الجرام في مجموعات أو رباعيات أو أزواج تحت المجهر. مانيتول ملح أجار (MSA) هو وسيط انتقائي (يحتوي على كلوريد الصوديوم الذي يثبط الكائنات الحية الطبيعية الأخرى وغير المكورات العنقودية) المستخدمة للكشف عن بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية واستعادة العامل الممرض من العينات السريرية الناتجة عن عدوى بكتيرية / جرثومية مختلطة. بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية ينتج عدة أنواع من انحلال الدم بما في ذلك انحلال الدم بيتا وانحلال الدم ألفا وانحلال الدم بأشعة جاما على وسط أجار الدم (الشكل 2). بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية يمكن أيضًا تربيتها وعزلها بنجاح على أجار الدم - حيث تنتج مستعمرات بيضاء أو شاحبة للدم (الشكل 3). ينمو أيضًا على أجار الشوكولاتة وأجار MacConkey. بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية تنمو بشكل هوائي عند 35-37 درجة مئوية.

الشكل 2. لوحة ثقافة الدم توضح الأنواع المختلفة لانحلال الدم الناتج عن مسببات الأمراض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية على لوحات وسائط الثقافة المخصبة بالدم.الصورة مجاملة: https://www.microbiologyclass.com الشكل 3. مستعمرات بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية (السهام) على طبق أجار الدم. بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية تنتج مستعمرات صغيرة شاحبة على أجار الدم. الصورة مجاملة: https://www.microbiologyclass.com

المناعة ضد المكورات العنقودية الذهبية عدوى

يعتمد دفاع المضيف ضد أمراض المكورات العنقودية أو الالتهابات على عمل الخلايا البلعمية ضد مسببات الأمراض الغازية. على الرغم من أن البلعمة تلعب دورًا نشطًا في منع تطور العدوى ، إلا أنها مسببة للأمراض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية بارع في إنتاج السموم والإنزيمات خارج الخلية التي تعطل مسار عمل البالعات. لم يتم تطوير مناعة نشطة في المضيف ضد عدوى المكورات العنقودية المستقبلية بعد الإصابات السابقة بمسببات الأمراض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية.

علاج المكورات العنقودية الذهبية عدوى

يعتمد علاج مرض المكورات العنقودية على إعطاء فئة معينة من المضادات الحيوية التي يكون الممرض عرضة لها. كلها معزولة المكورات العنقودية يجب أن تخضع الأنواع لاختبارات الحساسية للمضادات الميكروبية من أجل توجيه العلاج. على الرغم من أنها مسببة للأمراض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية يقاوم بعض المضادات الحيوية القوية المعروفة مثل السيفالوسبورينات ، والفانكومايسين ، والميثيسيلين ، والأوكساسيلين والبنسلين ، وهي بعض الأدوية المختارة المستخدمة في علاج مرض المكورات العنقودية أو الالتهابات. ومع ذلك ، سلالات بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية توجد الآن مقاومة للميثيسيلين والبنسلين والفانكومايسين في كل من المجتمع وبيئة المستشفى. تصريف السوائل أو القيح في الخراج الناجم عن بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية يمكن استخدامها في إدارة العدوى القيح بوساطة العوامل الممرضة. يجب معالجة التسمم الغذائي بالمكورات العنقودية من خلال استبدال السوائل والكهارل عن طريق إعطاء الكمية الصحيحة من محلول السكر والملح (SSS) للمرضى المصابين لأن المرض يؤدي عادة إلى فقدان كبير للسوائل من الجسم.

منع ومراقبة المكورات العنقودية الذهبية عدوى

المكورات العنقودية الأنواع هي الكائنات الحية المعتادة لجسم الإنسان وخاصة الأنف أو الجلد حيث تتواجد كنباتات طبيعية طبيعية. معظم الأفراد الذين يؤويون مسببات الأمراض بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية لا تظهر عليهم أعراض ، ويطلقون العامل الممرض على العوائل المعرضة للإصابة من حولهم. يجب أن تستند السيطرة على عدوى المكورات العنقودية والوقاية منها في بيئة المستشفى إلى ممارسة التدابير المناسبة لمكافحة العدوى في المستشفى. لا يوجد لقاح حاليًا للوقاية من أمراض المكورات العنقودية أو العدوى ، لذلك من الضروري للأفراد ومؤسسات المستشفيات الحفاظ على ممارسات النظافة الشخصية والبيئية وتشربها مثل غسل اليدين والتطهير المناسب للأسطح. يجب على الأطباء والممرضات وغيرهم من العاملين الصحيين الحفاظ على أسلوب التعقيم أثناء قيامهم بعملهم خاصة حول أجنحة الأطفال حديثي الولادة وغرف العمليات لتجنب انتشار العدوى بسبب مسببات الأمراض. بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية في بيئة المستشفى. يجب تغطية الجروح والحروق بشكل صحيح وتطهيرها بالمطهرات أيضًا. ساعدت إزالة السدادات القطنية فائقة الامتصاص من الدورة الدموية العامة على تقليل حدوث مرض متلازمة الصدمة السامة عند النساء في فترة الحيض. يجب تجنب الأطعمة الملوثة ويجب أن يلتزم متداولو الأغذية دائمًا بالنظافة المناسبة في مناولة ومعالجة وإعداد وتوزيع الطعام لتجنب تفشي التسمم الغذائي بسبب المكورات العنقودية الذهبية.

