STAPHLOCOCCUS ENFEKSYONLARI Do Dr Arzu FINDIK O M

STAPHLOCOCCUS ENFEKSİYONLARI Doç. Dr. Arzu FINDIK O. M. Ü. Veteriner Fakültesi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı

Giriş (Stafilokoklar) w Çevresel kaynaklarda yaygın w Deri, üst solunum yolu, alt sindirim sistemi, ürogenital sistem mukoz membranlarında w Fırsatçı patojen ve aynı zamanda çeşitli hayvanlarda mastitis, kuzu piyemisi, atlarda botriyomikoz gibi lokal ve irinli enfeksiyonlara neden olurken, insanlarda gıda kaynaklı enfeksiyonlara neden olduğu için de halk sağlığı açısından önemlidir. Topluluk içinden alınan, hastane kaynaklı enfeksiyonların en önemli etkenlerinden biridir.

Taksonomik yeri w Alem (Kingdom): w Filum (Phylum): w Sınıf (Class): w Takım (Order): w Aile (Familya): Bacteria Firmicutes Bacilli Bacillales Staphylococcaceae

Taksonomik yeri w Cins: Staphylococcus Gemella Jeotgalicoccus Macrococcus Salinococcus Klasifiye edilmemişler Çevresel olanlar

Etiyoloji w Gram pozitif, kok w Tek tek, çiftler veya düzensiz kümeler (üzüm salkımı) w Hareketsiz w Sporsuz w Fakültatif anaerob

Etiyoloji w Kolonileri kısa sürede şekillenir, pigment (beyaz, krem ve sarı) oluşturur w Katalaz (+) w Çoğunlukla oksidaz (-) w Nitrat redüksiyonu (+) w Kapsül oluşumu değişken

Etiyoloji w S. aureus subsp. anaerobius ve S. saccharolyticus anaerobik ve katalaz (-). w Optimum üreme 37°C’de olur, 10 -42 °C’de de üreyebilirler.

Veteriner Hekimlikte önemli türler w S. aureus w S. intermedius* w S. epidermidis w S. hyicus w S. schleifleri subsp. coagulans *S. intermedius grup (S. pseudintermedius, S. intermedius ve S. delphini-SIG)

Koagulaz üretimine göre Staphylococci w Koagulaz pozitif n n n S. aureus S. intermedius, S. pseudintermedius, S. delphini S. schleiferi subsp. coagulans S. hyicus S. lutrae

Koagulaz üretimine göre Staphylococci w Koagulaz negatif n n S. epidermidis S. schleiferi subsp. schleiferi S. saprophiticus S. lugdunensis

Etiyoloji w S. aureus; en patojen tür olarak kabul edilir, genel piyojenik etkendir w S. intermedius; köpeklerde irin yapıcı bir bakteridir, protein A bulunmaz, koagulaz (+), beta hemoliz.

Etiyoloji w S. epidermidis; mukoz membranlar ve deride bulunur, sığır mastitisi, yara ve abselerden izole edilir. Koagulaz (-), hemoliz (-). w S. hyicus; domuzlarda eksudatif dermatitis, bazen sığırlarda mastitis w S. schleifleri subsp. coagulans; köpeklerde otitis eksterna

Etiyoloji w Koagulaz testi patojenite kriteri olarak kabul edilse de son yıllarda koagulaz (-) türlerin neden olduğu enfeksiyonlarda ciddi bir artış vardır. w Kolonileri S-tipli, patojen olanlar genellikle hemolitik, pigmentlidir (suda erimeyen pigment) w Sıvı besi yerinde homojen bulanıklık ve sonra dipte tortu.

Etiyoloji w Fajları vardır. İnsan ve hayvan orijinli suşlar fajlarla ayrılabilir. Örn; insanlardan izole edilen S. aureus suşları sadece Grup I fajları ile lize olur. Penisline dirençli S. aureus 80/81 insanlarda nozokomial enfeksiyonlara neden olur ve faj 80 ve 81 ile lize olur. Hayvansal kaynaklı suşlar farklı gruplarda yer almakta ve değişkenlik göstermektedir. Bu yüzden çoğu suşlar tiplendirilememektedir.

Etiyoloji w Antibiyotiklere genel olarak duyarlı olmasına karşın penisiline zaman içinde direnç gelişmiştir. Bu direnç bir plazmid tarafından kodlanan penisilinaz (βlaktamaz) enzimine bağlıdır. w Son zamanlarda metisiline ve vankomisine dirençli suşlar artmaktadır.

