Clostridium perfringens

Clostridium perfringens
Mikrofotografia Gram-dodatnich pałeczek Clostridium perfringens
Klasyfikacja naukowa
Domena:	Bakteria
Gromada:	Bacillota
Klasa:	Clostridia
Zamówienie:	eubakterie
Rodzina:	Clostridiaceae
Rodzaj:	Clostridium
Gatunek:	C. perfringens
Nazwa dwumianowa
Clostridium perfringens Veillon i Zuber 1898 Hauduroy i in. 1937

Clostridium perfringens (wcześniej znana jako C. welchii lub Bacillus welchii ) jest Gram-dodatnią , beztlenową , tworzącą przetrwalniki patogenną bakterią z rodzaju Clostridium . C. perfringens jest wszechobecna w przyrodzie i można ją znaleźć jako normalny składnik rozkładającej się roślinności, osadów morskich , przewodu pokarmowego ludzi i innych kręgowców , owadów i gleby . Ma najkrótszy odnotowany czas generacji ze wszystkich organizmów wynoszący 6,3 minuty w tioglikolowej .

Clostridium perfringens jest jedną z najczęstszych przyczyn zatruć pokarmowych w Stanach Zjednoczonych, obok norowirusa , Salmonelli , Campylobacter i Staphylococcus aureus . Jednak czasami można go połknąć i nie wyrządzić szkody.

Zakażenia wywołane przez C. perfringens wykazują objawy martwicy tkanek , bakteriemii , rozedmowego zapalenia pęcherzyka żółciowego i zgorzeli gazowej , znanej również jako martwica mięśni wywołana przez Clostridium . Specyficzna nazwa perfringens pochodzi od łacińskiego per (oznaczającego „przez”) i frango („wybuch”), odnosząc się do przerwania tkanki, które występuje podczas zgorzeli gazowej. Toksyną zaangażowaną w zgorzel gazową jest toksyna α , która wprowadza się do błony plazmatycznej komórek, tworząc luki w błonie, które zakłócają normalne funkcje komórkowe. C. perfringens może uczestniczyć w wielodrobnoustrojowych infekcjach beztlenowych . Występuje powszechnie w infekcjach jako składnik normalnej flory bakteryjnej . W tym przypadku jego rola w chorobie jest niewielka.

Gaz tkankowy jest wytwarzany, gdy C. perfringens wchodzi w interakcje ze zwłokami. Powoduje bardzo przyspieszony rozkład i nie można go zatrzymać zwykłymi balsamowania . Bakterie te są odporne na obecność formaldehydu w normalnych stężeniach.

Genom

Clostridium perfringens ma stabilną zawartość G + C około 27–28% i średnią wielkość genomu 3,5 Mb. Od tego czasu genomy 56 szczepów C. perfringens zostały udostępnione społeczności naukowej w bazie danych genomów NCBI. Badania genomiczne ujawniły zaskakująco dużą różnorodność pangenomu C. perfringens , z zaledwie 12,6% genów rdzeniowych, zidentyfikowanych jako najbardziej rozbieżne zgłoszone bakterie Gram-dodatnie . Niemniej jednak stwierdzono, 16S rRNA pomiędzy szczepami C. perfringens są wysoce konserwatywne ( identyczność sekwencji >99,1%).

Poruszanie się

Chociaż brakuje im wici, bakterie C. perfringens są w stanie ślizgać się po powierzchniach, ponieważ ich ciała są wyłożone włóknami od końca do końca. Warianty hiperruchliwe, takie jak SM101, często pojawiają się na brzegach kolonii na płytkach agarowych. Mikroskopia wideo ich ruchu ślizgowego sugeruje, że tworzą długie, cienkie włókna, które pozwalają im poruszać się szybko, jak bakterie z wici. Sekwencjonowanie genomu wykorzystano do zidentyfikowania przyczyny (przyczyn) fenotypu hiperruchliwego i ich bezpośrednich pochodnych. Porównując je, szczepy SM124 i SM127, hiperruchliwe pochodne odpowiednio szczepów SM101 i SM102, zawierały polimorfizmy 10 i 6 nukleotydów (SNP) w stosunku do ich szczepów macierzystych. Mutacje w genach podziału komórkowego są wspólną cechą szczepów hiperruchliwych.

