Hathewaya histolytica
| Hathewaya histolytica | |
|---|---|
| Vetenskaplig klassificering | |
| Domän: | Bakterie |
| Provins: | Bacillota |
| Klass: | Clostridia |
| Beställa: | Eubacteriales |
| Familj: | Clostridiaceae |
| Släkte: | Hathewaya |
| Arter: |
H. histolytica
|
| Binomialt namn | |
|
Hathewaya histolytica (Weinberg och Séguin 1916) Lawson och Rainey 2016
|
|
| Synonymer | |
|
|
Hathewaya histolytica (tidigare Clostridium histolyticum ) är en art av bakterier som finns i avföring och marken. Det är en rörlig, grampositiv , aerotolerant anaerob. H. histolytica är patogen i många arter, inklusive marsvin, möss och kaniner och människor. H. histolytica har visat sig orsaka gas kallbrand , ofta i samband med andra bakteriearter.
Historia
År 1916 isolerade Weinberg och Séguin denna bakterie från patienter med gasgangren och kallade den Bacillus histolyticus . De upptäckte att denna bakterie var patogen för marsvin, möss och kaniner, men mindre för råttor. Intramuskulär injektion av odling orsakade omfattande lokal vävnadsförstöring, extrudering av en hemorragisk muskelmassa, splittring av huden, denudation av benet och ibland autoamputation . 1922 döpte Heller om bakterien till Weinbergillus histolyticus , och ett år senare Bergey, Harrison, et al. omklassificerade den till Clostridium histolyticum .
Mikrobiologi
Hathewaya histolytica kan isoleras från jord under det tidiga skedet av jordbearbetningen, genom att värma provet vid 60 °C i 30 minuter. H. histolytica kan pläteras på Zeissler plattagar och framstå som daggliknande kolonier av antingen grov eller jämn morfologi, omgivna av en zon med svag hemolys . På blodagar ser kolonier ut som små, grova, oregelbundet runda och är omgivna av en zon med svag hemolys. Dessa bakterier tenderar att klumpa sig i par eller korta kedjor och är stavar på 3-5μm x 0,5-0,7μm. Celler är rikt flagellatformade och mycket rörliga. Hathewaya histolytica producerar stora endosporer och är asackarolytiska och proteolytiska. Denna bakterie är anaerob, men minimal tillväxt kan erhållas genom aerob odling.
Hathewaya histolytica är svår att odla eftersom tillväxten hämmas av sockerarter och sporer är inte särskilt värmebeständiga. I sårutstryk liknar Hathewaya histolytica mycket den jämförbara Clostridium perfringens , men utan kapseln av C. perfringens . Detta kan störa diagnosen H. histolytica -infektion.
Toxigenicitet
Studier har visat att toxiciteten hos en stam av Hathewaya histolytica är direkt relaterad till dess sporbildningsstyrka: ju högre sporbildningsstyrka, desto mer giftig är stammen. Dessutom har toxigena stammar en starkare potential för tillväxt än mindre toxigena eller icke-toxigena stammar. Släta understammar av H. histolytica verkar visa högre toxicitet än grova understammar.
Toxiner från Hathewaya histolytica
Hathewaya histolytica producerar fem toxiner: alfa, beta, gamma, delta och epsilon. [ citat behövs ]
Alfa-toxin
Alfa-toxinet är den huvudsakliga toxigena faktorn hos H. histolytica . När det injiceras i muskler kan det orsaka dödsfall hos försöksdjur inom några timmar. Alfa-toxin är ett nekrotiserande , men inte hemolytiskt, toxin. Detta toxin utsöndras, eftersom det isoleras från filtrat av H. histolytica -kulturer. Det neutraliseras av antisera som produceras mot toxiska filtrat av C. septicum -kulturer genom korsneutralisering. Dessutom inaktiveras alfa-toxin lätt av proteolytiska enzymer. Det har visat sig att endast cirka 29 % av H. histolytica -stammar isolerade från jord faktiskt producerar detta alfa-toxin.
Beta-toxin
Beta-toxinet från H. histolytica är en grupp av sju kollagenaser . Kollagenaser är zinkmetalloproteaser som klyver kollagen och gelatin till små fragment. De sju kollagenaserna är alfa, beta, gamma, delta, epsilon, zeta och eta. De identifieras vidare av sina molekylära massor (68, 115, 79, 110, 125 respektive 130 kDa) för att skilja dem från de fem toxiner. Beta-toxin spelar en viktig roll i patogeniciteten av H. histolytica , på grund av dess förmåga att förstöra kollagenfibrer i kroppen och orsaka nekros. Beta-toxin har visat sig inducera blödning när det placeras på ytan av lungorna hos djur, blödning och ödem när det injiceras i råtttassar och dödlig intrapulmonell blödning när det injiceras intravenöst i djur.
Gamma-toxin
Gamma-toxin är ett cysteinaktiverat proteinas som smälter hudpulver, gelatin och kasein. Det är inte aktivt mot kollagen. Molekylvikten för gamma-toxin är 50 000 Da.
Delta-toxin
Deltatoxin är ett elastas som aktiveras av Ca2+-joner. Detta proteolytiska enzym hämmas av cystein och inaktiveras reversibelt av reduktionsmedel. Molekylvikten är mellan 10 och 50 kDa.
Epsilon-toxin
Epsilon-toxin är ett syrelabilt hemolysin som liknar θ-toxinet från C. perfringens och δ-toxinet från C. septicum och C. novyi .
