#PAGE_PARAMS# #ADS_HEAD_SCRIPTS# #MICRODATA#

První potvrzený záchyt kmene Staphylococcus argenteus v České republice


Authors: R. Kukla 1;  K. Neradová 1;  P. Petráš 2;  J. Kekláková 2;  Lenka Ryšková 1;  H. Žemličková 1,3
Authors‘ workplace: Ústav klinické mikrobiologie, Lékařská fakulta UK a Fakultní nemocnice, Hradec Králové 1;  Národní referenční laboratoř pro stafylokoky, SZÚ – CEM, Praha 2;  Národní referenční laboratoř pro antibiotika, SZÚ – CEM, Praha 3
Published in: Epidemiol. Mikrobiol. Imunol. 69, 2020, č. 1, s. 48-52
Category: Short Communication

Overview

Staphylococcus argenteus (S. argenteus) je nový druh koaguláza-pozitivního stafylokoka popsaného v roce 2015. Jedná se o druh, který je fenotypově velmi podobný a geneticky úzce příbuzný se Staphylococcus aureus (S. aureus). Odlišení bylo donedávna možné pouze s použitím molekulárně genetických metod; multilokusové sekvenční typizace a celogenomové sekvenace, které se v rutinních laboratořích vzhledem k časové a finanční náročnosti většinou nepoužívají. Velkým posunem v určování S. argenteus je aplikace metody MALDI-TOF MS, v případě použití aktualizované referenční databáze hmotnostních spekter. V krátkém sdělení bychom chtěli informovat o prvním potvrzeném kmenu S. argenteus izolovaném od pacienta v České republice a pravděpodobně i prvním publikovaném nálezu kmenu S. argenteus ve střední a východní Evropě.

Klíčová slova:

Staphylococcus argenteus – Staphylococcus aureus – MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie

Do současné doby (červenec 2019) bylo popsáno celkem 54 druhů stafylokoků [1], včetně poddruhů se jedná o 66 taxonů. Z toho je 11 koaguláza-pozitivních a 55 koaguláza-negativních. Staphylococcus argenteus (S. argenteus) spolu se Staphylococcus schweitzeri patří k nově popsaným druhům koaguláza-pozitivních stafylokoků. Staphylococcus schweitzeri, izolovaný původně od opic, není na rozdíl od S. argenteus prozatím považován za agens vyvolávající infekce u člověka [2].

První podezření na nový druh stafylokoka fenotypově podobnému S. aureus bylo vysloveno pravděpodobně již v roce 2009. Autoři více studií [3–6] vykultivovali z různých klinických (humánních) materiálů, ale také ze vzorků od opic [7] a netopýrů v Africe [8], stafylokoka, jehož fenotyp byl na základě biochemické typizace velmi podobný fenotypu S. aureus [9]. Tento stafylokok byl nejprve pracovně označen – doslovně přeloženo z angličtiny divergent lineage of S. aureus – „odlišná linie S. aureus“ nebo S. aureus klonální komplex 75 metodou multilokusové sekvenční typizace (MLST) [6, 10]. Nový stafylokok získal definitivní druhový název Staphylococcus argenteus sp. nov. uvedený v roce 2015 na základě dat získaných z celogenomové sekvenace, MLST a odlišných spekter v MALDI--TOF MS v časopise International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology [11]. Do současné doby (červenec 2019) byly osekvenovány genomy 123 různých kmenů S. argenteus, jejichž sekvence jsou přístupné v NCBI databázi. Podle studie autorů Kaden R. et al. (2018) [12] vznikly druhy S. argenteusS. aureus oddělením od společného předka již přibližně před 41 000 lety.

Uvedený druh byl identifikován a popsán primárně u původních obyvatel v Austrálii, další izoláty byly hlášeny na Novém Zélandě, v jihovýchodní Asii, v Oceánii, ale pravděpodobně také v Jižní Americe [6, 13]. V ostatních zemích byly kmeny S. argenteus zjištěny retrospektivní identifikací kmenů určených jako S. aureus. Zjištěná incidence ve vybraných státech kolísala od méně než 1 %v Barmě [14], 6 % v Laosu [15] nebo ve východní Číně [16] až po 19 % v Thajsku [17]. V Evropě byly také hlášeny potvrzené izoláty S. argenteus, zjištěné přehodnocením identifikace kmenů původně určených jako S. aureus. V Belgii se jednalo pouze o 0,16 % [18], v Dánsku o 0,42 % kmenů [19], ve Švédsku a Norsku byly potvrzeny i kmeny S. argenteus rezistentní k oxacilinu [9, 20, 21]. Dva případy komunitních infekcí – pneumonie a septické artritidy vyvolané kmeny S. argenteus s geny pro Pantonův-Valentinův leukocidin byly hlášeny z Francie [13].

