To tylko Pseudomonas

Ździebko zaskoczyły mnie niektóre stwierdzenia, kiedy czytałam o fantastycznie niebieskiej mozzarelli, szokującej swoim niebiańskim wyglądem konsumentów w Europie. Stwierdzenia te uspokajały bowiem czytelników – owszem, prawdopodobnie to bakterie spowodowały takie dziwaczne zabarwienie sera, prawdopodobnie w dodatku są to drobnoustroje z rodzaju Pseudomonas, ale luzik – bakteria jest naturalna i nietoksyczna (the phenomenon appears to be caused by pseudomonas, a natural, non-toxic bacteria which was found in the water used to preserve the cheese.) i tak w ogóle, to nie ma się czego obawiać (Według ekspertów ser, nazwany przez media „mozzarellą smurfów”, został skażony bakterią o nazwie Pseudomonas, występującą w wilgoci; na przykład w wazonach na kwiaty, w których długo nie zmienia się wody. Z pierwszych ustaleń specjalistów wynika, że bakteria nie jest zasadniczo szkodliwa.)

Rzecza jasna bakterią, która spowodowała całe zamieszanie, nie musiał być koniecznie Pseudomonas aeruginosa, jeden z ważniejszych i bardzo niebezpiecznych drobnoustrojów zakażających człowieka. Jednakowoż wyluzowane uspokajanie, że to phi, tylko Pseudomonas, poruszyłoby chyba niejednego mikrobiologa. Tym bardziej, że teoretycznie mógł to być i ten właśnie gatunek.

Pseudomonas aeruginosa (pałeczka ropy błękitnej) jest Gram-ujemną, tlenową bakterią, ruchliwą, powszechnie występującą w środowisku – w wodzie (pływa szybko i żwawo), na ziemi, na powierzchni roślin. Znajdowano ją także (w niewielkim procencie) na skórze zdrowych osób, a także izolowano z gardła oraz kału osób niehospitalizowanych. Badania pokazały też, że kolonizacja tym drobnoustrojem pacjentów hospitalizowanych zachodzi w ciągu 72 godzin od przyjęcia do szpitala. Pod mikroskopem elektronowym wygląda tak (zdjęcie stąd):

Cechami charakteryzująymi P. aeruginosa są m.in. niezdolność do fermentowania laktozy, dodatnia reakcja oksydazowa, dość ładny, kwiatowy albo owocowy zapach (mówi się czasem o zapachu jaśminu bądź miodu) oraz wytwarzanie barwników o najrozmaitszych kolorach, widocznych zresztą w świetle widzialnym, jak i w ultrafiolecie. Najważniejsza jest piocyjanina – niebiesko-zielony barwnik, produkowany przez wiele szczepów P. aeruginosa, jeden z czynników zjadliwości drobnoustroju, odgrywający rolę w metabolizmie żelaza, i obserwowany często w zakażonych przez bakterię ranach (kolorek, prawdopodobnie, wypisz-wymaluj jak tej mozzarelli).

Pseudomonas aeruginosa jest drobnoustrojem oportunistycznym, co oznacza, że aby mógł spowodować zakażenie, organizm człowieka powinien być w jakimś stopniu osłabiony. Prawie nigdy nie zakaża zdrowych, nienaruszonych tkanek; z drugiej strony – praktycznie nie da się znaleźć rejonu w organizmie ludzkim, którego bakteria ta nie zaatakuje, jeśli tylko układ immunologiczny jej na to pozwoli. Zakażenia P. aeruginosa są więc bardzo częste w szpitalach, a narażeni są na nie pacjenci z neutropenią, immunosupresją, ciężkimi oparzeniami, AIDS czy mukowiscydozą. CDC twierdzi, że w USA zakażenia szpitalne o tej etiologii stanowią około 10% wszystkich zakażeń szpitalnych, a sama bakteria zajmuje czwarte miejsce pod względem izolacji. Niemal co drugi, zakażony P. aeruginosa, pacjent z nowotworem, oparzeniami czy mukowiscydozą – umiera.

