Войти
| Neisseria gonorrhoeae | |
|---|---|
 | |
| Окраска по Граму гонококкового уретрита. Обратите внимание на распределение нейтрофилов и присутствие как внутриклеточных, так и внеклеточных бактерий. (CDC ) | |
| Научная классификация | |
| Домен: | Бактерии |
| Тип: | Proteobacteria |
| Класс: | Бетапротеобактерии |
| Порядок: | Neisseriales |
| Семейство : | Neisseriaceae |
| Род: | Neisseria |
| Виды: | N. gonorrhoeae |
| Биномиальное название | |
| Neisseria gonorrhoeae . (Zopf 1885) Trevisan 1885 | |
| Синонимы | |
Neisseria gonorrhoeae, также известные гонококк (единственное число) или гонококки (множественное число) - это вид грамотрицательных диплококков бактерий изолирован Альбертом Нейссером в 1879 году. Он вызывает передающуюся половым путем мочеполовую инфекцию гонорею, а также другие формы гонококковой инфекции, включая диссеминированную гонококкемию, септический артрит и гонококковая офтальмия новорожденных.
Он является оксидазоположительным и аэробным, и он выживает в нейтрофилах. Для его культивирования требуется добавка диоксида углерода и обогащенный агар (шоколадный агар ) с различными противомикробными средствами (Thayer-Martin ). Он проявляет антигенную изменчивость за счет рекомбинации его пилей и поверхностных белков, которые взаимодействуют с иммунной системой.
Передача половым путем возможна через вагинальный, анальный или оральный секс. Передачу половым путем можно предотвратить с помощью барьерной защиты. Перинатальная передача может происходить во время родов и может быть предотвращена лечением матери антибиотиками до рождения и нанесением антибиотического геля для глаз на глаза новорожденного. После эпизода гонококковой инфекции у инфицированных людей не вырабатывается иммунитет к будущим инфекциям. Реинфекция возможна из-за способности N. gonorrhoeae уклоняться от иммунной системы путем изменения поверхностных белков.
N. gonorrhoeae может вызвать инфекцию половых органов, горла и глаз. Бессимптомная инфекция часто встречается у мужчин и женщин. При отсутствии лечения инфекция может распространиться на остальные части тела (диссеминированная гонорея), особенно на суставы (септический артрит). Нелеченная инфекция у женщин может вызвать воспалительное заболевание тазовых органов и возможное бесплодие из-за образовавшегося рубца. Диагноз ставится на основании посева, окрашивания по Граму или полимеразной цепной реакции анализа мочи, мазка из уретры или цервикального мазка. Хламидиоз Совместное тестирование и тестирование на другие ИППП рекомендуется из-за высокого уровня коинфекции.
Виды Neisseria - это привередливые грамотрицательные кокки, которым для роста в лабораторных культурах требуются добавки питательных веществ. Neisseria spp. являются факультативно внутриклеточными и обычно появляются парами (диплококки), напоминающие по форме кофейные зерна. Несерии не образуют споры, способны двигаться, используя подергивание, и облигатный аэроб (для роста требуется кислород). Из 11 видов Neisseria, населяющих людей, только два являются патогенами. N. gonorrhoeae является возбудителем гонореи и N. meningitidis - одна из причин бактериального менингита.
Агар Тайера-Мартина селективен для роста видов Neisseria. Дальнейшие испытания (оксидаза, окраска по Граму, использование углеводов) необходимы для дифференциации N. gonorrhoeae от N. meningitidis 
Использование углеводов Neisseria gonorrhoeae: N. gonorrhoeae окисляет глюкозу, а не мальтозу, сахарозу или лактозу; N. meningitidis сбраживает глюкозу и мальтозу. N. gonorrhoeae обычно выделяют на агаре Тайера-Мартина (или VPN) в среде, обогащенной 3-7% диоксида углерода. Агар Тайера-Мартина представляет собой пластину шоколадного агара (нагретый кровяной агар), содержащую питательные вещества и антимикробные вещества (ванкомицин, колистин, нистатин и триметоприм ). Этот агаровый препарат способствует росту видов Neisseria, подавляя рост бактерий и грибков. Мартин Льюис и агар Нью-Йорка - это другие типы селективного шоколадного агара, обычно используемые для выращивания Neisseria. N. gonorrhoeae является оксидазой положительной (обладающей цитохром с оксидазой) и каталазой положительной (способной превращать перекись водорода в кислород). При инкубации с углеводами, лактозой, мальтозой, сахарозой и глюкозой, N. gonorrhoeae окисляет только глюкозу.
