Dwoinka zapalenia płuc, potocznie pneumokok (Streptococcus pneumoniae, pneumococcus) – bakteria Gram-dodatnia, anaerob fakultatywny, należący do paciorkowców alfa-hemolizujących. Wykryta została przez Ludwika Pasteura wraz z Charlesem Chamberlandem oraz niezależnie przez George’a Sternberga w 1881 roku. Jest częstą przyczyną zachorowań na zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych u małych dzieci oraz zapalenie płuc u osób z osłabioną odpornością, przy czym liczba zakażeń wzrosła w pierwszych latach XXI wieku.

Wbrew swojej nazwie bakteria może wywoływać różnego rodzaju zakażenia inne niż zapalenie płuc, w tym ostre zapalenie zatok, zapalenie ucha środkowego, zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych, zapalenie szpiku kostnego, septyczne zapalenie stawów, zapalenie wsierdzia, zapalenie otrzewnej, zapalenie osierdzia, tkanki łącznej i ropień mózgu.

Historia W 1881 po raz pierwszy wyizolowano drobnoustrój będący czynnikiem etiologicznym zapalenia płuc (od gr. pneumon – płuco) i dlatego nazwano go pneumococcus. Dokonali tego jednocześnie i niezależnie lekarz armii amerykańskiej George Sternberg i francuski badacz Ludwik Pasteur wraz z Charlesem Chamberlandem.

W 1884 organizm ten został po raz pierwszy zdiagnozowany taksonomicznie przez Edwarda Kleina pod nazwą Diplococcus pneumoniae (dwoinka zapalenia płuc), którą w 1980 zmieniono na Streptococcus pneumoniae (za nazewnictwem Chestera z 1901 roku).

Bakteria ta odegrała kluczową rolę w wykazaniu, że materiał genetyczny składa się z DNA. W 1928 Frederick Griffith wykazał występowanie transformacji żywych, nieszkodliwych pneumokoków do postaci zdolnej wywoływać śmiertelną chorobę poprzez inokulację tych pierwszych do ciała myszy razem z zabitymi ciepłem, zjadliwymi pneumokokami. W 1944 Oswald Avery, Colin MacLeod i Maclyn McCarty wykazali, że czynnikiem wywołującym transformację w eksperymencie Griffitha było DNA, a nie białka, jak powszechnie uważano w tamtym czasie. Prace Avery’ego zaznaczyły narodziny epoki genetyki molekularnej.

Morfologia Dwoinka zapalenia płuc ma kształt kulisty lub zbliżony do kuli, średnicę około 1 μm i jest zaliczana do ziarniaków. Bakterie układają się zazwyczaj w pary, a kolonie mogą przyjmować obraz łańcuszków różnej długości.

Drobnoustrój nie wytwarza przetrwalników, ale posiada otoczkę zarówno podczas infekcji w organizmie, jak i na podłożach hodowlanych. Szczepy przechodzą w formy bezotoczkowe (forma R) w niesprzyjających warunkach, jednak po przeniesieniu do sprzyjającego środowiska ponownie wytwarzają otoczkę (forma S). Opisywane są również formy przejściowe – RS, SR.

Bakterie, które utraciły zdolność tworzenia otoczki, mogą ją nabyć od innych szczepów na zasadzie transdukcji. Szczepy bezotoczkowe nie są patogenne.

Pneumokoki nie mają rzęsek, nie wykazują więc zdolności ruchu na podłożach hodowlanych.

Ze względu na antygeny obecne w otoczce wyróżnia się około 80 typów serologicznych. Antygeny otoczkowe składają się m.in. z kwasu glukuronowego, glukozy, ramnozy, aminocukrów, a wprowadzone do organizmu są w stanie go immunizować. Ze względu na brak odpowiedniego wielocukru C S. pneumoniae nie mogą być klasyfikowane według podziału Lancefield.

Profil biochemiczny Podobnie jak reszta bakterii w tej rodzinie, dwoinka zapalenia płuc nie wytwarza katalazy. Fermentuje niektóre cukry bez wytworzenia gazu – końcowym metabolitem jest kwas mlekowy.

