Mikrobi a lidé – běžná kolonizace, nebo invazivní infekce?

Souhrn

Vývoj lidského jedince probíhá souběžně s triliony mikrobů, kteří žijí v lidských hostitelích a na nich. Jsou to nejen bakterie, ale i viry a plísně. Jejich spektrum významně zasahuje zejména do vývoje imunity. Ovlivněny jsou vnímavost k infekcím, alergie, autoimunitní nemoci, nemoci jater a trávicího traktu, respiračního traktu, ale i mentální zdraví. Přítomnost mikrobů na sliznicích a kůži je po celý život zcela běžná a jako taková většinou nevede k onemocnění. V určitých situacích, při poruše rovnováhy interakcí mikroba a hostitele, však k nemoci dojít může.

V nosohltanu zdravých jedinců běžně nacházíme pneumokoky i meningokoky. Patří k tzv. fakultativním patogenům, kteří jsou v této oblasti častými a neškodnými kolonizátory, ale za určitých podmínek se mohou stát invazivními patogeny a vyvolat závažná onemocnění s vysokou smrtností. Faktory, které vedou k jejich invazi a onemocnění, však zatím známe jen částečně, jednoznačně k nim patří věk, stav imunity a některá chronická onemocnění. Prevence těchto nemocí očkováním je proto důležitá, a to zejména pro osoby ve zvýšeném riziku.

Možný rychlý průběh a záludnost invazivních pneumokokových a meningokokových onemocnění u dosud zcela zdravých dětí ve zkratce ilustrují přiložené kazuistiky.

Vztah mikrobů a hostitele

S lidským jedincem žije a vyvíjí se více než 100 trilionů mikroorganismů, souhrnně je nazýváme mikrobiota (dříve mikroflóra). Jsou to nejen bakterie, ale i viry a plísně. Genom mikrobioty je 150x větší než genom člověka. Je označován jako mikrobiom. Nejvíce bakterií přebývá ve střevě, kde bývají někdy označovány za samostatný orgán. Podle posledních výzkumů je genetický materiál mikroorganismů nacházen i ve tkáních, o kterých jsme se dříve domnívali, že jsou zcela sterilní. Jedná se například o dolní dýchací cesty a také o tkáně lidského plodu. Zde zatím panuje dilema, zda se opravdu jedná o viabilní bakterie, nebo pouze o jejich fragmenty zanesené hematogenně. V každém případě je to však důkaz, že mikrobiální složky mohou zasáhnout do vývoje již ve fetálním období.

Přítomnost mikrobů v lidském těle však není vždy neškodná. Rozeznáváme několik úrovní soužití. K těm pro hostitele neškodným a mnohdy i přínosným patří kolonizace, která je definována jako přítomnost replikujícího se mikroorganismu na hostiteli nebo uvnitř hostitele bez známek nemoci. Pro kolonizující mikroby se také používá termín endogenní, komenzální mikrobi, tvořící normální flóru.

Někteří jsou v dané oblasti těla přítomni téměř trvale, nazýváme je rezidentními. Je to například Staphylococcus epidermidis na kůži nebo Escherichia coli ve střevě. Tranzientní jsou přítomni pouze přechodně a v dané oblasti se střídají. Je to například Streptococcus pneumoniae v nosohltanu, Pseudomonas aeruginosa ve střevě a Staphylococcus aureus na kůži. Krev, likvor, žluč a synoviální tekutina jsou ve zdraví sterilní.

Téměř každý mikroorganismus může za určitých okolností hostitele poškodit, být patogenní, tj. schopen vyvolat nemoc.

Striktní patogen nemoc vyvolá vždy, nikdy není považován za normální flóru – příkladem může být Neisseria gonorrhoeae či virus vztekliny.

Oportunní patogen způsobí nemoc při vážné poruše imunity nebo ve speciálních situacích – jedná se například o Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus epidermidis a Serratia marcescens.

Fakultativní patogeny jsou rovněž součástí běžné flóry, mohou vyvolat i onemocnění; stačí jim k tomu mírnější narušení rovnováhy než oportunním patogenům. Jsou to například Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitidis, Escherichia coli a Staphylococcus aureus.

