Clostridioides difficile
|
|
|
|
| Clostridioides difficile | |
|---|---|
| C. difficile kolonie na płytce agarowej z krwią | |
| Mikrografia elektronowa bakterii | |
| Klasyfikacja naukowa | |
| Domena: | Bakteria |
| Gromada: | Bacillota |
| Klasa: | Clostridia |
| Zamówienie: | eubakterie |
| Rodzina: | Peptostreptococcaceae |
| Rodzaj: | Clostridioides |
| Gatunek: |
C. trudne
|
| Nazwa dwumianowa | |
|
Clostridioides difficile (Hall i O'Toole, 1935) Lawson i Rainey, 2016
|
|
| Synonimy | |
|
|
Clostridioides difficile ( syn. Clostridium difficile ) to bakteria, która jest dobrze znana z powodowania poważnych infekcji biegunkowych, a także może powodować raka okrężnicy. Znany również jako C. difficile lub C. diff ( / s iː d ɪ f / ), jest Gram-dodatnim gatunkiem bakterii tworzących przetrwalniki . Clostridioides spp. są beztlenowymi , ruchliwymi bakteriami, wszechobecnymi w przyrodzie, a szczególnie rozpowszechnionymi w glebie. Jego komórki wegetatywne są pałeczkowate, pleomorficzne i występują w parach lub krótkich łańcuchach. Pod mikroskopem wyglądają jak długie, nieregularne (często w kształcie pałeczek lub wrzecion) komórki z wybrzuszeniem na ich końcowych końcach (tworzą podkońcowe zarodniki). W barwieniu metodą Grama komórki C. difficile są Gram-dodatnie i wykazują optymalny wzrost na agarze z krwią w temperaturze ludzkiego ciała przy braku tlenu . C. difficile jest ujemna pod względem katalazy i dysmutazy ponadtlenkowej i wytwarza do trzech rodzajów toksyn: enterotoksynę A , cytotoksynę B i transferazę Clostridioides difficile (CDT). W warunkach stresowych bakterie wytwarzają zarodniki , które są w stanie tolerować ekstremalne warunki, których aktywne bakterie nie mogą tolerować.
Clostridioides difficile jest ważnym, pojawiającym się patogenem człowieka ; według CDC w 2017 roku w Stanach Zjednoczonych było 223 900 przypadków hospitalizowanych pacjentów i 12 800 zgonów. Chociaż C. difficile jest powszechnie znany jako patogen szpitalny i związany z antybiotykami, co najwyżej jedną trzecią infekcji można przypisać przeniesieniu od zakażonej osoby w szpitalach, a tylko niewielka liczba antybiotyków jest bezpośrednio związana z podwyższonym ryzykiem rozwoju zakażenie C. difficile (CDI), mianowicie klindamycyna , fluorochinolony i cefalosporyny . Większość infekcji nabywa się poza szpitalami, a większość antybiotyków ma podobnie podwyższone ryzyko infekcji, jak wiele nieantybiotykowych czynników ryzyka, takich jak stosowanie środków zmiękczających stolec i otrzymywanie lewatywy .
Clostridioides difficile może również zadomowić się w okrężnicy człowieka bez powodowania choroby. Chociaż wczesne szacunki wskazywały, że C. difficile była obecna u 2–5% dorosłej populacji, nowsze badania wskazują, że kolonizacja jest ściśle związana z historią niepowiązanych chorób biegunkowych, takich jak zatrucie pokarmowe lub nadużywanie środków przeczyszczających . Wydaje się mało prawdopodobne, aby osoby bez zaburzeń żołądkowo-jelitowych stały się bezobjawowymi nosicielami. Uważa się, że ci nosiciele są głównym rezerwuarem infekcji.
