مواضيع المحاضرة:
background image

Unit 2: Bacteriology

 

 

 

95 

Lecture 6 – Corynebacterium & 
Diphtheroid
 

 
Corynebacteria are Gram-positiveaerobicnonmotile
rod-shaped bacteria classified as Actinobacteria
Corynebacteria are related phylogenetically to 
mycobacteria and actinomycetes. They do not form 
spores
 or branch as do the actinomycetes, but they have 
the characteristic of forming irregular, club-shaped or 
V-shaped arrangements in normal growth. They undergo 
snapping movements just after cell division, which 
brings them into characteristic forms resembling Chinese 
letters
 or palisades. The genus Corynebacterium consists 
of a diverse group of bacteria including animal and 
plant pathogens, as well as saprophytes. Some 
corynebacteria are part of the normal flora of humans, 
finding a suitable niche in virtually every anatomic site, 
especially the skin and nares. The best known and most 
widely studied species is Corynebacterium diphtheriae
the causal agent of the disease diphtheria.  
 

 

Corynebacterium diphtheriae: 

Morphology and culturing

 

Diphtheria bacteria are Gram-positive, pleomorphic, often 
club-shaped rods. The individual cells tend to group in 
V, Y, or palisade arrangements
Neisser staining 
reveals the polar bodies (polyphosphates stored at one 
end of the rod). Lo¨ffler nutrient medium, which 
consists of coagulated serum and nutrient broth, is still 
used for the primary cultures. Selective indicator 
mediums containing tellurite are used in selective 
culturing. K tellurite is used to inhibit the accompanying 
flora
. The K tellurite is also reduced to tellurium, 
coloring the colonies a brownish black. 
 

  

 

Stained Corynebacterium cells. The "barred" 

appearance and Note the characteristic "Chinese-
letter" arrangement of cells.
 

Three strains of Corynebacterium  diphtheriae 

are

 

recognized, gravisintermedius and mitis. They are 
listed here by falling order of the severity of the disease 
that they produce in humans. All strains produce the 
identical toxin and are capable of colonizing the throat
The differences in virulence between the three strains can 
be explained by their differing abilities to produce the 
toxin
 in rate and quantity, and by their differing growth 
rates.

 

 

Extracellular toxin

 

Diphtheria toxin consists of two functionally distinct 
fragmentsA and B, whereby B stands for binding to 
receptors of target cells and A stands for toxic activity
Fragment A irreversibly blocks protein synthesis 
translation in the target cells, which then die. The toxin 
gene is always a prophage genome component. 
 

Pathogenesis and Clinical Picture 

  Local infection. Infection of the mucosa of tonsils, 

pharynx, nose, and conjunctiva. Wounds and skin lesions 
can also be infected. The pathogens invade the host 
through these portals, reproduce, and produce 
toxin, resulting in local cell damage. The inflammatory 
reaction leads to collection of a grayish-white exudate, the 
matrix of the “diphtherial pseudomembrane” consisting 
of fibrin, dead granulocytes, and necrotic epithelial cells. 
This coating adheres quite strongly to the mucosa. It may 
extend into the larynx, thus eventually hindering 
respiration. Regional lymph nodes are highly swollen. 
  

 

Diphtheria is an upper respiratory tract illness 

characterized by sore throatlow fever, and an adherent 
membrane (called a pseudomembrane on the tonsils, 
pharynx, and/or nasal cavity. Diphtheria toxin produced 
by C. diphtheriae, can cause myocarditis, polyneuritis, 
and other systemic toxic effects. A milder form of 
diphtheria can be restricted to the skin. Diphtheria is a 
contagious disease spread by direct physical contact or 
breathing aerosolized secretions of infected individuals. 
Once quite common, diphtheria has largely been 
eradicated in developed nations through wide-spread use 
of the DPT vaccine.Diphtheria is a serious disease, with 
fatality rates between 5% and 10%. In children under 5 
years
 and adults over 40 years, the fatality rate may be 
as much as 20%. Outbreaks, although very rare, still 
occur worldwide, even in developed nations.