Streptococcus pneumoniae

Pneumokok je grampozitivní (G+) extracelulární bakterie, jejímž hostitelem je především člověk. Preference lidského hostitele je vysvětlována přítomností speciální sialové kyseliny v hlenu lidských dýchacích cest. Slouží pneumokokům jako výhodný zdroj energie. Ostatní savci tento typ sialové kyseliny nemají, proto jsou u nich pneumokoková onemocnění raritou. Bylo popsáno již 100 antigenně odlišných pneumokokových sérotypů.

Hlavním faktorem virulence pneumokoků je jejich polysacharidové pouzdro, které znesnadňuje fagocytózu. K dalším faktorům patří pilus, povrchové adheziny a proteiny a secernované toxiny, jejichž hlavním představitelem je pneumolysin. Adheziny a pilus usnadňují přilnutí ke sliznici nebo hematoencefalické bariéře, toxiny znesnadňují imunitní reakce.

Pneumokoky patří k tranzientním kolonizátorům horních cest dýchacích. Jejich nejčastějšími nosiči jsou děti z kolektivních zařízení. Procento kolonizovaných se u nich pohybuje mezi 40–60 %. U našich školkových dětí jsme v roce 2010 prokázali nosičství až u 60 % dětí ve věku 4–5 let. Jednotlivé pneumokokové kmeny se střídají průměrně po 4 měsících (v rozmezí 1–12 měsíců). Kolonizace dospělých je podstatně nižší, 5–10 %.

Hranice mezi kolonizací a invazí je ovlivněna faktory prostředí, hostitele i vlastnostmi konkrétního sérotypu. Krátce po kolonizaci novým sérotypem je nejvyšší riziko invazivní infekce. Protilátky se vytvoří do asi 30 dnů. Současná nebo těsně předcházející virová infekce (např. chřipka) oslabí obranyschopnost dýchacích cest a může být předstupněm pro invazi pneumokoků. Po invazi pneumokoků do krevního oběhu dochází k aktivaci komplementu a intenzivní zánětlivé reakci, která může být přehnaná a pro tělo škodlivá. K likvidaci pneumokoků dochází při zdárném průběhu hlavně ve slezině. K úspěchu výrazně pomáhají také protilátky. Před érou antibiotik byla smrtnost pneumokokové meningitidy 100%, pneumonie 25%.

V roce 2020 byly nejčastějšími sérotypy invazivních pneumokokových onemocnění u nás sérotyp 3, 8, 19A, 4, 9N a 22F. Specifická nemocnost podle věku v roce 2020 ve srovnání s rokem 2019 díky opatřením proti COVID-19 poklesla. Ve věkové skupině 0–11 měsíců z 31 na 13/100 000 a ve skupině nad 65 let z 267 na 119 případů. Po rozvolnění přísných proticovidových opatření však lze očekávat opětovný nárůst počtu případů.

Faktory přinášející riziko zvýšených pneumokokových infekcí jsou uvedeny v tabulce 1.

Prevence pneumokokových onemocnění

Prevencí pneumokokových infekcí obecně je dodržování základních hygienických pravidel, zdravá životo­správa – strava, prostředí, pohyb, minimalizace stresu. Prevencí je i řádná léčba a kompenzace chronických nebo predisponujících onemocnění, jako je například astma nebo imunodeficit.

Prevencí je očkování proti pneumokokům, ale i proti chřipce, která oslabí imunitu proti pneumokokům, hemofilům a stafylokokům.

Prevencí pneumokokových onemocnění není podávání antibiotik při pouhé kolonizaci. Pneumokok je běžnou součástí lidské mikrobioty. Kultivace výtěrů z nosu tedy nemá v klinické praxi žádný význam.

Očkování proti pneumokokům

K dispozici jsou u nás nyní tři vakcíny – dvě konjugované (viz dále) a jedna 23valentní polysacharidová vakcína, která chrání proti 23 obsaženým sérotypům a je určena pro děti od 2 let a pro dospělé. Její účinnost je krátkodobější než u konjugovaných vakcín.