+ Fermentacja węglowodanówCukierFermentacjaCukierFermentacja Glukoza obecna Laktoza obecna Galaktoza obecna Sacharoza obecna Maltoza obecna Arabinoza brak Ksyloza brak Dulcytol brak Inozytol brak Sorbitol brak

Patogeneza Streptococcus pneumoniae jest stwierdzana w gardle i zatokach nosowych u 5-10% zdrowych dorosłych oraz 20-40% zdrowych dzieci. Drobnoustrój ten jest stwierdzany w dużych ilościach w miejscach częstego bytowania ludzi i ich dużego zagęszczenia (np. baraki wojskowe, szpitale). Bakteria ma zdolności adhezyjne do nabłonka dróg oddechowych. Nadmierna kolonizacja w obrębie tkanki doprowadza do infekcji. Do zapalenia płuc dochodzi, gdy bakteria zostanie zaaspirowana z wdychanym powietrzem do utkania płucnego. Kiedy drobnoustrój znajdzie się w miejscu swojego przeznaczenia, dochodzi do aktywacji jego białek stymulujących produkcję cytokin (czynników prozapalnych) i przyciągających białe krwinki (zwłaszcza leukocyty obojętnochłonne). Polisacharydowa otoczka czyni te bakterie odporne na fagocytozę, jeżeli w organizmie nie ma przeciwciał skierowanych przeciwko otoczce, makrofagi tkankowe nie są w stanie zneutralizować pneumokoków. Bakterie mogą przedostać się do krążenia, wywołując posocznicę, przedostać się do opon mózgowych, stawów i kości.

Streptococcus pneumoniae posiada kilka czynników zwiększających jego wirulencję, w tym wspomnianą otoczkę polisacharydową, która pozwala ominąć układ odporności nosiciela. Pneumokokowe białka powierzchniowe, hamujące aktywację dopełniacza oraz wydzielany enzym IgA1 proteazę, niszczącą przeciwciała Iga produkowane przez zakażonego.

Ryzyko infekcji pneumokokowej wzrasta u ludzi z zaburzeniami produkcji przeciwciał IgG, fagocytozy bądź upośledzoną funkcją nabłonka dróg oddechowych. Brak śledziony (po zabiegu splenektomii, wrodzona asplenia, choroba komórek sierpowatych) predysponują do cięższego przebiegu schorzenia.

Diagnostyka mały|Wygląd po teście Neufelda, obszar wokół drobnoustroju to otoczka bakteryjna mały|Obraz w mikroskopie fluorescencyjnym, widać obraz dwoinek W przypadku podejrzenia zakażenia pneumokokami z biomateriału wykonuje się posiew oraz barwienie mikroskopowe. Posiew umożliwia wykonanie antybiogramu, a w konsekwencji ustalenia lekooporności szczepu.

Badanie mikroskopowe Preparaty bezpośrednie barwi się metodą Grama, metodą Fleminga oraz wykonywany jest odczyn Neufelda (odczyn serologiczny pęcznienia otoczek). Badanie mikroskopowe ma wartość diagnostyczną, jednak nie zastępuje posiewu – nie jest możliwe ustalenie lekooporności.

Hodowla Streptococcus pneumonie nie wzrasta na zwykłych podłożach hodowlanych jak agar lub bulion mięsny, dlatego materiał jest posiewany na agar z krwią. Czasami stosuje się dwie hodowle: pierwsza to agar z krwią, a druga to bulion pneumokokowy, który później jest przesiewany na agar z krwią. Bulion pneumokokowy to pożywka typu namnażającego umożliwiająca szybki wzrost drobnoustroju, nie jest jednak możliwa dokładna ocena szczepu. Najlepszy wzrost uzyskuje się przy podwyższonym ciśnieniu CO2Mikrobiologia i choroby zakaźne. Gabriel Virella. Wydanie I polskie. . Strona 124-126., pH 7,5 i temperaturze 37 °C.

Na agarze z krwią powodują hemolizę typu alfa, a w warunkach beztlenowych także beta. Kolonie mają średnice około 2 mm, są okrągłe, przejrzyste, błyszczące i płaskie, przy czym brzeg kolonii starszych jest wyższy od ich środka (wgłobienie centralnej części hodowli); przyczyną tego jest autoliza. Część szczepów (typ3) rośnie w postaci śluzowych wypukłych kolonii.

Rozróżnienie pneumokoków od pozostałych bakterii z rodzaju Streptococcus jest możliwe dzięki dwóm próbom. Pierwsza z nich polega na próbie rozpuszczeniu drobnoustroju w żółci – pneumokoki w przeciwieństwie do innych bakterii ulegają rozpuszczeniu, co objawia się przejaśnieniem płynu w ciągu 10–40 minut.

Druga próba polega na dodaniu do hodowli optochiny. Hamuje ona wzrost dwoinki zapalenia płuc, nie wpływając na pozostałe bakterie.

Pneumokoki, w odróżnieniu od enterokoków nie rosną przy podwyższonym stężeniu chlorku sodu lub przy pH 9,5. Są oporne na bacytracynę, co odróżnia je od Streptococcus pyogenes.