Zatrucie pokarmowe

Zatrucie pokarmowe u ludzi jest spowodowane przez szczepy typu A zdolne do wytwarzania CPE ( dla enterotoksyny Clostridium perfringens ). CPE na początku sporulacji i jest wydzielany do pożywki, gdy ulega lizie pod koniec sporulacji. Jest kodowany przez cpe , obecny w mniej niż 5% szczepów typu A i może być zlokalizowany w chromosomie lub w zewnętrznym plazmidzie

W Wielkiej Brytanii i Stanach Zjednoczonych bakterie C. perfringens są trzecią najczęstszą przyczyną chorób przenoszonych przez żywność, a źle przygotowane mięso i drób lub żywność odpowiednio przygotowana, ale pozostawiona zbyt długo, są głównymi winowajcami przenoszenia bakterii. Enterotoksyna C. perfringens . (CPE) pośrednicząca w chorobie jest nietrwała termicznie (inaktywowana w temperaturze 74 ° C (165 ° F)) Można go wykryć w zanieczyszczonej żywności (jeśli nie została odpowiednio podgrzana) i kale. Czas inkubacji wynosi od 6 do 24 (zwykle 10–12) godzin po spożyciu skażonej żywności.

Ponieważ C. perfringens tworzy zarodniki, które mogą wytrzymać temperatury gotowania, jeśli gotowana żywność jest pozostawiona wystarczająco długo, może nastąpić kiełkowanie i rozwój zakaźnych kolonii bakteryjnych. Objawy zazwyczaj obejmują skurcze brzucha, biegunkę, wymioty i gorączkę. Cały kurs zwykle ustępuje w ciągu 24 godzin, ale może trwać do 2 tygodni u starszych lub niedołężnych gospodarzy.

Clostridium perfringens może również prowadzić do innej choroby znanej jako martwicze zapalenie jelit lub martwicze zapalenie jelit wywołane przez Clostridium (znane również jako pigbel); jest to spowodowane przez C. perfringens typu C. Ta infekcja jest często śmiertelna. Duża liczba C. perfringens rośnie w jelitach i wydziela egzotoksyny. Ta egzotoksyna powoduje martwicę jelit, różne poziomy krwotoków i perforację jelita. Zapalenie zwykle występuje w odcinkach jelita czczego, środkowej części jelita cienkiego. Ta choroba ostatecznie prowadzi do wstrząsu septycznego i śmierci. Ta szczególna choroba jest rzadka w Stanach Zjednoczonych; zazwyczaj występuje w populacjach o wyższym ryzyku. Czynnikami ryzyka martwiczego zapalenia jelit są: dieta uboga w białko, niehigieniczne przygotowywanie posiłków, sporadyczne uczty mięsne (po długich okresach diety ubogiej w białko), diety zawierające duże ilości inhibitorów trypsyny (słodkie ziemniaki) , miejsca występowania pasożyta Ascaris (wytwarza inhibitor trypsyny). Choroba ta występuje w populacjach żyjących w Nowej Gwinei, częściach Afryki, Ameryce Środkowej, Ameryce Południowej i Azji.

Wiele przypadków zatrucia pokarmowego C. perfringens prawdopodobnie pozostaje subkliniczne , ponieważ przeciwciała przeciwko toksynie są powszechne wśród populacji. Doprowadziło to do wniosku, że większość populacji doświadczyła zatrucia pokarmowego wywołanego przez C. perfringens .

Pomimo potencjalnych zagrożeń, C. perfringens jest używany jako środek spulchniający w chlebie peklującym . Uważa się, że proces pieczenia zmniejsza skażenie bakteryjne, wykluczając negatywne skutki.

Infekcja

Clostridium perfringens jest najczęstszym czynnikiem bakteryjnym powodującym zgorzel gazową . Niektóre objawy obejmują pęcherze, tachykardię, obrzęk i żółtaczkę.

Szczep C. perfringens może być zamieszany w powstające uszkodzenia stwardnienia rozsianego (MS) ( Wzorzec III ). Testy na myszach wykazały, że toksyna wytwarzana przez rzadki szczep C. perfringens powodowała uszkodzenia mózgu podobne do SM, a wcześniejsze prace zidentyfikowały ten szczep C. perfringens u człowieka ze stwardnieniem rozsianym. Stwierdzono, że pacjenci ze stwardnieniem rozsianym mają 10 razy większą reakcję immunologiczną na toksynę epsilon niż osoby zdrowe.