Staphylococcus argenteus patří mezi koaguláza-pozitivní stafylokoky – testy na volnou a vázanou koagulázu jsou pozitivní, dále produkuje enzym hyaluronidázu. Průkaz produkce hyaluronidázy je velmi specifickým testem k odlišení S. aureus od ostatních humánních koaguláza-pozitivních stafylokoků, neboť byla zjištěna pozitivita tohoto testu u více než 99 % kmenů S. aureus [22]. Z animální provenience produkuje hyaluronidázu Staphylococcus hyicus [22]. S. argenteus disponuje stejnými nebo velmi podobnými faktory virulence, včetně genů antibiotické rezistence, jako S. aureus [12]. Vzhledem k faktu, že S. argen-teus neprodukuje stafyloxantin, byl zpočátku tento nový druh mikrobiology považován za méně virulentního stafylokoka, než je S. aureus. Pigment stafyloxantin chrání bakteriální buňky před oxidačním stresem a do určité míry i před zabíjením neutrofily [12]. Později se však ukázalo, že některé kmeny S. argenteus mají ve svém genomu, podobně jako S. aureus, geny pro enterotoxiny sea, sec, sed, hemolyziny hlahlb nebo Pantonův-Valentinův leukocidin lukSF-PV [2]. Testováním cytotoxicity na HeLa a HT29 buňkách (nádorové cervikální a nádorové buňky tlustého střeva) byla zjištěna schopnost S. argenteus, zejména prostřednictvím alfa-hemolyzinu, vyvolávat nekrózy uvedených buněk [2].

Kmeny S. argenteus byly izolovány jako etiologické agens od pacientů s infekcí kůže a měkkých tkání, purulentní lymfadenitidou [23], abscedující pneumonií, septickou artritidou [13], infekcí kloubní náhrady [24] a bakteriémií. Uvedený druh je u imunokompetentních pacientů schopen vyvolat podobné spektrum infekcí, avšak pravděpodobně s mírnějším průběhem než S. aureus, a to vzhledem k velmi podobnému spektru faktorů virulence, jimiž S. argenteus disponuje [12, 13, 17, 23].

S. argenteus roste dobře na běžných půdách včetně krevního agaru, kde vytváří větší (2 mm) kulaté, hladké a krémově bílé kolonie, které mohou být obklopené zónu úplné hemolýzy. Kolonie S. argenteus nejsou zejména po prvním dnu kultivace příliš odlišné od kolonií S. aureus. Základním, a často okem patrným rozdílem mezi oběma druhy, je neschopnost S. argenteus produkovat žlutý pigment, karotenoid stafyloxantin. S. argenteus postrádá v sekvenci genomu gen crtM, který kóduje syntézu uvedeného pigmentu. Rozdíl v pigmentaci je patrný zejména při kultivaci na čokoládovém agaru při 37 °C po dobu 48 hodin. Nicméně se nejedná o spolehlivý diskriminační znak, neboť přibližně 10 % kmenů S. aureus produkuje stafyloxantin ve velmi malém množství nebo vůbec [2, 9, 11]. Autorský kolektiv ze Švédska Kaden et al. (2018) [11] ve svém sdělení uvedli, že jimi dourčený S. argenteus roste na chromogenním agaru SAID (bioMérieux, La Balme Les Grottes, France) v modrých koloniích, kdežto kolonie S. aureus v koloniích zbarvených zeleně. Spolehlivou, a v mnoha laboratořích dostupnou metodou k odlišení S. aureus od S. argenteus a rovněž od druhu Staphylococcus schweitzeri, se zdá být MALDI-TOF MS, tedy v případě aktualizované databáze hmotnostních spekter druhů. Biochemické testy jsou vzhledem k velké podobnosti fenotypu S. aureusS. argenteus (tab. 1) vhodné spíše pro potvrzení výsledku z identifikace hmotnostní spektrometrií a pro sledování fenotypových profilů jednotlivých kmenů. K odlišení S. argenteus od S. aureus molekulárně biologickými metodami nelze využít v mnoha laboratořích prováděnou sekvenaci z oblasti 16S rRNA genu, a to vzhledem k jeho úplné identitě u obou druhů. Sekvenace sodA, gap, rpoB a dalších genů by měla druhy spolehlivě odlišit, rovněž je možné využít metody (GTG)5-PCR fingerprinting (repetitivní PCR) [3, 9, 25]. Ve výzkumně zaměřených laboratořích lze samozřejmě k úplné charakterizaci kmenů S. argenteus použít metod MLST a celogenomové sekvenace [9, 12, 21].

