Clostridioides difficile
|
|
|
|
| Clostridioides difficile | |
|---|---|
| C. difficile kolonier på en blodagarplatta Elektronmikrofotografi | |
| av bakterien | |
| Vetenskaplig klassificering | |
| Domän: | Bakterie |
| Provins: | Bacillota |
| Klass: | Clostridia |
| Beställa: | Eubacteriales |
| Familj: | Peptostreptococcaceae |
| Släkte: | Clostridioides |
| Arter: |
C. difficile
|
| Binomialt namn | |
|
Clostridioides difficile (Hall & O'Toole, 1935) Lawson & Rainey, 2016
|
|
| Synonymer | |
|
|
Clostridioides difficile ( syn. Clostridium difficile ) är en bakterie som är välkänd för att orsaka allvarliga diarréinfektioner, och som även kan orsaka tjocktarmscancer. s iːd ɪf . / Även ) känd som C. difficile , eller C. diff ( / , är grampositiva arter av sporbildande bakterier Clostridioides spp. är anaeroba , rörliga bakterier, allmänt förekommande i naturen och särskilt vanliga i jord. Dess vegetativa celler är stavformade, pleomorfa och förekommer i par eller korta kedjor. Under mikroskopet uppträder de som långa, oregelbundna (ofta trumstick- eller spindelformade) celler med en utbuktning vid sina terminala ändar (bildar subterminala sporer). Under Gram-färgning är C. difficile - celler Gram-positiva och visar optimal tillväxt på blodagar vid mänsklig kroppstemperatur i frånvaro av syre . C. difficile är katalas- och superoxiddismutas -negativ och producerar upp till tre typer av toxiner: enterotoxin A , cytotoxin B och Clostridioides difficile transferas (CDT). Under stressförhållanden producerar bakterierna sporer som klarar av extrema förhållanden som de aktiva bakterierna inte kan tolerera.
Clostridioides difficile är en viktig framväxande mänsklig patogen ; enligt CDC , 2017 fanns det 223 900 fall i sjukhuspatienter och 12 800 dödsfall i USA. Även om C. difficile är allmänt känt som en sjukhus- och antibiotikaassocierad patogen, kan högst en tredjedel av infektionerna spåras till överföring från en infekterad person på sjukhus, och endast ett litet antal antibiotika är direkt associerade med en förhöjd risk att utveckla en C. difficile -infektion (CDI), nämligen klindamycin , fluorokinoloner och cefalosporiner . Majoriteten av infektioner förvärvas utanför sjukhus, och de flesta antibiotika har liknande förhöjd risk för infektion i paritet med många icke-antibiotiska riskfaktorer, som att använda avföringsmjukgörare och att få lavemang .
Clostridioides difficile kan också etablera sig i människans kolon utan att orsaka sjukdom. Även om tidiga uppskattningar visade att C. difficile fanns hos 2–5 % av den vuxna befolkningen, tyder nyare forskning på att kolonisering är nära förknippad med en historia av orelaterade diarrésjukdomar, såsom matförgiftning eller missbruk av laxermedel . Individer utan historia av gastrointestinala störningar verkar osannolikt bli asymtomatiska bärare. Dessa bärare tros vara en viktig reservoar av infektion.
Taxonomi
Arten överfördes från släktet Clostridium till Clostridioides 2016, vilket gav den binomial Clostridioides difficile . Detta nya namn speglar de taxonomiska skillnaderna mellan denna art och medlemmar av släktet Clostridium , samtidigt som det vanliga namnet behålls som C. diff . Från och med 2018 är den enda andra arten i detta nya släkte Clostridioides mangenotii (tidigare känd som Clostridium mangenotii ).
Mänsklig patogen
Patogena C. difficile -stammar producerar flera toxiner . De bäst karakteriserade är enterotoxin ( C. difficile toxin A ) och cellgift ( C. difficile toxin B ), som båda kan ge diarré och inflammation hos infekterade patienter ( C. difficile colitis ), även om deras relativa bidrag har diskuterats. Diarrén kan sträcka sig från några dagars vätskeförlust i tarmen till livshotande pseudomembranös kolit , som är förknippad med intensiv inflammation i tjocktarmen och bildning av pseudomembran på tarmslemhinnan. Toxin A och B är glukosyltransferaser som riktar in sig på och inaktiverar Rho-familjen av GTPaser . Toxin B (cytotoxin) inducerar aktindepolymerisation genom en mekanism som är korrelerad med en minskning av ADP-ribosyleringen av GTP-bindande Rho-proteiner med låg molekylvikt. Det finns också ett binärt toxin ( AB-toxin ), men dess roll i sjukdomen är inte helt klarlagd.
