szerkesztés megjelenés
a Klebsiella pneumoniae sejtjei a világos mikroszkopikus képen rövid rúdként jelennek meg, amelyek hossza 1-2 km, szélessége 0,5–0,8 km. Külön-külön vagy párban vannak jelen, nyálkahártya-kapszula (glycocalyx) veszi körül őket. A Gram festés során rózsaszíntől pirosig festettek, gram-negatívak. Mint a Klebsiella nemzetségre jellemző, nem aktívan mozgékonyak (mozgékonyak), ezért nincs flagella (flagella). A sejtfelületet azonban fimbriák foglalják el. A tápközegben termesztett baktériumtelepek nem rendelkeznek különleges színezéssel, domborúak, felülnézetben kerekek, meglehetősen nagyok, 3-4 mm átmérőjűek, nyálkás megjelenésük jellemző. Ezt az extracelluláris poliszacharidok felhalmozódása okozza, amelyek a jelenlévő vízzel együtt biofilmet képeznek.
növekedés és anyagcsere
az Enterobacteriaceae képviselőinek szokásos módon a kataláz teszt pozitív, az oxidáz teszt negatív. A Klebsiella pneumoniae fakultatívan anaerob, azaz oxigénnel vagy anélkül nőhet. Képes hasznosítani a diszacharid laktózt. További információk a biokémiai bizonyítékok szakaszban találhatók.
ezenkívül az egyik nitrogénmegkötő mikroorganizmus, képes az elemi, molekuláris nitrogént (N2) ammóniává (NH3) vagy ammóniummá (NH4+) redukálni, így biológiailag hozzáférhetővé teszi. Ezt az enzim komplex nitrogenáz segítségével anoxikus környezetben végezzük, mivel az enzim komplexet oxigén inaktiválja. A Klebsiella pneumoniae diazotróp, így N2-vel nitrogénforrásként növekedhet sejtspecifikus anyagok, például aminosavak felépítése érdekében.
egyszerű táptalajok alkalmasak termesztésre, például kazein-szója-pepton agar (CASO agar), a baktériumok Columbia vér agaron is termeszthetők. Gyakran szelektív táptalajt használnak, amelyek alkalmasak az enterobaktériumok képviselőinek izolálására és megkülönböztetésére, például a MacConkey agar és az eozin-metilén-kék agar (EMB), amelyek mindkettő laktózt tartalmaz. A további kiválasztáshoz tápközeg ajánlott, amely szénforrásként (szerves vegyület az energiatermeléshez) csak citrátot és inozitot tartalmaz, a Simmons citrát agaron alapul, 1% inozit hozzáadásával. A Klebsiella pneumoniae mezofil, az optimális növekedés 30-37cc hőmérsékleten történik, a telepek egy-két napig inkubálás után láthatók. A növekedés a 41. C. helyen is megtörténik, de nem 5. C. helyen. Az orvosi vizsgálati anyagból izolált baktériumtörzsek általában optimálisan növekednek 37 6c-nál., azonban az azonosításra szolgáló különböző detektálási reakciók jobban haladnak 30 ac inkubációs hőmérsékleten.
Kemotaxonómia
a baktériumsejt komponensei antigénként működnek, Klebsiella-ban ezek 77 különböző K-antigén (K a kapszulára utal), valamint 9 szomatikus O-antigén. Diagnosztikai jelentőséggel bírnak a K antigének, szerológiai vizsgálattal megkülönböztethetők a különböző szerotípusok, amelyek többek között. az epidemiológiai kapcsolatok tisztázására használják. Van azonban egy ELISA módszer az O-antigének kimutatására is. A meghatározás genetikai vizsgálatok segítségével is elvégezhető.
genetika
a GC-tartalom, azaz a guanin és citozin nukleobázisok aránya a bakteriális DNS-ben 57,0 mol % a DSM 30104 baktériumtörzs esetében (a DSM német mikroorganizmus-és sejttenyészetek törzsgyűjteményéből). A DSM 30104 a Klebsiella pneumoniae subsp alfaj típusa. a pneumoniae-t és így a fajt is izolálták az emberi vérből. A genomot 2012-ben teljesen szekvenálták.
gyűrű alakú bakteriális kromoszómaként van jelen, mérete 5512 kilobázispár (kb), ami nagyjából összehasonlítható az Escherichia coli genomméretével. 5425 kódoló gén van jelen, emellett 77 tRNS-t azonosítottak. A géneket összehasonlítottuk az antibiotikum rezisztencia gének adatbázisával (ARDB, antibiotikum rezisztencia gén adatbázis), 15 rezisztenciát közvetítő gént sikerült azonosítani, u. a. egy A osztályú béta-laktamáz és egy efflux pumpa esetében. Tíz másik gén kódolja azokat a géntermékeket, amelyek kiterjesztik a baktérium blokk-laktamáz képességeit, köztük az ampC nevű gént, amely az AmpC-béta-laktamáz (jelen esetben cefalosporináz) nevű enzimet kódolja, és a gloB nevű gént, amely a metallo-laktamáz (jelen esetben karbapenemáz) nevű enzimet kódolja. Azóta, felett 4 voltak.Ennek a fajnak 200 genomját (a kör alakú bakteriális kromoszóma alapján) szekvenáltuk, és 913 plazmid annotációt is elvégeztünk (2018-tól).