Penisilin direnci

Metisilin Direnci w Transpeptidaz, karboksipeptidaz, endopeptidazlar hücre duvarı sentezinde rol oynar w Bu enzimler, hem pentapeptit yan zinciri sonundaki D-alanil-D-alanin peptidine hem de enzimlerin aktif bölgesi olan “serin” aa. içeren bölge ile penisiline bağlanabilir. Bunun nedeni D-alanin ile penisilin arasındaki steorik benzerliktir.

Metisilin Direnci β-laktamların, β-laktam halkasında bulunan labil CO-N bağı transpeptidasyon olayında rol alan peptit bağıyla aynı durumdadır. Bu nedenle transpeptidaz enziminin aktif serin bögesi, alanin yerine onun analoğu gibi davranan penisilin molekülüne geri dönüşümsüz bir şekilde bağlanır. Sonuça bir başka NAM’a bağlı pentapeptitle peptit bağı oluşamaz ve çapraz peptit bağlar ile kafes benzeri duvar oluşumu durmuş olur. Duvar yapımında etki gösteren transpeptidaz, karboksipeptidaz ve endopeptidaz adlı bu enzimlere penisilinle bağlanabildiklerinden penisilin bağlayan proteinler (PBP) denir.

Hücre duvarı çapraz bağları

Metisilin Direnci Kromozomal mutasyon sonucu PBP’lerde oluşan değişiklik sonucu, βlaktam antibiyotikler yeni oluşan PBP’lere bağlanamaz veya bağlanma afinitesi azalır. S. aureus ve S. epidermidis’de metisilin direnci (PBP 2 ve 3 yerine PBP 2 a oluşur)

Vankomisin Direnci w PG son kısmının değişimi D-Ala--D-Ala yerine D-Ala--D-lactate ucunun oluşumu

Epidemiyoloji w İnsan ve hayvanların derisinde, üst solunum yolu ve alt ürogenital sistem mukoz membranlarında bulunabilirler w Sindirim kanalından alınabilir ve geçici olarak florada bulunabilir w Özellikle irin ve süt gibi organik materyaller içinde yaşam süreleri 2 -3 aydan fazla olabilir

Epidemiyoloji w p. H 4. 0 -9. 5 arasındaki değişimlere dirençlidir w %7. 5 tuz konsantrasyonuna dirençlidir

Antijenik Özellik w Hücre duvarındaki antijenik yapılar: n n n Peptidoglikan Teikoik asit Protein A (bazı suşlarda)

Antijenik Özellik n n Teikoik asitin yapısı tür ayırımında yararlı (alkol kısmı S. aureus’ta ribitol, S. epidermidis ve S. intermedius’ta gliseroldür). S. intermedius hücre duvarında 2 farklı teikoik asit antijenine (P ve C) sahiptir ve güvercin suşları ile köpek suşlarının ayrılmasını sağlar.

Antijenik Özellik w S. aureus’un hücre duvarında önemli protein yapılar vardır: n n Clumping faktör (bağlı koagulaz) Protein A (antifagositik) l Protein A peptidoglikana bağlanabilir veya ortama salınabilir w S. aureus’un bazı suşları kapsüllüdür (antifagositik)

Patogenez w Stafilokok türleri ekzoprotein bakımından oldukça aktiflerdir. Bu proteinler kolonizasyon ve hastalık oluşumunda etkilidir n Virulensi belirleyen yapılar l Koagulaz, hemolizinler (alfa, beta, gamma ve delta), nükleazlar (DNaz), proteazlar, esteraz, lipazlar, stafilokinaz (plazminojen faktörü), fosfolipaz, hyaluronidaz, kollagenaz

Patogenez n Toksik şok sendrom toksin-1 (TSST), stafilokokal enterotoksinler (SEA, SEB, SECn, SED, SEE, SEG, SEH, SEI), eksfoliatif toksinler (ETA, ETB) ve lökosidin gibi immun sistem üzerine güçlü etkileri olan toksinler, S. aureus’a karşı konak immun yanıtını inhibe ederler

Patogenez w TSST-1 ve stafilokokal enterotoksin, pirojenik toksin süperantijenler (PTSA) olarak bilinir

Patogenez (Virulens faktörleri) w Yüzey proteinleri; konak dokuda kolonizasyonu uyarır w İnvazinler; konakta bakteriyel yayılmayı uyarır (lökosidin, kinazlar, hyaluronidaz) w Yüzey faktörleri; fagositozu inhibe ederler(kapsül, Protein A) w Biyokimyasal özellikler; fagositler içinde canlı kalma süresini artırır(karotenoidler, katalaz üretimi)