Drobnoustrój może bytować niemal wszędzie. Ma bardzo małe wymagania pokarmowe, to on jest tą bakterią, o której powiada się, że rośnie w wodzie destylowanej. W laboratoriach wystarczają mu najprostsze podłoża, z najprostszymi źródłami węgla i azotu. Nie przeszkadzają mu trudniejsze warunki środowiska – najkorzystniejszą dla niego temperaturą jest 37°C, ale spokojnie zniesie i 42°C. Jest pałeczką tlenową, która nie przeprowadza procesów fermentacji, ale jeśli w środowisku brakuje tlenu, jest w stanie wykorzystać inne akceptory elektronów i też nie będzie miał problemów ze wzrostem. Podobno jest w stanie przeżyć nawet w oleju napędowym i paliwie do silników odrzutowych. Nie przeszkadzają mu także różne chemiczne związki dezynfekujące czy antyseptyczne – jest na nie oporny. W związku z tym kolonizuje wszystko, co tylko się da. Poniższa tabelka pokazuje, gdzie w szpitalach P. aeruginosa hasa sobie w najlepsze (tabelka pochodzi z cytowanej publikacji):

Oprócz znoszenia najróżniejszych warunków środowiskowych, P. aeruginosa dysponuje całym arsenałem środków, które umożliwiają mu kolonizację tkanki, lokalne zakażenie, a następnie rozsiew po całym ogranizmie (bo tak, trzyetapowo, przebiegać mogą infekcje o tej etiologii). Kolonizację umożliwiają pile, różne adhezyny, oraz niezwykle ważna otoczka alginianowa, która jest podstawą biofilmu. Biofilm, pozwalający bakteriom bytować na różnych powierzchniach, chroni je także przed układem immunologicznym zakażonej osoby. Komórki bakteryjne w biofilmie są też bardziej oporne (niż szczepy wolno żyjące) na antybiotyki, komunikują się między sobą (zjawisko quorum sensing), dzięki czemu regulują ekspresję genów w ogóle, swoją ruchliwość czy wytwarzanie alginianu.

Inwazję organizmu umożliwiają bakterii najróżniejsze enzymy, na przykład trawiące kolagen, przeciwciała, fibronektynę, niszczące nabłonek oddechowy (ten uszkadzany jest też prawdopodobnie przez piocyjaninę) i inaktywujące interferon. Sprawnie działają także toksyny – cytotoksyny i hemolizyny, które walczą z komórkami układu immunologicznego.

Wreszcie – bakteria może rozprzestrzenić się po całym organizmie człowieka i też sobie z tym dobrze radzi. Jest odporna na fagocytozę dzięki otoczce i (prawdopodobnie) lipopolisacharydowi. Jej proteazy rozkładają składniki dopełniacza, przeciwciała oraz cytokiny. Jedna z toksyn – egzoenzym S – przygotowuje drogę do inwazji, upośledzając funkcje komórek fagocytarnych we krwi i w tkankach. Egzotoksyna A (oczyszczona jest niezwykle silną trucizną), toksyna o takim samym mechanizmie działania jak toksyna błonicza, hamuje syntezę białek w zaatakowanych komórkach. A lipopolisacharyd odpowiedzialny jest za zwykłe objawy sepsy powodowanej przez bakterie Gram-ujemne: gorączkę, niedociśnienie, wykrzepianie wewnątrznaczyniowe. Poniższa tabela podsumowuje możliwości P. aeruginosa w zakresie wytwarzania czynników zjadliwości (ta tabelka pochodzi z Todar’s Online Textbook of Bacteriology):

