مواضيع المحاضرة: Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermis and Staphylococcus saprophytics
background image

 

1

 

True bacteria – Cocci-  Gram positive cocci 

Staphylococci 

   The genus Staphylococcus has at least 35 species
(A)The  coagulase-positive  staphylococci
:    as  Staphylococcus  aureus  ,  the  most 
common causes of bacterial infections ,food poisoning and toxic shoke syndrome. 
(B)The  coagulase-negative  staphylococci:  as  Staphylococcus  epidermidis,  and 
Staphylococcus saprophyticu,are normal human flora and sometimes cause infection.  
 

(A)- Coagulase-positive staphylococci:- 
Staphylococcus

 

aureas:

 

     

Epidemiology 

   It's carried by healthy individuals on the skin and mucous membranes, serves as a 
source of infection to themselves and others (direct contact, contamination of food).   
 

Pathogenesis 

    Staph. aureus produces many enzymes + toxins

 +

cell wall virulence factors

 

 which  are  responsible  for pathogenisty(figure1).So  the  pathogenesis depend  on  the 
combined actions of several virulence factors and it  

 ś difficult to determine the role of 

any given factor. 
Enzymes 
1. catalase E. that convert hydrogen peroxide 

(H

2

O

2

) to water and oxygen.  

2. coagulase 

→ invasive pathogenic potential factor) converts fibrinogen→fibrin in     

    plasma causes clot preventing the bacterial cell from being killed by the immune        
    cells.  
3. hyaluronidase

)

 

spreading factordegrades hyaluronic acid in connective tissue. 

4.staphylokinase.

  causes fibrinolysis by degrading fibrinand facilitates in  

  

spreading 

of bacteria cells. 

5. β-lactamase.  
6. proteinase. 
7. lipase. 
8. nuclease.           


background image

 

2

 

 

 

               

Figure:(1)virulence factors that may play a role in the pathogenesis of staphylococcal infections. 

 

Toxins 
Staph. aureus produces exotoxins:- 
(1)- cytolytic exotoxins or haemolysin→ toxin that lyses the R.B.Cs as
     α-
haemolysin = partially (in completely) lyses R.B.Cs. 
     β-haemolysin = lyses R.B.Cs completely
     ȣ-
haemolysin = lyses R.B.Cs of animals & some times human. 
     δ-haemolysin=causes distribution of biologic membrane which results in diarrhea
 (2)- 
leucocidin → lyses the W.B.Cs
 (3)- 
superantigen exotoxins → toxins have an affinity for the T cell receptor  MHC 
class П antigen complexThey stimulate an enhanced T lymphocyte response . T cell 
activation  can  cause  toxic  shock  syndrome  by  release  large  amounts  of  T  cell 
cytokines, such as  interleukin-2(IL2), interferon-ȣ(IFNȣ) and Tumor necrosis factor-
α(TNF-α). Superantigen exotoxins as: 
     (A)- enterotoxins:- 
      at  least  six  (A-F)  soluble  toxins  produced  by  50%  of  Staph.  aureus,  differ  in 
chains  of  a.a.s.  and  responsible  for  gastroenteritis,  food  poisoning.  They  cause 
vomiting and diarrhea after (1-8 hour).Enterotoxins are heat stable, resist boiling for 
30min,and resistance to the action of gut enzyme. 
    (B)- Exfoliative Toxin (ET)(epidermolytic toxin):- 
       Causes Staphylococcal Scalded Skin Syndrome (SSSS)occurs in young children. 
    (C) - Toxic Shock Syndrome Toxin-1 (TSST-1):- 
     This toxin is structurally similar  to enterotoxins (B,C,F).This toxin is  associated 
with  fever,  shock,  rash  ,desquamative  of  the  skin.  (TSST-1)  is  the  classic  cause  of 
toxic shock syndromebecause of similarities in molecular structure.This toxin does 
not cause food poisoning when ingested


background image

 

3

 

Cell wall virulence factors 
(a)- protein A:- 
    Is  a  major  component  of  the  Staph.  aureus  cell  well,  it  binds  to  the  Fc  of  IgG 
therefore strongly antiphagocytic effect. 
(b)- fibronectin-binding protein (FnBP):- 
      Staphylococcal  surface  proteins  promote  binding  to  mucosal  cells  and  tissue 
matrixes. 
 

