Staphylococcus BacteriënVoorbeelden, Classificatie en Kenmerken

Overzicht

Staphylococcus bacteriën, geïdentificeerd als de oorzaak van diverse pyogene infecties bij de mens in 1880 (door Sir Alexander Ogston), zijn Gram-positief en worden gekenmerkt door onregelmatige clusters. Ze zijn wijd verspreid in de natuur en kunnen worden aangetroffen op de huid en slijmvliezen (nasofarynx en maagdarmkanaal) van verschillende dieren en vogels.

Het genus is onderverdeeld in coagulase-positieve stafylokokken die pathogeen zijn en de coagulase-negatieve stafylokokken (b.v. Staphylococcus epidermidis) die courant commensaal zijn op de huid. Onder bepaalde omstandigheden kunnen zij zich gedragen als opportunistische pathogenen en infecties veroorzaken. Als extracellulaire bacteriën zijn stafylokokken zeer winterhard en dus in staat gedurende lange tijd te overleven op diverse oppervlakken.

Gemeenschappelijke voorbeelden van Staphylococcus-bacteriën zijn onder andere:

• Staphylococcus aureus
• Staphylococcus epidermidis
• Staphylococcus saprophyticus
• Staphylococcus haemolyticus
• Staphylococcus intermedius
• Staphylococcus warneri

* De naam Stafylokokken is afgeleid van de Griekse woorden “staphyle” dat druiven betekent en “coccus” dat een graankorrel of bes betekent.

Indeling van stafylokokken

Domein: Bacteriën – Eencellige prokaryoten die over de hele wereld in elk milieu voorkomen. Ze bestaan als parasieten of als vrij levende organismen; sommige soorten zijn nuttig voor de mens.

Phylum: Firmicutes – Het fylum Firmicutes bestaat uit veel Gram-positieve bacteriën met een paar soorten die Gram-negatieve eigenschappen vertonen. Ze produceren ook inactieve sporen (sommige soorten) die verschillende milieustresss overleven

Klasse: Bacillen – De klasse Bacillen bestaat uit Gram-positieve bacteriën met een lage G+C – minder dan 50 procent guanine en cytosine in hun DNA. Hoewel de meeste soorten een staafvormig uiterlijk hebben, kan hun vorm variëren van vertakte dunne filamenteuze staafjes tot coccobacillen, afhankelijk van de soort.

Orde: Bacillales – De orde Bacillales bestaat uit Gram-positieve bacteriën waarvan de meeste een kleine staafvorm hebben. Bij een meerderheid van de representatieve geslachten is ook de vorming van endosporen aangetoond.

Familie: Staphylococcaceae

– Leden van deze familie zijn Gram-positieve bacteriën. Ze komen vaak voor op de huid, de darmen, de luchtwegen en de mondholte en kunnen onder bepaalde omstandigheden etterende laesies en septikemie veroorzaken.

Genus: Staphylococcus (Kenmerken van het geslacht Staphylococcus worden hieronder besproken)

Verspreiding en ecologie

Leden van het geslacht Staphylococcus zijn wereldwijd verspreid en kunnen overal worden aangetroffen waar mensen en andere warmbloedigewarmbloedige dieren voorkomen. Al vroeg merkten onderzoekers op dat Staphylococcus-bacteriën vaak worden aangetroffen in associatie met andere organismen (vooral warmbloedige organismen).

Dit leidde tot de conclusie dat de huid van zoogdieren fungeert als de belangrijkste habitat van deze organismen. Sommige van deze organismen zijn echter ook geïdentificeerd in andere delen van het lichaam, waaronder de mond, het darmkanaal en de keel.

In deze delen van het lichaam komen stafylokokken minder vaak voor dan op de huid, waar ze in grote aantallen voorkomen. Behalve bij zoogdieren zijn Staphylococcus-soorten ook geïsoleerd bij vogels.

Terwijl Staphylococcus-soorten vaker voorkomen op de blootgestelde huid, kunnen zij gemakkelijk worden weggespoeld als transiënten. Daarom komen ze op een schone huid in geringe aantallen voor. In dit verband moet echter worden opgemerkt dat de leden van het geslacht in twee grote groepen worden ingedeeld (transiënten en residenten) op basis van hun aanwezigheid in verschillende delen van het lichaam van zoogdieren.