Ytterligare virulensfaktorer inkluderar en adhesionsfaktor som förmedlar bindningen till humana kolonceller och ett hyaluronidas . Bakterien producerar också kemikalien para -kresol , som hämmar tillväxten av andra mikrober i dess närhet och gör att den kan konkurrera ut normal mänsklig tarmflora.
Antibiotisk behandling av C. diff -infektioner kan vara svår, både på grund av antibiotikaresistens och fysiologiska faktorer hos bakterien (sporbildning, skyddande effekter av pseudomembranet). Uppkomsten av en ny, mycket giftig stam av C. difficile , resistent mot fluorokinolonantibiotika , såsom ciprofloxacin och levofloxacin , som sägs orsaka geografiskt spridda utbrott i Nordamerika, rapporterades 2005. US Centers for Disease Control i Atlanta av uppkomsten av en epidemisk stam med ökad virulens, antibiotikaresistens eller båda. Resistens mot andra antibiotika såsom metronidazol, förstahandsvalet av antimikrobiellt läkemedel vid behandling av CDI, har observerats i upp till 12 % av de kliniska isolaten, så allt eftersom behandlingen med olika antibiotika fortsätter, kommer fler olika och starkare resistenser att fortsätta att utvecklas i C. svåra populationer, vilket ytterligare komplicerar försök till effektiv behandling.
Överföring
Clostridioides difficile överförs från person eller djur till person via fekal-oral väg , utgjuten i avföring. Organismen bildar värmebeständiga sporer som inte dödas av alkoholbaserade handrengöringsmedel eller rutinmässig ytrengöring, så dessa sporer överlever i kliniska miljöer under långa perioder. Alla ytor, anordningar eller material (t.ex. toaletter, badkar och elektroniska rektaltermometrar) som blir förorenade med avföring kan fungera som en reservoar för C. difficile- sporer , och C. difficile- sporer kan leva under långa tidsperioder på ytor. På grund av detta kan bakterien odlas från nästan vilken yta som helst. När sporer väl intagits tillåter deras syrabeständighet dem att passera genom magen oskadda. De gror och förökar sig till vegetativa celler i tjocktarmen vid exponering för gallsyror. Följaktligen Världshälsoorganisationen användningen av tvål utöver alkohollösningar för att begränsa spridningen av sporerna. Sporulation visade sig vara avsevärt reducerad efter inaktivering av C. diffiiciles DNA-metyltransferas CamA, vilket ökade möjligheten att utveckla ett läkemedel som kan hämma denna bakterie på ett specifikt sätt.
Mottaglighet för kolonisering verkar utlösas av diarrésjukdomar, såsom matförgiftning eller missbruk av laxerande medel; personer utan en historia av diarrésjukdomar som exponeras för C. difficile -sporer kommer inte nödvändigtvis att bli bärare. När människor väl har koloniserats av C. difficile förblir de bärare under år långa tidsskalor, men det dagliga överflödet av C. difficile fluktuerar avsevärt - fluktuerar från att vara under detektionsgränsen till höga nivåer av utsöndring från en dag till nästa. GI-störningar hos bärare verkar utlösa perioder med ökad utsöndring, vilket kan vara en viktig faktor för överföring. [ citat behövs ]
Värdsortiment
Clostridioides difficile infekterar grisar, kalvar och människor och lever i en naturlig reservoar av jord, avföring från husdjur och människor, avloppsvatten, människans tarmkanal och detaljhandelskött.
En CDC-studie från 2015 uppskattade att C. diff drabbade nästan en halv miljon amerikaner och orsakade 29 000 dödsfall under 2011. Studien uppskattade att 40 % av fallen började på vårdhem eller vårdmiljöer i samhället, medan 24 % inträffade på sjukhus.