Patogenez (Virulens faktörleri) w İmmunolojik maskeler (Protein A, koagulaz, pıhtılaşma faktörü) w Membran hasarı yapan toksinler; ökaryotik hücre membranlarını parçalar(hemolizinler, lökotoksin, lökosidin w Ekzotoksinler; konak dokularına hasar verir veya başka türlü hastalık semptomlarını uyarır (SEA-G, TSST, ET) w Antimikrobiyel ajanlara kalıtsal veya kazanılmış direnç

S. aureus’un virulens determinantları

Stafilokokal virulens faktörleri

Patogenez (Konak hücre proteinlerine bağlanma) Yüzey proteinleri, laminin ve fibronektin gibi konak proteinlerine bağlanmayı sağlar. Ayrıca, suşların çoğu kan pıhtısına ve travmatize dokuya bağlanmayı sağlayan bir fibrin/fibrinojen bağlayıcı protein (clumping faktör) sergiler. Ayrıca, kollajene bağlanmayı sağlayan bir adezin bulunan suşlar osteomyelitis ve septik artritise neden olurlar. Kollajen ile etkileşim, aynı zamanda alt tabakaların açığa çıktığı hasarlı dokulara bakteriyel bağlanmada da önemli olabilir

Patogenez (İnvazyon) w Membran hasarı yapan toksinler n α-toksin (α-hemolizin) ; özellikleri en iyi belirlenmiş ve en güçlü olandır. Duyarlı hücrelerin membranına bağlanan monomer şeklinde eksprese edilir. Alt üniteler sonra heptamerik halka oluşturacak şekilde oligomerize olur. İnsanlarda, özellikle platelet ve monositler bu toksine duyarlıdır. Tavşan eritrositleri üzerinde oldukça aktiftir. Duyarlı hücreler toksin için spesifik reseptöre sahiptir ve bağlanma, monovalan katyonların geçebileceği küçük porlara neden olur. Etki tarzı muhtemelen ozmotik lizis şeklindedir. İn vitro hemolitiktir ve koloni etrafında tam hemoliz alanı oluşturur. Mitojeniktir. Düz kaslarda spazm. Tavşanlara İ. V verildiğinde ölüm, intradermal verildiğinde nekroz gözlenir.

Patogenez (İnvazyon) n β-toksin; bir sfingomyelinaz(sfingomyelinaz C) olup bu lipid bakımından zengin membranlarda hasar yapar. β-toksin için klasik test koyun eritrositlerinin lizisi olup koyun eritrositleri üzerinde oldukça aktiftir. İnsan S. aureus suşlarının çoğu eksprese etmez. Lizojenik bir faj tarafından kodlandığı bilinmektedir. İn vitro tam olmayan hemoliz oluşturur.

Patogenez (İnvazyon) n n γ-toksin; agar ve kolesterol varlığında baskılanan bir aktiviteye sahiptir. Nonhemolitik. δ -toksin oldukça küçük peptid toksin olup çoğu suş üretir. S. epidermidis de üretir. Hastalıktaki rolü bilinmemektedir. Farklı türlere ait eritrositleri deterjan benzeri etkiyle lize eder

Patogenez (İnvazyon) n Lökosidin, multikomponent bir protein toksin olup hepsi birlikte membran hasarı yapan ayrı komponentler şeklinde üretilir. Por oluşumu. Hemolitiktir. Tüm S. aureus suşlarının sadece %2’si eksprese eder, ancak şiddetli dermonekrotik lezyonlardan izole edilen suşların neredeyse %90’ı bu toksini eksprese eder. Nekroz oluşturan deri enfeksiyonlarında önemli bir faktör olduğu düşünülmektedir

Patogenez (İnvazyon) w Koagulaz ve clumping faktör (bağlı koagulaz): Koagulaz, ekstrasellüler bir protein olup konakta, “stafilotrombin” olarak isimlendirilen bir kompleks oluşturmak üzere protrombine bağlanır. Fibrinojeni fibrine çevirir. Patojenite ilişkili önemli bir faktör olup Koagulaz (+) S. aureus ve S. intermedius ile koagulaz değişken S. hyicus evcil hayvanlar için önemli türlerdir. Koagulaz negatif suşların virülensi daha düşük olmakla birlikte bazıları insan ve hayvanlarda hastalığa neden olabilir.

Patogenez (İnvazyon) Koagulaz ve clumping faktör (bağlı koagulaz): Genetik çalışmalar koagulaz ve clumping faktörün ayrı şeyler olduğunu açıkça göstermiştir. Koagulaza sahip olmayan spesifik mutantlar clumping faktör aktivitesi gösterebilirken, clumping faktör mutantları da normal olarak koagulaz eksprese edebilir.

