гемофильная палочка | |
---|---|
H. influenzae на пластине с шоколадным агаром | |
Научная классификация | |
Домен: | Бактерии |
Тип: | псевдомонадота |
Учебный класс: | Гаммапротеобактерии |
Заказ: | Пастереллалес |
Семья: | Пастерелловые |
Род: | гемофильная палочка |
Разновидность: | Х. гриппа |
Биномиальное имя | |
гемофильная палочка (Lehmann & Neumann 1896) Winslow et al. 1917 г. |
Гемофильная инфекция гриппа | |
---|---|
Сателлитные колонии Haemophilus influenzae (точки) рядом с Staphylococcus aureus (желтый) на чашке с кровяным агаром | |
Специальность | Инфекционное заболевание |
Haemophilus influenzae (ранее называвшаяся палочкой Пфайффера или Bacillus influenzae ) — грамотрицательная , коккобациллярная , факультативно анаэробная капнофильная патогенная бактерия семейства Pasteurellaceae . H. influenzae был впервые описан в 1892 году Ричардом Пфайффером во время пандемии гриппа . [1] Он неправильно описал Haemophilus influenzae как возбудитель болезни, который сохранил слово «грипп» в своем названии. [2] [3]
Некоторые утверждали, что бактерия является причиной гриппа [4] как бактериальный грипп. H. influenzae вызывает широкий спектр локализованных и инвазивных инфекций, но грипп вызывается вирусами.
Этот вид был первым свободноживущим организмом, у которого был секвенирован весь геном . [5]
В 1930 г. были определены две основные категории H. influenzae : неинкапсулированные штаммы и инкапсулированные штаммы. Инкапсулированные штаммы классифицировали на основе их различных капсульных антигенов. Шесть общепризнанных типов инкапсулированного H. influenzae : a, b, c, d, e и f. [6] Генетическое разнообразие среди неинкапсулированных штаммов больше, чем внутри инкапсулированной группы. Неинкапсулированные штаммы называются нетипируемыми (NTHi), поскольку у них отсутствуют капсулярные серотипы; однако их можно классифицировать с помощью мультилокусного типирования последовательности. Патогенез H. influenzae _инфекций до конца не изучено, хотя известно, что наличие капсулы полирибозилрибитолфосфата (PRP) в инкапсулированном типе b (Hib), вызывающем состояния, такие как эпиглоттит , является основным фактором вирулентности. [7] Их капсула позволяет им сопротивляться фагоцитозу и комплемент - опосредованному лизису у неиммунного хозяина. Неинкапсулированные штаммы почти всегда менее инвазивны; однако они могут вызывать воспалительную реакцию у людей, что может привести ко многим симптомам. Вакцинация конъюгированной Hib-вакциной эффективна для предотвращения инфекции Hib, но не предотвращает инфицирование штаммами NTHi. [8]
Большинство штаммов H. influenzae являются условно-патогенными микроорганизмами; то есть они обычно живут в своем хозяине, не вызывая заболевания, но вызывают проблемы только тогда, когда другие факторы (такие как вирусная инфекция, сниженная иммунная функция или хроническое воспаление тканей, например, от аллергии) создают возможность. Они заражают хозяина, прикрепляясь к клетке-хозяину с помощью тримерных аутотранспортерных адгезинов . [9]
Естественно приобретенное заболевание, вызванное H. influenzae , по-видимому, встречается только у людей. У младенцев и детей младшего возраста H. influenzae типа b (Hib) вызывает бактериемию , пневмонию , эпиглоттит и острый бактериальный менингит . [10] Иногда он вызывает флегмону , остеомиелит и инфекционный артрит . Это одна из причин неонатальной инфекции . [11]
Благодаря рутинному использованию Hib-вакцины в США с 1990 г. заболеваемость инвазивной Hib-инфекцией среди детей снизилась до 1,3/100 000. [10] Тем не менее, Hib остается основной причиной инфекций нижних дыхательных путей у младенцев и детей в развивающихся странах, где вакцина не используется широко. Неинкапсулированные штаммы H. influenzae не подвержены влиянию Hib-вакцины и вызывают ушные инфекции ( средний отит ), глазные инфекции ( конъюнктивит ) и синусит у детей, а также вызывают пневмонию. [10]
Клинические признаки могут включать начальные симптомы инфекции верхних дыхательных путей, имитирующие вирусную инфекцию, обычно связанные с лихорадкой, часто субфебрильной. Это может распространиться на нижние дыхательные пути в течение нескольких дней с признаками, часто напоминающими симптомы свистящего бронхита. Мокроту трудно отхаркивать, она часто бывает серого или кремового цвета. Кашель может сохраняться в течение нескольких недель без соответствующего лечения. Многие случаи диагностируются после выявления инфекций органов грудной клетки, которые не реагируют на пенициллины или цефалоспорины первого поколения. Рентген грудной клетки может выявить альвеолярную консолидацию. [12]
Клинический диагноз H. influenzae обычно проводится с помощью бактериальной культуры или агглютинации частиц латекса. Диагноз считается подтвержденным при выделении микроорганизма из стерильного участка тела. В этом отношении культивирование H. influenzae из полости носоглотки или мокроты не будет указывать на заболевание H. influenzae , поскольку эти участки колонизируются у здоровых людей. [13] Однако выделение H. influenzae из спинномозговой жидкости или крови может указывать на инфекцию H. influenzae .