Table 1. Porovnání biochemické aktivity kmene Staphylococcus argenteus J4348 izolovaného ve Fakultní nemocnici Hradec Králové s kmeny identifikovanými autory Tong et al. (2015) [11]
Table 1. The comparison of biochemical activity of Staphylococcus argenteus strain J4348 isolated in University Hospital Hradec Kralove with the strains identified by Tong et al. (2015) [11]
Porovnání biochemické aktivity kmene Staphylococcus argenteus J4348 izolovaného ve Fakultní nemocnici Hradec Králové
s kmeny identifikovanými autory Tong et al. (2015) [11]<br>
Table 1. The comparison of biochemical activity of Staphylococcus argenteus strain J4348 isolated in University Hospital Hradec Kralove
with the strains identified by Tong et al. (2015) [11]
V závorce jsou uvedena procenta pozitivních nebo negativních kmenů.
1Převzato a upraveno z publikace Tong et al. (2015) [10].
2Podle literárních údajů i zkušeností NRL pro stafylokoky CEM, SZÚ naprostá většina kmenů S. aureus enzym pyrrolidonyl arylamidázu neprodukuje.
3Podle zkušeností NRL pro stafylokoky CEM, SZÚ většina kmenů S. aureus enzym ureázu produkuje.
4Ve STAPHYtestu 24 negativní výsledek, v konvenčním zkumavkovém provedení 3. den pozitivní.
The percentages of positive and negative strains are shown in brackets.
1Adapted from publication Tong et al. (2015) [11].
2According to the publication data and NRL for staphylococci CEM, SZÚ experience, the vast majority of S. aureus strains do not produce pyrrolidonyl arylamidase enzyme.
3According to NRL for staphylococci CEM, SZÚ experience, the most S. aureus strains produce urease enzyme.
4Negative result determined in STAPHYtest24, but positive on day 3 when the tube test was used.

Kazuistika a identifikace kmene S. argenteus

Kmen S. argenteus J4348, vykultivovaný od pacienta ve Fakultní nemocnici Hradec Králové (FN HK), byl spíše náhodným záchytem. Pacient, 72letý muž německé národnosti, který cestoval autobusem z Německa na dovolenou do České republiky, byl hospitalizován 8 dní na Neurochirurgické klinice pro poruchu vědomí způsobenou rozsáhlým subdurálním hematomem. V rámci screeningového vyšetření dýchacích cest; tracheálního aspirátu a výtěru z nasopharyngu, byl z obou materiálů vykultivován v nízké kvantitě stafylokok, suspektně morfologicky vypadající jako S. aureus, dobře citlivý k testovaným antibiotikům (tab. 2). Větší krémově bílé kolonie byly na krevním agaru obklopené dvěma zónami hemolýzy, což bylo způsobeno produkcí alfa- i beta-hemolyzinu. Kmen byl metodou MALDI-TOF MS (Bruker Daltonik GmbH, Bremen, Německo) určen jako Staphylococcus argenteus. Jelikož se jednalo o překvapivý nález, identifikace byla opakována, avšak se stejným výsledkem a se skóre 2,031–2,117. V naší laboratoři disponujeme databází MBT Compass Library, Revision H z dubna 2018.