Transiënte soorten zijn soorten die van buitenaf komen en op de huid van zoogdieren terechtkomen. Deze vormen zijn tijdelijke bewoners, aangezien zij gemakkelijk kunnen worden verwijderd door de huid te wassen. Residenten daarentegen zijn inheems en hebben de neiging gedurende langere perioden te blijven bestaan.

Vergeleken met residente Staphylococcus is ook aangetoond dat transiente soorten in lage aantallen aanwezig zijn en zich niet snel reproduceren. Tijdens een routine chirurgische handscrub worden de voorbijgaande vormen volledig vernietigd, terwijl de residenten in aantal afnemen.

Algemene morfologie en celstructuur

Zoals de naam al doet vermoeden, hebben stafylokokken bacteriën een bolvorm (cocci). In tegenstelling tot andere cocci bacteriën die als enkele cellen of in paren enz. kunnen voorkomen, komen Stafylokokken in clusters voor en lijken dus op druifachtige trossen.

In deze clusters kunnen individuele cellen in grootte variëren. Deze variatie is echter ook waargenomen tussen verschillende soorten, waarbij de grootte varieert van 0,5 tot 1 mm in diameter.

Bij bestudering onder de microscoop blijken sommige soorten dwergkolonies te vormen die er relatief glad en glanzend uitzien. Over het algemeen zijn stafylokokken bacteriën niet beweeglijk en missen dus structuren (b.v. trilharen of flagellen) die nodig zijn voor beweging.

* De Druifachtige cluster van stafylokokken is het resultaat van een enkele coccus die zich in meer dan een vlak deelt.

* Sommige soorten (bijv. staphylococcus aureus) produceren pigmenten waardoor ze gelig/goud van kleur lijken als je ze onder de .

Celwand

Voor de meeste bacteriën is de cel omgeven door een celwand. Deze celwand bestaat uit peptidoglycaan en teichoëzuur bij stafylokokken (die ook worden gebruikt om de verschillende stafylokokkensoorten van elkaar te onderscheiden).

Terwijl peptidoglycaan van het type L-Lys-GlY5-6 bij verscheidene stafylokokken (Staphylococcus aureus, Staphylococcus hycus, en Staphylococcus cohnii enz.) wordt aangetroffen, varieert de samenstelling van teichoëzuur tussen deze soorten, waardoor het mogelijk is ze van elkaar te onderscheiden (bv.b.v. Staphylococcus aureus bevat N-acetylglucosaminylribitol teichoic acid terwijl Staphylococcus simulans glycerol teichoic acid bevat).

Huidig. In de celwand van stafylokokkenbacteriën zijn drie hoofdbestanddelen geïdentificeerd.

Deze omvatten:

• Wall-oppervlakte-eiwitten
• Mureïne
• Teichoïnezuren

De mureïne, die bestaat uit glycaanstrengen die door peptidelevering met elkaar zijn verbonden, is continu en bedekt de hele cel. Aangezien mureïne een macromoleculaire sacculus is, is het een van de belangrijkste onderscheidende kenmerken van Staphylococcen-bacteriën met een hoge mate van cross-linking.

Teichonzuur daarentegen wordt eerst geproduceerd als overeenkomstige biosynthetische precursoren die lijken op de precursoren die betrokken zijn bij de biosynthese van mureïne. Samen met oppervlakte-geassocieerde eiwitten hebben studies aangetoond dat de precursors van teichoïnezuur zich aan de mureïne hechten tijdens de assemblage ervan.

* Onder de elektronenmicroscoop is aangetoond dat de celwand van Staphylococcus aureus betrekkelijk dik is, variërend van 20 tot 40 nm. Dit is kenmerkend voor Gram-positieve bacteriën die een dikker peptidoglycan bevatten in vergelijking met dat van Gram-negatieve bacteriën.

* De mureïne vormt het peptidoglycaan van de celwand en geeft deze daarmee structurele stevigheid.

* Het teichonzuur, dat ook een belangrijk bestanddeel van de celwand is, draagt bij tot de fysiologie van de bacterie en dus tot de gastheerinteractie, de resistentie tegen antimicrobiële stoffen en het verhogen van de virulentie.