На своей поверхности N. gonorrhoeae несет волосовидные пили, поверхностные белки с различными функциями и сахара, называемые липоолигосахаридами. Пили опосредуют прилегание, движение и обмен ДНК. Белки Opa взаимодействуют с иммунной системой, как и порины. Липоолигосахарид (ЛОС) - это эндотоксин, который вызывает иммунный ответ. Все они антигены и все проявляют антигенные вариации (см. Ниже). Пили имеют наибольшее разнообразие. Пили, белки Opa, порины и даже LOS обладают механизмами подавления иммунного ответа, что делает возможным бессимптомное инфицирование.
Динамические полимерные белковые нити, называемые пили IV типа позволить N. gonorrhoeae прилипнуть к поверхностям и двигаться по ним. Чтобы проникнуть в организм хозяина, бактерии используют пили для прилипания к поверхностям слизистой оболочки и проникновения через них. Пили являются необходимым фактором вирулентности N. gonorrhoeae; без них бактерия не может вызвать инфекцию. Для передвижения отдельные бактерии используют свои пили как крюк: сначала они выходят из поверхности клетки и прикрепляются к субстрату. Последующее втягивание пилуса вытягивает клетку вперед. Возникающее движение называется подергиванием моторики. N. gonorrhoeae способна тянуть в 100000 раз больше собственного веса, и пили, используемые для этого, являются одними из самых сильных биологических двигателей, известных на сегодняшний день, с усилием в один наноньютон. Белки PilF и PilT АТФаза отвечают за приведение в действие расширения и сокращения ворсинок IV типа соответственно. Адгезивные функции гонококкового пилуса играют роль в агрегации микроколоний и формировании биопленки.
На этой иллюстрации изображено окрашивание по Граму уретрального экссудата, показывающее типичные внутриклеточные грамотрицательные диплококки, и плеоморфные внеклеточные грамотрицательные организмы, что является диагностическим признаком гонококкового уретрита. Поверхностные белки, называемые белками Opa, могут использоваться для связывания с рецепторами на иммунных клетках и предотвращения иммунного ответа. Известно по крайней мере 12 белков Opa, и многочисленные перестановки поверхностных белков затрудняют распознавание N. gonorrhoeae и создание защиты со стороны иммунных клеток.
Липоолигосахарид (LOS) представляет собой легкую версию липополисахарида, присутствующего на поверхности большинства других грамотрицательных бактерий. Это боковая цепь сахара (сахарида), прикрепленная к липиду А (таким образом, «липо») на внешней мембране, покрывающей клеточную стенку бактерий. Корень «олиго» указывает на то, что он на несколько сахаров короче типичного липополисахарида. Как эндотоксин ЛОС вызывает воспаление. Выделение LOS бактериями вызывает локальные повреждения, например, при воспалительных заболеваниях органов малого таза. Хотя его основная функция - это эндотоксин, LOS может маскироваться под хозяин сиаловой кислотой и блокировать запуск каскада комплемента.
N. gonorrhoeae ускользает от иммунной системы посредством процесса, называемого антигенной вариацией. Этот процесс позволяет N. gonorrhoeae рекомбинировать свои гены и изменять антигенные детерминанты (участки, где связываются антитела), такие как пили типа IV, украшающие его поверхность. Проще говоря, химический состав молекул изменяется из-за изменений на генетическом уровне. N. gonorrhoeae может изменять состав своих пилей и LOS; из них пили проявляют наибольшую антигенную изменчивость из-за хромосомной перестройки. Ген PilS является примером этой способности к перестройке, поскольку его комбинация с геном PilE, по оценкам, дает более 100 вариантов белка PilE. Эти изменения позволяют приспособиться к различиям в местной среде в месте заражения, уклонению от распознавания целевыми антителами и способствуют отсутствию эффективной вакцины.
В дополнение к способности реорганизовывать гены он уже имеет, он также от природы компетентен приобретать новую ДНК (через плазмиды ) через пилусы типа IV, в частности белки Pil Q и Pil T. Эти процессы позволяют N. gonorrhoeae приобретение / распространение новых генов, маскировка с помощью различных поверхностных белков и предотвращение развития иммунологической памяти - способности, которая привела к устойчивости к антибиотикам, а также препятствовала разработке вакцины.
