Staphylococcus aureus

***Staphylococcus aureus*** (ľudovo **zlatý stafylokok(us)** alebo **stafylokok(us) zlatý**) je druh baktérie z rodu stafylokok (*Staphylococcus*).

Je to grampozitívna fakultatívne anaeróbna baktéria guľatého tvaru. Je to bežný člen mikrobioty tela, často sa nachádzajúci v horných dýchacích cestách a na koži. Zvyčajne sa správa ako komenzálny organizmus, no v niektorých prípadoch sa môže stať oportunistickým patogénom a spôsobovať infekcie kože, dýchacieho systému a otravu jedlom. Patogénne kmene produkujú virulenčné faktory (napr. toxíny) a na povrchu bunky exprimujú proteíny, ktoré viažu a inaktivujú protilátky. Celosvetovým problémom v medicíne je vývoj kmeňov rezistentným voči antibiotikám, napr. meticilín-rezistentný *S. aureus*. Napriek výskumu doteraz nebola schválená žiadna vakcína.

Odhadom 20 - 30 % populácie sú dlhodobí nosiči *S. aureus* ako prirodzenej zložky mikrobioty kože, nosnej dutiny a ženského pohlavného traktu. *S.aureus* môže spôsobovať širokú škálu chorôb, od miernych kožných infekcií (vyrážka, impetigo, vredy, abscesy) až po život ohrozujúce stavy (pneumónia, meningitída,osteomyelitída, endokartitída, syndróm toxického šoku, bakterémia a sepsa). Je jednou z piatich najčastejších príčin infekcií získaných v nemocnici a častou príčinou infekcií rán po operáciách.

## Mikrobiológia
*S.aureus* je fakultatívne anaeróbna, grampozitívna kokovitá baktéria. Je nepohyblivá a netvorí spóry. Tvorí veľké, kruhovité, zlato-žlté kolónie. Keď je kultivovaná na krvnom agare, je pozorovateľná hemolytická aktivita.

## Úloha v chorobách
*S.aureus* je zvyčajne komenzálna baktéria asymptomaticky kolonizujúca okolo 30% populácie, niekedy však môže spôsobovať choroby. Je ednoudruhotne keď sú porušené mukózne bariéry.

Infekcie spôsobené *S. aureus* sa prenášajú kontaktom s hnisom z infikovaných rán, kontaktom s kožou infikovaného človeka, používaním rovnakých objektov (uteráky, posteľná bielizeň, oblečenie, pomôcky na cvičenie...). Výmena kĺbov prináša riziko septickej artritídy, stafylokokovej endokartitídy a pneumónie.

### Kožné infekcie
Kožné infekcie sú najčastejšou infekciou spôsobenou *S. aureus*. Prejavuje sa rôznymi spôsobmi, od vredov, folikulitídy, impetigo až po viac závažné invazívne infekcie mäkkých tkanív.

Infekcie *S. aureus* sa často prejavujú u ľudí trpiacich atopickou dermatitídou. Baktéria preniká cez porušenú kožnú bariéru pacientov a spúšťa tvorbu cytokínov a nástup symptómov. Liečba antibiotikami orálnym podaním v tomto prípade neprináša pacientom žiadny benefit, avšak kombinácia antibiotík, ktoré sa aplikujú priamo na kožu, v spojení s kortikosteroidmi zlepšuje stav.

### Infekcie kostí a kĺbov
*S. aureus* je zodpovedný za väčšinu infekcií kostí a kĺbov a môže mať tri formy: osteomyelitída, septická artritída, alebo infekcia nasledujúca po výmene kĺbu.

### Bakterémia
Prítomnosť tejto baktérie v krvi je všeobecne spojená s poškodením kože alebo mukóznych povrchov po operácii, poranení, alebo po použití katétrov, dialýzy, injekčných striekačiek. Môže infikovať rôzne orgány a bez antibiotickej liečby je úmrtnosť na úrovni 80%. S liečbou sa pohybuje od 15% do 50% v závislosti na veku a stave pacienta a rezistencii voči antibiotikám u konkrétneho kmeňa *S. aureus*.

### Infekcie z lekárskych implantátov
*S. aureus* často tvorí biofilmy na implantátoch spolu s *Candida albicans*. Práve tá pravdepodobne pomáha pri penetrácii tkaniva. S viacdruhovými biofilmami sa spája aj vyššia mortalita.