Patogenez (İnvazyon) w Stafilokinaz; S aureus’un çoğu suşları tarafından eksprese edilen bir plazminojen aktivatörüdür. Fibrini eritir. Genetik determinant, lizojenik bakteriofajlarla ilişkilidir. Stafilokinaz ve plazminojen arasında oluşan kompleks plasmin-benzeri proteolitik aktiviteyi aktive eder, fibrin pıhtısı çözülür. Mekanizma streptokinaza benzer, tıpta koroner trombozu olan hastaların tedavisinde kullanılır.

Patogenez (İnvazyon) w S. aureus ayrıca aşağıdakileri eksprese edebilir. n Proteazlar, lipaz, deoksiribonükleaz(DNaz)ve bir yağ asidi modifiye edici enzim (FAME). İlk üçü muhtemelen bakteri için besin sağlar ve patogenezdeki rolleri çok azdır. Oysa FAME, abse oluşumunda önemlidir, antibakteriyel lipidleri modifiye eder ve bakterinin canlı kalma süresini uzatır. Başka bir deyişle derideki koruyucu yağ asitlerinin etkisini azaltarak deri ve deri altında abse oluşumuna zemin hazırlar

Patogenez (İnvazyon) w Hyaluronidaz; yayılma faktörü olarak da bilinir. Patojen stafilokokların çoğu tarafından sentezlenir.

Patogenez (Konak Defansından Kaçma) w S. aureus konak defans mekanizmasını bozan yapısal veya eriyebilir yapılar halinde bir takım faktörlere sahiptir. n Kapsüler polisakkarit; S. aureus’un klinik izolatlarının çoğu, “mikrokapsül” olarak adlandırılan, sadece EM’da görülebilen yüzey polisakkariti eksprese eder. Lab. da kültüre edildiğinde bu özelliklerini çabucak kaybederler. Kapsülün virulensdeki rolü açık değildir. Her ne kadar komplemet yokluğunda fagositozu engellese de aynı zamanda hasarlı kalp kapaklarının kolonizasyonunu, adezinleri maskelemek suretiyle engeller

Patogenez (Konak Defansından Kaçma) n Protein A; S. aureus’un bir yüzey proteini olup Fc bölgelerinden Ig. G molekülüne bağlanır. Serumda, bakteriler Ig. G moleküllerini yüzeyleri üzerinde yanlış yönde bağladığından opsonizasyon ve fagositoz engellenir. S. aureus’un protein A’sız mutantları in vitro daha etkin bir şekilde fagosite edilir ve infeksiyon modellerinde mutantlar azalmış virülense sahiptir. Protein A koaglutinasyonda yararlıdır.

Patogenez (Konak Defansından Kaçma) n Lökosidin; S. aureus tarafından sentezlenebilir ve spesifik olarak polimorfnükleer lökositler üzerine etki yapar. Fagositoz stafilokok enfeksiyonlarında önemli bir defans mekanizması olduğundan lökosidin bir virulens faktörü olabilir.

Patogenez (Ekzotoksinler) w Lökosidin lökositlerde membran hasarı yapar, hemolitik değildir. w α-toksin septik şoka neden olur w Enterotoksinler (A, B, C, D, E, G) ve TSST-1 (enterotoksin F, pirojenik ekzotoksin C) süperantijenler olup toksik şoka neden olurlar. Stafilokokal enterotoksinler sindirim kanalından alındığında kusmaya neden olur ve gıda zehirlenmesine yol açar.

Süperantijenler

Patogenez (Ekzotoksinler) w Eksfoliatin toksin, bazı S. aureus ve S. hyicus suşları tarafından üretilir. S. hyicus, yeni doğan bebeklerde ”yanmış deri sendromu”na (scalded skin syndrome) neden olur, yaygın kabarcıklanma ve epidermis kaybı görülür. Aynı etken domuzlarda da dermatitise neden olur. İki farklı antijenik tipi var: ETA and ETB. Esteraz ve proteaz aktivitesi ile membran bütünlüğünü sağlayan proteini hedefler.

Patogenez w Slime faktörü; bazı stafilokok suşları tarafından sentezlenen, adezyonda rol alan yüzey mukoid bir yapıdır. Bir çok patojenik S. epidermidis slime üretir ve biyofilm oluşturur. Slime, baskın olarak, normalde stafilokok hücre duvarında bulunan bir teikokik asittir. Protezle ilgili aletlerin üzerinde biyofilm oluşturma yeteneği, bu bakteriler için önemli bir virülens faktörü olabilir.