Фазовая вариация аналогична антигенной вариации, но вместо изменений на генетическом уровне, изменяющих состав молекул, эти генетические изменения приводят к включению или выключению гена. Вариация фазы чаще всего возникает из-за сдвига рамки считывания в экспрессируемом гене. Прозрачность, или Opa, белков N. gonorrhoeae строго зависит от фазового изменения. Каждый раз, когда бактерии реплицируются, они могут включать или выключать несколько белков Opa посредством неправильного спаривания со скользящей цепью. То есть бактерии вводят мутации сдвига рамки считывания, которые выводят гены в рамку или за пределы рамки. В результате каждый раз транслируются разные гены Opa. Пили различаются по антигенной изменчивости, но также по фазе. Сдвиги рамки происходят как в генах pilE, так и в генах pilC, эффективно отключают экспрессию пилей в ситуациях, когда они не нужны, например, после колонизации, когда N. gonorrhoeae выживает внутри клеток, а не на их поверхности.
После вторжения гонококков и трансцитоза эпителиальных клеток хозяина они попадают в подслизистую основу, где нейтрофилы быстро их поглощают. Пили и белки Opa на поверхности могут мешать фагоцитозу, но большинство гонококков попадают в нейтрофилы. Экссудаты инфицированных людей содержат много нейтрофилов с проглоченными гонококками. Нейтрофилы выделяют в своих фагосомах окислительный выброс активных форм кислорода, чтобы убить гонококки. Однако значительная часть гонококков может противостоять уничтожению за счет действия их каталазы, которая расщепляет активные формы кислорода и способна воспроизводиться в фагосомах нейтрофилов.
Stohl и Seifert показали, что бактериальный белок RecA, который опосредует восстановление повреждений ДНК, играет важную роль в выживаемости гонококков. Michod et al. предположили, что N. gonorrhoeae может заменять ДНК, поврежденную в фагосомах нейтрофилов, ДНК соседних гонококков. Процесс, в котором гонококки-реципиенты интегрируют ДНК соседних гонококков в свой геном, называется трансформацией.
Рост колоний N. gonorrhoeae на Нью-Йоркском агаре, специализированной и селективной среде для гонококков. Были секвенированы геномы нескольких штаммов N. gonorrhoeae. Большинство из них имеют размер около 2,1 МБ и кодируют от 2100 до 2600 белков (хотя большинство из них, похоже, находятся в нижнем диапазоне). Например, штамм NCCP11945 состоит из одной кольцевой хромосомы (2232025 п.н.), кодирующей 2662 предсказанных открытых рамок считывания (ORF), и одной плазмиды (4,153 п.н.), кодирующей 12 предсказанных ORF. Расчетная плотность кодирования по всему геному составляет 87%, а среднее содержание G + C составляет 52,4%, значения, которые аналогичны значениям для штамма FA1090. Геном NCCP11945 кодирует 54 тРНК и четыре копии оперонов 16S-23S-5S рРНК.
В 2011 году исследователи из Северо-Западного университета обнаружили доказательства наличия фрагмента ДНК человека в N.gonorrhoeae, первый пример горизонтального переноса гена от человека к бактериальному патогену.
Симптомы заражения N. gonorrhoeae различаются в зависимости от локализации инфекция и многие инфекции протекают бессимптомно независимо от пола. У мужчин с симптомами мочеполовой инфекции основным симптомом является уретрит - жжение при мочеиспускании (дизурия ), усиление позывов к мочеиспусканию и гнойные -подобные (гнойные) выделения из полового члена. Выделения могут иметь неприятный запах. Без лечения рубцевание уретры может привести к затруднению мочеиспускания. Инфекция может распространяться из уретры полового члена на близлежащие структуры, включая яички (эпидидимит / орхит ) или в простату (простатит ). Мужчины, перенесшие инфекцию гонореи, имеют значительно повышенный риск развития рака простаты. У женщин с симптомами мочеполовой инфекции основными симптомами мочеполовой инфекции являются усиление выделений из влагалища, жжение при мочеиспускании (дизурия ), усиление позывов к мочеиспусканию, боль при половом акте или нарушения менструального цикла. Воспалительное заболевание органов малого таза возникает, если N. gonorrhoeae поднимается в таз брюшину (через шейку матки, эндометрий и маточные трубы ). Возникающее в результате воспаление и рубцевание маточных труб может привести к бесплодию и повышенному риску внематочной беременности. Воспалительные заболевания органов малого таза развиваются у 10-20% женщин, инфицированных N. gonorrhoeae. Важно отметить, что в зависимости от пути передачи N. gonorrhoeae может вызвать инфекцию горла (фарингит ) или инфекцию заднего прохода / прямой кишки (проктит ).