Taksonomia
Gatunek został przeniesiony z rodzaju Clostridium do Clostridioides w 2016 roku, nadając mu w ten sposób dwumian Clostridioides difficile . Ta nowa nazwa odzwierciedla różnice taksonomiczne między tym gatunkiem a przedstawicielami rodzaju Clostridium , przy jednoczesnym zachowaniu nazwy zwyczajowej jako C. diff . Od 2018 roku jedynym innym gatunkiem w tym nowym rodzaju jest Clostridioides mangenotii (wcześniej znany jako Clostridium mangenotii ).
Ludzki patogen
Patogenne szczepy C. difficile wytwarzają wiele toksyn . Najlepiej scharakteryzowane to enterotoksyna ( toksyna A C. difficile ) i cytotoksyna ( toksyna B C. difficile ), z których obie mogą powodować biegunkę i zapalenie u zakażonych pacjentów ( zapalenie jelita grubego C. difficile ), chociaż ich względny udział był przedmiotem dyskusji. Biegunka może wahać się od kilkudniowej utraty płynów jelitowych do zagrażającego życiu rzekomobłoniastego zapalenia jelita grubego, które wiąże się z intensywnym zapaleniem okrężnicy i tworzeniem się rzekomych błon na powierzchni błony śluzowej jelit. Toksyny A i B to glukozylotransferazy, które atakują i inaktywują rodzinę GTPaz Rho . Toksyna B (cytotoksyna) indukuje aktyny poprzez mechanizm skorelowany ze spadkiem rybozylacji ADP niskocząsteczkowych białek Rho wiążących GTP. Istnieje również toksyna binarna ( toksyna AB ), ale jej rola w chorobie nie jest w pełni poznana.
Dodatkowe czynniki wirulencji obejmują czynnik adhezyjny, który pośredniczy w wiązaniu z ludzkimi komórkami okrężnicy i hialuronidazę . Bakteria wytwarza również chemiczny para -krezol , który hamuje wzrost innych drobnoustrojów w jej pobliżu i pozwala jej konkurować z normalną ludzką florą jelitową.
Antybiotykoterapia zakażeń C. diff może być utrudniona, zarówno ze względu na oporność na antybiotyki , jak i czynniki fizjologiczne bakterii (powstawanie przetrwalników, ochronne działanie błony rzekomej). Pojawienie się nowego, wysoce toksycznego szczepu C. difficile , odpornego na antybiotyki fluorochinolonowe , takie jak cyprofloksacyna i lewofloksacyna , o których mówi się, że powodują epidemie rozproszone geograficznie w Ameryce Północnej, zostało zgłoszone w 2005 r. Amerykańskie Centrum Kontroli Chorób w Atlancie ostrzegło pojawienia się epidemicznego szczepu o zwiększonej zjadliwości, oporności na antybiotyki lub obu tych czynnikach. Oporność na inne antybiotyki, takie jak metronidazol, lek przeciwdrobnoustrojowy pierwszego wyboru w leczeniu CDI, zaobserwowano do 12% izolatów klinicznych, więc w miarę kontynuacji leczenia różnymi antybiotykami coraz bardziej zróżnicowana i silniejsza oporność będzie nadal ewoluować u C. difficile , dodatkowo komplikując próby skutecznego leczenia.
Przenoszenie
Clostridioides difficile jest przenoszona z człowieka lub zwierzęcia na człowieka drogą fekalno-oralną , wydalana z kałem. Organizm tworzy odporne na ciepło zarodniki, których nie zabijają środki do mycia rąk na bazie alkoholu ani rutynowe czyszczenie powierzchni, dlatego te zarodniki przeżywają w środowisku klinicznym przez długi czas. Każda powierzchnia, urządzenie lub materiał (np. toalety, wanny i elektroniczne termometry doodbytnicze), które zostaną zanieczyszczone kałem, mogą służyć jako rezerwuar zarodników C. difficile, a zarodniki C. difficile mogą żyć przez długi czas na powierzchnie. Z tego powodu bakterię można hodować z niemal każdej powierzchni. Po spożyciu zarodników ich kwasoodporność pozwala im przejść przez żołądek bez szwanku. Po ekspozycji na kwasy żółciowe kiełkują i rozmnażają się w komórki wegetatywne w okrężnicy. W związku z tym Światowa Organizacja Zdrowia zaleca stosowanie mydła oprócz roztworów alkoholowych w celu ograniczenia rozprzestrzeniania się zarodników. Wykazano, że sporulacja uległa znacznemu zmniejszeniu po inaktywacji C. difficile , co stwarza perspektywę opracowania leku, który może hamować tę bakterię w określony sposób.