Clinical significance

 

    S. aureus causes disease by infecting tissues and /or by producing toxins (figure2)  
A common entry to the body:- 
(A)-
is a break in the skin. 
(B)-is the respiratory tract (as a complication of influenza). 
(C)-
is a digested contaminated food. 
   The localized host response to Staph. infection is inflammation ,creates a "abscess". 
   Serious consequences of Staph. infections occur when the bacteria invade the blood 
stream,  resulting  septicemia  (the  presence  and  persistence  of  pathogenic 
microorganisms or  their toxins in the bloodmay be fatal. Bacteremia (the presence 
of  viable  bacteria  circulating  in  the  blood  stream)may  result  in  seeding  internal 
abscesses,  skin  lesions,  or  infections  in  the  lung,  kidney,  heart,  skeletal  muscle  or 
meninges
 
 (1)Localized skin infections: - 
→ folliculitis the most common Staph. aureus infections, superficial abscess        
     involving hair follicles.  
→ lmpetigo = a localized superficial spreading crusty skin lesion seen in children (by 
staph. aureus or  strep. pyogenes or both). 
→ furunclosis subcutaneous abscesses form around foreign bodies (local therapy as 
removal of the foreign bodysoakingdrainage). 
→  carbunclosis  =  larger  deeper  skin  Infections  lead  to  bacteremia  (antibiotic 
therapy). 
 
 (2)- deep, localized infections:- 
These  may  be  metastatic  from  superficial  infections  or  skin  carriage,  or  may  result 
from trauma. 
→ acute and chronic infection of the bone marrow. 
→ acute infection of joint space in children (treated by drainage + an antibiotic). 
 
(3)- acute endocarditis:- 
       associated with intravenous drug abuse, caused by:- 
     (A)-injected of contaminated preparations
     (B)-
needles contaminated with staph. aureus . 
     (C)-skin  around  the  injection  site  which  is  contaminated  with  staph.  aureus  
,
which  can be introduced into soft tissue and the blood stream, even when a sterilized 
needle is used


background image

 

4

 

 
(4)-
 septicema:- 
       Is a generalized infection with sepsis or bacteremiaitś fatal. 
 
(5)- pneumonia:- 
       Causes of severe, necrotizing pneumonia
 
(6)- nosocomial infections:- 
       Its one of the most common causes of hospital-acquired infections often of        
       wounds (surgicalor bacteremia associated with cathetersProgression to      
        septicemia . 
 
(7)- toxinoses:-           
       a)-toxic shock syndrome (TSST-1);- 
     Results  in  high  fever,  rash,  vomiting,  diarrhea,  hypotension  and  multiorgan 
involvement  (especially  GI.,  renal,  and  /or  hepatic  damage)by  TSST-1  positive 
strains  of  staph.  aureus  resulting  in    entry  of  the  toxin  into  the  circulation  in  the 
absence of true infection. 
      (b)-staphylococcal gastroenteritis (food poisoning):- 
    Is  caused  by  ingestion  of  food  contaminated  with  enterotoxin  producing  Staph. 
aureus
  (such  as  proteins-rich  egg  salad,  cream  pastry  refrigerated).Symptoms  = 
nausea,  vomiting  and  diarrhea  are  acute  following  a  short  incubation  period  (<6h

s

) 

and are caused by local actions of the toxin on GI tract rather than from infection. 
     (C)- scalded skin syndrome (ssss):- 
       Resulting  from  the  action  of  an  exofoliative  toxin  that  attacks  the  intercellular 
adhesive of the stratum granulosum causing epithelial desquamation.  
 
(8)- other pyogenic infections:- 
→ 
cystitis =inflammation in urinary bladder
→ 
cellulites = occurs in skin and soft tissue. 
→ osteomyelitis = occurs in the bone. 
 bronchopheumonia usually after influenza
lung abscess. 
post operative wound infections. 
arthritis. 
 


background image

 

5

 

 

Figure:(2)Diseases caused by staph.aureus

 

 

Laboratory identification 

    Specimens:- as surface swabpusbloodtracheal aspirate or spinal fluid.            
    Microscopic examination 

:- 

 G

+

 cocci, spherical cells

 

staining darkly round cocci 

occur like grapes cluster , non motile, non spore forming and non capsulated. 

 

    Macroscopic  examination  (culture  and  biochemical  tests):-  Its  facultative 
anaerobic  grow  readily  on  most  bacteriologic  media  at  37  °C,  but  form 
endopigment(from  golden-yellow  to  cream  in  color)under  anaerobic  condition    at 
room  temperature  (20–25  °C). Colonies  on  solid  media  are  round, smooth,  opaque, 
shining surfaces and low convex. Its resists drying, heat (50°C for 30 minutes), and 
9% sodium chloride. On the blood agar,   colonies lend to be yellowhemolytic rather 
than gray and non haemolytic  in coagulase –ve Staph. On selective and differential 
media called mannitol salt agarwhich includes selective agents are mannitol 7.5% 
Nacl)  produces  acid  that  lower  ph  when  ferments  mannitol  sugar,  then  the  ph 
indicator  turns  the  color  from  pink  to  yellow,  but  others  types  of  Staph.  spp.  will 
increase the ph turning  the color from pink to deep pink
    Biochemical  reactions    coagulase  +ve  while  other  S.  spp.  coagulase    ve, 
catalase +ve (which differentiates them from the catalase – StreptococciMannitol + 
ve .   
   Serological  and  typing  tests:-  Abs  to  teichoic  acid  can  be  detected  in  prolonged 
deep infections,  like osteomylelitis  and arthritis.  Phage typing  is used  in severe  out 
breaks of Staph. aureus infection as might occur in hospital. 
 
