EDIT ulkonäkö
Klebsiella pneumoniae–bakteerin solut näkyvät valon mikroskooppikuvassa lyhyinä sauvoina, joiden pituus on 1-2 µm ja leveys 0,5-0,8 µm. Ne esiintyvät yksittäin tai pareittain ja niitä ympäröi limakapseli (glycocalyx). Gramvärjäyksessä ne värjätään vaaleanpunaisesta punaiseksi, ne ovat gramnegatiivisia. Kuten Klebsiella-suvulle on tyypillistä, ne eivät ole aktiivisesti liikkuvia (motile), joten niillä ei ole flagellaa (flagella). Solupinnalla on kuitenkin fimbriae. Ravinteisella alustalla kasvaneilla bakteeripesäkkeillä ei ole erityistä väritystä, ne ovat kuperia koholla olevia, ylhäältä katsottuna pyöreitä ja melko suuria, halkaisijaltaan 3-4 mm, niiden limainen ulkonäkö on tyypillinen. Tämä johtuu solunulkoisten polysakkaridien kertymisestä, jotka yhdessä läsnä olevan veden kanssa muodostavat biofilmin.
kasvu ja metabolia
kuten tavallista enterobakteerien edustajille, katalaasitesti on positiivinen ja oksidaasitesti negatiivinen. Klebsiella pneumoniae on fakultatiivisesti anaerobinen eli se voi kasvaa hapen kanssa tai ilman. Se pystyy hyödyntämään disakkaridin laktoosia. Lisätietoja löytyy kohdasta biokemialliset todisteet.
lisäksi se on yksi typpeä sitovista mikro-organismeista, se voi pelkistää alkeenien, molekyylien typen (N2) ammoniakiksi (NH3) tai ammoniumiksi (NH4+) ja siten tehdä sen biologisesti saataville. Tämä tapahtuu entsyymikompleksin nitrogenaasin avulla anoksisessa ympäristössä, koska entsyymikompleksi inaktivoituu hapen vaikutuksesta. Klebsiella pneumoniae on diatsotrooppinen, joten se voi kasvaa N2: n kanssa typenlähteenä, jolloin muodostuu solulle spesifisiä aineita, kuten aminohappoja.
viljelyyn soveltuvat yksinkertaiset ravintoaineet, esimerkiksi kaseiini-soija-peptoniagar (CASO agar), bakteereita voidaan kasvattaa myös Columbian veriagarilla. Usein käytetään selektiivisiä ravintoaineita, jotka soveltuvat enterobakteerien edustajien eristämiseen ja erottamiseen, esimerkiksi MacConkey agar ja eosiinimetyleenisininen agar (EMB), jotka molemmat sisältävät laktoosia. Lisävalintaa varten suositellaan ravintoainealustaa, joka hiilen lähteenä (orgaaninen yhdiste energiantuotantoon) sisältää vain sitraattia ja inositolia, se perustuu Simmonsin sitraattiagariin, johon on lisätty 1% inositolia. Klebsiella pneumoniae on mesofiilinen, optimaalinen kasvu tapahtuu 30-37 °C: n lämpötilassa, pesäkkeet ovat näkyvissä yhdestä kahteen päivää kestävän inkubaation jälkeen. Kasvu tapahtuu myös 41 ° C: ssa, mutta ei 5 ° C: ssa. Lääketieteellisestä tutkimusaineistosta eristetyt bakteerikannat kasvavat yleensä optimaalisesti 37 ° C: ssa.kuitenkin erilaiset tunnistusreaktiot etenevät paremmin 30 ° C: n inkubaatiolämpötilassa.