In перинатальная инфекция, первичным проявлением которой является инфекция глаза (конъюнктивит новорожденных или ophthalmia neonatorum ), когда новорожденный подвергается воздействию N. gonorrhoeae в родовых путях. Инфекция глаза может привести к рубцеванию роговицы или перфорация, что в конечном итоге приводит к слепоте. Если новорожденный подвергается воздействию облучения во время родов, конъюнктивит возникает в течение 2–5 дней после рождения и является тяжелым. Гонококковая офтальмия новорожденных, которая раньше часто встречалась у новорожденных, предотвращается применением эритромицина (антибиотик) в глаза младенцев при рождении в качестве меры общественного здравоохранения. Нитрат серебра больше не используется в Соединенных Штатах.
Диссеминированные гонококковые инфекции могут возникать, когда N. gonorrhoeae попадает в кровоток, часто распространяясь на суставы и вызывающие сыпь ( дерматитно-артритный синдром). Синдром дерматита-артрита проявляется болью в суставах (артрит ), воспалением сухожилий (теносиновит ) и безболезненным не зудящим (без зуда) дерматитом. Распространенная инфекция и воспалительные заболевания органов малого таза у женщин обычно начинаются после менструации из-за рефлюкса во время менструации, что способствует распространению. В редких случаях диссеминированная инфекция может вызвать инфекцию мозговых оболочек головного и спинного мозга (менингит ) или инфекцию сердечных клапанов (эндокардит ).
N. gonorrhoeae может передаваться через вагинальный, оральный или анальный секс; несексуальная передача маловероятна при заражении взрослых. Он также может передаваться новорожденному во время прохождения через родовые пути, если у матери нет лечения мочеполовой инфекции. Учитывая высокий уровень бессимптомной инфекции, все беременные женщины должны быть проверены на инфекцию гонореи. Однако общественные ванны, полотенца или ткань, ректальные термометры и руки лиц, осуществляющих уход, в педиатрических условиях считаются средством передачи инфекции. Поцелуи также считаются теоретическим средством передачи инфекции в педиатрической практике. гомосексуальная популяция мужского пола, основанная на новом исследовании.
Традиционно считалось, что бактерия перемещается прикрепленными к сперматозоидам, но эта гипотеза не объясняет передачу вируса от женщины мужчине к мужчине. он болезнь. Недавнее исследование предполагает, что бактерии N. gonorrhoeae не «бороздят» шевелящиеся сперматозоиды, используя пили для закрепления на белках сперматозоидов и движения через половую жидкость.
Для N. gonorrhoeae первым шагом после успешной передачи является прилипание к эпителиальным клеткам, обнаруженным на инфицированном участке слизистой оболочки. Бактерия полагается на пили типа IV, которые прикрепляются и оттягиваются, притягивая N. gonorrhoeae к эпителиальной мембране, где ее поверхностные белки, такие как белки непрозрачности, могут напрямую взаимодействовать. После присоединения N. gonorrhoeae размножается и образует микроколонии. Во время колонизации N. gonorrhoeae может трансцитозировать через эпителиальный барьер и проникать в кровоток. Во время роста и колонизации N. gonorrhoeae стимулирует высвобождение цитокинов и хемокинов из иммунных клеток хозяина, которые являются провоспалительными. Эти провоспалительные молекулы приводят к привлечению макрофагов и нейтрофилов. Эти фагоцитарные клетки обычно поглощают чужеродные патогены и уничтожают их, но N. gonorrhoeae разработала множество механизмов, которые позволяют им выживать в этих иммунных клетках и препятствуют попыткам элиминации.
Передачу можно снизить, используя латексные барьеры (например, презервативы или зубные прокладки ) во время секса и ограничивая половых партнеров. Презервативы и зубные прокладки также следует использовать во время орального и анального секса. Спермициды, вагинальные пены и спринцевания не эффективны для предотвращения передачи инфекции.