أنواع أخرى من ستافيلوكوكي

  • S. saprophyticus هو سبب شائع لعدوى المسالك البولية المكتسبة من المجتمع. إنه سبب رئيسي لالتهاب المثانة لدى الشابات وهو في المرتبة الثانية بعد بكتريا قولونية أكثر الكائنات الحية المسببة شيوعًا للإصابة بالتهاب المسالك البولية غير المعقدة عند النساء ، وتوجد كنبات طبيعي في الجهاز التناسلي للأنثى والعجان. S. saprophyticus يوجد أيضًا في الخضروات والبيئة ، وكذلك في الجهاز الهضمي للحيوانات.
  • S. البشرة هو جزء من النباتات الطبيعية للإنسان ، ويوجد بكثرة على الجلد. إنها ليست مسببة للأمراض بطبيعتها ولكنها يمكن أن تسبب العدوى للمرضى الذين يعانون من نقص المناعة. S. البشرة هي بكتيريا انتهازية تتطلب خرقًا في الدفاعات الفطرية للمضيف لإحداث العدوى.
  • S. السكريات يسبب التهاب الشغاف المعدي ومن المعروف أنه يلوث عينات من الصفائح الدموية المأخوذة من البشر.
  • S. lugdunensis هو سبب شائع لالتهابات الجلد والأنسجة الرخوة في المجتمع. يحدث على شكل نبات طبيعي على جلد الإنسان ، ولكن تم تسجيله كسبب للعدوى البشرية الخطيرة بما في ذلك التهاب العظم والنقي والتهاب المفاصل وتسمم الدم والتهابات الجروح والتهاب الشغاف العدواني.
  • S. warneri يوجد على جلد الإنسان والحيوان كنبات طبيعي. نادرًا ما يسبب المرض للإنسان ، ولكنه قد يتسبب أحيانًا في الإصابة بالعدوى في المرضى الذين يتعرض جهاز المناعة لديهم للخطر.
  • انترميديوس S. معزول عن الأفخاذ الأمامية للحمام والكلاب والمنك والخيول. وهو جزء من النباتات الطبيعية في تجويف الفم والجهاز التنفسي العلوي والجهاز البولي التناسلي الأنثوي والجهاز الهضمي ويمكن العثور عليه في الأمراض البشرية. انترميديوس S. هو كائن انتهازي يمكن أن يسبب العدوى في مضيفات بشرية معرضة للخطر.
  • S. الرأس هو نوع سلبي تجلط الدم من المكورات العنقودية. وهو جزء من الفلورا الطبيعية لجلد فروة الرأس والوجه والرقبة والأذنين وقد ارتبط بالتهاب شغاف القلب الاصطناعي.
  • S. caprae متورط في التهابات مجرى الدم والمسالك البولية والعظام والمفاصل. تم عزله في الأصل من الماعز ، ولكن تم عزله أيضًا من العينات البشرية.
  • S. haemolyticus هو كائن انتهازي يوجد بكثرة في الإبط والعجان والمناطق الأربية كنباتات طبيعية كما أنه يستعمر الرئيسيات والحيوانات الأليفة الأخرى.

قراءة متعمقة

بروكس جي إف ، بوتيل جي إس ومورس إس إيه (2004). علم الأحياء الدقيقة الطبية ، الطبعة 23. ماكجرو هيل للنشر. الولايات المتحدة الأمريكية.

جيليجان بي إتش ، شابيرو دي إس وميلر إم بي (2014). حالات في علم الأحياء الدقيقة الطبية والأمراض المعدية. الطبعة الثالثة. مطبعة الجمعية الأمريكية لعلم الأحياء الدقيقة ، الولايات المتحدة الأمريكية.

Madigan MT ، Martinko JM ، Dunlap P.V and Clark D.P (2009). بيولوجيا بروك للكائنات الدقيقة ، الطبعة الثانية عشر. بيرسون بنجامين كامينغز ، الولايات المتحدة الأمريكية.

ماهون سي آر ، ليمان دي سي ومانوسيليس جي (2011). كتاب علم الأحياء الدقيقة التشخيصي. الطبعة الرابعة. ناشر سوندرز ، الولايات المتحدة الأمريكية.

باتريك ر.موراي ، إلين جو بارون ، جيمس هـ.جورجنسن ، ماري لويز لاندري ، مايكل أ.فالير (2007). دليل علم الأحياء الدقيقة السريرية ، الطبعة التاسعة: الجمعية الأمريكية لعلم الأحياء الدقيقة.