* Oppervlakte-eiwitten zijn covalent verbonden met het peptidoglycaan en vervullen een aantal functies, waaronder het bevorderen van de pathogenese.

Voortplanting en levenscyclus (Staphylococcus aureus)

Zoals vele andere bacteriën delen Staphylococcus-bacteriën zich door middel van binaire deling. Hoewel dit proces twee dochtercellen oplevert, blijven deze aan elkaar vastzitten, wat uiteindelijk resulteert in clustering. Uit diverse studies is gebleken dat dit proces bij Staphylococcus aureus onder controle staat van GpsB (een essentieel eiwit).

Hieruit blijkt dat GpsB interageert met FtsZ (een belangrijk onderdeel van de celdelingsmachine in bacteriën), waardoor diens GTPase-activiteit toeneemt. Dit draagt bij aan de vernauwing van het celomhulsel, waardoor de cel uiteindelijk in tweeën deelt.

Tijdens de celdeling (door binaire splitsing) neemt het peptidoglycaan ook in omvang toe naarmate de cel zich uitstrekt (de celwand groeit naar buiten vanuit de FtsZ-ring). Tijdens dit proces wordt de ruggengraat van het peptidoglycaan doorgesneden, wat de synthese van nieuw celwandmateriaal noodzakelijk maakt.

Dit wordt mogelijk gemaakt door autolysines (enzymen) die glycosidebindingen hydrolyseren die vervolgens worden gekoppeld aan N-acetylglucosamine en N-acetylmuraminezuur, waarbij de openingen worden opgevuld door verschillende materialen van de celwand. Uiteindelijk kan elk van de nieuw gevormde cellen zo zijn eigen celwand hebben die bestaat uit peptidoglycaan.

Voedingsaanpassingen

Staphylococcensoorten blijken te circuleren tussen verschillende omgevingen met beperkte voedingsstoffen, waaronder terrestrische habitats en gastheersoorten. In het geval van beperkte voedingsstoffen blijven zij lang in bepaalde omgevingen hangen, waardoor zij kunnen overleven totdat de omstandigheden verbeteren.

Bij de kweek van Staphylococcus aureus in een glucosebeperkt medium kan een klein restant van de bacteriën (die kleiner worden) gedurende lange tijd in leven blijven en stressvolle omstandigheden overleven. Dit is een van de redenen waarom stafylokokken zeer problematisch zijn in klinische omgevingen, waar zij medische apparatuur en diverse oppervlakken enz. infecteren.

* Op de huid zijn commensalen zoals coagulase-negatieve stafylokokken heilzaam omdat zij de competentie van de cutane immuniteit bevorderen/boosten door het aangeboren en adaptieve immuuncelnetwerk op de huid te versterken. Dit controleert op zijn beurt de andere normale flora op de huid.

Pathogenese

Hoewel een groot aantal stafylokokkenbacteriën als commensaal op verschillende plaatsen van het lichaam voorkomt, kunnen zij verschillende infecties veroorzaken waarvan sommige fataal kunnen zijn indien zij niet behandeld worden. Afhankelijk van de omstandigheden kunnen deze infecties het gevolg zijn van een mechanische breuk in de huid/slijmvliesbarrières of van door de bacterie geproduceerde toxinen.

Gezien het feit dat zij vaak op de huid en op diverse andere plaatsen in het lichaam voorkomen, kunnen Staphylococcus-soorten, b.v. S. aureus, wonden of intravasculaire katheters, enz. aangrijpen om ziekten te veroorzaken. Wanneer ze de kans krijgen om lichaamsweefsels binnen te dringen, koloniseren en dringen ze binnen voordat ze zich via de bloedsomloop naar andere delen van het lichaam verspreiden.

In gevallen waarin ze de huid binnendringen en de interne lichaamsweefsels bereiken, gebruiken stafylokokken hun oppervlakte-eiwitten (bijv. collageenbindend eiwit om zich aan de oppervlakken van deze weefsels te hechten). Dit bevordert de hechting, aangezien zij enzymen produceren die hen in staat stellen voedingsstoffen te verkrijgen. Naarmate ze groeien en in aantal toenemen, beginnen ze zich naar aangrenzend weefsel te verspreiden.