Текущее лечение, рекомендованное CDC, представляет собой двойную терапию антибиотиками. Сюда входит однократная инъекционная доза цефтриаксона (цефалоспорин третьего поколения) вместе с азитромицином, вводимая перорально. Азитромицин предпочтителен для дополнительного покрытия гонореи, которая может быть устойчивой к цефалоспоринам, но чувствительной к макролидам. Сексуальных партнеров (определенных CDC как половой контакт в течение последних 60 дней) также следует уведомлять, обследовать и лечить. Важно, чтобы если симптомы сохраняются после лечения инфекции N. gonorrhoeae, необходимо провести повторную оценку.
Устойчивость к антибиотикам при гонорее была отмечена начиная с 1940-х годов. Гонорею лечили пенициллином, но для сохранения эффективности дозы необходимо было постепенно увеличивать. К 1970-м годам в Тихоокеанском бассейне появилась гонорея, устойчивая к пенициллину и тетрациклину. Эти устойчивые штаммы затем распространились на Гавайи, Калифорнию, остальные США, Австралию и Европу. Следующей линией защиты были фторхинолоны, но вскоре появилась и устойчивость к этому антибиотику. С 2007 года стандартным лечением являются цефалоспорины третьего поколения, такие как цефтриаксон, которые считаются нашей «последней линией защиты».
Недавно был получен высокоуровневый устойчивый к цефтриаксону штамм гонореи под названием H041. обнаружен в Японии. Лабораторные тесты показали, что он устойчив к высоким концентрациям цефтриаксона, а также к большинству других протестированных антибиотиков. Внутри N. gonorrhoeae существуют гены, которые придают устойчивость ко всем антибиотикам, используемым для лечения гонореи, но до сих пор они не сосуществуют в одном гонококке. Однако из-за высокого сродства N. gonorrhoeae к горизонтальному переносу генов, устойчивая к антибиотикам гонорея рассматривается как новая угроза общественному здоровью.
N. gonorrhoeae как грамотрицательные бактерии требует защитных механизмов для защиты от системы комплемента (или каскада комплемента), компоненты которой обнаруживаются в сыворотке человека. Есть три различных пути, которые активируют эту систему, однако все они приводят к активации белка комплемента 3 (C3). Отщепленная часть этого белка откладывается на патогенных поверхностях и приводит к опсонизации, а также последующей активации комплекса атаки на мембрану. N. gonorrhoeae имеет несколько механизмов, позволяющих избежать этого действия. В целом, эти механизмы называют резистентностью к сыворотке.
Neisseria gonorrhoeae названа в честь Альберта Нейссера, который выделил ее как возбудителя болезнь гонорея в 1878 году. Гален (130 г. н.э.) ввел термин «гонорея» от греческого gonos, что означает «семя», и rhoe, что означает «поток». Таким образом, гонорея означает «поток семян», описание, относящееся к белым выделениям из полового члена, предположительно являющимся семенной жидкостью, наблюдаемым при мужской инфекции.
В 1878 году Альберт Нейссер выделил и визуализировал Диплококки N. gonorrhoeae в образцах гноя у 35 мужчин и женщин с классическими симптомами мочеполовой инфекции гонореи, у двоих из которых также были инфекции глаз. В 1882 году Лейстиков и Лёффлер смогли вырастить этот организм в культуре. Затем в 1883 году Макс Бокхарт убедительно доказал, что бактерия, выделенная Альбертом Нейссером, была возбудителем болезни, известной как гонорея, путем заражения полового члена здорового человека бактериями. Через несколько дней у мужчины развились классические симптомы гонореи, что соответствует последнему из постулатов Коха. До этого момента исследователи обсуждали, были ли сифилис и гонорея проявлением одного и того же заболевания или двух разных сущностей. Один из таких исследователей 18-го века, Джон Хантер, попытался разрешить спор в 1767 году, сделав мужчине прививку гноя, взятого у пациента с гонореей. Он ошибочно пришел к выводу, что и сифилис, и гонорея действительно были одним и тем же заболеванием, когда у мужчины появилась сыпь медного цвета, которая является классической для сифилиса. Хотя многие источники повторяют, что Хантер сделал себе прививку, другие утверждали, что на самом деле это был другой мужчина. После эксперимента Хантера другие ученые попытались опровергнуть его выводы, привив другим врачам-мужчинам, студентам-медикам и заключенным мужчинам гонорейный гной, у которых у всех развились жжение и выделения гонореи. Один исследователь, Ricord, выступил с инициативой провести 667 прививок гонорейного гноя пациентам психиатрической больницы, при этом не было случаев сифилиса. Примечательно, что появление пенициллина в 1940-х сделало доступными эффективные методы лечения гонореи.