ويلسون ب.أ ، ساليرز إيه ، ويت دي دي ، وينكلر إم إي (2011). التسبب البكتيري: نهج جزيئي. الطبعة الثالثة. مطبعة الجمعية الأمريكية لعلم الأحياء الدقيقة ، الولايات المتحدة الأمريكية.

وودز جي إل وواشنطن جا (1995). الطبيب ومختبر الأحياء الدقيقة. Mandell GL ، Bennett JE ، Dolin R (محرران): مبادئ وممارسات الأمراض المعدية. الطبعة الرابعة. تشرشل ليفينجستون ، نيويورك.


المكورات العنقودية الذهبية - علم الأحياء

كلمات الوسم: Staphylococcus aureus ، Staphylococcus ، Staph ، Staphylococcal ، S. aureus ، MRSA ، CA-MRSA ، superbug ، عدوى المكورات العنقودية ، عدوى الجروح ، التسمم الغذائي ، متلازمة الصدمة السامة ، مقاومة المضادات الحيوية ، العنقوديات البشرة ، الفلورا الطبيعية ، بكتيريا الجلد ، علم الجراثيم ، علم الاحياء المجهري

المكورات العنقودية الذهبية

المملكة: البكتيريا
اللجوء: شركة ثابتة
الفئة: عصيات
الترتيب: عصيات
العائلة: المكورات العنقودية
الجنس: المكورات العنقودية
الأنواع: المكورات العنقودية الذهبية


المراجع الشائعة: Staphylococcus، Staph، MRSA، Superbug

التسبب في بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية الالتهابات

المكورات العنقودية الذهبية يسبب مجموعة متنوعة من الالتهابات القيحية والسموم في البشر. يسبب آفات جلدية سطحية مثل يغلي, الأناقة و الدمامل التهابات أكثر خطورة مثل التهاب رئوي, التهاب الضرع, الالتهاب الوريدي, التهاب السحايا، و التهابات المسالك البولية والتهابات عميقة الجذور ، مثل التهاب العظم والنقي و التهاب داخلى بالقلب. بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية هو سبب رئيسي ل عدوى المستشفى المكتسبة الجروح والالتهابات الجراحية المصاحبة للأجهزة الطبية الساكنة. بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية الأسباب تسمم غذائي عن طريق إطلاق السموم المعوية في الطعام ، و متلازمة الصدمة السامة عن طريق إطلاق superantigens في مجرى الدم.

بالرغم ان المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين (MRSA) في المستشفيات لعدة عقود ، ظهرت سلالات MRSA مؤخرًا خارج المستشفى وأصبحت تُعرف باسم المجتمع المرتبط- MRSA ( (CA-MRSA) أو الخارقة سلالات من الكائن الحي ، والتي تمثل الآن غالبية التهابات المكورات العنقودية التي تظهر في غرفة الطوارئ أو العيادة.

بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية يعبر عن العديد من الإمكانات عوامل الخطورة: (1) البروتينات السطحية التي تعزز استعمار الأنسجة المضيفة (2) الغازات التي تعزز انتشار البكتيريا في الأنسجة (لوكوسيدين, كينازات, هيالورونيداز) (3) العوامل السطحية التي تمنع الابتلاع البلعمي (كبسولة, بروتين أ) (4) الخصائص البيوكيميائية التي تعزز بقائهم على قيد الحياة في البالعات (الكاروتينات, الكاتلاز إنتاج) (5) أقنعة مناعية (بروتين أ, تجلط الدم) (6) السموم المدمرة للأغشية التي تحلل أغشية الخلايا حقيقية النواة (الهيموليزين, الليوكوتوكسين, لوكوسيدين (7) السموم الخارجية التي تلحق الضرر بأنسجة العائل أو تثير أعراض المرض (SEA-G, تسست, ET) و (8) متأصل ومكتسب مقاومة العوامل المضادة للميكروبات.

الشكل 2. محددات الفوعة المكورات العنقودية الذهبية

بالنسبة لغالبية الأمراض التي تسببها بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية، التسبب في المرض متعدد العوامل ، لذلك من الصعب التحديد الدقيق لدور أي عامل معين. ومع ذلك ، هناك ارتباطات بين سلالات معزولة عن أمراض معينة والتعبير عن محددات ضراوة معينة ، مما يشير إلى دورها في مرض معين. أدى تطبيق البيولوجيا الجزيئية إلى إحراز تقدم في كشف التسبب في أمراض المكورات العنقودية. تم استنساخ الجينات التي تشفر عوامل الفوعة المحتملة وتسلسلها ، وتمت تنقية العديد من سموم البروتين. مع بعض سموم المكورات العنقودية ، يمكن أن تتكاثر أعراض المرض البشري في الحيوانات التي تحتوي على سموم البروتين المنقى ، مما يساعد على فهم آلية عملها.

