Dominique M. Missiakas

1 Departamentul de Microbiologie, Universitatea din Chicago, Chicago, Illinois

întreținerea

Olaf Schneewind

1 Departamentul de Microbiologie, Universitatea din Chicago, Chicago, Illinois

Abstract

Staphylococcus aureus este un coccus Gram-pozitiv anaerob facultativ și un membru al florei normale a pielii, precum și a pasajelor nazale ale oamenilor. S. aureus este, de asemenea, agentul etiologic al abceselor supurative, așa cum a fost descris pentru prima dată de Sir Alexander Ogston în 1880. De atunci, studiile asupra S. aureus s-au concentrat asupra bateriei complexe de factori și regulatori de virulență care permit tranziția sa rapidă între comensalism și stări patogene și scapă de apărarea imună a gazdei Succesul acestui agent patogen este evident în continuare prin capacitatea sa de a dobândi trăsături de rezistență la antibiotice prin mecanisme care deseori rămân slab înțelese.

INTRODUCERE

Folosind postulatele lui Koch pentru identificarea microbilor patogeni, Ogston a identificat agentul etiologic al abceselor supurative (Ogston, 1883). Denumirea Staphylococcus aureus a fost aleasă pentru a distinge această specie cu pigmentul său caracteristic de colonie galbenă de un alt comensal stafilococic care formează colonii albe (Staphylococcus albus, denumit acum Staphylococcus epidermidis) (Rosenbach, 1884; Götz și colab., 2006). S. aureus prezintă mai multe proprietăți microbiologice izbitoare, de exemplu, microbul leagă imunoglobulinele și se aglutină cu sau coagulează sânge și plasmă (Loeb, 1903; Much, 1908; Forsgren și Sjöquist, 1966; Cheng și colab., 2011). Aceste trăsături au fost utile pentru diagnosticul precoce și rapid al infecțiilor cu S. aureus (pentru o relatare istorică a testului coagulazei, urmați linkul http://www.microbelibrary.org/index.php/library/laboratory-test/3220 -coagulază-protocol-test).

Toți Stafilococii cresc în clustere, o caracteristică care poate fi vizualizată prin microscopie și contează numele grecesc σταΦυλoκoκκος sau boabă asemănătoare strugurilor. Clusterarea este cauzată de separarea incompletă a celulelor fiice după divizarea în trei planuri perpendiculare alternante (Tzagoloff și Novick, 1977; Giesbrecht și colab., 1998). Celulele S. aureus apar perfect sferice cu un diametru de

1 μm (Giesbrecht și colab., 1998) .S. aureus produce și catalază; atunci când este aplicat pe materialul coloniei, testul catalazei este un test rapid și util pentru a distinge stafilococii de alte bacterii Gram-pozitive, cum ar fi streptococii.

S. aureus este un anaerob facultativ care crește prin respirație aerobă sau prin fermentare, care produce în principal acid lactic. Bacteria metabolizează glucoza prin calea pentozofosfatului (Reizer și colab., 1998). Nu există dovezi pentru existența căii Entner-Doudoroff; cu toate acestea, enzimele întregului ciclu al acidului tricarboxilic și o tipică F0F1-ATPaza sunt codificate de genomul S. aureus (Kuroda și colab., 2001). După epuizarea glucozei, celulele S. aureus care cresc în condiții aerobe oxidează D-galactoză, acetat, succinat și malat. Un rezumat excelent al acestor căi metabolice a fost publicat recent (Götz și colab., 2006).

ATENȚIE: S. aureus este un agent patogen extrem de virulent și adaptabil, cu capacitatea de a infecta, invada, persista și replica în orice țesut uman, inclusiv piele, os, organe viscerale sau vasculatură (Lowy, 1998). Organismul a fost plasat în grupul de risc de nivel 2. Toate manipulările cu tulpini de S. aureus trebuie efectuate în urma măsurilor de nivel 2 de biosecuritate, inclusiv lucrări experimentale în cabinete de biosecuritate certificate. Liniile directoare pentru practica BSL2 pot fi obținute de la cea mai recentă ediție a biosecurității în laboratoarele microbiologice și biomedicale (BMBL, ediția a 5-a) prin intermediul următorului link web CDC: http://www.cdc.gov/biosafety/publications/bmbl5/.

PLANIFICARE STRATEGICA

Selecția tulpinii

Studiile genetice și metabolice moleculare în S. aureus se efectuează cel mai bine cu un izolat MSSA pentru a facilita utilizarea markerilor de rezistență la antibiotice în timpul înlocuirii alelice (Bae și Schneewind, 2005). Tulpina MSSA S. aureus NCTC 8325 a fost depusă în Centrul Național de Referință pentru lizotiparea Stafilococului (Institutul Cantacuzino București, România). Iordanescu și Surdeanu au folosit NCTC 8325 (ATCC35556) pentru a izola restricțiile și modificările deficiente (SA103), precum și variantele deficiente în restricții și modificarea (SA113) (Iordanescu și Surdeanu, 1976). SA113 și variantele sale au fost utilizate pe scară largă pentru studii privind fiziologia și patogeneza S. aureus (von Eiff și colab., 1997; Schlag și colab., 2007). Novick a generat S. aureus 8325–4 (RN450), o variantă a S. aureus NCTC 8325 căreia îi lipsesc toate cele trei profaje; RN450 poate fi transdus cu ușurință cu fagii stafilococici (Novick, 1967). S. aureus RN6390, un alt derivat al NCTC8325, a fost folosit pentru a studia reglarea genei accesorii (agr), sistemul de detectare a cvorumului virulenței stafilococice (Vandenesch și colab., 1991; Novick și Geisinger, 2008). Derivatul NCTC8325 al S. aureus RN4220 este utilizat pentru manipularea genetică a ADN-ului plasmidic (Kreiswirth și colab., 1983). Spre deosebire de izolatele clinice, RN4220 poate accepta ADN plasmidic propagat de E. coli datorită mutațiilor induse de nitrosoguanidină în sistemul său de modificare a restricției (Novick, 1990). Mutația responsabilă a fost mapată recent la gena sau1hsdR (Waldron și Lindsay, 2006).