Diagnoza

Clostridium perfringens można zdiagnozować na podstawie reakcji Naglera, w której podejrzany organizm hoduje się na płytce z pożywką z żółtkiem jaja. Jedna strona płytki zawiera anty-alfa-toksynę, podczas gdy druga strona nie. Po obu stronach umieszcza się smugę podejrzanego organizmu. Obszar zmętnienia utworzy się wokół strony, na której nie ma anty-alfa-toksyny, co wskazuje na niezahamowaną aktywność lecytynazy . Ponadto laboratoria mogą diagnozować bakterie, określając liczbę bakterii w kale. W ciągu 48 godzin od początku choroby, jeśli osobnik ma więcej niż 106 ^zarodników bakterii na gram stolca, wówczas chorobę rozpoznaje się jako zatrucie pokarmowe C. perfringens . Inne testy/reakcje: Katalaza: Negatywny, Spot indol: Negatywny, Lecytynaza: Dodatni, Lipaza: Negatywny, Mleko lakmusowe: Burzliwa fermentacja, Płytka Reverse CAMP: Pozytywny, Produkty chromatografii gazowo-cieczowej: (kwas octowy, masłowy i mlekowy).

do jej rozpoznania wykorzystuje się objawy zatrucia C. perfringens . Jednak diagnozę można postawić za pomocą testu posiewu kału, w którym kał jest badany pod kątem toksyn wytwarzanych przez bakterie.

Zapobieganie

Rozwojowi zarodników C. perfringens można zapobiec, przede wszystkim dokładnie gotując żywność, zwłaszcza wołowinę i drób, do zalecanych temperatur. Resztki jedzenia należy schłodzić do temperatury poniżej 40 ° F (4 ° C) w ciągu dwóch godzin od przygotowania. Duże garnki z jedzeniem, takim jak zupa lub gulasz z mięsem, należy podzielić na małe ilości i przykryć do przechowywania w lodówce. Resztki należy podgrzać do co najmniej 165 ° F (74 ° C) przed podaniem. Praktyczna zasada jest taka, że ​​jeśli jedzenie smakuje, pachnie lub wygląda inaczej niż powinno, należy go unikać. Nawet jeśli wygląda na bezpieczne, jedzenie, które było niedostępne przez długi czas, może być również niebezpieczne do spożycia.

Może rozmnażać się w zakresie od 12C do 50C.

Leczenie

Najważniejszym aspektem leczenia jest szybkie i rozległe oczyszczenie chirurgiczne zajętego obszaru oraz wycięcie wszystkich martwych tkanek, w których mogą rozwijać się drobnoustroje. W tym samym czasie rozpoczyna się podawanie leków przeciwdrobnoustrojowych, zwłaszcza penicyliny. Clostridium perfringens jest bardziej wrażliwa na wankomycynę niż inne patogenne Clostridia. Tlen hiperbaryczny może być pomocny w leczeniu zakażeń tkanek Clostridium.

Epidemiologia

Clostridium perfringens jest główną przyczyną zatruć pokarmowych w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie . Zanieczyszczone mięso w gulaszach, zupach i sosach jest zwykle odpowiedzialne za epidemie i każdego roku powoduje około 250 000 przypadków chorób przenoszonych przez żywność w Stanach Zjednoczonych. Zgony z powodu choroby są rzadkie i występują głównie u osób starszych i osób predysponowanych do tej choroby. W latach 1998-2010 zgłoszono 289 potwierdzonych ognisk choroby C. perfringens z 15 208 chorobami, 82 hospitalizacjami i ośmioma zgonami.

Gaz tkankowy

W ludzkich ciałach pośmiertnych C. perfringens może powodować niezwykle przyspieszony rozkład . Produkt uboczny, zwany gazem tkankowym, jest spowalniany lub zatrzymywany przez balsamowanie ciała za pomocą specjalnych dodatków chemicznych. Najczęściej występuje w ciałach osób, które zmarły z powodu gangreny , dużych odleżyn , martwiczego zapalenia powięzi lub osób, którym gleba, kał lub woda zostały wtłoczone w rany.