Бактериальную культуру H. influenzae проводят на чашках с агаром, предпочтительным является шоколадный агар с добавлением факторов X ( гемин ) и V ( никотинамидадениндинуклеотид ) при 37°C в инкубаторе , обогащенном СО 2 . [14] Рост кровяного агара достигается только как явление-спутник вокруг других бактерий. Колонии H. influenzae выглядят как выпуклые, гладкие, бледные, серые или прозрачные колонии. [ нужна ссылка ]
Окрашивание по Граму и исследование под микроскопом образца H. influenzae покажет наличие грамотрицательных коккобацилл . Культивируемый организм можно дополнительно охарактеризовать с помощью тестов на каталазу и оксидазу , оба из которых должны быть положительными. Необходимо дальнейшее серологическое исследование, чтобы отличить капсулярный полисахарид и отличить H. influenzae b от неинкапсулированных видов. [ нужна ссылка ]
Несмотря на высокую специфичность, бактериальная культура H. influenzae не обладает чувствительностью. Использование антибиотиков перед сбором образцов значительно снижает скорость выделения, убивая бактерии до того, как станет возможной их идентификация. [15] Помимо этого, H. influenzae является привередливой бактерией к культивированию, и любое изменение процедур культивирования может значительно снизить уровень выделения. Низкое качество лабораторий в развивающихся странах привело к низким показателям выделения H. influenzae . [ нужна ссылка ] . Недавняя работа показала, что H.influenzae использует узкоспециализированный спектр питательных веществ, где лактат является предпочтительным источником углерода. [16]
H. influenzae будет расти в гемолитической зоне Staphylococcus aureus на чашках с кровяным агаром; гемолиз клеток S. aureus высвобождает фактор V, необходимый для его роста. H. influenzae не будет расти за пределами гемолитической зоны S. aureus из-за отсутствия в этих зонах питательных веществ, таких как фактор V. Агар Филдеса лучше всего подходит для изоляции. В среде Левинталя капсулированные штаммы проявляют характерную радужность .
Реакция агглютинации частиц латекса (LAT) является более чувствительным методом для обнаружения H. influenzae , чем посев. [17] Поскольку метод основан на антигене, а не на жизнеспособных бактериях, результаты не искажаются предшествующим применением антибиотиков. Он также имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что он намного быстрее, чем культуральные методы. Однако тестирование чувствительности к антибиотикам невозможно только с LAT, поэтому необходима параллельная культура. [ нужна ссылка ]
Было доказано, что анализы полимеразной цепной реакции (ПЦР) более чувствительны, чем LAT или культуральные тесты, и обладают высокой специфичностью. [17] Тем не менее, анализы ПЦР еще не стали рутинными в клинических условиях. Было показано, что противоточный иммуноэлектрофорез является эффективным методом исследовательской диагностики, но он в значительной степени вытеснен ПЦР.
И H. influenzae , и S. pneumoniae могут быть обнаружены в верхних дыхательных путях человека. В исследовании конкуренции in vitro S. pneumoniae всегда побеждала H. influenzae , атакуя его перекисью водорода и удаляя поверхностные молекулы, необходимые H. influenzae для выживания. [18]
Когда обе бактерии вместе помещаются в полость носа, в течение двух недель выживает только H. influenzae . Когда любого из них помещают отдельно в носовую полость, каждый из них выживает. При исследовании тканей верхних дыхательных путей мышей, подвергшихся воздействию обоих видов бактерий, было обнаружено необычайно большое количество нейтрофилов (иммунных клеток). У мышей, подвергшихся воздействию только одного из видов, нейтрофилы отсутствовали.
Лабораторные тесты показали, что нейтрофилы, подвергшиеся воздействию мертвых H. influenzae , были более агрессивны в атаке S. pneumoniae , чем нейтрофилы, не подвергшиеся воздействию. Воздействие мертвых H. influenzae не оказало влияния на живые H. influenzae .