Konjugované vakcíny

• 10valentní pneumokoková konjugovaná vakcína Synflorix (obsahuje sérotypy 4, 6B, 9V, 14, 18C, 19F, 23F, 1, 5, 7F). Je určena k aktivní imunizaci proti invazivním onemocněním, pneumonii a akutní otitis media způsobeným Streptococcus pneumoniae u kojenců a dětí ve věku od 6 týdnů až do 5 let.

• 13valentní pneumokoková konjugo­vaná vakcína Prevenar 13 (obsahuje sérotypy 4, 6B, 9V, 14, 18C, 19F, 23F, 1, 5, 7F, 3, 6A, 19A). Je určena k aktivní imunizaci k prevenci invazivních onemocnění, pneumonie a akutní otitis media, vyvolaných Streptococcus pneu­moniae u kojenců, dětí a dospívajících ve věku od 6 týdnů do 17 let a k aktivní imunizaci k prevenci invazivních onemocnění a pneumonie způsobených Streptococcus pneumoniae u dospělých ≥ 18 let a u starších pacientů.

Hlavním rezervoárem a šiřitelem pneumo­kokových infekcí jsou v celé populaci děti do 5 let. Očkování chrání nejen očkovaného, ale zabraňuje i kolonizaci, a tak omezuje šíření na další jedince, kteří třeba nemohli být očkováni. Efekt očkování je tak širší. K prevenci kolonizace je nutno dosáhnout vyšších hladin protilátek než k prevenci invazivních onemocnění.

Ve studii sledující děti s akutními otitidami ve Francii vakcína Prevenar 13 (obsahující 13 sérotypů) signifikantně snížila celkové nosičství 6 dodatečných sérotypů (a sérotypu 6C) a také nosičství sérotypů 6C, 7F, 19A jednotlivě v porovnání s přípravkem Prevenar (vakcína, která obsahuje pouze 7 sérotypů). Snížení nosičství bylo také zaznamenáno u sérotypu 3 (2,5 % vs. 1,1 %; p = 0,1).

Účinnost pneumokokové konjugované vakcíny na nazofaryngeální nosičství byla studována také v randomizované, dvojitě zaslepené studii v Izraeli, ve které byli kojenci očkováni přípravkem Prevenar  13 nebo přípravkem Prevenar ve věku 2, 4, 6 a 12 měsíců. Přípravek Prevenar 13 signifikantně snížil celkový počet nově zjištěných kolonizací šesti dodatečnými sérotypy a sérotypem 6C a sérotypy 1, 6A, 6C, 7F, 19A a 19F jednotlivě v porovnání s přípravkem Prevenar.

K dosažení takzvané kolektivní imunity je však u pneumokokových onemocnění nutná proočkovanost minimálně 85 %. U nás je aktuálně mnohem nižší, proto nedosáhneme na přidaný efekt – kolektivní imunitu, nejsou tak chráněni neočkovaní jedinci.

Po plošném očkování dochází časem k obměně kmenů cirkulujících v populaci, a je tak nutná surveillance a příprava nových vakcín, které respektují aktuální epidemiologii pneumokokových onemocnění.

Neisseria meningitidis

Neisseria meningitidis je opouzdřená gramnegativní (G−) bakterie. Rozeznáváme u ní 13 séroskupin, z nichž A, B, C, W, X a Y jsou nejinvazivnější. Hlavním faktorem její virulence je polysacharidové pouzdro, které obsahuje vysoké množství lipopolysacharidu, endotoxinu. Je to až 100× více než u jiných G− bakterií. Pokud dojde k invazi do organismu, vyvolá tento endotoxin enormní zánětlivou reakci, která vede k autodestrukci vlastních tkání napadeného.

Meningokoky patří k tranzientním kolonizátorům horních cest dýchacích. Nejčastějšími nosiči jsou náctiletí s vrcholem okolo 19 let; kolonizováno je jich až 24 %.