Biofilmy *S. aureus* môžu byť nájdené na ortopedických, srdcových a kozmetických implantátoch, a katétroch. Ich povrchy sa v tele pokryjú hostiteľskými proteínmi, ktoré poskytujú povrch na prichytenie baktérií a formovanie biofilmov. Infikovaný implantát sa musí vymeniť, pretože biofilm sa nedá odstrániť antibiotikami.

## Prirodzená imunita
### Imunitná odpoveď v koži
Za fyzikálne a biochemické bariéry kože sú zodpovedné keratinocyty spolu s produktami potu, lipidmi a antimikrobiálnymi peptidmi. Epidermis je formovaná keratinocytmi v rôznych štádiách vývoja, Langerhansovými bunkami a T lymfocytmi. Dermis obsahuje extracelulárnu matrix (kolagén, elastín, spojivové tkanivo). Ich vlákna poskytujú podpornú štruktúru pre cievy, fibroblasty, kožné rezidentné makrofágy, dermálne dendritické bunky, žírne bunky, T a B lymfocyty, plazmatické bunky a NK bunky. Všetky tieto bunky sú v koži bohato zastúpené a zapojené v kontrolovaní infekcie *S. aureus*.

Keratinocyty sú typicky prvé bunky, ktoré sa stretnú s patogénom a s patogénnymi molekulárnymi vzormi, ktoré sú rozoznávané receptormi TLR, NLR a scavenger receptormi. Ich signalizácia vyvoláva sekréciu cytokínov (IL-1, IL-17, IL-22, IFNγ, TNFα), chemokínov, antimikrobiálnych peptidov a NO syntázy. Do miesta sú atrahované neutrofily a monocyty, a spolu s rezidentnými makrofágmi rýchlo reagujú na baktériu, a ďalej stimulujú produkciu cytokínov a fagocytózu.

Kožné makrofágy fagocytujú a zabíjajú *S. aureus* prostredníctvom kyslíkových a dusíkových radikálov a animikrobiálnych peptidov. Okrem toho produkujú chemoatraktanty pre neutrofily a čistia miesto infekcie od mŕtvych buniek, čo tiež prispieva k prekonaniu infekcie.

Keď sa do miesta zápalu dostanú neutrofily, v snahe kontrolovať rast S. aureus ho fagocytujú, tvoria antimikrobiálne peptidy a NETs (neutrophil extracellular traps) – štruktúry bohaté na DNA, ktoré limitujú rozširovanie baktérie. Neutrofily však žijú krátko a ľahko podstupujú apoptózu, preto musia byť z miesta infekcie odstránené. S. aureus tvorí toxíny, ktoré urýchľujú smrť neutrofilov nekrózou. To spôsobí uvoľnenie molekúl spojených so signálom nebezpečenstva (IL-33, IL-1α, HGMB1, ATP), ktoré posilnia zápalovú reakciu v mieste infekcie.

## Adaptívna imunita
Hlavnú úlohu v obrane organizmu v rámci prirodzenej imunity hrajú neutrofily. Práve im bola venovaná veľká pozornosť. Avšak rozsiahle mechanizmy sprostredkované protilátkami a T lymfocytmi naznačujú, že adaptívna imunita má významný vplyv na citlivosť hostiteľa voči infekcii *S. aureus*.

Imunitná odpoveď proti *S. aureus* zahŕňa aktiváciu prirodzenej a adaptívnej imunity. Prirodzená imunita je rapídne aktivovaná rozoznaním nešpecifických patogénnych vzorov spojených s mikrobiálnou infekciou. Vo výsledku sú aktivované fagocyty (makrofágy, neutrofily). Neutrofily sú kľúčové komponenty akútnej odpovede proti *S. aureus*. Odpoveď adaptívnej imunity začína neskôr počas infekcie, po prezentácii bakteriálnych antigénov a v prítomnosti priaznivého cytokínového prostredia tvoreného bunkami prirodzenej imunity. Protilátky a T lymfocyty majú priamy efekt proti baktérii, ale taktiež zosilňujú aktivitu buniek prirodzenej imunity.