a plazmidok gyakran hordozzák a baktérium antibiotikum-rezisztenciájának genetikai információit (lásd alább), a géntermékek olyan enzimek, amelyek megváltoztatják az antibiotikum bizonyos kémiai szerkezetét, ezáltal megakadályozzák a gyógyszer hatását. A Klebsiella pneumoniae-ban ezek plazmid kódolású béta-laktamázok, például SHV-1, TEM-1, TEM-2 vagy más ESBL (kiterjesztett spektrumú!)-laktamázok).A 21.század eleje óta megfigyelték a karbapenemekkel szembeni rezisztenciát is, amelyet karbapenemázok (karbapenem hidrolizáló béta-laktamáz) okoznak, amelyeket a termelő baktérium után KPC-nek (Klebsiella pneumoniae karbapenemázok) neveznek, különféle variánsokat KPC-1, KPC-2 vagy KPC-3. A plazmidok sajátossága, hogy horizontális géntranszfer útján cserélődnek különböző típusú baktériumok között, így az antibiotikum-rezisztencia “átkerül”. A plazmid blakpc-3 rezisztenciagénnel történő átvitelének klinikai esettanulmányát a K. pneumoniae-ről a K. aerogenes-re a cikk írja le.
az egyes gének nukleotidszekvenciájának vizsgálata azt mutatta, hogy a Klebsiella pneumoniae faj nagyon változatos. További genetikai vizsgálatok, például a PCR módszer módosítása véletlenszerűen duplikált polimorf DNS-sel (RAPD), megerősítik három különböző filogenetikai csoport előfordulását, amelyeket KpI, KpII és KpIII néven említenek. Nem azonosak a három alfajjal. Az utóbbi években végzett további genetikai vizsgálatok, mint például a 16S riboszomális RNS (rRNS) szekvenálása és bizonyos gének több lokuszos szekvencia analízise (MLSA) oda vezettek, hogy a kpii csoport képviselőit Klebsiella quasipneumoniae-ként, a kpiii filogenetikai csoport törzseit pedig Klebsiella variicola-ként osztályozták.
patogenitás
a K három alfaja. a pneumoniae-t a Biosoffverordnung a 2.kockázati csoportba sorolja a Trba-val (a biológiai anyagok technikai szabályai) együtt 466. A K. pneumoniae subsp. pneumoniae és K. pneumoniae subsp. a rhinoscleromatis a ht megjegyzést is tartalmazza, azt jelzi, hogy a baktérium patogén mind az emberek, mind a gerincesek számára, de általában nincs átvitel mindkét gazdacsoport között.
a K. pneumoniae számos virulencia faktorral rendelkezik. A kapszula (glycocalyx) védi a fagocitózist a fagociták, az immunrendszer sejtjei által. Megzavarja a mikroorganizmusok elleni védekezésben részt vevő komplementrendszert azáltal, hogy megakadályozza annak aktiválódását vagy a már felszabadult polipeptidek, például a C3b felszívódását. az Adhesinek lehetővé teszik a gazdasejtekhez való kapcsolódást. A K. pneumoniae egyes adhesinjei egyidejűleg hemagglutininként működnek, és a fimbriához (pili) vannak rendelve. Az 1. típusú fimbriák látható agglutinációhoz vezetnek a tengerimalacok eritrocitáiban, a bél vagy a húgyúti hámsejtek humán epiteliális sejtjeihez kapcsolódnak. K. az orvosi mintákból származó pneumoniae izolátumok több 1-es típusú fimbriát alkotnak, mint a környezeti mintákból származó izolátumok. A 3. típusú fimbriák is előfordulnak, közvetítik a baktériumok kötődését a növényi gyökérrendszerhez, valamint az emberekben az endothel sejtekhez, a pulmonalis alveolusok hámsejtjeihez és a húgyutakhoz, valamint az V. típusú kollagénhez.a 3. típusú fimbriae szerepe az emberek fertőzésében továbbra is kutatás tárgyát képezi. Úgy gondolják, hogy felelősek az invazív orvostechnikai eszközök kolonizációjáért, amelyek hosszú ideig a testben maradnak.
a külső membrán lipopoliszacharidjai (LPS) antigénként működnek, a kifelé irányított poliszacharid láncokat O-antigéneknek nevezzük (hasonlítsa össze a szalmonellához használt Kauffmann-White sémát). A K. pneumoniae kilenc különböző O antigénnel rendelkezik, az O1 a leggyakoribb. Az O-antigének szintén zavarják a komplement rendszer reakció kaszkádját. Ezenkívül az O1 részt vesz a fertőzött szövetek nekrózisában. A bakteriális szideroforok szintén fontosak a patogenitás szempontjából. Ezek arra szolgálnak, hogy a sejteket az anyagcseréhez nélkülözhetetlen vasionokkal ellátják Fe3+ ionok kötésével. A K. pneumoniae enterobaktint (enterochelint) képez, míg csak néhány törzs termel aerobaktint. A K1 és K2 szerotípusokban olyan plazmidot találtak, amelyen a hidroxamát-aerobaktin genetikai információja kódolva van. Ha ezek a gének transzformáció segítségével plazmid nélküli törzsbe kerülnek, akkor a transzformált sejtek 100-szor nagyobb virulenciával rendelkeznek. A yersiniabaktint, a Yersinia fajokra jellemző siderofort is egyes törzsek alkotják.
biokémiai detektálások
a K. pneumoniae közeli rokonságban áll a K. aerogenes-szel (korábban az Enterobacter nembe sorolták) és az Enterobacter cloacae-val. A baktériumok kifejezett sokoldalúságot mutatnak a különböző szénhidrátok felhasználása szempontjából, és néhány kivételtől eltekintve ugyanazokkal a biokémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például a jelen lévő enzimek és az ebből eredő metabolikus tulajdonságok.
a Klebsiella nemzetség képviselői 2,3-butándiol fermentációt végeznek energiatermelés céljából tipikus fermentációként az acetoint, a 2,3-butándiol fermentáció közbenső termékét detektálják a Voges-Proskauer tesztben. A kapcsolódó Enterobacter és Klebsiella nemzetségek képviselői itt pozitívan reagálnak. Elvileg ez vonatkozik a K. pneumoniae – ra is, de az alfajok vagy az egyes baktériumtörzsek különböző reakciókat mutatnak, azaz negatív eredményt mutatnak a VP-tesztben is. A DSM 30104 típusú törzs, ellentétben a faj leírásával, VP-negatív (vagyis nem termel acetoint piruvátból), de pozitív eredményt mutat a metilvörös tesztben, amely jellemző a vegyes savas fermentáció képviselőire. Ezek a fiziológiai fenotípusbeli különbségek tükrözik a baktériumfajok genetikai sokféleségét. Más biokémiai jellemzők szintén nincsenek egyértelműen meghatározva a fajon belül. Így az indol teszt alapvetően alkalmas megkülönböztető tulajdonságként a K. pneumoniae (indol negatív) és a Klebsiella oxytoca (indol pozitív) között, de van néhány indol-pozitív törzs is K. pneumoniae.
további kimutatási munka
a baktérium kimutatása helyett gyakran a szerotípus meghatározására vagy az egyes virulencia faktorok vagy rezisztencia gének kimutatására korlátozódik. A K – és O-antigének meghatározhatók mind” konvencionálisan ” szerológiailag (az angol nyelvű szakirodalomban szerotipizálásnak nevezik), mind a molekuláris biológiai módszerek elterjedése óta, például a multi-locus sequence analysis (MLSA) segítségével. A faj számos szekvenált genomjával összehasonlítva meg lehetett mutatni, hogy az O1 szerotípus szinte mindig a K1 vagy K2 kapszula antigénekkel rendelkező törzsekben fordul elő. A K1 és K2 szerotípusokat hipervirulensnek tekintik. A kapszula antigének meghatározhatók multiplex PCR-rel (egynél több genomszakasz detektálása) és pulzáló térgél-elektroforézissel (pfge) is.
a MALDI-TOF módszerrel történő azonosítás tömegspektrometriával (MS) kombinálva alapvetően alkalmas a Klebsiella kimutatására, de nem mindig megbízható a szorosan rokon nemzetségek, például a Raoultella megkülönböztetése szempontjából. Az enterobaktériumokhoz tartozó számos Gram-negatív faj spektruma nagy egyetértést mutat (2013-tól), ami megnehezíti az azonosítást. A folyékony, vért tartalmazó tápoldatban tenyésztett baktériumok egy másik szisztematikus vizsgálata azt mutatta, hogy különösen a kapszulával rendelkező baktériumokat nem azonosítják megfelelően. Másrészt az antibiotikum-rezisztencia kimutatásakor a MALDI-TOF felhasználható a fehérjék hiányának vagy csökkent jelenlétének kimutatására a külső membránban (Angolul: külső membránfehérjék, OMP). Által K. itt fontos a pneumoniae, az OmpK36, egy fontos membránporin, amelyen keresztül a sejtek bejutnak a sejtekbe a laktám antibiotikumok. Rezisztens törzsekben hiányzik vagy kis számban képződik.