Kemotaksonomia
bakteerisolun komponentit toimivat antigeeneinä, Klebsiellassa näitä on 77 erilaista k-antigeenia (K viittaa kapseliin) sekä 9 somaattista O-antigeenia. Diagnostisesti tärkeitä ovat k-antigeenit, serologisella tutkimuksella voidaan erottaa eri serotyypit, jotka MM. käytetään epidemiologisten suhteiden selvittämiseen. O-antigeenien havaitsemiseen on kuitenkin olemassa myös ELISA-menetelmä. Määritys voidaan tehdä myös geenitutkimusten avulla.
genetiikka
GC-pitoisuus eli nukleobaasien guaniinin ja sytosiinin osuus bakteerin DNA: ssa on 57, 0 mol prosenttia bakteerikannassa DSM 30104 (kantakokoelmasta DSM German Collection of Microorganisms and Cell Cultures). DSM 30104 on alalajin Klebsiella pneumoniae subsp tyyppikanta. pneumoniae ja siten myös laji, hänet eristettiin ihmisverestä. Perimä sekvensoitiin kokonaan vuonna 2012.
se esiintyy rengasmaisena bakteerikromosomina ja sen koko on 5 512 kilobaasiparia (kb), mikä vastaa suunnilleen Escherichia colin genomikokoa. Koodaavia geenejä on 5 425, lisäksi on tunnistettu 77 trnaa. Geenejä verrattiin Antibioottiresistenssigeenitietokantaan (ardb, antibioottiresistenssigeenitietokanta), oli mahdollista tunnistaa 15 resistenssiä välittävää geeniä, u. A. luokan A beetalaktamaasi ja effluksipumppu. Kymmenen muuta geeniä koodaavat bakteerin β-laktamaasiominaisuuksia laajentavia geenituotteita, mukaan lukien AMPC-niminen geeni, joka koodaa AMPC-beetalaktamaasientsyymiä (tässä tapauksessa kefalosporinaasi), ja gloB-geeni, joka koodaa entsyymiä nimeltä metallo-β-laktamaasi (tässä tapauksessa karbapenemaasi). Sen jälkeen niitä on ollut yli 4.Tämän lajin genomeja sekvensoitiin 200 (ympyränmuotoisen bakteerikromosomin perusteella) ja lisäksi tehtiin 913 huomautusta plasmideista (tilanne 2018).
plasmidit sisältävät usein bakteerin antibioottiresistenssin geneettistä informaatiota (KS. alla), geenituotteet ovat entsyymejä, jotka muuttavat antibiootin tiettyä kemiallista rakennetta ja siten estävät lääkkeen vaikutuksen. Klebsiella pneumoniaessa näitä ovat plasmidikoodatut beetalaktamaasit, kuten SHV-1, TEM-1, TEM-2 tai muut ESBL (laajakirjoiset β-laktamaasit).2000-luvun alusta lähtien on havaittu myös karbapeneemien resistenssiä, jonka aiheuttavat karbapenemaasit (karbapeneemihydrolysoiva beetalaktamaasi), joista käytetään nimitystä kpc (Klebsiella pneumoniae karbapenemaasit) tuottavan bakteerin jälkeen eri variantteja kutsutaan nimillä KPC-1, KPC-2 tai KPC-3. Plasmidien erikoisuus on se, että ne vaihtuvat eri bakteerityyppien välillä horisontaalisella geeninsiirrolla, jolloin antibioottiresistenssi ”siirtyy”. Artikkelissa kuvataan kliininen tapausraportti plasmidin siirtymisestä resistenssigeeni blaKPC-3: lta K. pneumoniaelta K. aerogenesille.
yksittäisten geenien nukleotidisekvenssin tutkimus osoitti, että Klebsiella pneumoniae-lajilla on suuri monimuotoisuus. Myöhemmät geneettiset tutkimukset, esimerkiksi PCR-menetelmän muuttaminen satunnaisesti kahdennetulla polymorfisella DNA: lla (RAPD), vahvistavat kolmen eri fylogeneettisen ryhmän esiintymisen, joita kutsutaan nimillä KpI, KpII ja KpIII. Ne eivät ole identtisiä kolmen alalajin kanssa. Viime vuosina tehdyt geneettiset tutkimukset, kuten tiettyjen geenien 16S ribosomaalisen RNA: n (rRNA) sekvensointi ja monilokuksinen sekvenssianalyysi (mlsa), ovat johtaneet kpii-ryhmän edustajien luokitteluun Klebsiella quasipneumoniae-lajiksi ja fylogeneettisen kpiii-ryhmän kantojen luokitteluun Klebsiella variicola-lajiksi.