Proteinaser
Toxigena stammar av Hathewaya histolytica utsöndrar proteinaser och kollagenaser som kan bryta ner och nekrotisera organ och muskler i människokroppen. H. histolytica- proteinaser, inklusive gamma- och delta-toxin, smälter naturliga och denaturerade proteiner till aminosyror med produktion av ammoniak. De kan också koagulera mjölk och senare smälta blodproppen och hemolysera fårblod. Proteinaserna är kapabla att smälta brännsår och kan vara användbara för att avlägsna brännvävnad från sår. I sig själva H. histolytica- proteinaserna gamma-toxin och delta-toxin inte aktiva i människokroppen. Det verkar som om de bara angriper kollagenmaterial som redan delvis bryts ned av beta-toxinet och hjälper till med näringen av H. histolytica .
Hathewaya histolytica- proteinaser är unika i sin effektivitet när det gäller att omvandla vävnadsproteiner till aminosyror och peptider. Vidare är dessa enzymer unika genom att de inte producerar isosyror (isosmörsyra och isokaproinsyra) som metaboliska slutprodukter.
Kollagenas
Kollagenas clostridium histolyticum utsöndras av bakterien och kan förstöra bindväv i muskler. Detta kollagenas har använts för att behandla Dupuytrens kontraktur , en sjukdom med patologisk kollagenproduktion och avlagring i händerna. Denna sjukdom orsakar flexionskontrakturer i lederna, vilket kraftigt begränsar handfunktionen, oftast i ringen och lillfingrarna. Studier har visat att injektion av kollagenas clostridium histolyticum signifikant minskar kontrakturerna genom att lysera kollagenet och störa de sammandragna trådarna. Denna behandling har återställt sammandragna fingrar till full utsträckning 30 dagar efter den sista injektionen i 64 % av lederna som injicerats med kollagenas costridium histolyticum. Biverkningarna är milda och denna behandling föredras framför kirurgiska alternativ eftersom ingen omfattande handterapi krävs efter behandling. Kollagenas clostridium histolyticum tillverkas och marknadsförs av Endo Pharmaceuticals i USA och marknadsförs av SOBI i EU:s Auxilium/SOBI-avtal och av Actelion i Kanada och Australien Auxilium/Actelion-avtalet .
Roll i sjukdom
Hathewaya histolytica utsöndrar potenta exotoxiner som har proteolytiska och nekrotiserande egenskaper, vilket orsakar allvarlig lokal nekros. Det har dock förekommit få fall av mänsklig infektion av denna art. rapporterades endast ett fall av H. histolytica nekrotiserande infektion, hos en jordbruksarbetare med en skadad hand.
År 2000 diagnostiserades en 18-årig kvinnlig droganvändare i Turkiet med infektiös endokardit orsakad av H. histolytica . Detta var det första dokumenterade fallet där denna bakterie har identifierats som orsak till infektiös endokardit. Alla diagnostiska tester i detta fall var negativa eller normala tills en anaerob blododling identifierade H. histolytica som det infektionsämne som isolerats från hjärtklaffvävnaden.
En studie från 2002 av tarmfloran av inflammatorisk tarmsjukdom (IBD) forskare fann att hos patienter som hade ulcerös kolit , en form av IBD, var 21 % av de totala bakterierna i tjocktarmen Hathewaya histolytica . Kontrollprovet innehöll inte denna art alls. Hos friska vuxna är mängden clostridia-arter i avföringen sällan högre än 106 celler/g avföring, mindre än 1 % av den totala floran. Detta tyder på att C. histolyticum kan spela en roll i patogenesen av ulcerös kolit som förmodade patogener.
År 2004 bröt det ut ett utbrott av H. histolytica -infektioner i nekrotiska lesioner hos 11 injektionsmissbrukare i England och Skottland. Alla patienter var heroinmissbrukare och hade injicerat drogen i muskeln snarare än i en ven. Man trodde att H. histolytica -sporer hade förorenat ett parti heroin tidigt i produktionen och överlevde produktionsprocessen innan de distribuerades över Storbritannien.
Diagnos och behandling av infektion
Hathewaya histolytica kan orsaka gasgangren, en akut infektion av smärta, feber, myonekros och massivt ödem. Om den inte kontrolleras kan infektionen resultera i systemisk toxemi, multiorgansvikt och till och med död. Vidare kan denna infektion utvecklas till livshotande på några timmar.
Även om gasbrandbränna lätt kan diagnostiseras av den synliga nekrosen och den karakteristiska lukten, är det svårare att identifiera Hathewaya histolytica som orsaksmedlet. Med undantag för proteintester är alla vanliga odlingstester negativa. Det finns liten eller ingen gasproduktion, och denna bakterie är negativ för lecitinas- och lipasreaktioner. Anaeroba blododlingar är nödvändiga för identifiering av H. histolytica -infektion.
För de flesta infektioner rekommenderas behandling med klindamycin och penicillin . Vidare kan en cocktail av antimikrobiella medel riktade mot aeroba och anaeroba grampositiva och gramnegativa bakterier användas vid nekrotiserande infektioner orsakade av flera arter, inklusive H. histolytica . H. histolytica är också känsligt för metronidazol och imipenem . Dock kan avancerade gasgangräninfektioner orsakade av H. histolytica endast behandlas genom amputation av den infekterade extremiteten. [ citat behövs ]
Se även
- Kollagenas clostridium histolyticum
- Gas gangren
- Dupuytrens kontraktur
- Infektiös endokardit
- Ulcerös kolit