عدوى المكورات العنقودية البشرية متكررة ، ولكنها عادة ما تظل موضعية عند بوابة الدخول بواسطة دفاعات المضيف الطبيعي. قد تكون البوابة عبارة عن بصيلة شعر ، ولكنها عادة ما تكون عبارة عن شق في الجلد قد يكون عبارة عن إبرة دقيقة أو جرح جراحي. الأجسام الغريبة ، بما في ذلك الخيوط الجراحية ، يتم استعمارها بسهولة بواسطة المكورات العنقودية ، مما قد يجعل من الصعب السيطرة على العدوى. بوابة دخول أخرى هي الجهاز التنفسي. يعد الالتهاب الرئوي العنقودي من المضاعفات المتكررة للأنفلونزا. استجابة المضيف الموضعية لعدوى المكورات العنقودية هي الالتهاب ، وتتميز بارتفاع درجة الحرارة في الموقع ، والتورم ، وتراكم القيح ، ونخر الأنسجة. Around the inflamed area, a fibrin clot may form, walling off the bacteria and leukocytes as a characteristic pus-filled boil or abscess. More serious infections of the skin may occur, such as furuncles or impetigo. Localized infection of the bone is called osteomyelitis. Serious consequences of staphylococcal infections occur when the bacteria invade the blood stream. A resulting septicemia may be rapidly fatal a bacteremia may result in seeding other internal abscesses, other skin lesions, or infections in the lung, kidney, heart, skeletal muscle or meninges.

FIGURE 3. Sites of infection and diseases caused by المكورات العنقودية الذهبية


المواد والأساليب

Cell types used

Fig. 1a (luciferase) Cell type: HEK293T
Fig. 1b (NNGRR(T/V)) Cell type: HEK293
Fig. 1c (SaCas9 vs SpCas9) Cell type: HEK293FT
Fig. 1d (top) (gRNA length — VEGFA) Cell type: HEK293
Fig. 1d (mid) (gRNA length — GFP) Cell type: HEK293-GFP
Fig. 1d (bottom) (gRNA length — CCR5) Cell type: HEK293
Fig. 2b–d (nickases) Cell type: HEK293FT
Fig. 3a–c (AAV transduction) Cell type: HEK293
Fig. 3d–f (AAV transduction) Cell type: HEK293FT
Fig. 4a, b (GUIDE-seq) Cell type: U-2 OS

زراعة الخلايا

HEK293, HEK293FT (Life Technologies, catalog #R700-07), HEK293-GFP (GenTarget, catalog #SC001), and U2-OS (ATCC #HTB-96) cells were maintained in Dulbecco’s modified Eagle medium (DMEM Life Technologies) supplemented with 10 % fetal bovine serum (FBS), 5 % penicillin/streptomycin, and 2 mM Glutamax. Cells were kept at 37 °C in a 5 % CO2 حاضنة.

Plasmid and gRNA construction

The pCMVSau plasmid expressing a human codon optimized SaCas9 and a customizable U6-driven gRNA scaffold have been previously described [18]. Cognate luciferase indicator constructs were generated as previously described [14]. Maps of these plasmids and all other SaCas9 plasmids are shown in Figure S1 in Additional file 1.

gRNA used in Fig. 1a was generated by cloning annealed oligos containing the target sequence into pCMVSau. gRNAs used for data shown in Figs. 1b–d and 2d were generated by PCR and transfected as amplicons containing U6 promoter, spacer sequence, and TRACR scaffold. gRNAs used for data shown in Figs. 2b, c and 4a, b were generated by ligating either one or two of these into a pUC19 backbone vector via Gibson Assembly (New England Biolabs).

AAV vectors used in Fig. 3a–c were constructed by Gibson Assembly of one or two gRNA cassettes into SaCas9-containing AAV backbone pSS3. Vectors used in Fig. 3d–f were constructed by subcloning gRNA cassette pairs from vectors pAF089, pAF091, pAF092 into pSS60. Inverted terminal repeats (ITRs) were confirmed by XmaI digest of the vectors.

Transfections

Cells were seeded at a density of 100,000 cells/well in 24-well plates. After 24 hours, cells were transfected with 250 ng of gRNA plasmid or amplicon and 750 ng of either wild-type Cas9 plasmid, Cas9-D10A nickase plasmid, or Cas9-N580A nickase plasmid. All transfections were performed in duplicate using either Lipofectamine 3000 (Life Technologies) or MirusTransIT-293 reagent (Mirus Bio).

Luciferase analysis

293T cells were seeded at 1.25 × 10 5 cells per well in 12-well plates. Cells were transfected using the calcium phosphate method with 1 μg of the SaCas9/gRNA expression vector, 250 ng of a cognate gRNA firefly luciferase indicator plasmid, and 10 ng of a renilla luciferase internal control plasmid. Transfected cells were harvested 72 hours post-tranfection and lysed in Passive Lysis Buffer (Promega) and then assayed for luciferase activity using a Dual Luciferase Assay Kit (Promega).

GFP analysis

At 3.5 days post-transfection, cells had their media removed and were washed with 500 μl of phosphate-buffered saline (PBS). Next, 200 μl of trypsin was added to the cells and they were incubated at 37 °C with 5 % CO2 for 5 min. Trypsinization was halted by adding 500 μl of complete media to each well. Cells were collected from each well and transferred to eppendorf tubes, spun down at 3000 rpm for 7 min, washed with 1 ml fluorescence-activated cell sorting (FACS) buffer (PBS with 3 % FBS) and spun down again, and finally resuspended in 200 μl FACS buffer. Cells were then analyzed with a BD Accuri C6 flow cytometer.