За этот ответ могут отвечать два сценария:
Неясно, почему иммунный ответ не влияет на H. influenzae . [19]
Haemophilus influenzae может вызывать инфекции дыхательных путей, включая пневмонию, средний отит, эпиглоттит (отек горла), инфекции глаз и кровотока, менингит. Он также может вызывать флегмону (кожную инфекцию) и инфекционный артрит (воспаление сустава). [20]
Haemophilus influenzae продуцирует бета-лактамазы, а также способен модифицировать свои пенициллин-связывающие белки , поэтому он приобрел устойчивость к пенициллиновым антибиотикам. В тяжелых случаях цефотаксим и цефтриаксон , вводимые непосредственно в кровоток, являются избранными антибиотиками, а в менее тяжелых случаях предпочтительной является комбинация ампициллина и сульбактама , цефалоспоринов второго и третьего поколения или фторхинолонов . (Наблюдались устойчивые к фторхинолонам Haemophilus influenzae .) [21]
Макролиды и фторхинолоны обладают активностью в отношении нетипируемых H. influenzae и могут применяться у пациентов с аллергией на бета-лактамные антибиотики в анамнезе. [22] Однако также наблюдалась резистентность к макролидам. [23]
Серьезными осложнениями HiB являются повреждение головного мозга, потеря слуха и даже смерть. Это обычно связано с HiB, но, тем не менее, нетипируемый Hi не часто вызывает серьезные заболевания, но имеет больший риск хронической инфекции, поскольку он обладает способностью изменять свои поверхностные антигены. Хронические инфекции обычно не так серьезны, как острые инфекции. [24]
Эффективные вакцины против Haemophilus influenzae типа B доступны с начала 1990-х годов и рекомендуются для детей в возрасте до 5 лет и пациентов с аспленией. Всемирная организация здравоохранения рекомендует пятивалентную вакцину , сочетающую в себе вакцины против дифтерии , столбняка , коклюша , гепатита В и Hib. Пока нет достаточных доказательств того, насколько эффективна эта пятивалентная вакцина по сравнению с отдельными вакцинами. [25]
Стоимость Hib-вакцины примерно в семь раз превышает общую стоимость вакцин против кори, полиомиелита, туберкулеза, дифтерии, столбняка и коклюша. Следовательно, в то время как 92% населения развитых стран были вакцинированы против Hib по состоянию на 2003 г., охват вакцинацией составил 42% в развивающихся странах и только 8% в наименее развитых странах. [26]
Вакцины Hib не обеспечивают перекрестной защиты от любых других серотипов Haemophilus influenzae , таких как Hia, Hic, Hid, Hie или Hif. [27]
Пероральная вакцинация против нетипируемой гемофильной палочки (NTHi) была разработана для пациентов с хроническим бронхитом , но она не показала своей эффективности в снижении числа и тяжести обострений ХОБЛ . [28] Однако не существует эффективной вакцины против других типов капсулированной Haemophilus inflenzae или нетипируемой Haemophilus inflenzae.
H. influenzae был первым свободноживущим организмом, у которого был секвенирован весь геном. Завершено Крейгом Вентером и его командой в Институте геномных исследований , в настоящее время являющемся частью Института Дж. Крейга Вентера . Haemophilus был выбран потому, что один из руководителей проекта, лауреат Нобелевской премии Гамильтон Смит , работал над ним в течение десятилетий и смог предоставить высококачественные библиотеки ДНК. Геном штамма Rd KW20 состоит из 1 830 138 пар оснований ДНК в одной кольцевой хромосоме, которая содержит 1604 гена, кодирующих белок, 117 псевдогенов, 57 генов тРНК и 23 других гена РНК. [29] Используемый метод секвенирования — полногеномный дробовик ., которая была завершена и опубликована в журнале Science в 1995 г. [30]
Неинкапсулированный H. influenzae часто наблюдается в дыхательных путях пациентов с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ). Нейтрофилы также наблюдаются в большом количестве в мокроте больных ХОБЛ. Нейтрофилы фагоцитируют H. influenzae , тем самым активируя окислительный респираторный взрыв. [31] Однако вместо того, чтобы убивать бактерии, погибают сами нейтрофилы (хотя такой окислительный взрыв, вероятно, вызывает повреждение ДНК в клетках H. influenzae ). Недостаточное уничтожение бактерий, по-видимому, объясняет персистенцию инфекции при ХОБЛ. [31]
Мутанты H. influenzae , дефектные по гену rec1 (гомолог recA ), очень чувствительны к уничтожению окислителем перекисью водорода. [32] Это открытие предполагает, что экспрессия rec1 важна для выживания H. influenzae в условиях окислительного стресса. Поскольку он является гомологом recA , rec1 , вероятно, играет ключевую роль в рекомбинационном восстановлении повреждений ДНК. Таким образом , H. influenzae может защищать свой геном от активных форм кислорода, продуцируемых фагоцитарными клетками хозяина, путем рекомбинационного восстановления окислительных повреждений ДНК. [33]Рекомбинационная репарация поврежденного участка хромосомы требует, помимо rec1 , второй гомологичной неповрежденной молекулы ДНК. Индивидуальные клетки H. influenzae способны в процессе трансформации поглощать гомологичную ДНК из других клеток . Трансформация H. influenzae включает по крайней мере 15 генных продуктов [30] и, вероятно, является адаптацией для восстановления повреждений ДНК в резидентной хромосоме. [ нужна ссылка ]
Вакцины, нацеленные на неинкапсулированные серотипы H. influenzae , находятся в разработке. [34]
{{cite journal}}
: Журнал цитирования требует |journal=
( помощь )