Wydaje się, że podatność na kolonizację jest wywoływana przez choroby biegunkowe, takie jak zatrucie pokarmowe lub nadużywanie środków przeczyszczających; osoby bez historii biegunek, które są narażone na C. difficile, niekoniecznie staną się nosicielami. Kiedy ludzie zostaną skolonizowani przez C. difficile , pozostają nosicielami przez cały rok, ale liczebność C. difficile z dnia na dzień znacznie się waha – wahając się od poziomu poniżej granicy wykrywalności do wysokiego poziomu wydalania od jednego dnia do następnego. Wydaje się, że zaburzenia żołądkowo-jelitowe u nosicieli wywołują okresy zwiększonego wydalania, co może być ważnym czynnikiem przenoszenia. [ potrzebne źródło ]
Zakres gospodarzy
Clostridioides difficile zakaża świnie, cielęta i ludzi i zamieszkuje naturalny rezerwuar gleby, odchody zwierząt domowych i ludzi, ścieki, przewód pokarmowy człowieka i mięso sprzedawane w handlu detalicznym.
W badaniu CDC z 2015 r. oszacowano, że C. diff dotknęła prawie pół miliona Amerykanów i spowodowała 29 000 zgonów w 2011 r. W badaniu oszacowano, że 40% przypadków rozpoczęło się w domach opieki lub lokalnych placówkach opieki zdrowotnej, a 24% miało miejsce w szpitalach.
Clostridioides difficile występuje powszechnie w przewodzie pokarmowym człowieka. Jest jednak słabym konkurentem i często konkuruje z innymi bakteriami w układzie pokarmowym o składniki odżywcze. W rezultacie C. difficile jest utrzymywana na rozsądnym poziomie. Jeśli nagłe wprowadzenie antybiotyku zakłóci mikrobiom, C. difficile może rosnąć w wyniku zabicia wielu jej konkurentów. Okres inkubacji wynosi 5–10 dni, z zakresem od 1 dnia do tygodni po antybiotykoterapii biegunki związanej z antybiotykami. Ponadto przenoszenie C. difficile z wysokim poziomem toksyn jest powszechne u małych dzieci, podczas gdy choroba występuje rzadko. Wytwarzanie jednej lub nawet obu toksyn nie zawsze jest wystarczające do wywołania objawów.
Symptomy i objawy
Objawy zakażenia C. difficile obejmują: biegunkę (co najmniej trzy luźne wypróżnienia dziennie), odwodnienie, ból brzucha , który może być silny, utratę apetytu i nudności.
Odpowiedź immunologiczna gospodarza
C. difficile A (TcdA) i B (TcdB) zawierają immunogenne antygeny rozpoznawane przez przeciwciała i limfocyty T. Jednak poziomy przeciwciał anty-TcdA i -TcdB IgG nie były w stanie odróżnić osób zdrowych od pacjentów z C. difficile , co oznacza, że mają one ograniczone zastosowanie kliniczne. Niedawne prace wykazały, że te toksyny są również rozpoznawane przez pomocnicze komórki T CD4+, głównie przez pomocnicze komórki T h 17 , które są ważne w utrzymaniu zdrowego środowiska jelitowego, chociaż u pacjentów z ciężką infekcją komórki te są osłabione. Co ciekawe, osoby z ciężką C. difficile miały znacznie więcej limfocytów T specyficznych dla toksyny w porównaniu z osobami z łagodną infekcją, co wskazuje, że limfocyty T odgrywają kluczową rolę w zwalczaniu tej infekcji. Potwierdza to dodatkowo odzyskiwanie komórek Th17 specyficznych dla toksyny po przeszczepie mikroflory kałowej pacjentów z ciężką chorobą.