 

  Systemic intoxication. Parenchymal degeneration in the 

cardiac muscleliverkidneys, and adrenal glands
Motor cranial nerve paralysis. Late sequel damage due to 


background image

Unit 2: Bacteriology

 

 

 

96 

the intoxication is frequently seen after the acute infection 
has subsided. 

  Toxin-negative strains of C. diphtheriae are occasionally 

observed as pathogens in endocarditis or dermal 
infections
. The pathogenicity of such strains corresponds 
to that of commensal corynebacteria . 
 

Diagnosis 

The method of choice is detection and identification of the 
pathogen in cultures from local infection foci. The 
culture smear, which arrives at the laboratory in 
transport medium, is plated out on Lo¨ffler medium 
and a selective indicator medium. Identification is based 
on both morphological and physiological characteristics. 
The toxin is detected by the Elek-Ouchterlony 
immunodiffusion test
. A molecular method is now also 
being used to identify the toxin geneToxin detection is 
necessary for a laboratory diagnosis of diphtheria because 
of the occurrence of toxin-negative strains. 
 

Therapy 

Antitoxic serum therapy is the primary treatment and it 
must commence as soon as possible if diphtheria is 
suspected. This treatment is supplemented by 
administration of penicillin or erythromycin. 

 

Epidemiology and prevention

 

Humans are the sole pathogen reservoir for diphtheria. 
Infection sources include infected persons and carriers 
(rare). The disease is usually transmitted by droplet 
infection, or less frequently indirectly via contaminated 
objects. The incubation period is two to five days
Incidence levels in central Europe are low. From 1975 to 
1984, only 113 cases were reported in Germany. 
Incidence levels are higher in other countries (Russia). 
Protective immunization with diphtheria toxoid is the 
most important preventive measure . Exposure 
prophylaxis involves isolation of infected persons until 
two cultures from specimens taken at least 24 hours apart 
are negative.

 

 

 

 

 

 

 

 

Actinomyces 

Actinomycetes are Gram-positive bacteria that tend to 
grow in the form of branched filaments. The resulting 
mycelial masses are, however, not observed in older 
cultures
, which strongly resemble those of corynebacteria 
in their morphology. 

Occurrence

.  

Actinomycetes are part of the normal mucosal flora in 
humans and animals. They colonize mainly the oral 
cavity
, and an actinomycosis infection is therefore always 
endogenous
Ninety percent of actinomycetes infections 
in humans are caused by A. israelii, with far fewer cases 
caused by A.naeslundii and other species

  

 

Actinomyces israelii 
 

Morphology and culture

 

Actinomycetes are Gram-positive, pleomorphic rod 
bacteria that sometimes also show genuine branching. 
The yellowish sulfur granules, measuring 1–2 mm, can 
be observed macroscopically in actinomycetes pus
These particles are conglomerates of small Actinomyces 
colonies
 surrounded by a wall of leukocytes. Mycelial 
filaments
 extend radially from the colonies (actinium = 
Greek for raylike). Culturing the organism requires 
enriched mediums and an anaerobic milieu containing 
5–10% CO2. Mycelial microcolonies form only during 
the first daysWhitish macrocolonies, often with a 
rough surface, begin to appear after two weeks. 
 

Pathogenesis and clinical picture

 

The pathogens breach mucosa (perhaps normal dermis 
as well) and are able to establish themselves in tissue in 
the presence of a low redox potential. The factors 
responsible for these conditions include poor blood 
perfusion
 and, above all, contributing bacterial 
pathogens
. Genuine actinomycoses are actually always 
polymicrobial. The mixed flora found includes mainly 


background image

Unit 2: Bacteriology

 

 

 

97 

the anaerobes of the oral cavityActinobacillus 
actinomycetemcomitans
 is frequently isolated along with 
various species of Bacteroidaceae. Facultative anaerobes 
such as staphylococcistreptococci, and 
Enterobacteriaceae are, however, also found among the 
contributing flora. 

  Cervicofacial actinomycosis. This is the most frequent 

form of actinomycetes infection (>90%). The abscesses 
are hard and tumor-like at first, then they necrotize
They may also break through to the dermal surface to 
create fistulae

  Thoracic actinomycosis. This rare form results from 

aspiration of saliva; sometimes this type also develops 
from an actinomycosis in the throat or hematogenous 
spread. 