DNA analysis

DNA was harvested 72 hours post-transfection or post-infection using an Agencourt DNAdvance genomic DNA isolation kit (Beckman) with a 4 hour lysing period, according to the manufacturer’s directions. Genomic DNA was then purified using Agencourt AMPure XP beads (Beckman) as per the manufacturer’s protocol.

For T7E1 assays, locus PCRs were performed to amplify regions of VEGF أ, CCR5، و B2M. All reactions were performed with Phusion high-fidelity DNA polymerase (New England Biolabs) with resulting products purified by Agencourt AMPure XP beads (Beckman) according to the manufacturer’s instructions. T7E1 digestion was then performed in NEB Buffer 2 according to manufacturer’s instructions and resulting cleavage products were analyzed on a Qiagen QIAxcel Advanced System (Qiagen).

PCR conditions (Table S3 in Additional file 1).

Locus: VEGF(1) Primers: OME6/OME8 Annealing Temp: 67.5 °C
Locus: VEGF(2) Primers: AF116/AF117 Annealing Temp: 64 °C
Locus: CCR5(1) Primers: AF205/AF208 Annealing Temp: 64 °C
Locus: CCR5(2) Primers: AF209/AF211 Annealing Temp: 64 °C
Locus: B2M Primers: GWED67/68 Annealing Temp: 65 °C

For nickase assays, amplified VEGF أ locus fragments were cloned into pCR4-TOPO vector using ZeroBlunt TOPO Cloning Kit (Life Technologies). TOPO reaction products were then transformed in One Shot Top10 chemically competent الإشريكية القولونية الخلايا. Cells were plated on carbenicillin LB agar plates and incubated overnight at 37 °C. Plasmid DNA was sequenced by Macrogen Corp. and Genewiz, Inc. using an M13 forward primer.

Viral vector production and titration

HEK293 cells were maintained in DMEM supplemented with 10 % FBS, 100 U/ml penicillin, and 100 U/ml streptomycin on 150-mm petri dishes in 5 % CO2 at 37 °C incubation. HEK293 cells were split 1:3 at 18 hours prior to transfection. AAV2 vectors were packaged with the “triple transfection” method using three plasmids: (1) 60 μg of pHelper (Cell Biolabs, Inc., San Diego, CA, USA) expressing E2A, E4, and VA from adenovirus (2) 50 μg of pRC2 expressing Rep2 و Cap2 from AAV2 (Cell Biolabs, Inc.) and (3) 30 μg of pSS/pAF plasmids with ITRs from wild-type AAV2 and CRISPR components. Mirus TransIT-293 reagent (420 μl Mirus Bio LLC, Madison, WI, USA) was mixed with 14 ml of OptiMEM and incubated at room temperature for 10 min before being added to the mixture of three packaging plasmids. After another 10-min incubation, the transfection mix was evenly distributed to five plates of HEK293 cells. At 70 hours post-transfection, supernatants and HEK293 production cells were collected by pelleting and centrifugation. Cell pellets underwent sonication, CsCl ultracentrifugation, and dialysis with 1× PBS to yield recombinant AAV2 viral particles.

To titrate AAV2 preparations, 10 μl of dialyzed viral vector was incubated in 90 μl of DNaseI solution at 37 °C for 1 hour, followed by serial dilution with ddH2O. Droplets were generated with Bio-Rad QX200 using 70 μl of droplet generation oil and 20 μl of samples including probe, saCas9-1-Probe (5′-6FAM-catcgggattacaagcgtggggtatggg-MGB-NFQ-3′), and primers, OliSS67 (5′-gaactacattctggggctgg-3′) and OliSS68 (5′-acgttggcctccttgaacag-3′). PCR reactions were carried out with 40 μl of droplet mix on a regular thermocycler. Droplets were read with Bio-Rad QX200 system to quantify positive and negative droplets. Viral vector titers were obtained by multiplying ddPCR readouts and dilution factors.

Vector transduction and western blotting

HEK293 cells were plated at a density of 100,000 cells/well in a 24-well plate and transduced with AAV2 vectors packaging U6-driven gRNA and EFS-driven SaCas9 at a multiplicity of infection (MOI) of 10,000 viral genome (vg)/cell. Growth medium was aspirated off the 24-well plate 72 hours post-transduction and cells were lysed with lysis buffer from the Agencourt DNAdvance kit (Beckman Coulter, Brea, CA, USA) followed by genomic DNA (gDNA) extraction, locus PCR (VEGF and CCR5 loci), and T7E1 assay to quantify genomic modification.