Hranice mezi kolonizací a invazí je ovlivněna faktory prostředí, hostitele i vlastnostmi konkrétního sérotypu. Kolonizace jedním sérotypem trvá většinou 9–16 měsíců. Krátce po kolonizaci novým sérotypem je nejvyšší riziko invazivní infekce. Protilátky se vytvoří do asi 14 dnů. Současná nebo těsně předcházející virová či mykoplasmová infekce nebo také kouření cigaret oslabí obranyschopnost dýchacích cest a může být předstupněm pro invazi meningokoků. Po invazi do krevního oběhu dochází k aktivaci imunity, hlavně komplementu, a intenzivní zánětlivé reakci, která může být přehnaná, autodestruktivní. Hlavní roli při této hyperreaktivitě hraje endotoxin. K likvidaci meningokoků dochází při zdárném průběhu za pomoci komplementu a protilátek především ve slezině. Před érou antibiotik byla smrtnost invazivního meningokokového onemocnění 70–85 %.

Rizikové faktory pro invazivní meningokokové onemocnění jsou obdobné jako u pneumokoků, dominantním věkovým rizikem je však na rozdíl od nich adolescence a z poruch imunity vystupují do popředí i poruchy komplementu. U imunokompetentních jedinců hraje významnou roli i rizikové chování, jako je nepravidelný spánek, kouření, líbání, hromadné akce, hromadné bydlení.

K nejčastějším invazivním séroskupinám u nás v roce 2020 patřily séroskupiny B – 44 % a C – 28 %. Séroskupiny W a Y pak tvořily 12 %, u zbylých případů nebyla skupina identifikována.

Stejně jako u pneumokoků byl v roce 2020 ve srovnání s rokem 2019 díky proti­covidovým opatřením zaznamenán pokles invazivních meningokokových onemocnění o polovinu, a to ve všech věkových kategoriích. Po rozvolnění lze však opět očekávat nárůst.

Prevence meningokokových onemocnění

Prevencí meningokokových onemocnění je stejně jako u pneumokokových či jiných infekcí dodržování základních hygienických pravidel a zdravá životospráva (strava, prostředí, pohyb, minimalizace stresu). Prevencí je i řádná léčba a kompenzace chronických či predisponujících onemocnění, jako je například astma nebo imunodeficit. Prevencí je také očkování.

Prevencí meningokokových onemocnění není podávání antibiotik při pouhé kolonizaci. Meningokok je běžnou součástí lidské mikrobioty. Kultivace výtěrů z nosu tedy nemá v klinické praxi žádný význam.

Očkování proti meningokokům

K dispozici jsou u nás následující vakcíny:

• Proti séroskupině B jsou to Trumenba s indikací k aktivní imunizaci osob ve věku od 10 let a starších a Bexsero, která je určena pro děti od 2 měsíců a pro dospělé.

• Proti séroskupinám A, C, Y, W to jsou Nimenrix, který je určen pro děti od 6 týdnů a pro dospělé, a Menveo určené pro osoby od 2 let výše.

Závěr

• Kolonizující pneumokoky a meningokoky jsou normální mikrobiota, ale nově přicházející kmen přechodně zvýší riziko onemocnění.

• Lockdown způsobil pokles téměř všech infekčních nemocí včetně pneumokokových a meningokokových.

• Po uvolnění opatření hrozí při nedostatečné proočkovanosti jejich opětovný nárůst.

• Očkování konjugovanými vakcínami pomáhá chránit proti invazivnímu pneu­mokokovému onemocnění (IPO) vyvolanému kmeny obsaženými ve vakcíně (až 97 %), pneumokokovým otitidám a pneumoniím a při dostatečně vysoké hladině protilátek i kolonizaci.

• Očkování konjugovanými vakcinami pomáhá chránit proti invazivním meningokokovým onemocněním vyvolaným kmeny obsaženými ve vakcíně (64,6 až 93 %).

• Po očkování dochází časem k obměně kmenů, je nutná surveillance a jsou vyvíjeny další vakcíny.