Leczenie
Pacjenci leczeni antybiotykami, gdy wystąpią objawy, powinni w miarę możliwości zaprzestać ich przyjmowania. Ta przerwa w antybiotykoterapii może czasami prowadzić do samoistnego ustąpienia objawów. Pacjenci, którzy nie zareagują na zaprzestanie stosowania antybiotyków o szerokim spektrum działania, będą musieli być leczeni antybiotykami zdolnymi do zabijania C. difficile . Zakażenia pierwotne są zazwyczaj leczone wankomycyną, w zwykłej dawce 125 mg co 6 godzin. Schemat wankomycyny zastąpił tradycyjne stosowanie metronidazolu ze względu na jego większą skuteczność, profil bezpieczeństwa i mniejszą częstość nawrotów. U pacjentów, którzy nie tolerują wankomycyny, fidaksomycyna jest akceptowalną opcją o podobnej skuteczności i nawet mniejszej częstości nawrotów niż wankomycyna. W przypadkach piorunującego CDI sugeruje się terapię uzupełniającą metronidazolem podawanym pozajelitowo z doustną wankomycyną lub fidaksomycyną.
Około 20% pacjentów, którzy pomyślnie ukończyli terapię pierwotnego zakażenia metronidazolem lub wankomycyną, doświadczy nawrotu choroby . U części tych pacjentów dochodzi do ciągłych nawrotów infekcji. Pierwszy nawrót C. difficile jest zwykle leczony tym samym antybiotykiem, który jest stosowany w leczeniu pierwotnej infekcji. Metronidazolem nie należy leczyć kolejnych infekcji. Czasami standardowy 10-dniowy kurs doustnej wankomycyny nie zadziała. W takich przypadkach preferowanym sposobem leczenia jest zwężenie wankomycyny. Pacjenci przyjmują zmniejszające się dawki wankomycyny przez okres do 3 miesięcy, w zależności od ciężkości zakażenia.
Każdy kolejny nawrót C. difficile jest zwykle cięższy niż poprzednie infekcje. Długotrwałe leczenie stożkiem wankomycyny uzupełnionym probiotykami, zwłaszcza Saccharomyces boulardii , wiąże się z wyższym odsetkiem powodzenia.
Po trzech nawrotach pacjenci mogą być leczeni doustną fidaksomycyną , antybiotykiem o wąskim spektrum działania. Zazwyczaj stosowana dawka to 200 mg dwa razy dziennie doustnie przez 10 dni. Fidaksomycyna jest uważana za lepszą od wankomycyny w przypadku ciężkiego CDI. Główną wadą leczenia fidaksomycyną jest koszt leków. 10-dniowy kurs może kosztować nawet 3500 USD. [ potrzebne źródło ]
Pacjenci, którzy nie reagują na tradycyjną antybiotykoterapię, mogą kwalifikować się do przeszczepu mikroflory kałowej (FMT). Pracownicy służby zdrowia mogą przenosić stolec od zdrowej osoby do okrężnicy pacjenta z powtarzającym się CDI. Ten proces jest najskuteczniejszym sposobem leczenia ciężkiego CDI ze wskaźnikiem wyleczeń około 93%. Częstość nawrotów CDI u pacjentów leczonych metodą FMT jest na ogół niska i wynosi około 19%, co czyni ją bardzo skuteczną w leczeniu przewlekłych przypadków CDI. Jednak w niektórych przypadkach możliwym skutkiem ubocznym leczenia są zaostrzenia choroby zapalnej jelit. Długoterminowe skutki FMT są nieznane, ponieważ procedura została zatwierdzona przez FDA dopiero od 2011 roku i wykonano stosunkowo niewiele procedur. Jeśli przeszczep nie wchodzi w grę, usunięcie zakażonej części okrężnicy może wyleczyć CDI.