For western blotting, cells were lysed with 1× RIPA buffer with 1× cOmplete ULTRA protease inhibitor cocktail (Roche Diagnostics Corporation, Indianapolis, IN, USA) and 1× PhosSTOP phosphatase inhibitor cocktail (Roche Diagnostics Corporation, Indianapolis, IN, SUA) at 72 hours post-transduction. Cells were lysed at 4 °C for 15 min and lysates were spun down at 13.3 krpm for 15 min at 4 °C. Supernatants were collected and protein concentrations were quantified using Pierce BCA protein assay kit (Life Technologies, Carlsbad, CA, USA). Total protein (41.7 μg) was subjected to 4–12 % NuPAGE Bis-Tris gel electrophoresis at 150 V for 75 min. Gel transfer was performed using High Molecular Weight program on the Trans-Blot Turbo Transfer System (BioRad, Hercules, CA, USA). After blotting with 5 % milk in 1× PBS-T, western blots were incubated separately with corresponding primary antibodies overnight: (1) mouse-anti-Flag (clone m2, F3165, Sigma-Aldrich, St Louis, MO, USA) at 1:1000 dilution in 5 % milk in PBS-T, and (2) mouse-anti-alpha tubulin (clone B7, sc-5286, Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX, USA) at 1:200 dilution in 5 % milk in PBS-T. Blots were washed with PBS-T three times prior to incubation with secondary antibody, goat-anti-mouse IgG-HRP (sc-2005, Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX, USA), at 1:5000 dilution in 5 % milk in TBS-T at room temperature for 1 hour. After four washes with 1× PBS-T, western blots were developed with Western Lightning Plus-ECL (Perkin Elmer, Waltham, MA, USA) and imaged.

Guide-seq

U-2 OS cells were maintained in DMEM (Life Technologies) supplemented with 10 % FBS, 1 % penicillin/streptomycin. Cells were kept at 37 °C in a 5 % CO2 حاضنة. Cells were nucleofected at a density of 200,000/well with 250 ng of gRNA plasmid (pAF015), 500 ng SaCas9 plasmid (pAF003), and 100 pmol dsODN [19] using SE Cell line nucleofection solution and the DN-100 program on a Lonza 4D- nulceofector (V02.16). The nucleofected cells were seeded in 1 ml media in a 24-well plate and media was changed 12 hours post-nucleofection. Cells were grown for 72 hours post-nucleofection and gDNA was harvested using an Agencourt DNAdvance gDNA extraction kit. dsODN integration at the target site was confirmed by restriction fragment length polymorphism assay with NdeI.

gDNA was quantified with the qubit high sensitivity dsDNA assay kit. Roughly 400 ng of gDNA from SpCas9-treated cells and 180 ng of gDNA from SaCas9-treated cells were sheared acoustically via the Covaris m220 instrument to an average length of 500 bp in a total volume of 130 μl 1× TE. The sheared product was concentrated by AMPure (1× ratio) according to the manufacturer's protocol and eluted in 15 μl of 1× TE. One microliter of the product was run on the Agilent Tapestation system using the D1000 tape to confirm appropriate sizing. The remaining 14 μl of the sheared DNA was end-repaired, A-tailed, and adapter ligated. Adapter-ligated product was cleaned via AMPure (0.9×), eluted in 10 μl 1× TE, and split into sense and anti-sense PCR reactions. Post-PCR products were cleaned via AMPure (1.2×) and eluted in 15 μl of 1× TE. A second round of PCR was then conducted to incorporate the P7 illumina adapter and capture bi-directionality of off-target sites based on dsODN incorporated at each site. The final PCR product was cleaned via AMPure (0.7×) and eluted in 30 μl 1× TE. One microliter of each reaction was analyzed via Agilent Tapestation system using the D1000 screen tape and quantified using the qubit high sensitivity dsDNA assay kit. Finally, each reaction was normalized into one library pool and sequenced on the Illumina Miseq according to the manufacturer's protocols.

We analyzed GUIDE-seq data following the method described in Tsai et al. [19]. Reads were aligned to the UCSC hg19 genome assembly using bowtie2 (PMID:22388286). We selected regions passing the bidirectional filter [19] or with reads originating at the presumptive cutting site (three bases away from the PAM).

Supporting data

MiSeq sequence data gathered for the GUIDE-seq experiment (Fig. 4) were deposited in the Sequence Read Archive (SRA) at NCBI with BioProject number PRJNA298919. The SpCas9 sense, antisense, and barcode data can be accessed via accession numbers SRX1341497, SRX1341608, and SRX1341607, respectively. The SaCas9 sense, antisense, and barcode data can be accessed via accession numbers SRX1341609, SRX1341611, and SRX1341610, respectively.


خيارات الوصول

احصل على الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


The history of MRSA infection goes back to 1961 when it was first described. Since then, the incidence and prevalence of MRSA infection have been increasing dramatically across the United States. Recently, some population studies have hintedਊt reducing HA-MRSA incidences in the United States but at the expense of a growing prevalence of CA-MRSA. The reported incidence of  MRSA infection ranges from 7% to 60%[4][5][6].

The commonly associated risk factors for MRSA infection are prolonged hospitalization, intensive care admission, recent hospitalization, recent antibiotic use, MRSA colonization, invasive procedures, HIV infection, admission to nursing homes, open wounds, hemodialysis, and discharge with long-term central venous access or long-term indwelling urinary catheter. A higher incidence of MRSA infection is also seen among healthcare workers who come in direct contact with patients infected with this organism.