Izolatele clinice MSSA au fost utilizate pentru a examina virulența S. aureus la modelele animale.S. aureus Newman a fost izolat dintr-un tampon de gât și a fost selectat pentru studii pe animale datorită fenotipului său agr stabil; S. aureus Newman a fost folosit pentru a elucida cerințele genetice pentru coagularea și aglomerarea stafilococică (aglutinare) în plasmă, precum și formarea de abces la șoareci (Duthie, 1954; Cheng și colab., 2009). UAMS-1 (ATCC 49230) a fost izolat dintr-un caz de osteomielită și a fost utilizat pentru a studia patogeneza acestei boli la animale (Gillaspy și colab., 1995). Tulpinile Cowan 1 (izolate dintr-un caz de sepsis) și Wood 46 (producător de dermatoxine) au fost utilizate pentru a examina legarea diferențială a stafilococilor de colagen. Practic toate tulpinile de S. aureus elaborează polizaharide capsulare, deși nivelurile de încapsulare variază considerabil (O'Riordan și Lee, 2004). Tulpinile cu încapsulare robustă, de exemplu, S. aureus Reynolds sau S. aureus Smith, au fost utilizate pentru a evalua polizaharidele capsulare ca antigeni de protecție (O'Riordan și Lee, 2004). În Statele Unite, tulpina CA-MRSA USA300 este în prezent izolatul preferat pentru studiul virulenței MRSA (Wang și colab., 2007). O colecție de variante izogene în S. aureus USA300 (Biblioteca Nebraska) a fost pusă la dispoziție pentru distribuire prin intermediul depozitului Network on Antimicrobial Resistance in Staphylococcus aureus (NARSA) (http://www.narsa.net).

Condiții de creștere

S. aureus poate crește la o temperatură cuprinsă între 15 ° și 45 ° C și la concentrații de NaCl de până la 15%. Cu toate acestea, expunerile prelungite peste 42 ° C sau sub 10 ° C nu sunt recomandate. Plăcile nu trebuie păstrate mai mult de o săptămână la 4 ° C. Datorită peptidoglicanului său extrem de reticulat (de Jonge și colab., 1992), S. aureus este rezistent la osmolaritate ridicată, detergenți, precum și alcool. Agar de sare de manitol conținând 7,5% NaCI (majoritatea mediilor conțin 0,5% NaCI) a fost utilizat ca mediu selectiv, deoarece S. aureus este capabil să fermenteze manitolul.

Mass-media

S. aureus produce pigmentul galben stafiloxantină și se formează colonii caracteristice de culoare aurie pe toate mediile bogate, inclusiv agar de soia triptic (TSA) la 37 ° C, agar de infuzie cardiacă cerebrală (BHI) și agar Luria Bertani (LB). A fost descris un mediu minim pentru studiul auxotrofilor aminoacizilor (Rudin și colab., 1974). S. aureus secretă α-hemolizină, precum și alte câteva proteine ​​hemolitice și pe plăci cu globule roșii din oaie sau iepure, coloniile sunt în general înconjurate de mai multe zone de hemoliză completă și incompletă (Bernheimer și colab., 1968; Dinges și colab., 2000). Când se propagă pe agar Baird-Parker cu telurit de gălbenuș de ou, S. aureus formează colonii negre care sunt înconjurate de o zonă de precipitare a lipidelor, cauzată de secreția de glicerol-ester hidrolaze (lipaze) (Rosenstein și Gotz, 2000). Lee și colegii au dezvoltat un sistem genetic elegant pentru integrarea ADN-ului în situl specific în gena lipazei S. aureus (Lee și Iandolo, 1986; Lee și colab., 1991); această tehnologie este foarte utilă pentru studii de complementare și pentru exprimarea controlată a genelor esențiale (Gründling și Schneewind, 2007). Telluritul și clorura de litiu din agar Baird-Parker inhibă creșterea majorității bacteriilor, în timp ce piruvatul și glicina promovează în mod specific creșterea S. aureus. Bulionul de soia triptic (TSB) și BHI sunt mediul preferat pentru cultivarea culturilor de stafilococi. Culturile sunt cultivate la 37 ° C cu aerare.

PROTOCOLUL DE BAZĂ 1

CREȘTEREA S. AUREUS DIN STOC ÎNGHELAT

S. aureus este cel mai bine conservat în „soluție de crioconservare” (vezi rețeta) în stocuri înghețate la -80 ° C. Bacteriile trebuie cultivate mai întâi pe agar solid când se începe dintr-un material congelat.