Clostridioides difficile är vanligt i det mänskliga matsmältningssystemet. Det är dock en dålig konkurrent, och konkurreras ofta ut om näringsämnen av andra bakterier i matsmältningssystemet. Som ett resultat hålls C. difficile till ett hanterbart antal. Om det plötsliga införandet av antibiotika stör mikrobiomet, kan C. difficile kunna växa till följd av att många av dess konkurrenter dödas. Inkubationstiden är 5–10 dagar, med ett intervall på 1 dag till veckor efter antibiotikabehandling för antibiotikarelaterad diarré. Dessutom är transport av C. difficile med höga nivåer av toxiner vanligt hos små barn, medan sjukdom är sällsynt. Produktionen av ett eller till och med båda toxiner är inte alltid tillräcklig för att ge symtom.
tecken och symtom
Symtom på C. difficile -infektion inkluderar: diarré (minst tre lösa tarmrörelser om dagen), uttorkning, buksmärtor som kan vara svåra, aptitlöshet och illamående.
Värdens immunsvar
De C. difficile utsöndrade toxinerna A (TcdA) och B (TcdB), innehåller immunogena antigener som känns igen av antikroppar och T-celler. Nivåerna av anti-TcdA och -TcdB IgG-antikroppar har dock inte kunnat skilja friska individer från patienter med C. difficile -infektion, vilket innebär att de har begränsad klinisk användning. Nyligen arbete har visat att dessa toxiner också känns igen av CD4+ T-hjälparceller, främst av Th17- hjälparcellerna , . vilka är viktiga för att upprätthålla en hälsosam tarmmiljö, även om dessa celler är försämrade hos patienter med allvarlig infektion Intressant nog hade individer med allvarlig C. difficile- infektion betydligt fler toxinspecifika T-celler jämfört med de med mild infektion, vilket tyder på att T-celler spelar en nyckelroll i att bekämpa denna infektion. Detta bevisas ytterligare av återhämtningen av de toxinspecifika Th17-cellerna efter fekal mikrobiotatransplantation av patienter med allvarlig sjukdom.
Behandling
Patienter som behandlas med antibiotika när symtom börjar bör sluta ta dem, om möjligt. Detta avbrott i antibiotikabehandlingen kan ibland leda till att symptomen upphör spontant. Patienter som inte svarar på utsättande av bredspektrumantibiotika kommer att behöva behandlas med antibiotika som kan döda C. difficile- sporer. Primära infektioner behandlas vanligtvis med vankomycin, med en vanlig dos på 125 mg var 6:e timme. Vankomycinregimen har ersatt den traditionella användningen av metronidazol på grund av dess större effektivitet , säkerhetsprofil och lägre återfallsfrekvens. Hos patienter som inte kan tolerera vankomycin fidaxomicin ett acceptabelt alternativ med liknande effekt och till och med lägre återfallsfrekvens än vankomycin. I fall av fulminant CDI föreslås adjuvant terapi med parenteralt metronidazol plus oralt vankomycin eller fidaxomicin.
Cirka 20 % av patienterna som framgångsrikt slutför behandling av primär infektion med metronidazol eller vankomycin kommer att uppleva ett återfall . En bråkdel av dessa patienter kommer att uppleva kontinuerliga återfall av infektionen. Det första återfallet av C. difficile behandlas vanligtvis med samma antibiotikum som används för att behandla den primära infektionen. Eventuella efterföljande infektioner ska inte behandlas med metronidazol. Ibland fungerar inte en vanlig 10-dagars kur med oralt vankomycin. I dessa fall är en vankomycinavsmalning den föredragna behandlingen. Patienter tar minskande doser av vankomycin under en period på upp till 3 månader, beroende på infektionens svårighetsgrad.
Varje efterföljande återfall av C. difficile tenderar att vara allvarligare än tidigare infektioner. Långtidsbehandling med en vancomycin taper kompletterad med probiotika, särskilt Saccharomyces boulardii , är förknippad med en högre framgångsfrekvens.