Although advancing age by itself is not consideredਊ risk factor for MRSA infection, age more than 65 years is a significant risk factor for hospitalization. Hence, advancing age is indirectly linked to MRSA acquisition. Living in an area with a high prevalence of CA-MRSA or admission to a hospital withਊ high prevalence of HA-MRSA also is considered a significant risk factor for MRSA colonization[7].


6 CLINICAL IMPLICATIONS AND TREATMENT

6.1 Risk factors for and impact of بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية in CF lung disease

Methicillin sensitive بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية is one of the earliest bacteria occurring in the first year of life. Due to its ubiquitous nature, and nasal colonization in up to 30% of healthy people, search for risk factors is very difficult. For infants, birth by C-section is one reported factor associated with higher بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية عربه قطار. This has not been studied specifically for CF. A study comparing naso-pharyngeal microbiome in CF and non-CF infants during the first 6 months of life, showed differences in microbiome emerge within the first few months, where بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية was one of the taxa more dominant in CF. 81 Potential explanations could be the CF specific environment, that is, increased mucus, hypoxia, and inflammation occurring already in early life. More studies have examined risk factors for MRSA using CF Patient Registry data. A summary is provided in Table 2.

Patient related Environment related and other
Pancreatic insufficiency 82 Winter season 53
CF-related diabetes 2 Southern latitude 83, 84
Younger age/higher FEV1 82 مساء2.5 concentration in the year prior to birth 85
F508 del homozygote 82 MRSA exposure at work or home 86
Co-infection with P aeruginosa* * Also associated with risk to develop chronic infection.
82, 87
CF center with high MRSA prevalence* * Also associated with risk to develop chronic infection.
87
Increased hospitalizations/year* * Also associated with risk to develop chronic infection.
82, 87, 88
More CF clinic visits 84
Low Socioeconomic status* * Also associated with risk to develop chronic infection.
82, 87
More frequent cultures taken per year* * Also associated with risk to develop chronic infection.
87
  • مساء2.5, particulate matter of 2.5 μm.
  • * Also associated with risk to develop chronic infection.

Studies in pediatric CF patients showed increased airway inflammation with MSSA or MRSA 89-91 and lower lung function than those without بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية. 92 Therefore بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية prophylaxis is recommended in the first few years of life for all children with CF in several countries (eg, Australia, UK, Germany) and treatment of incident بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية is recommended whenever recovered. 93 This contrasts with the US guidelines of treating بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية (MSSA) only during exacerbations. 94 Although no specific guidelines exist for MRSA, many physicians treat MRSA aggressively.

Although in vitro studies on virulence factors do not necessarily explain the differences in clinical outcomes with MSSA versus MRSA infection, several epidemiologic studies showed worse outcomes with MRSA compared to MSSA, 95, 96 and reviewed by Zemanick and Hoffman. 91 The causative role of MRSA, that is, does lung function decline after acquisition of MRSA, showed different results depending on study population and the definitions of MRSA infection that were used. Sawicki et al found that subjects with subsequent acquisition of MRSA had faster FEV1 decline before and after incident MRSA than subjects who remained MRSA free. 88 This study included any incident MRSA case and excluded FEV1 obtained 90 days before and after the incident culture. In contrast, Dasenbrook et al using only persistent MRSA (≥3 positive cultures) found a faster rate of FEV1 decline after incident MRSA compared to before MRSA or those remaining MRSA free. 82 Such findings suggest that outcomes differ between chronic compared to intermittent MRSA infection.

6.2 Eradication of MRSA in people with CF

Attempts to eradicate MRSA early in the course of infection may be warranted to avoid or delay chronic infection. Several CF centers have reported successful eradication of MRSA using a variety of regimens yet only two randomized controlled trials have been conducted one in the United States 97 and one in Italy. 98 Both trials used nasal mupirocin for 5 days and trimethoprim-sulfamethoxazole (TMP-SMX) in combination with rifampin. Differences between the trials were duration of oral antibiotics of 14 days in the United States compared to 21 days in the Italian trial and additional skin and surface decontamination in the US trial. The US trial showed significantly lower MRSA positivity in the treated compared to the observational arm at day 28 (primary endpoint): 26% versus 82%, ص & lt 0.001. In contrast the Italian study, examining chronic MRSA negativity, that is, three negative cultures after 6 months, showed trends toward lower MRSA positivity with treatment however, this did not reach significance. Jointly these data indicate that early MRSA eradication is possible but duration and exact treatment regimen need to be defined.

The most frequently used antibiotics in non-randomized trials include fusidic acid (not licensed in the United States) and TMP-SMX mostly in combination with rifampin. More aggressive approaches using either a step-wise protocol to include an IV antibiotic if oral fusidic acid failed 99 or an a priori course of 3-week IV antibiotics followed by 6 weeks dual oral antibiotics based on susceptibility and inhaled vancomycin 100 have also been reported.