Czynniki zjadliwości Do czynników zjadliwości pneumokoków zalicza się m.in.: Otoczka bakteryjna – posiada właściwości antyfagocytarne, a także umożliwia penetrację do ośrodkowego układu nerwowego. Nie ma właściwości toksycznych. Pneumolizyna – hemolizyna, która jest zdolna do destrukcji tkanek oraz hamowania układu immunologicznego, zwłaszcza w ciągu pierwszych godzin infekcji. Proteaza IgA – proteaza inaktywująca immunoglobulinę A. Nadtlenek wodoru – niszczy komórki, może powodować apoptozę komórek nerwowych podczas zapalenia opon mózgowych, zabija inne bakterie. Fimbrie – włosowate struktury pokrywające powierzchnie komórki, umożliwiają przyleganie do nabłonka dróg oddechowych. Leukocydyna Fibrynolizyna Hialuronidaza Sortaza Dwa ostatnie wymienione czynniki to enzymy warunkujące zdolność do kolonizacji tkanek.

Chorobotwórczość mały|Pneumokokowe zapalenie opon mózgowych Pneumokoki są częstą przyczyną zakażeń u człowieka. Szerzą się drogą kropelkową, ze szczytem zachorowań jesienią i zimą (Polska). Infekcja często jest poprzedzona wcześniejszą kolonizacją, zwłaszcza okolicy nosowo-gardłowej. Sama obecność bakterii w górnych drogach oddechowych nie świadczy jeszcze o chorobie, ze względu na częstą bezobjawową kolonizację (zwłaszcza u dzieci). Współtowarzyszące lub niedawno przebyte zakażenie rynowirusem lub adenowirusem sprzyja adhezji bakterii do nabłonka. Zapalenie płuc – zarówno płatowe (najczęstsze miejsce infekcji tą bakterią), jak i odoskrzelowe Zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych – dotyczy zwłaszcza dzieci (w jednym z badań na małej grupie pacjentów przyczyna około 8% tych infekcji), przy czym rokowanie nie jest najlepsze. Zapalenie ucha środkowego i wyrostka sutkowatego Zapalenie zatok Zapalenie opłucnej Zapalenie otrzewnej Zapalenie rogówki Zapalenie stawów Bakteriemia i sepsa

Zakażeniu sprzyja osłabienie układu odpornościowego – wiek do dwóch lat, nowotwory, zaburzenia odporności, immunosupresja, stan po zabiegach, infekcja HIV i inne czynniki. Brak śledziony jest czynnikiem predysponującym do infekcji wszystkimi typami bakterii otoczkowych. S. pneumoniae może być przyczyną zakażeń szpitalnych, ale zdecydowana większość zakażeń jest nabywana poza szpitalem. Dzieci do szóstego miesiąca życia są chronione przez immunoglobuliny matki.

W przeciwieństwie do paciorkowców grupy A, gdzie tworzą się czasami autoprzeciwciała przeciwko m.in. zastawkom serca, przebycie zakażenia pneumokokami nie powoduje długotrwałych konsekwencji przebytej infekcji. Wyjątkiem jest uszkodzenie tkanek podczas zapalenia.

Leczenie Streptococcus pneumoniae może być oporny na niektóre antybiotyki, dlatego konieczne jest sporządzenie antybiogramu. Infekcję pneumokokową leczy się z reguły antybiotykami beta-laktamowymi. W latach 1960, prawie wszystkie szczepy S. pneumoniae były wrażliwe na penicylinę, lecz od tamtego czasu wykształciła się oporność, zwłaszcza w rejonach częstego stosowania antybiotyków. Niektóre szczepy oporne na penicylinę mogą również wykazywać oporność na erytromycynę, makrolidy, klindamycynę i chinolony. Większość pozostaje jednak wrażliwa na wankomycynę, która jest rzadziej stosowanym antybiotykiem ze względu na dawkowanie oraz kwestię penetracji tkankowej. Zalecanym postępowaniem jest posiew z antybiogramem badającym oporność bakterii.

W leczeniu zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych lub zapalenia płuc często stosuje się bardziej wyszukane antybiotyki β-laktamowe, w tym cefalosporyny, często w połączeniu z wankomycyną. Mieszanina amoksycyliny z kwasem klawulanowym stosowana jest do leczenia zakażeń narządu słuchu.

Wobec bakterii stosuje się. nowe fluorochinolony, cefalosporyny wszystkich generacji (poza III doustną), linkozamidy, makrolidy, tetracykliny, karbapenemy oraz ryfampicynę. Wydaje się, że stosowanie skojarzonej terapii – penicylina wraz z doksycykliną/makrolidem daje zadowalające rezultaty.

Aktywności nie zachowuje III doustna generacja cefalosporyn.

Bakteria zawsze jest wrażliwa na glikopeptydy (wankomycyna, teikoplanina) – są to leki ostatniej szansy. Wobec bardzo rzadko spotykanych szczepów średnio wrażliwych osiąga się sukces terapeutyczny maksymalnymi dawkami tych leków.

Oporność na penicyliny