Zelfs komen ze soms in de bloedbaan terecht, waar ze bacteriëmie veroorzaken. Naast bloedbaaninfecties is S. aureus ook verantwoordelijk voor bot- en gewrichtsinfecties en bij sommige patiënten voor longontsteking.

Naast invasieve infecties kunnen stafylokokken ook ziekten veroorzaken door het vrijkomen van toxinen. Enkele van de toxinen die gewoonlijk door S. aureus worden vrijgegeven zijn hemolysine en leukotoxine. Deze toxinen kunnen het toxisch shocksyndroom en het verbrande huidsyndroom veroorzaken, evenals voedselvergiftiging.

Hiervan is aangetoond dat deze ziekten ontstaan wanneer de toxinen zich binden aan antigeen-presenterende celmoleculen. Deze toxinen zijn in staat biologische schade toe te brengen aan de membranen van de cel en aldus celdood te veroorzaken. In sommige gevallen is ook aangetoond dat zij neutrofielen lyseren zodra zij zijn opgenomen, een actie die de bacterie beschermt tegen de aangeboren immuniteit van de gastheer.

Enkele van de andere vormen van infecties die door stafylokokkenbacteriën worden veroorzaakt, zijn onder meer:

• Superficiële huidlaesies evenals gelokaliseerde abcessen
• Endocarditis
• Infecties van de urinewegen

Kweek en Microscopie

Met behulp van kweekmedia, is het mogelijk om zuivere culturen van een bepaald organisme te isoleren en in stand te houden. Dit maakt het ook mogelijk om te bepalen of een bepaald micro-organisme in een monster aanwezig is.

Bloedagar wordt gewoonlijk gebruikt als differentieel en verrijkt medium om stafylokokkenbacteriën te kweken. Hier, wordt het bloed gebruikt als het verrijkingsingrediënt voor het kweken van fastidious organismen.

Als aanwezig in het steekproef, zullen diverse Staphylococcus verschillend verschijnen. Bijvoorbeeld, S. aureus vertoont een lichte of goudgele kleur die duidt op pigmentatie. S. epidermidis heeft een witte kleur, terwijl S. saprophyticus een heldergele of witte kleur heeft.

Gramkleuring

Gramkleuringstechniek wordt gebruikt om de verschillende soorten bacteriën te identificeren met behulp van Gramkleuring.

Vereisten

• Sample
• Glas dia
• Kristalviolet
• Safranine
• Ijodiumoplossing
• Microscoop -. Samengestelde microscoop
• Brander
• Water

Werkwijze

Op een schoon glaasje, maak een dun uitstrijkje van het monster – Dit kan eenvoudig worden bereikt door met een inoculatielus een druppel van de gesuspendeerde cultuur op een glaasje te leggen en uit te strijken zodat een dun laagje ontstaat.

Laat het monster aan de lucht drogen en fixeer het vervolgens door het boven een zacht vlammetje te houden – Beweeg het objectglaasje enkele malen boven het vlammetje om plaatselijke oververhitting te voorkomen.

Giet kristalviolet op de cultuur en laat ongeveer 30 seconden tot 1 minuut staan.

Giet de kleurstof af en spoel met water

Voeg een jodiumoplossing toe en zorg ervoor dat het gefixeerde monster bedekt is. Laat 30 seconden tot 1 minuut staan.

Giet de jodiumoplossing af en spoel met water.

Voeg een paar druppels van de alcohol ontkleuringsmiddel toe en spoel met water gedurende ongeveer 5 minuten.

Ontkleuring van het monster met safranine of basische fuchsine gedurende ongeveer 1 minuut en vervolgens wassen met water.

Verwijder overtollig water met bibberig papier.

Voeg een druppel of twee immersie-olie toe op de uitstrijkjes en observeer onder de microscoop.

observatie

Onder de microscoop bekeken kunnen stafylokokken (bijv.b.v. S. aureus) verschijnen als kleine bolvormige lichamen die druifachtige clusters vormen die paars of blauwachtig van kleur zijn. Dit komt doordat ze door hun dikke peptidoglycaan de primaire kleurstof kunnen vasthouden.

Hoofdpagina Inzicht in Bacteriologie

Terug naar hoofdpagina Bacteriën en meer over grootte, vorm en rangschikking

Terugkeer van Staphylococcus Bacteria naar MicroscopeMaster home