Szczepy
W 2005 roku analiza molekularna doprowadziła do identyfikacji typu szczepu C. difficile scharakteryzowanego jako grupa BI za pomocą analizy endonukleazy restrykcyjnej , jako NAP1 typu północnoamerykańskiego pola pulsacyjnego za pomocą elektroforezy żelowej w polu pulsacyjnym oraz jako rybotyp 027; odmienna terminologia odzwierciedla dominujące techniki stosowane do typowania epidemiologicznego. Ten szczep jest określany jako C. difficile BI/NAP1/027.
Od 2016 roku szczep NAP1 został zastąpiony nowymi szczepami w niektórych obszarach Kolumbii Brytyjskiej. Te nowe szczepy obejmują NAP2 i NAP4 oraz niektóre szczepy, które nie mają oznaczenia NAP. Częstotliwość występowania tych nowych szczepów wzrosła w latach 2008-2013 w jednym badanym regionie, wypierając pierwotnie bardziej powszechne i rozpoznawalne bakterie NAP1.
trehalozy cukrowej ; oba szczepy stały się bardziej powszechne po wprowadzeniu trehalozy jako dodatku do żywności na początku XXI wieku, zwiększając w ten sposób spożycie trehalozy w diecie.
Genom
| Identyfikator genomu NCBI | |
|---|---|
| Ploidia | haploidalny |
| Rozmiar genomu | 4,3 MB |
| Liczba chromosomów | 1 |
| Rok ukończenia | 2005 |
Pierwsza kompletna sekwencja genomu szczepu C. difficile została opublikowana w 2005 roku przez Sanger Institute w Wielkiej Brytanii. Był to szczep 630, zjadliwy i odporny na wiele leków szczep wyizolowany w Szwajcarii w 1982 roku. Naukowcy z Instytutu Sangera zsekwencjonowali genomy około 30 izolatów C. difficile przy użyciu technologii sekwencjonowania nowej generacji z 454 Life Sciences i Illumina .
Naukowcy z McGill University w Montrealu zsekwencjonowali genom wysoce zjadliwego szczepu C. difficile z Quebecu w 2005 r. przy użyciu technologii sekwencjonowania o ultrawysokiej przepustowości. Testy obejmowały wykonanie 400 000 reakcji równoległego sekwencjonowania DNA genomu bakterii, który został pofragmentowany do sekwencjonowania. Sekwencje te zostały złożone obliczeniowo w celu utworzenia kompletnej sekwencji genomu.
W 2012 roku naukowcy z University of Oxford zsekwencjonowali genomy C. difficile z 486 przypadków powstałych w ciągu czterech lat w Oxfordshire przy użyciu technologii sekwencjonowania nowej generacji firmy Illumina.
Epigenom
Clostridioides difficile ma bardzo zróżnicowany epigenom, z 17 wysokiej jakości motywami metylacyjnymi, z których większość dotyczy typu 6mA. Wykazano , że metylacja jednego z tych motywów – CAAAA A – wpływa na sporulację, kluczowy etap przenoszenia choroby przez C. difficile , jak również na długość komórek, tworzenie biofilmu i kolonizację żywiciela.
Fag
C. difficile wyizolowano co najmniej osiem bakteriofagów , głównie umiarkowanych , o wielkości genomu w zakresie od około 30 do około 60 kbp . Zarówno środowiskowe, jak i kliniczne C. difficile są nosicielami różnorodnego i dominującego zestawu profagów .
Etymologia i wymowa
Linki zewnętrzne
- Karty charakterystyki patogenu: Substancje zakaźne – Clostridium Difficile [ stały martwy link ] , Agencja Zdrowia Publicznego, Kanada, 10 września 2014 r.
- Rodzaj szczepu Clostridium difficile , Bac Dive — metabaza różnorodności bakteryjnej.