patogeenisuus Edit
K: n kolme alalajia. biosoffverordnung luokittelee pneumoniat riskiryhmään 2 yhdessä Trba: n (biologisia tekijöitä koskevat tekniset säännöt) 466 kanssa. K. pneumoniae subsp. pneumoniae ja K. pneumoniae subsp. rhinoscleromatis sisältää myös huomautuksen ht, se osoittaa, että bakteeri on patogeeninen ihmisille ja selkärankaisille, mutta pääsääntöisesti ei ole tarttumista molempien isäntäryhmien välillä.
K. pneumoniaella on useita virulenssitekijöitä. Kapseli (glycocalyx) suojaa fagosytoosia fagosyyttien, solujen immuunijärjestelmän. Se häiritsee komplementtijärjestelmää, joka osallistuu puolustukseen mikro-organismeja vastaan estämällä sen aktivoitumisen tai jo vapautuneiden polypeptidien, kuten C3b: n, imeytymisen. Adhesiinit mahdollistavat sen kiinnittymisen isäntäsoluihin. Osa K. pneumoniae-suvun adhesiineista toimii samanaikaisesti hemagglutiniineina ja ne kuuluvat fimbriae-heimoon (pili). Tyypin 1 fimbriae johtaa näkyvään agglutinaatioon marsujen punasoluissa, ne kiinnittyvät ihmisen suolen epiteelisoluihin tai virtsateiden epiteelisoluihin. K. lääketieteellisistä näytteistä saadut pneumoniae-isolaatit muodostavat enemmän tyypin 1 fimbriae-isolaatteja kuin ympäristönäytteistä saadut isolaatit. Tyypin 3 fimbriae esiintyy myös, ne välittävät bakteerien kiinnittymistä kasvin juuristoon sekä ihmisillä endoteelisoluihin, keuhkorakkuloiden ja virtsateiden epiteelisoluihin ja kollageenityyppiin V. tyypin 3 fimbriaen rooli ihmisen infektiossa on edelleen tutkimuksen kohteena. Uskotaan, että ne ovat vastuussa invasiivisten lääketieteellisten laitteiden kolonisaatiosta, jotka pysyvät kehossa pitkään.
ulomman kalvon lipopolysakkaridit (LPS) toimivat antigeeneinä, ulospäin suunnattuja polysakkaridiketjuja kutsutaan O-antigeeneiksi (vertaa salmonellan osalta käytettyyn Kauffmann-White-järjestelmään). K. pneumoniaella on yhdeksän erilaista O-antigeenia, joista O1 on runsain. O-antigeenit häiritsevät myös komplementtijärjestelmän reaktiokaskadia. Lisäksi O1 osallistuu infektoituneen kudoksen kuolioon. Bakteerien sideroforit ovat tärkeitä myös patogeenisuuden kannalta. Niiden avulla solut saavat aineenvaihdunnalle välttämättömiä rautaioneja sitomalla Fe3 + – ioneja. K. pneumoniae muodostaa enterobaktiinia (enterokeliini), kun taas vain jotkut kannat tuottavat lisäksi aerobaktiinia. Serotyypeistä K1 ja K2 on löydetty plasmidi, johon hydroksamaatin aerobaktiinin geneettinen informaatio on koodattu. Jos nämä geenit siirretään transformaation avulla kannalle, jossa ei ole plasmidia, muuntuneiden solujen virulenssi kasvaa 100-kertaiseksi. Myös Yersinia-lajeille tyypillinen siderofori yersiniabaktiini muodostuu joistakin kannoista.
biokemialliset havainnot
K. pneumoniae on läheistä sukua K. aerogenes-bakteerille (aiemmin sijoitettu Enterobacter-sukuun) ja Enterobacter cloacae-bakteerille. Bakteereilla on huomattava monipuolisuus erilaisten hiilihydraattien hyödyntämisessä, ja niillä on muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta samat biokemialliset ominaisuudet, kuten läsnä olevat entsyymit ja niistä johtuvat metaboliset ominaisuudet.
Klebsiella-suvun edustajat suorittavat 2,3-butaanidiolikäymisen energiantuotantoon tyypillisenä käymisenä, Voges-Proskauer-testissä havaitaan asetoiinia, joka on 2,3-butaanidiolikäymisen Välituote. Sukusukujen Enterobacter ja Klebsiella edustajat reagoivat tässä positiivisesti. Periaatteessa tämä koskee myös K. pneumoniae-bakteeria, mutta alalajeilla tai yksittäisillä bakteerikannoilla on erilaisia reaktioita eli myös negatiivinen tulos VP-testissä. Tyyppikanta DSM 30104, toisin kuin lajin kuvaus, on VP-negatiivinen (eli se ei tuota asetoiinia pyruvaatista), mutta se osoittaa positiivisen tuloksen metyylipunatestissä, joka on tyypillinen happokäymisen edustajille. Nämä erot fysiologisessa fenotyypissä heijastavat bakteerilajien geneettistä monimuotoisuutta. Myöskään muita biokemiallisia ominaisuuksia ei ole määritelty lajin sisällä selkeästi. Näin ollen indolitesti soveltuu periaatteessa erottavaksi tekijäksi K. pneumoniae-bakteerin (indolinegatiivinen) ja Klebsiella oxytoca-bakteerin (indolipositiivinen) välillä, mutta on olemassa myös joitakin K. pneumoniae-bakteerin indolipositiivisia kantoja.
jatkotutkimus
bakteerin toteamisen sijaan rajoitutaan usein serotyypin määrittämiseen tai yksittäisten virulenssitekijöiden tai resistenssigeenien havaitsemiseen. K-ja O-antigeenit voidaan määrittää sekä ”konventionaalisesti” serologisesti (jota englanninkielisessä kirjallisuudessa kutsutaan serotyypitykseksi) että molekyylibiologisten menetelmien leviämisen vuoksi myös näiden avulla, esimerkiksi monilokuksisen sekvenssianalyysin (mlsa) avulla. Verrattaessa lajin lukuisiin sekvensoituihin genomeihin voitiin osoittaa, että serotyyppi O1 esiintyy lähes aina kannoissa, joissa on kapseliantigeenit K1 tai K2. Serotyyppejä K1 ja K2 pidetään hypervirulenttisina. Kapseliantigeenit voidaan määrittää myös multiplex PCR: llä (useampi kuin yksi genomiosa havaitaan) ja pulssikenttäelektroforeesigenotyypityksellä (pfge).
tunnistaminen MALDI-tof-menetelmällä yhdistettynä massaspektrometriaan (MS) soveltuu periaatteessa klebsiellan toteamiseen, mutta ei aina ole luotettava läheistä sukua, esimerkiksi Raoultella-sukua, erottaessa toisistaan. Monien enterobakteereihin kuuluvien gramnegatiivisten lajien spektrit osoittavat suurta yksimielisyyttä (tilanne 2013), mikä vaikeuttaa tunnistamista. Toinen järjestelmällinen tutkimus nestemäisessä, verta sisältävässä ravinneliuoksessa viljellyistä bakteereista osoitti, että varsinkaan kapselin sisältämiä bakteereja ei tunnisteta oikein. Toisaalta antibioottiresistenssiä todettaessa MALDI – tof: n avulla voidaan havaita ulomman kalvon proteiinien puuttuminen tai väheneminen (engl. K. pneumoniae, OmpK36 on tässä tärkeä, tärkeä kalvoporiini, jonka kautta β-laktaamiantibiootit pääsevät soluun. Resistenteissä kannoissa se puuttuu tai muodostuu pieniä määriä.