A jakby tego wszystkiego jeszcze było mało – P. aeruginosa jest bakterią oporną na bardzo wiele antybiotyków. Dysponuje najróżniejszymi mechanizmami oporności: enzymami (np. ESBL – β-laktamazy o szerokim spektrum substratowym, przy czym bakteria ta wytwarza własne specyficzne enzymy tego typu), ograniczeniem przepuszczalności błon czy możliwością wypompowania leku z komórki. Niezwykle niebezpieczne są np. szczepy dysponujące metalo-β-laktamazami klasy B, które oporne są praktycznie (w związku z występowaniem także innych mechanizmów) na wszystkie antybiotyki β-laktamowe. U P. aeruginosa często pojawiają się mechanizmy nabyte, ale i drobnoustrój ten znany jest z faktu, że na jego przykładzie dobrze poznano zjawisko tzw. oporności własnej (ang. intrinsic resistance), które polega na tym, że z powodu większej liczby i aktywności enzymów o charakterze pomp błonowych, komórki tego drobnoustroju są z definicji w mniejszym stopniu wrażliwe, a niekiedy wręcz oporne na różne leki przeciwbakteryjne. Oporność ta może się podnosić wskutek nabywania rozmaitych mutacji i stanowi przez to istotne „tło” podwyższające poziom oporności wynikający z obecności mechanizmów oporności nabytej (wg Krajowego Ośrodka Referencyjnego ds. Lekowrażliwości Drobnoustrojów). Terapia pacjentów z zakażeniami spowodowanymi przez P. aeruginosa bywa więc trudna, istnieje niewiele skutecznych antybiotyków. Dramatyczna sytuacja występuje u pacjentów z mukowiscydozą, często zakażonych tak opornymi szczepami, że pomoc im jest zupełnie niemożliwa.

A jakie zakażenia powoduje Pseudomonas aeruginosa? Zapalenie mięśnia sercowego u narkomanów przyjmujących narkotyki dożylnie; drobnoustrój może zakażać także zastawki. Zapalenie płuc u osób z współistniejącymi chorobami dolnego układu odechowego. Dobrze opisane jest zjawisko związku mukowiscydozy i zakażenia P. aeruginosa – niezwykle ciężkie do zwalczenia. Bakteriemie u pacjentów z obniżoną odpornością (25% szpitalnych bakteriemii spowodowanych przez bakterie Gram-ujemne). Zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych i ropień mózgu – bakteria dostaje się do OUN przez uszkodzenie tkanek albo z innego, czasem odległego, źródła zakażenia (np. z układu moczowego) przez krew. Zakażenia ucha, wliczając w to tzw. ucho pływaka, czyli infekcję ucha zewnętrznego (na ogół jest to związane z maceracją czy uszkodzeniem tkanek). Infekcje oka, zwłaszcza zapalenie rogówki, które dzięki aktywności enzymów bakteryjnych, może prowadzić nawet do utraty oka. Zakażenia kości i stawów, częste u narkomanów przyjmujących narkotyki dożylnie. Zakażenia układu moczowego – P. aeruginosa jest trzecią co do częstości bakterią powodującą 12% wszystkich takich infekcji w szpitalach. Zakażenia każdej części układu pokarmowego, od góry do dołu. Oraz najróżniejsze zakażenia skóry i ran, częste u pacjentów po oparzeniach, uszkodzeniach tkanek, a zwłaszcza w miejscach wilgotnych, takich jak uszy u pływaków, czy palce u nóg u sportowców. A czasem, będąc zupełnie zdrowym, wystarczy wykąpać się w zakażonej wodzie, żeby zaobserwować u siebie swędzącą wysypkę, czyli tzw. hot tub folliculitis.

Jeśli to jednak komuś nie wystarczy, można zajrzeć na przykład do tej publikacji i obejrzeć, co potrafi zrobić ta bakteria świeżo urodzonemu dzieciakowi.

Ale eee tam, to tylko Pseudomonas...

Kerr KG, & Snelling AM (2009). Pseudomonas aeruginosa: a formidable and ever-present adversary. The Journal of hospital infection, 73 (4), 338-44 PMID: 19699552