Przypadki zatruć pokarmowych

W dniu 7 maja 2010 r. 42 mieszkańców i 12 członków personelu szpitala psychiatrycznego stanu Luizjana (USA) doznało wymiotów, skurczów brzucha i biegunki. Trzech pacjentów zmarło w ciągu 24 godzin. Wybuch epidemii był powiązany z kurczakiem, który był gotowany dzień przed podaniem i nie było schładzane zgodnie z wytycznymi szpitala.Wybuch epidemii dotknął 31% mieszkańców szpitala i 69% personelu, który zjadł kurczaka.Nie wiadomo, ilu z dotkniętych chorobą mieszkańców zjadło kurczaka.

W maju 2011 roku mężczyzna zmarł po rzekomym zjedzeniu żywności skażonej bakteriami podczas lotu transatlantyckiego American Airlines . Żona i córka mężczyzny pozwały American i LSG Sky Chefs , niemiecką firmę, która przygotowywała jedzenie na pokładzie.

W grudniu 2012 roku 46-letnia kobieta zmarła dwa dni po zjedzeniu świątecznego posiłku w pubie w Hornchurch w hrabstwie Essex w Anglii. Była wśród około 30 osób, które zachorowały po spożyciu posiłku. Próbki pobrane od ofiar zawierały C. perfringens . Kierownik hotelu i kucharz zostali skazani za przestępstwa wynikające z incydentu.

W grudniu 2014 roku 87-letnia Bessie Scott zmarła trzy dni po zjedzeniu kościelnej kolacji w Nackawic , New Brunswick , Kanada. Ponad 30 innych osób zgłosiło objawy choroby żołądkowo-jelitowej, biegunki i bóle brzucha. Pełniący obowiązki naczelnego lekarza prowincji mówi, że Clostridium perfringens to bakteria [sic], która najprawdopodobniej spowodowała śmierć kobiety.

W październiku 2016 roku 66-letni Alex Zdravich zmarł cztery dni po zjedzeniu enchilady, burrito i taco w Agave Azul w West Lafayette w stanie Indiana w Stanach Zjednoczonych. Trzech innych, którzy jedli obiad tego samego dnia, zgłosiło objawy choroby przenoszonej przez żywność, które były zgodne z objawami i szybkim początkiem zakażenia C. perfringens . Później uzyskali pozytywny wynik testu na obecność bakterii, ale resztki jedzenia przyniesione do domu przez Zdravicha dały wynik negatywny.

W listopadzie 2016 r. żywność skażona C. perfringens spowodowała śmierć trzech osób, a kolejne 22 zachorowały po obiedzie w Święto Dziękczynienia zorganizowanym przez kościół w Antiochii w Kalifornii w Stanach Zjednoczonych.

W styczniu 2017 roku matka i jej syn pozwali restaurację w Rochester w stanie Nowy Jork w Stanach Zjednoczonych, ponieważ oni i 260 innych osób zachorowali po zjedzeniu żywności skażonej C. perfringens . „Urzędnicy z Departamentu Zdrowia Publicznego Hrabstwa Monroe zamknęli Złote Stawy po tym, jak ponad jedna czwarta gości w Święto Dziękczynienia zachorowała. Inspekcja wykazała, że ​​lodówka z rozlanym jedzeniem i pleśnią, uszkodzona uszczelka uniemożliwiająca zamknięcie drzwi i pleśń rosnąca w środku”.

W lipcu 2018 roku 647 osób zgłosiło objawy po jedzeniu w restauracji Chipotle Mexican Grill w Powell, Ohio , Stany Zjednoczone. Próbki kału przebadane przez CDC dały wynik pozytywny na C. perfringens .

W listopadzie 2018 r. około 300 osób w Concord w Karolinie Północnej w Stanach Zjednoczonych zachorowało na jedzenie z grilla kościelnego, które dało wynik pozytywny na obecność C. perfringens .

Linki zewnętrzne

• Clostridium perfringens i powiązane informacje w PATRIC , Centrum Zasobów Bioinformatycznych finansowanym przez NIAID
• Pathema — Clostridium Resource
• Rodzaj szczepu Clostridium perfringens w Bac Dive - metabazie różnorodności bakteryjnej