Patogenez w Stafilokok enfeksiyonları genellikle endojen kaynaklıdır ve floradaki bir suş ile enfeksiyon oluşur. Ender olarak oluşan ekzojen enfeksiyonlarda bulaşma genelde direkt temas veya indirekt olarak fomitlerle gerçekleşir.

Önemli stafilokok türleri ve neden olduğu enfeksiyonlar w S. aureus n n n n Sığır; mastitis Koyun; mastitis, kuzu piyemisi, dermatitis Keçi; mastitis, dermatitis Domuz; memede botriyomikoz (kronik, irinli ve granülomatöz yara enfeksiyonu) At; botriyomikoz, mastitis Köpek-kedi; İrinli enfeksiyonlar Kanatlı; artritis, omfalitis

Önemli stafilokok türleri ve neden olduğu enfeksiyonlar w S. intermedius n n Köpek; piyoderma, endometritis, otitis eksterna, irinli enfeksiyonlar Kedi; irinli enfeksiyonlar w S. hyicus n n Domuz; eksudatif epidermitis Sığır; mastitis

Kuzu Piyemisi w Etken S. aureus w Ixodes cinsi kenelerin rolü w Anaplasma (Ehrlichia) phagocytophila’nın immunsupresif etkisi w 2 -10 haftalık kuzularda w Septisemi, ölüm w Eklem problemleri w Nekropside iç organ apseleri

Eksudatif Epidermitis w Etken S. hyicus w Özellikle süt emen domuzlarda w Deri ve vaginal mukozada bulunan etken yaralanma ve stres faktörleri ile aktif hale gelir w Deride yoğun sekresyon, eksfoliyasyon ve eksudasyon

Teşhis Laboratuvar Teşhisi: Marazi madde olarak, eksudatlar, abse içeriği, mastitisli süt, deri kazıntısı, idrar ve çeşitli dokular. w Bakteriyoskopi; Gram pozitif, üzüm salkımı şeklinde koklar

Teşhis w İzolasyon; KA inokulasyon için rutin olarak kullanılan besi yeridir, örneklerde bulunabilecek Gram negatif bakterileri belirlemek için Mac Conkey’e de ekilir. Mannitol salt agar ve Baird Parker Medium selektif besi yerleridir.

S. aureus kolonileri (KA’da)

S. epidermidis kolonileri (KA’da)

S. aureus (EM)

S. aureus (EM)

S. aureus (Gram boyama)

S. aureus (Gram boyama)

S. aureus (Balgamdan Gram boyama)

S. aureus (Gram boyama)

Gram pozitif bakterileri için identifikasyon şeması

Teşhis w İdentifikasyon; n Koloni özellikleri l l Pigmentasyon; insan, sığır ve diğer evcil hayvanlardan izole edilen S. aureus sarı pigmentli, köpeklerden izole edilenler beyaz; S. intermedius ve S. hyicus pigmentsiz; S. chromogenes, turuncu-sarı pigment Hemoliz; S. aureus ve S. intermedius hemolitik koloniler (hem α hem de β-hemolizin), S. hyicus nonhemolitik

Teşhis (İdentifikasyon) n n Mikroskobik görünüm; Gram pozitif koklar Patojenite testleri l Koagulaz (lamda ve tüpte) testi l DNaz testi l Protein A n n Biyokimyasal testler; Purple Agar Base (%1 maltoz) Katalaz

Katalaz testi

DNaz Testi

Mannitol Salt Agar’da S. aureus

Koagulaz ve lateks aglutinasyon testleri

Koagulaz test w Tüm S. aureus suşları koagulaz üretmeyebilir. Ayrıca bazı koagulaz negatif stafilokoklar (S. lugdunensis ve S. schleiferi gibi) pozitif lam koagulaz testi verirken, S. hyicus ve S. intermedius pozitif tüp koagulaz testi verir.

Tüpte koagulaz testi

Teşhis (İdentifikasyon) n Antibiyotik duyarlılık testleri l Penisiline n direnç-penislinaz Faj tiplendirmesi

Antimikrobiyel direnç

Penisiline duyarlı S. aureus

Frunkul

Sağaltım w Antibiyogram önemlidir w Antibiyotik terapisi w Penisilin, streptomisin, eritromisin, sefalosporin, karbapenem, tetrasiklin, klindamisin, aminoglikozidler ve kinolonlara direnç söz konusu olabilir w Vankomisin, diğer antibiyotiklere dirençli suşlar için iyi bir seçenek olmakla birlikte 1997’de VISA, 2002’de ilk kez VRSA bulunmuştur. w Streptogramin (kinopristin/dalfopristin) veya okzazolidinon iyi seçenekler olabilir.

Koruma w Mastitisten korunma w Aşı