Table 2. Citlivost kmene S. argenteus J4348 k testovaným antibiotikům vyšetřená diskovým difúzním testem a mikrodiluční metodou
Table 2. The susceptibility of S. argenteus J4348 strain determined by disk diffusion test and microdilution method
Citlivost kmene S. argenteus J4348 k testovaným antibiotikům vyšetřená diskovým difúzním testem a mikrodiluční metodou<br>
Table 2. The susceptibility of S. argenteus J4348 strain determined by disk diffusion test and microdilution method
PEN – penicilin, FOX – cefoxitin, OXA – oxacilin, ERY – erytromycin, CLI – klindamycin, TET – tetracyklin, COT – trimetoprim/sulfamethoxazol, CTL – ceftarolin, GEN – gentamicin, CIP – ciprofloxacin, LNZ – linezolid, RIF – rifampicin, TIG – tigecyklin, VAN – vankomycin Citlivost hodnocena dle EUCAST 2019. S – citlivý, N – netestováno/nehodnoceno
PEN – penicillin, FOX – cefoxitin, OXA – oxacillin, ERY – erythromycin, CLI – clindamycin, TET – tetracycline, COT – trimetoprim/sulfamethoxazole, CTL – ceftaroline, GEN – gentamicin, CIP – ciprofloxacin, LNZ – linezolid, RIF – rifampicin, TIG – tigecycline, VAN – vankomycin Susceptibility evaluated according to EUCAST 2019. S – susceptible, N – not tested/evaluated

Kmen byl následně odeslán do NRL pro stafylokoky, kde byl podroben MALDI-TOF MS identifikaci, fenotypové charakterizaci a průkazu nuc genu metodou PCR. Metodou hmotnostní spektrometrie byla zjištěna stejná identifikace jako v Ústavu klinické mikrobiologie FN HK, tj. S. argenteus se skóre 2,0. Z diskriminujících fenotypových reakcí byla většina shodná s výsledky pro S. aureus: u kmene J4348 byla zjištěna pozitivita clumping-faktoru, produkce volné koagulázy, hyaluronidázy a rezistence k polymyxinu B.

Výsledky biochemických testů byly většinou shodné s těmi, které uvádí popisová publikace Tong et al. (2015) [11] – viz tabulka 1. Rozdílně kmen J4348 neprodukoval pyrrolidonyl arylamidázu (PYRázu) a naopak okyseloval laktózu. Metodou PCR nebyl zjištěn pro kmeny S. aureus charakteristický nuc gen, jehož přítomnost je ve výše uvedené práci [11] popsána. V literatuře existuje několik publikací, kde autoři uvádí, že u jejich kmenů S. argenteus nebyl nuc gen rovněž detekován [12, 26].

Kmen S. argenteus J4348 byl zaslán do České sbírky mikroorganismů v Brně (CCM), kde byla provedena repetitivní polymerázová řetězová reakce pomocí primeru (GTG)5 [25]. Podle výsledků této analýzy se jednoznačně přiřadil k typovému kmenu S. argenteus CCM 8870T = MSHR1132T. V rámci molekulárně genetických metod je dále vhodné pro určení S. argenteus použít sekvenaci sodA, gap, rpoB a dalších specifických genů [3, 9].

Jedná se o první, v Národní referenční laboratoři potvrzený záchyt Staphylococcus argenteus v České republice. Domníváme se však, že se jedná také o první publikovaný případ ve střední a východní Evropě. V odborné literatuře jsme (viz předchozí text) doposud zaznamenali zprávy o záchytu uvedené bakterie pouze z Francie, Belgie, Dánska a Švédska. Vzhledem k faktu, že se jedná o nového stafylokoka, pravděpodobně s podobnou mírou virulence jako S. aureus, je nutné na nález S. argenteus v klinických materiálech upozornit ošetřujícího klinika. Nález je vhodné doplnit vhodným komentářem tak, aby nedošlo k domněnce, že se jedná o některého z velmi nízce patogenních nebo nepatogenních převážně koaguláza-negativních stafylokoků. Skupina ESGS (ESCMID Study Group for Staphylococci and Staphylococcal Disease) doporučuje ve svém stanovisku nález S. argenteus hlásit klinikovi jako S. aureus komplex. Ke kmenům S. argenteus rezistentním k oxacilinu by se pak mělo v prevenci a kontrole jejich výskytu přistupovat obdobně jako ke kmenům MRSA (oxacilin rezistentní S. aureus) [25].

ZÁVĚR

Je pravděpodobné, že četnost záchytů kmenů S. argenteus v humánních klinických materiálech bude nadále vzrůstat. Svůj podíl bude mít zlepšující se rutinní diagnostika bakterií a širší dostupnost metody MALDI-TOF MS. Tímto sdělením jsme chtěli upozornit na existenci nového druhu stafylokoka úzce příbuzného se S. aureus. Nález S. argenteus v klinickém materiálu by měl být hlášen klinikovi a hodnocen v kontextu se stavem pacienta, neboť se zdá, že jeho klinický význam je podobný S. aureus. Ke kmenům S. argenteus rezistentním k oxacilinu by mělo být v rámci epidemiologických opatření přistupováno obdobně jako ke kmenům MRSA.

Recentně (srpen 2019) byl ze stejného oddělení zachycen z dýchacích cest pacienta další kmen, u kterého vyšla metodou MALDI-TOF MS shodná identifikace: S. argenteus  se skóre: 2,163.

Poděkování

Autoři děkují RNDr. Pavlu Švecovi, Ph.D. z České sbírky mikroorganismů (CCM) v Brně za provedení analýzy kmene S. argenteus J4348 metodou repetitivní PCR.

Práce byla podpořena projektem Ministerstva Zdravotnictví ČR – 17-28539A a částečně projektem MZ ČR – RVO („Státní zdravotní ústav – SZÚ, 75010330“).

Do redakce došlo dne 5. 9. 2019.

Mgr. Rudolf Kukla, Ph.D.

Ústav klinické mikrobiologie FN HK a LF HK

Sokolská 581

500 05 Hradec Králové

e-mail: rudolf.kukla@fnhk.cz


Sources

1. LPSN – List of prokaryotic names with standing in nomenclature – Genus Staphylococcus. Dostupné na www: http://www.bacterio.net/staphylococcus.html

2. Johansson C, Rautelin H, Kaden R. Staphylococcus argenteus and Staphylococcus schweitzeri are cytotoxic to human cells in vitro due to high expression of alpha-hemolysin Hla. Virulence, 2019;10(1):502–510.

3. Ng JW, Holt DC, Lilliebridge RA, et al. Phylogenetically distinct Staphylococcus aureus lineage prevalent among indigenous communities in northern Australia. J Clin Microbiol, 2009;47(7):2295–2300.

4. Ruimy R, Angebault C, Djossou F, et al. Are host genetics the predominant determinant of persistent nasal Staphylococcus aureus carriage in humans? J Infect Dis, 2010;202(6): 924–934.

5. Holt DC, Holden MT, Tong SY, et al. A very early-branching Staphylococcus aureus lineage lacking the carotenoid pigment staphyloxanthin. Genome Biol Evol, 2011;3:881–895.

6. Tong SY, Lilliebridge RA, Bishop EJ, et al. Clinical correlates of Panton-Valentine leukocidin (PVL), PVL isoforms, and clonal complex in the Staphylococcus aureus population of Northern Australia. J Infect Dis, 2010;202(5):760–769.

7. Schaumburg F, Alabi AS, Köck R, et al. Highly divergent Staphylococcus aureus isolates from African nonhuman primates. Environ Microbiol Rep, 2012;4(1):141–146.

8. Akobi B, Aboderin O, Sasaki T, et al. Characterization of Staphylococcus aureus isolates from faecal samples of the Straw-Coloured Fruit Bat (Eidolon helvum) in Obafemi Awolowo University (OAU), Nigeria. BMC Microbiol, 2012;26;12:279.

9. Tång Hallbäck E, Karami N, Adlerberth I, et al. Methicillin-resistant Staphylococcus argenteus misidentified as methicillin-resistant Staphylococcus aureus emerging in western Sweden. J Med Microbiol, 2018;67:968–971.

10. Schuster D, Rickmeyer J, Gajdiss M, et al. Differentiation of Staphylococcus argenteus (formerly: Staphylococcus aureus clonal complex 75) by mass spectrometry from S. aureus using the first strain isolated from a wild African great ape. Int J Med Microbiol, 2017;307(1):57–63.

11. Tong SY, Schaumburg F, Ellington MJ, et al. Novel staphylococcal species that form part of a Staphylococcus aureus-related complex: the non-pigmented Staphylococcus argenteus sp. nov. and the non-human primate-associated Staphylococcus schweitzeri sp. nov. Int J Syst Evol Microbiol, 2015;65:15–22.