### Mechanizmy úniku pred humorálnou odpoveďou
*S. aureus* vyvinul mechanizmy úniku pred protilátkovou odpoveďou B lymfocytov. Konkrétne proteíny SpA (staphylococcal Protein A) a Sbi (second immunoglobulin-binding protein) sú virulenčné faktory, ktoré viažu imunoglobulíny. SpA je povrchový proteín zakotvený v cytoplazmatickej membráne, ktorý viaže Fc časť IgG. Táto orientácia IgG znemožňuje aktiváciu komplementu a opsonizáciu nasledovanú fagocytózou. SpA v sekretovanej forme je superantigén – viaže F(ab)2 časť receptoru B lymfocytov vedúcu k ich proliferácii a smrti. Sbi, zakotvený v cytoplazmatickej membráne alebo sekretovaný, viaže Fc časť IgG alebo solubilný komplementový faktor C3.

*S. aureus*  je extracelulárny patogén, ale dokáže sa vyhnúť humorálnej odpovedi vstupom do buniek ako fakultatívny intracelulárny organizmus. Vstupom do neutrofilov sa vyhne zničeniu a dokáže v nich aj rásť, alebo prečkáva v epiteliálnych bunkách.

### Rola T lymfocytov
Zatiaľ čo úloha CD8+ T lymfocytov je zabíjať intracelulárne patogény a ich jednoznačná úloha nebola zaznamenaná, naivné CD4+ T lymfocyty sú polarizované na základe cytokínového prostredia do podskupín, ktorých efekty sa líšia. Hoci nedávnejšie popísané podskupiny T lymfocytov (γδ T lymfocyty, innate lymphoid cells (ILC), NK T lymfocyty) prispievajú hlavne k prirodzenej imunite v mukózach, nedávne správy naznačujú možnosť γδ T lymfocytov prispievať za určitých okolností k pamäti imunitného systému.

### Th1 lymfocyty
Aktivácia naivných CD4+ T lymfocytov v prítomnosti IL-12 vedie k tvorbe Th1 efektorových buniek. Ich hlavný produkt je IFNγ. Ten aktivuje fagocyty (makrofágy, neutrofily) k zabíjaniu intracelulárnych patogénov.

V kontexte infekcie *S. aureus* môžu mať Th1 lymfocyty a IFNγ pozitívny aj negatívny efekt – sprostredkúvajú chemokínmi navodenú atrakciu neutrofilov, ale to paradoxne viedlo k zvýšeniu bakteriálnej záťaže, pravdepodobne kvôli schopnosti *S. aureus*  perzistovať v neutrofiloch.

Výsledný efekt Th1 buniek závisí na spôsobe infekcie, celkovom stave organizmu, úrovne indukcie a antigénnych cieľoch.

### Th2 lymfocyty
Aktivácia naivných CD4+ T lymfocytov v prítomnosti IL-4 vedie k tvorbe Th2 buniek. Produkujú hlavne IL-4, IL-5 a IL-13. Th2 bunky hrajú úlohu v boji proti extracelulárnym parazitom, ich odstránení a obnove tkaniva. Pre stafylokokové ochorenie má osobitný význam atopická dermatitída charakterizovaná nadprodukciou cytokínov Th2 odpovede. Tie prispievajú k problému priepustnosti bariér a iným znakom atopickej dermatitídy, a naopak, peptidoglykán a lipoteichová kyselina – súčasti bunkovej steny *S. aureus*, spolu s inými sekretovanými toxínmi aktivujú Th2 bunky a podporujú zápalové prostredie v koži pacientov.

### Th17 lymfocyty
Táto skupina T lymfocytov produkuje hlavne IL-17 a IL-22, ktoré posilňujú bariérové a antimikrobiálne funkcie epitelov, atrahujú neutrofily. Úlohu týchto lymfocytov naznačujú prípady spontánneho vývoja mukóznych infekcií a vyššej citlivosti voči infekciám kĺbov spôsobených *S. aureus* zapríčinené deficitom IL-17.

### Regulačné T lymfocyty
Tieto lymfocyty majú imunosupresívne funkcie sprostredkované kontaktom alebo cytokínmi. *S. aureus* môže indukovať regulačné T lymfocyty, ktoré znižujú efektorové funkcie T lymfocytov počas perzistujúcich infekcií. Zvýšené počty regulačných T lymfocytov môžu tiež prispievať k dysregulácii imunitného systému a tak zvyšovať citlivosť voči *S. aureus*.

## Referencie

## Iné projekty

Kategória:Staphylococcaceae
Kategória:Grampozitívne baktérie