Efter tre skov kan patienter behandlas med oralt fidaxomicin , ett smalspektrumantibiotikum. Den vanliga dosen är 200 mg två gånger dagligen oralt i 10 dagar. Fidaxomicin anses vara överlägset vankomycin vid svår CDI. Den stora nackdelen med behandling med fidaxomicin är kostnaden för medicinering. En 10-dagarskurs kan kosta upp till 3 500 USD. [ citat behövs ]
Patienter som inte svarar på traditionell antibiotikabehandling kan vara berättigade till en fekal mikrobiotatransplantation (FMT). Vårdgivare kan överföra avföring från en frisk person till tjocktarmen hos en patient med upprepad CDI. Denna process är den mest framgångsrika behandlingen för svår CDI med en botningsgrad på cirka 93 %. Återfallsfrekvensen av CDI hos patienter som behandlas med en FMT är i allmänhet låg, runt 19 %, vilket gör det mycket effektivt vid behandling av kroniska CDI-fall. Men i vissa fall är uppblossningar av inflammatorisk tarmsjukdom en möjlig bieffekt av behandlingen. Långtidseffekter av FMT är okända, eftersom ingreppet endast har godkänts av FDA sedan 2011 och relativt få ingrepp har utförts. Om transplantation inte är ett alternativ, kan avlägsnande av den infekterade delen av tjocktarmen bota CDI.
Stammar
2005 ledde molekylär analys till identifieringen av C. difficile -stamtypen karakteriserad som grupp BI genom restriktionsendonukleasanalys , som nordamerikansk pulsfältstyp NAP1 genom pulsfältsgelelektrofores och som ribotyp 027; den olika terminologin återspeglar de dominerande teknikerna som används för epidemiologisk typning. Denna stam kallas C. difficile BI/NAP1/027.
Från och med 2016 har NAP1-stammen ersatts av nya stammar i vissa områden i British Columbia. Dessa nya stammar inkluderar NAP2 och NAP4, och vissa stammar som inte har en NAP-beteckning. Frekvensen av dessa nya stammar ökade från 2008 till 2013 i en studerad region, och ersatte de ursprungligen vanligare och igenkännbara NAP1-bakterierna.
Två stammar, ribotyperna RT078 och RT027, kan leva på låga koncentrationer av sockret trehalos ; båda stammarna blev vanligare efter att trehalos introducerades som en livsmedelstillsats i början av 2000-talet, vilket ökade trehalosintaget i kosten.
Genom
| NCBI genom-ID | |
|---|---|
| Ploidi | haploid |
| Genomstorlek | 4,3 Mb |
| Antal kromosomer | 1 |
| År för färdigställande | 2005 |
Den första kompletta genomsekvensen av en C. difficile -stam publicerades 2005 av Sanger Institute i Storbritannien. Detta var av stam 630, en virulent och multipelläkemedelsresistent stam som isolerades i Schweiz 1982. Forskare vid Sanger Institute har sekvenserat genom från cirka 30 C. difficile isolat med hjälp av nästa generations sekvenseringsteknologier från 454 Life Sciences och Illumina .
Forskare vid McGill University i Montreal sekvenserade genomet av den mycket virulenta Quebec-stammen av C. difficile 2005 med hjälp av ultrahög genomströmningssekvenseringsteknologi. Testerna innebar att man gjorde 400 000 DNA-parallellsekvenseringsreaktioner av bakteriens genom, som hade fragmenterats för sekvensering. Dessa sekvenser sattes samman beräkningsmässigt för att bilda en komplett genomsekvens.
Under 2012 sekvenserade forskare vid University of Oxford C. difficile -genom från 486 fall som uppstått under fyra år i Oxfordshire med hjälp av nästa generations sekvenseringsteknik från Illumina.
Epigenom
Clostridioides difficile har ett mycket varierat epigenom, med 17 högkvalitativa metyleringsmotiv rapporterade hittills, de flesta avser 6mA-typen. Metylering vid ett av dessa motiv - CAAAA A, visade sig påverka sporulering, ett nyckelsteg i överföring av C. difficile sjukdom, såväl som celllängd, biofilmbildning och värdkolonisering.
Bakteriofag
Minst åtta huvudsakligen tempererade bakteriofager har isolerats från C. difficile , med en genomstorlek från cirka 30 till cirka 60 kbp . Både miljömässigt och kliniskt härledda C. difficile -stammar har en mångsidig och utbredd uppsättning av profeter .
Etymologi och uttal
externa länkar
- Säkerhetsdatablad för patogener: Infektiösa ämnen – Clostridium Difficile [ permanent död länk ] , Folkhälsomyndigheten, Kanada, 10 september 2014.
- Typstam av Clostridium difficile , Bac Dive - Bacterial Diversity Metadatabase.