  


background image

 

6

 

 

Treatment  

                              

   Require aggressive treatment including incision and drainage of localized lesions as 
well  as  systemic  antibiotics.  Choice  of  antibiotics  is  complicated  by  the  frequent 
presence of acquired antibiotic resistance determinants. 
   All community and hospital-acquired Staph. aureus infections are now resistant to 
penicillin G due pencillinase-encoding plasmids or transposons.This has required the 
replacement of  penicillin Gby β-lactamase-resistance penicillins such as methicillin 
or  oxacillin.  Increase  use  of  methicillin  and  related  antibiotics  has  resulted  in 
methicillin-resistant- Staph. aureus.

 

  

(1)- hospital-acquire methicillin-resistant- Staph. aureus (MRSA): 
   A  high  percentage  (50%)  of  hospital  Staph.  aureus  isolates  has  been  found  to  be 
resistant to methicillin or oxacillin. Antibiotics resistance is caused by chromosomal 
acquisition of the gene for a nodified pencillin-binding protein (PBP),(PBP-2a),which  
codes  for  new  peptidoglycan  transpeptidase  with  a  low  affinity  for  all  currently 
available β-lactam  antibiotics,and thus renders infections with methicillin-resistant S. 
aureus unresponsive to β-lactam therapy. 
    Compared  with  methicillin-sensitive  Staph.  aureus,  MRSA  infections  are 
associated  with  longer  hospital  and  ICU  stays,longer  durations  of  mechanical 
ventilation and higher mortality rates. 
   MRSA  strains  are  also  resistant  to  many  other  antibiotics,  some  being  sensitive 
only to glycopeptides such as vancomycin. 
(2)- community acquired MRSA (CA-MRSA). 
   The  most  common  clinical  manifestations  of  CA-MRSA  are  skin  and  soft  tissue 
infections (abscesses or cellulitis). Less commonly, can cause severe disease such as 
necrotizing pneumonia, posteomyelitis, septicemia. 
    CA-MRSA  distinguish  from  hospital-associated  MRSA:

(1)

has  DNA  fragments 

obtained  upon  enzymic  cleavage  and  electrophoresis, 

(2)

it  produce  specific  toxin,

 

(3)

unique antibiotic resistance pattern,

 (4)

sensitive to many antibiotics that do not show 

much activity against hospital-associated MRSA include ciprofloxacin, clindamycin , 
with some CA-MRSA sensitive to erythromycin, gentamicin,

 Rifampin,

 tetracycline, 

and  trimethoprim-sulfamethoxazole. 
(3)- Vancomycin resistance:- 
    Vancomycin has  been  the  great  of  choice  for  treatment  of  life  threatening  Staph. 
aureus
  infections.  In  1997  several  MRSA  when  isolated  had  acquired  low-level 
vancomycin resistance, and itś increased prompting the use of alternative drugs, such 
as  quinupristin  dalfopristin,  linezolid,  daptomycin.  So,  Clinical  strains  of  Staph. 
aureus
  are  resistant  to  benzyl  penicillin  due  to  the  production  of  pencillinase,  a  β-
lactamase. Penicillin and amoxicillin are susceptible to S. β-lactamase. Combination 
of amoxicillin and clavulanic acid is used in therapy. 

 

Prevention                              

  There  is  no  effective  vaccine  against  Staph.  aureus.  Disinfection  of  hands  and 
fomites. are need in nosocomial Staph. aureus epidemics. 


background image

 

7

 

 

(B)- Coagulase-negative staphylococci:- 

    S. epidermidis. and  S. saprophyticus both of them are important agents of hospital-
acquired infections. 
 

 Staphylococcus epidermidis

    Present  in  large  numbers  of  the  normal  flora  of  the  skin,  recovered  from  blood 
contaminant from skin. Despite itś low virulence, itś cause infection of heart valves 
and catheters. Acquired drug resistance by S. epidermidis is more frequent than by  
Staph.  aureus.  Vancomycin  sensitivity  remains  the  rule  (but  also  reported 
vancomycin-resistant  isolates).  S.epidermidis  produced  slime  that  facilitates 
adherence to intravenous catheters acts as barrier antimicrobial agents. Its sensitive to 
novobiocin 
 

 Staphylococcus saprophyticus

   Cause  cystitis  in  women,  probably  related  to  its  occurrence  as  a  part  of  normal 
vaginal flora. Sensitive to penicillin G. its can be distinguished from  S. epidermidis 
and most coagulase –ve staph. by its  resistance to novobiocin. 
 
 
 




رفعت المحاضرة من قبل: Dunya Isam
المشاهدات: لقد قام 9 أعضاء و 198 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