作者及单位
译者:张璞,广州中医药大学级检验本科生
指导老师:屈平华,医院检验科
导读
Staphylococcuslugdunensis,一种凝固酶阴性葡萄球菌,以首次分离该菌的法国城市里昂的拉丁名lugdun命名,菌名翻译为“路邓葡萄球菌”或“里昂葡萄球菌”。
作为人类皮肤微生物群的一个组成部分,路邓葡萄球菌主要与身体下部和四肢有关,特别是在潮湿的地区,如腹股沟、会阴和大脚趾指甲下,在高达67%的人口中都有这种细菌。此外,路邓葡萄球菌也可以在鼻腔中发现,但比在其他身体部位出现的频率要低。
尽管部分路邓葡萄球菌分离株有抑制金*色葡萄球菌生长的作用,也作为一种益生菌进行研究,ClinicalMicrobiologyReviews年发表的综述,可能会颠覆我们对路邓葡萄球菌的传统认识。因为,与其他凝固酶阴性葡萄球菌所不同的是,路邓葡萄球菌可以引起类似于金*色葡萄球菌的严重感染。
01
基因组和群体遗传结构
基于全基因组序列的系统发育分析表明,路邓葡萄球菌与金*色葡萄球菌密切相关,并形成了一个独特的聚类群。CRISPR/Cas基因座和*素/抗*素系统是路邓葡萄球菌基因组的关键特征。
尽管与金*色葡萄球菌遗传关系密切,但两者之间的种群结构存在差异。由于金*色葡萄球菌的基因组可以通过水平基因转移获得外源基因,故种群结构丰富,遗传多样性高;而路邓葡萄球菌的全基因组是封闭的,其克隆群体的遗传多样性较低,且其氨基酸和DNA序列同一性高,表明只能发生有限的水平基因转移。而限制水平基因转移的障碍,可能是导致抗生素耐药性缓慢发展的原因之一。
02
临床感染和可能的*力因子
与其他凝固酶阴性葡萄球菌所不同的是,路邓葡萄球菌可以引起类似于金*色葡萄球菌的严重感染,包括皮肤和软组织感染、骨和关节感染、假肢关节感染、血管导管相关感染和脓肿等(表1),而由路邓葡萄球菌可以引起感染性心内膜炎,死亡率可达40%。且相关研究发现,路邓葡萄球菌可产生多种*力相关因子(见表2)。
表1、路邓葡萄球菌引起的感染
感染类型
说明
心内膜炎
原生瓣。左侧感染占主导地位。会导致疣状赘生物。经常需要动手术。高死亡率。偶尔发生脑血管病变。社区获得性人工瓣膜。起搏器关联
菌血症败血症
IE的常见并发症
骨骼和关节
假体关节感染(髋关节和膝关节置换术,膝关节较常见,潜在并发症)骨折固定装置。脊椎骨髓炎。盘间感染。感染性关节炎,骨髓炎
皮肤和软组织
主要是伤口感染和脓肿。主要在会阴和盆腔带区域。主要是社区获得的
腹膜炎
持续非卧床腹膜透析
表2、路邓葡萄球菌的*力相关因子
*力相关因子
注释
荚膜多糖帽
CC3型帽与金*色葡萄球菌8型帽同源。其他的与5型帽同源
多糖细胞间黏附素ICA
与表皮葡萄球菌和金*色葡萄球菌ICA位点同源
聚谷氨酸胶囊PGA
与表皮葡萄球菌PGA位点同源
β-溶血素HLB
与金*色葡萄球菌β-溶血素、鞘磷脂酶同源
溶血素III
与蜡状芽孢杆菌溶血素III同源
路邓葡萄球菌协同溶血素SLUSH
三种协同溶血肽。β型苯酚可溶性调节剂。
一些分离株缺乏Slush-C。Slush-B激活FPR2。
ESAT-6样分泌系统Ess/III型
高度可变的CC依赖的遗传组织。
多肽耐药因子MprF
赖氨酰磷脂酰甘油的合成。对抗菌肽的抗药性。
Dlt
磷壁酸的D-丙二酰化反应。对抗菌肽的抗药性。
肽聚糖O-乙酰基转移酶鸟氨酸转移酶
在巨噬细胞中存活。抗溶菌酶
Lugdulysin
金属蛋白酶。与感染性分离株相关的体外表达。
与水蛭ShpI蛋白酶同源,但与金*色葡萄球菌丝氨酸或半胱氨酸蛋白酶不同源。
超氧化物歧化酶苏打
与金*色葡萄球菌中的苏打水有90%的同源性。吞噬细胞中活性氧减少。
核酸酶
金*色葡萄球菌热核酸酶的同源物
路邓葡萄球菌Fbl纤维蛋白原结合蛋白
与金*色葡萄球菌ClfA密切相关的MSCRAMM家族CWA蛋白;与感染性分离株相关的体外表达。
路邓葡萄球菌SI表面蛋白
可变重复数会导致SLSA、SLsG和SLsE的长度不同。CC3和CC5中缺少SLSA。
铁调控的表面决定蛋白ISD
从血红蛋白中摄取血红素。在以血红蛋白为唯一铁来源的培养基中生长。HKU09-01基因位点重复。
铁调控的ECF血红素转运蛋白Lha
从血红蛋白和肌红蛋白摄取血红素。
03
生物被膜
形成生物膜的能力,是病原微生物的重要致病机制,并且是与留置器械相关的葡萄球菌感染的主要因素。而生物膜形成对于路邓葡萄球菌假体关节感染可能特别重要。但在目前,路邓葡萄球菌生物膜形成的机制尚不清楚。
04
血管内感染的致病机制
利用在体肠系膜静脉炎症模型和小鼠心内膜炎症模型,包括局部组胺诱导的心脏瓣膜炎症,证明路邓葡萄球菌可以在体内与vWF结合。
内皮细胞的粘附和侵袭在金*色葡萄球菌引起的心内膜炎的发病机制中起重要作用。几个路邓葡萄球菌的临床分离株也已经证明可在体外侵入内皮细胞。侵袭性可能通过促进内皮细胞损伤和暴露细胞外基质中的胶原蛋白,进而吸引循环中vWF的结合,从而促进感染性心内膜炎的发生发展。
转肽酶-锚定蛋白(sortase-anchoredproteins)对于路邓葡萄球菌粘附于无菌大鼠心脏瓣膜赘生物是必需的。尽管菌血症和传播水平相似,路邓葡萄球菌比金*色葡萄球菌引起更小的疣状赘生物和更低的死亡率。
05
讨论
路邓葡萄球菌是一种模棱两可的葡萄球菌,在首次被描述40年后,越来越多的证据表明,它应被视为一种危险的机会性病原体,而不仅仅是一种无害的皮肤共生菌。毫无疑问,路邓葡萄球菌代表了凝固酶阴性葡萄球菌中最具侵略性的物种。
然而,鉴于抗生素抗药性的增加,路邓葡萄球菌也作为一种益生菌而进行开发,用于防止或根除金*色葡萄球菌定植。路邓葡萄球菌可产生路邓菌素,在体外能杀死金*色葡萄球菌,故其在鼻腔内的存在与金*色葡萄球菌的鼻腔定植呈负相关。故当应用于鼻腔时,路邓葡萄球菌可能可用作益生菌来减少或消除金*色葡萄球菌携带。有趣的是,路邓葡萄球菌也通过使用葡萄球菌铁蛋白b(SfB)与金*色葡萄球菌相互作用。在鼻腔微生物群中,只有金*色葡萄球菌能产生SfB。SfB获取系统Sir的存在和SfB生物合成的缺乏强烈表明路邓葡萄球菌对金*色葡萄球菌的进化适应性。虽然已经证明金*色葡萄球菌的存在可以在铁限制条件下促进路邓葡萄球菌的增殖,但只能推测路邓葡萄球菌捕获SfB可以减少金*色葡萄球菌的增殖。然而,这是可能的,因为铁载体生产在生理上是昂贵的,非生产者篡夺铁载体损害了生产者的适应性。由于乳铁蛋白在鼻腔分泌物中的存在,似乎铁载体的获得对维持鼻腔定植很重要,而且观察到的路邓葡萄球菌定植对金*色葡萄球菌的保护作用可能是多因素的,取决于抗生素作用和营养竞争。
关于CoNS种是否真的具有致病性存在争议,因为它们主要是皮肤共生体,通常只感染住院的个体,这些个体体内有留置的医疗设备可以导致表皮防御系统的破坏。然而,由于其能够引起更严重的侵袭性感染,如感染性心内膜炎和皮肤和软组织感染,所以路邓葡萄球菌具有先天的*力潜力。与金*色葡萄球菌感染相比,这些感染是罕见的,但在感染性心内膜炎的情况下,这种感染是破坏性的,并且具有高死亡率。
路邓葡萄球菌似乎是一种有趣的候选益生菌,以根除金*色葡萄球菌在高危人群鼻部的定植。然而,路邓葡萄球菌定殖的好处和风险需要仔细权衡,需要更多关于路邓葡萄球菌致病性和路邓葡萄球菌致病性分子机制的信息,也需要金*色葡萄球菌间相互作用的信息。与野生型菌株相比,减*的路邓葡萄球菌突变体更可能被认为是益生菌候选菌株。
参考文献
HeilbronnerS,FosterTJ.Staphylococcuslugdunensis:aSkinCommensalwithInvasivePathogenicPotential[J].ClinicalMicrobiologyReviews,,34(2).e-20
Micro