  Abdominal actinomycosis. This type results from 

injuries to the intestine or female genitals. 

  Genital actinomycosis. May result from use of 

intrauterine contraceptive devices. 

  Canaliculitis. An inflammation of the lacrimal canaliculi 

caused by any of several Actinomyces species. 

  Caries. The Actinomyces species involved in caries 

development are A. viscosusA. naeslundii, and A. 
odontolyticus
  . A possible contribution to periodontitis is 
also under discussion. 
 

Diagnosis  

Involves identification of the pathogen by microscopy and 
culturing in pus, fistula secretion, granulation tissue, or 
bronchial secretion. The samples must not be 
contaminated with other patient flora, in particular from 
the oral cavity and must be transported to the laboratory 
in special anaerobe containers. Microscopic detection of 
branched rods suffices for a tentative diagnosis. Detection 
of mycelial microcolonies on enriched nutrient mediums 
after one to two weeks further consolidates this diagnosis. 
Final identification by means of direct 
immunofluorescence, cell wall analysis, and metabolic 
analysis requires several weeks. 
 

Therapy

: Treatment includes both surgical and 

antibiotic measures. The antibiotic of choice is an 
aminopenicillin. Antibiosis that also covers the 
contributing bacterial pathogens is important. 

 

Epidemiology and prevention

. Actinomycoses occur 

sporadically worldwide. Average morbidity (incidence) 
levels are between 2.5 and five cases per 100 000 
inhabitants per year. Men are infected twice as often as 

women. Prophylactic considerations are irrelevant due to 
the endogenous nature of actinomycetes infections. 

 

Diphtheroid

 

Lists of gram-positive rod bacteria that are rarely 
involved in infections and normally infect only persons 
with defective immune defenses. Recent years have seen 
considerable changes in their classification and 
nomenclature—still an ongoing process. Some of these 
bacteria are designated by collective terms such as 
diphtheroid rods” or “coryneform bacteria.”  Many of 
these bacteria are part of the normal dermal and mucosal 
flora
. They are frequently found in sampled materials as 
contaminants, but also occasionally cause infections.  

 

Summary:  

Corynebacterium (Diphtheria bacteria) are pleomorphic, 
club-shaped rod bacteria that often have polar bodies and 
group in V, Y, or palisade forms. They can be grown on 
enriched nutrient media. Their pathogenicity derives from 
diphtheria toxin, which binds to receptors of sensitive cells 
with the B fragment. Once the binding process is completed, 
the active A fragment invades the cell. This substance 
irreversibly blocks translation in the protein biosynthesis 
chain. The toxin gene is a component of the  β-prophage. 
Local and systemic intoxications are differentiated when 
evaluating the clinical picture. Local infection usually affects 
the tonsils, on which the diphtherial pseudomembrane 
develops. Systemic intoxications affect mainly the liver, 
kidneys, adrenal glands, cardiac muscle, and cranial nerves. 
Laboratory diagnosis is based on pathogen identification. 
The most important treatment is antitoxin therapy. 
Diphtheria occurs only in humans. Thanks to extensive 
diphtheria toxoid vaccination programs, it is now rare. 
     Actinomycetes are part of the normal mucosal flora. 
These are Gram-positive rods that often occur in the form of 
branched filaments in young cultures. Conglomerates of 
microcolonies in pus form so-called sulfur granules. 
Actinomycetes are obligate anaerobes. The pathogens enter 
body tissues through mucosa defects. Monoinfections are 
rare, the most frequent case being actinomycetes-dominated 
endogenous polyinfections. Cervicofacial actinomycosis, 
caused by oral cavity colonizer  A. israelii, is the most 
frequent form of actinomycosis. Treatment includes surgical 
procedures and antibiosis with aminopenicillins. 

 

       The group of Gram-positive, irregular (pleomorphic), 
nonsporing rod bacteria includes many different genera that 
are normal components of the skin and mucosal flora . 
Pathogens in this group cause two characteristic 
diseases: diphtheria, caused by Corynebacterium diphtheriae 
and actinomycosis, caused mainly by Actinomyces israelii.

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mostafa Altae
المشاهدات: لقد قام 3 أعضاء و 144 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل