Rediger udseende
cellerne i Klebsiella pneumoniae vises i det lysmikroskopiske billede som korte stænger med en længde på 1-2 liter og en bredde på 0,5–0,8 liter. De er til stede enkeltvis eller parvis og er omgivet af en slimkapsel (glycocalyks). I gramfarvning er de farvede lyserøde til røde, de er gram-negative. Som det er typisk for slægten Klebsiella, er de ikke aktivt mobile (bevægelige), så de har ikke flagella (flagella). Imidlertid er celleoverfladen optaget af fimbriae. Bakteriekolonier dyrket på et næringsmedium har ikke en særlig farve, de er konvekse hævede, runde i ovenfra og ret store med en diameter på 3-4 mm, deres slimede udseende er typisk. Dette skyldes akkumulering af ekstracellulære polysaccharider, som sammen med det tilstedeværende vand danner en biofilm.
vækst og metabolisme
som sædvanligt for repræsentanterne for Enterobacteriaceae er katalasetesten positiv, og oksidasetesten er negativ. Klebsiella pneumoniae er fakultativt anaerob, dvs. den kan vokse med eller uden ilt. Det er i stand til at udnytte disaccharid lactose. Yderligere information findes i afsnittet biokemisk bevis.
derudover er det en af de nitrogenfikserende mikroorganismer, det kan reducere elementært, molekylært nitrogen (N2) til ammoniak (NH3) eller ammonium (NH4+) og således gøre det biologisk tilgængeligt. Dette gøres ved hjælp af nitrogenase i et anoksisk miljø, da komplekset inaktiveres af ilt. Klebsiella pneumoniae er diasotropisk, så den kan vokse med N2 som en nitrogenkilde for at opbygge cellespecifikke stoffer såsom aminosyrer.
enkle næringsmedier er egnede til dyrkning, for eksempel kasein-soja-peptonagar (CASO agar), bakterierne kan også dyrkes på Columbia blodagar. Ofte anvendes selektive næringsmedier, der er egnede til at isolere og skelne repræsentanter for enterobakterier, for eksempel MacConkey agar og eosin-methylenblå agar (EMB), som begge indeholder lactose. Til yderligere udvælgelse anbefales et næringsmedium, som som kilde til kulstof (organisk forbindelse til energiproduktion) kun indeholder citrat og inositol, det er baseret på Simmons citratagar med tilsætning af 1% inositol. Klebsiella pneumoniae er mesofil, optimal vækst forekommer ved en temperatur på 30-37 liter C, kolonier er synlige efter inkubation i en til to dage. Væksten finder også sted kl 41 kr., men ikke kl 5 kr . Bakteriestammer isoleret fra medicinsk undersøgelsesmateriale vokser normalt optimalt ved 37 C. Imidlertid fortsætter forskellige detektionsreaktioner til identifikation bedre ved en inkubationstemperatur på 30 C.
Kemotaksonomi
komponenter i bakteriecellen fungerer som antigener, i Klebsiella er disse 77 forskellige K-antigener (k refererer til kapslen) såvel som 9 somatiske O-antigener. Af diagnostisk betydning er k-antigenerne, ved serologisk undersøgelse kan de forskellige serotyper skelnes, hvilket blandt andet. anvendes til belysning af epidemiologiske forhold. Der er imidlertid også en ELISA-metode til påvisning af O-antigenerne. Bestemmelsen kan også udføres ved hjælp af genetiske undersøgelser.
genetik
GC-indholdet, dvs.andelen af nukleobaser guanin og cytosin i det bakterielle DNA, er 57,0 mol procent for bakteriestammen DSM 30104 (fra stammesamlingen DSM tysk samling af mikroorganismer og cellekulturer). DSM 30104 er typen stamme af underarten Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae og dermed også arten, han blev isoleret fra humant blod. Genomet blev fuldstændigt sekventeret i 2012.
det er til stede som et ringformet bakteriekromosom og har en størrelse på 5.512 kilobasepar (kb), som stort set kan sammenlignes med genomstørrelsen af Escherichia coli. Der er 5.425 kodende gener til stede, derudover er 77 tRNA ‘ er blevet identificeret. Generne blev sammenlignet med Antibiotikaresistensgendatabasen (ARDB, antibiotikaresistensgendatabase), det var muligt at identificere 15 gener, der medierer resistens, u. A. for en klasse A beta-lactamase og en efflukspumpe. Ti andre gener koder for genprodukter, der udvider bakteriens relaktamase-evner, herunder genet kaldet ampC, som koder for AmpC-beta-lactamase (i dette tilfælde en cephalosporinase) og genet kaldet gloB, som koder for en cellulær kaldet metallo-kritamase (i dette tilfælde en carbapenemase). Siden da har over 4 været.200 genomer (baseret på det cirkulære bakterielle kromosom) af denne art blev sekventeret, og 913 annoteringer af plasmider blev også udført (fra 2018).
plasmider bærer ofte den genetiske information for antibiotikaresistens (se nedenfor) af bakterien. I Klebsiella pneumoniae er disse plasmidkodede beta-lactamaser, såsom SHV-1, TEM-1, TEM-2 eller andre ESBL (forlænget spektrum-Kurt-lactamaser).Siden begyndelsen af det 21.århundrede er der også observeret resistens over for carbapenemer forårsaget af carbapenemaser (carbapenemhydrolyserende beta-lactamase), der kaldes KPC (Klebsiella pneumoniae carbapenemaser) efter den producerende bakterie kaldes forskellige varianter KPC-1, KPC-2 eller KPC-3. Plasmidernes egenart er, at de udveksles mellem forskellige typer bakterier ved vandret genoverførsel, og således “overføres”antibiotikaresistens. En klinisk case-rapport om overførslen af et plasmid med resistensgenet blaKPC-3 fra K. pneumoniae til K. aerogenes er beskrevet der i artiklen.
undersøgelsen af nukleotidsekvensen af individuelle gener viste, at arten Klebsiella pneumoniae har en stor mangfoldighed. Yderligere genetiske undersøgelser, for eksempel en modifikation af PCR-metoden med tilfældigt duplikeret polymorf DNA (RAPD), bekræfter forekomsten af tre forskellige fylogenetiske grupper, der kaldes KpI, KpII og KpIII. De er ikke identiske med de tre underarter. Yderligere genetiske undersøgelser i de senere år, såsom sekventering af 16S ribosomalt RNA (rRNA) og multi-locus sekvensanalyse (MLSA) af visse gener har ført til klassificeringen af repræsentanterne for gruppen KpII som Klebsiella kvasipneumoniae og stammerne fra den fylogenetiske gruppe KpIII som Klebsiella variicola.
patogenicitet Rediger
de tre underarter af K. pneumoniae tildeles risikogruppe 2 af Biosoffverordnung i forbindelse med TRBA (tekniske regler for biologiske agenser) 466. I K. pneumoniae subsp. pneumoniae og K. pneumoniae subsp. rhinoscleromatis indeholder også bemærkningen ht, det indikerer, at bakterien er patogen for mennesker og hvirveldyr, men som regel er der ingen transmission mellem begge værtsgrupper.
K. pneumoniae har flere virulensfaktorer. Kapslen (glycocalyks) beskytter mod fagocytose af fagocytterne, celler i immunsystemet. Det interfererer med komplementsystemet involveret i forsvaret mod mikroorganismer ved at forhindre dets aktivering eller absorption af allerede frigivne polypeptider, såsom C3b. Adhæsiner tillader det at binde til værtscellerne. Nogle adhæsiner af K. pneumoniae fungerer samtidig som hæmagglutininer og tildeles fimbriae (pili). Type 1 fimbriae fører til en synlig agglutination i erythrocytter af marsvin, de knytter sig til humane epithelceller i tarmen eller epithelcellerne i urinvejen. K. pneumoniae-isolater fra medicinske prøver danner mere type 1 fimbriae end isolater fra miljøprøver. Type 3 fimbriae forekommer også, de formidler bakteriens tilknytning til plantens rodsystem såvel som hos mennesker til endotelceller, epitelceller i lungealveolerne og urinvejen og til kollagen type V. rollen af type 3 fimbriae i infektion hos mennesker er stadig genstand for forskning. Det antages, at de er ansvarlige for koloniseringen af invasivt medicinsk udstyr, der forbliver i kroppen i lang tid.
lipopolysacchariderne (LPS) af den ydre membran virker som antigener, de udadrettede polysaccharidkæder kaldes O-antigener (sammenlign Kauffmann-hvid-ordningen anvendt til salmonella). K. pneumoniae besidder ni forskellige o-antigener, hvor O1 er den mest rigelige. O-antigenerne interfererer også med reaktionskaskaden af komplementsystemet. Derudover er O1 involveret i nekrose af inficeret væv. De bakterielle sideroforer er også vigtige for patogenicitet. De tjener til at forsyne cellerne med jernioner, der er essentielle for metabolisme ved at binde Fe3+ ioner. K. pneumoniae danner enterobactin (enterochelin), mens kun nogle stammer desuden producerer aerobactin. I serotyper K1 og K2 er der fundet et plasmid, hvor den genetiske information for hydroksamat aerobactin er kodet. Hvis disse gener overføres til en stamme uden plasmid ved hjælp af transformation, har de transformerede celler en forøget virulens med en faktor på 100. Også yersiniabactin, en siderofor, der er typisk for Yersinia-arter, dannes af nogle stammer.
biokemiske detektioner
K. pneumoniae er tæt beslægtet med K. aerogenes (tidligere placeret i slægten Enterobacter) og Enterobacter cloacae. Bakterierne viser en udtalt alsidighed med hensyn til anvendelsen af forskellige kulhydrater og har med nogle få undtagelser de samme biokemiske egenskaber, såsom de tilstedeværende stoffer og de resulterende metaboliske egenskaber.
repræsentanter for slægten Klebsiella udfører 2,3-butandiol-fermentering til energiproduktion som en typisk fermentering, acetoin, et mellemprodukt af 2,3-butandiol-fermentering, detekteres i Voges-Proskauer-testen. Repræsentanter for de beslægtede slægter Enterobacter og Klebsiella reagerer positivt her. I princippet gælder dette også for K. pneumoniae, men underarterne eller individuelle bakteriestammer viser forskellige reaktioner, dvs.også et negativt resultat i VP-testen. Typestammen DSM 30104 er i modsætning til beskrivelsen af arten VP-negativ (det vil sige, den producerer ikke acetoin fra pyruvat), men det viser et positivt resultat i den methylrøde test, som er typisk for repræsentanter for blandet syrefermentering. Disse forskelle i den fysiologiske fænotype afspejler den genetiske mangfoldighed af bakteriearterne. Andre biokemiske egenskaber er heller ikke klart defineret inden for arten. Indolprøven er således grundlæggende egnet som et kendetegn mellem K. pneumoniae (indolnegativ) og Klebsiella ilttoca (indolpositiv), men der er også nogle indolpositive stammer af K. pneumoniae.
yderligere detektionsarbejde
i stedet for at detektere bakterien er man ofte begrænset til bestemmelse af serotypen eller påvisning af individuelle virulensfaktorer eller resistensgener. K-og O-antigenerne kan bestemmes både “konventionelt” serologisk (benævnt serotypning i den engelsksprogede litteratur) og siden spredningen af molekylærbiologiske metoder også af disse, for eksempel ved hjælp af multi-locus sekvensanalyse (mlsa). I sammenligning med de mange sekventerede genomer af arten var det muligt at vise, at serotypen O1 næsten altid forekommer i stammer med kapselantigenerne K1 eller K2. Serotyper K1 og K2 betragtes som hypervirulente. Kapselantigenerne kan også bestemmes ved multipleks PCR (mere end en genomsektion detekteres) og pulserende feltgelelektroforese (PFGE).
identifikation ved hjælp af MALDI-TOF-metoden i kombination med massespektrometri (MS) er grundlæggende egnet til at detektere Klebsiella, men er ikke altid pålidelig med hensyn til at skelne tæt beslægtede slægter, for eksempel til Raoultella. Spektre af mange Gram-negative arter, der tilhører enterobakterier, viser en stor aftale (fra 2013), hvilket gør identifikation vanskelig. En anden systematisk undersøgelse af bakterier dyrket i en flydende, blodholdig næringsopløsning viste, at især bakterier med en kapsel ikke er korrekt identificeret. På den anden side kan MALDI-TOF ved påvisning af antibiotikaresistens bruges til at detektere fravær eller reduceret tilstedeværelse af proteiner i den ydre membran (engelsk: ydre membranproteiner, omp). Af K. pneumoniae, OmpK36 er vigtig her, en vigtig membranporin, gennem hvilken urin-lactam-antibiotika kommer ind i cellen. I resistente stammer er den fraværende eller er dannet i små mængder.