Two case series also reported eradication success of chronic MRSA infection using a 6 month therapy with fusidic acid and rifampin. 101, 102 A more recent trial in the United States compared dual oral antibiotics (rifampin with either TMP-SMX or minocycline) with versus without addition of inhaled vancomycin for 28 days [ClinicalTrials.gov NCT01594827]. Twenty-nine subjects were enrolled and results are pending publication.

A novel, dry powder formulation of inhaled vancomycin is being developed for chronic MRSA infections in CF. The phase 2 trial showed a significant reduction in CFU/g sputum, that is, the primary endpoint. A placebo controlled phase 3 study evaluating FEV1 and exacerbation frequency in subjects >6 years is under way [ClinicalTrials.gov NCT03181932].


Staphylococcus: From Harmless Skin Bacteria to Deadly Pathogen

An international research team, led by scientists from Tübingen and the German Center for Infection Research (DZIF) discovers additional component in staphylococcal cell wall that turns the bacterium potentially deadly.

البكتيريا المكورات العنقودية البشرويةis primarily a harmless microbe found on the skin and in the noses of humans. Yet some strains of this species can cause infections – in catheters, artificial joints, heart valves, and in the bloodstream – which are difficult to treat. These bacteria are often resistant to a particularly effective antibiotic, methicillin, and are among the most feared germs in hospitals. How these usually harmless skin microbes become deadly pathogens has been unclear up to now.

An international research team has now discovered what distinguishes peaceful S. البشرة microorganisms from the many dangerous invaders. The scientists have identified a new gene cluster that enables the more aggressive bacteria to produce additional structures in their cell walls. This morphological alteration allows the staphylococci to attach more easily to human cells forming the blood vessels, a process via which they can persist in the bloodstream to become pathogens. These new cell wall structures may also allow the spread of methicillin resistance, by transferring it, for example, from المكورات العنقودية البشروية to its more dangerous relative المكورات العنقودية الذهبية.

The study was carried out under the direction of researchers of the Cluster of Excellence “Controlling Microbes to Fight Infections” (CMFI) of the University of Tübingen and the German Center for Infection Research (DZIF) in cooperation with universities in Copenhagen, Hamburg, Shanghai and Hanover as well as the German Center for Lung Research (DZL) in Borstel. The results are being published in the journal Nature Microbiology.

Set apart by structure

A considerable portion of the cell walls of المكورات العنقودية – like other gram-positive bacteria – is made up of teichoic acids. Chain-like, these polymers cover the bacterial surface. Their chemical structures vary according to species.

“During our examination we determined that many pathogenic strains of S. البشرة have an additional gene cluster that contains information for the synthesis of wall teichoic acids that are actually typical of بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية،” says researcher Dr. Xin Du of the Cluster of Excellence of the CMFI and DZIF. She adds that experiments have shown S. البشرة bacteria with only species-specific teichoic acids in their walls are not very invasive, colonizing the surfaces of the skin and mucous membranes. If the wall teichoic acids for بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية are also present, Xin Du explains, they are unable to attach effectively to those surfaces. Instead, they are more successful in penetrating the tissues of their human host.

“At some point, a few S. البشرة clones took on the corresponding genes from بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية and became threatening pathogens as a result,” says Professor Andreas Peschel of the Cluster of Excellence CMFI and of the DZIF.

It’s long been known that bacteria can share genetic material through gene transfer. Bacteriophages – viruses that infect bacteria – carry out the transfer. Mostly, this takes place within one species and requires similar surface structures to which the bacteriophages bind.

“Differing cell wall structures normally prevent gene transfer between S. البشرة و S. aureus. ولكن في S. البشرة strains that can also produce the wall teichoic acids of بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية, that type of gene transfer suddenly becomes possible between different species,” explains Peschel. That would explain, he continues, how S. البشرة could transfer methicillin resistance to even more threatening – and then methicillin-resistant – بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية, adding that more investigation is still needed.

The new findings are an important step, says Peschel, towards developing better treatments or vaccinations against dangerous pathogens such as S. البشرة ST 23, which has been known for fifteen years and belongs to the group of HA-MRSE (healthcare-associated methicillin-resistant S. البشرة).

Reference: “Staphylococcus epidermidis clones express Staphylococcus aureus-type wall teichoic acid to shift from a commensal to pathogen lifestyle” by Xin Du, Jesper Larsen, Min Li, Axel Walter, Christoph Slavetinsky, Anna Both, Patricia M. Sanchez Carballo, Marc Stegger, Esther Lehmann, Yao Liu, Junlan Liu, Jessica Slavetinsky, Katarzyna A. Duda, Bernhard Krismer, Simon Heilbronner, Christopher Weidenmaier, Christoph Mayer, Holger Rohde, Volker Winstel and Andreas Peschel, 24 May 2021, علم الأحياء الدقيقة الطبيعة.
DOI: 10.1038/s41564-021-00913-z


شاهد الفيديو: Staphylococcus aureus العنقودية الذهبية (قد 2022).