12. Kaden R, Engstrand L, Rautelin H, et al. Which methods are appropriate for the detection of Staphylococcus argenteus and is it worthwhile to distinguish S. argenteus from S. aureus? Infect Drug Resist, 2018;11:2335–2344.

13. Dupieux C, Blondé R, Bouchiat C, et al. Community-acquired infections due to Staphylococcus argenteus lineage isolates harbouring the Panton-Valentine leucocidin, France, 2014. Euro Surveill, 2015;20(23):21154.

14. Aung MS, San T, Aye MM, et al. Prevalence and genetic characteristics of Staphylococcus aureus and Staphylococcus argenteus isolates harboring panton-valentine leukocidin,enterotoxins, and TSST-1 genes from food handlers in Myanmar. Toxins, 2017;9(8):241.

15. Yeap AD, Woods K, Dance DAB, et al. Molecular epidemiology of Staphylococcus aureus skin and soft tissue infections in the Lao People’s Democratic Republic. Am J Trop Med Hyg, 2017;97(2):423–428.

16. Zhang DF, Xu X, Song Q, et al. Identification of Staphylococcus argenteus in Eastern China based on a nonribosomal peptide synthetase (NRPS) gene. Future Microbiol, 2016;11:1113–1121.

17. Chantratita N, Wikraiphat C, Tandhavanant S, et al. Comparison of community-onset Staphylococcus argenteus and Staphylococcus aureus sepsis in Thailand: a prospective multicentre observational study. Clin Microbiol Infect, 2016;22(5):458.e11–458.e19.

18. Argudin MA, Dodémont M, Vandendriessche S, et al. Low occurence of the new species Staphylococcus argenteus in a Staphylococcus aureus collection of human isolates from Belgium. Eur J Clin Microbiol Infect Dis, 2016;35(6):1017–1022.

19. Hansen TA, Bartels MD, Hogh SV, et al. Whole Genome Sequencing of Danish Staphylococcus argenteus Reveals a Genetically Diverse Collection with Clear Separation from Staphylococcus aureus. Front Microbiol, 2017;8:1512.

20. Tunsjø HS, Kalyanasundaram S, Charnock C, et al. Challenges in the identification of methicillin-resistant Staphylococcus argenteus by routine diagnostics. APMIS, 2018;126(6):533–537.

21. Giske CG, Dyrkell F, Arnellos D, et al. Transmission events and antimicrobial susceptibilities of methicillin-resistant Staphylococcus argenteus in Stockholm. Clin Microbiol Infect, 2019;25(10):1289.e5-1289.e8.

22. Andrysík T, Machová I, Petráš P, et al. Průkaz hyaluronidázy u kmenů rodu Staphylococcus. Zprávy CEM (SZÚ, Praha), 2004;13(5):210–212.

23. Miyoshi-Akiyama T, Ohnishi T, Shinjoh M, et al. Complete Genome Sequences of Staphylococcus argenteus TWCC 58113, Which Bears Two Plasmids. Microbiol Resour Announc, 2019;8(17):e01582–18.

24. Jiang B, You B, Tan L, et al. Clinical Staphylococcus argenteus Develops to Small Colony Variants to Promote Persistent Infection. Front Microbiol, 2018;9:1347.

25. Švec P, Pantůček R, Petráš P, et al. Identification of Staphylococcus spp. using (GTG)5-PCR fingerprinting. Syst Appl Microbiol, 2010;33(8):451–456.

26. Becker K, Schaumburg F, Kearns A, et al. Implications of identifying the recently defined members of the Staphylococcus aureus complex S. argenteus and S. schweitzeri: a position paper of members of the ESCMID Study Group for Staphylococci and Staphylococcal Diseases (ESGS). Clin Microbiol Infect, 2019;25(9):1064–1070.

Labels
Hygiene and epidemiology Medical virology Clinical microbiology

Article was published in

Epidemiology, Microbiology, Immunology

Issue 1

2020 Issue 1

Most read in this issue
Topics Journals
Login
Forgotten password

Enter the email address that you registered with. We will send you instructions on how to set a new password.

Login

Don‘t have an account?  Create new account

#ADS_BOTTOM_SCRIPTS#