redigera utseende
cellerna i Klebsiella pneumoniae visas i den ljusmikroskopiska bilden som korta stavar med en längd av 1-2 kg och en bredd på 0,5–0,8 kg. De är närvarande ensamma eller i par och omges av en slemhinnor (glycocalyx). Vid Gramfärgning färgas de rosa till röda, de är gramnegativa. Som är typiskt för släktet Klebsiella är de inte aktivt mobila (rörliga), så de har inte flagella (flagella). Cellytan upptas emellertid av fimbriae. Bakteriekolonier som odlas på ett näringsmedium har ingen speciell färg, de är konvexa upphöjda, runda i ovanifrån och ganska stora med en diameter på 3-4 mm, deras slimiga utseende är typiskt. Detta orsakas av ackumulering av extracellulära polysackarider, som tillsammans med det närvarande vattnet bildar en biofilm.
tillväxt och METABOLISM
som vanligt för företrädarna för Enterobacteriaceae är katalasprovet positivt och oxidasprovet är negativt. Klebsiella pneumoniae är fakultativt anaerob, dvs den kan växa med eller utan syre. Det kan utnyttja disackaridlaktos. Ytterligare information finns i avsnittet biokemiska bevis.
dessutom är det en av kvävefixerande mikroorganismer, den kan reducera elementärt, molekylärt kväve (N2) till ammoniak (NH3) eller ammonium (NH4+) och därmed göra det biologiskt tillgängligt. Detta görs med hjälp av enzymkomplexet kväveas i en anoxisk miljö, eftersom enzymkomplexet inaktiveras av syre. Klebsiella pneumoniae är diazotrop, så det kan växa med N2 som kvävekälla för att bygga upp cellspecifika ämnen som aminosyror.
enkla näringsmedier är lämpliga för odling, till exempel kasein-soy-pepton agar (CASO agar), bakterierna kan också odlas på Columbia blood agar. Ofta används selektiva näringsmedier som är lämpliga för att isolera och skilja representanter för enterobakterier, till exempel MacConkey-agar och eosin-metylenblå agar (EMB), vilka båda innehåller laktos. För ytterligare urval rekommenderas ett näringsmedium, vilket som en källa till kol (organisk förening för energiproduktion) endast innehåller citrat och inositol, den är baserad på Simmons citratagar med tillsats av 1% inositol. Klebsiella pneumoniae är mesofil, optimal tillväxt sker vid en temperatur av 30-37 kcal C, kolonier är synliga efter inkubation i en till två dagar. Tillväxten sker också vid 41 kcal C, men inte vid 5 kg C. Bakteriestammar isolerade från läkarundersökningsmaterial växer vanligtvis optimalt vid 37 kg C. Men olika detektionsreaktioner för identifiering fortsätter bättre vid en inkubationstemperatur på 30 kg C.
Kemotaxonomi
komponenter i bakteriecellen fungerar som antigener, i Klebsiella är dessa 77 olika K-antigener (K refererar till kapseln), liksom 9 somatiska O-antigener. Av diagnostisk betydelse är K-antigenerna, genom serologisk undersökning kan de olika serotyperna särskiljas, vilka bland annat. används för att belysa epidemiologiska relationer. Det finns emellertid också en ELISA-metod för detektering av O-antigenerna. Bestämningen kan också utföras med hjälp av genetiska studier.
genetik
GC-innehållet, dvs andelen nukleobaser guanin och cytosin i bakteriellt DNA, är 57,0 mol procent för bakteriestammen DSM 30104 (från stamsamlingen DSM tysk samling av mikroorganismer och cellkulturer). DSM 30104 är typstammen av underarten Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae och därmed också arten, han isolerades från humant blod. Genomet sekvenserades fullständigt 2012.
den är närvarande som en ringformad bakteriekromosom och har en storlek på 5 512 kilobaspar (kb), vilket är ungefär jämförbart med genomstorleken hos Escherichia coli. Det finns 5 425 kodande gener närvarande, dessutom har 77 tRNA identifierats. Generna jämfördes med Antibiotikaresistensgendatabasen (ARDB, antibiotikaresistensgendatabas), det var möjligt att identifiera 15 gener som förmedlar resistens, u. A. för en klass A beta-laktamas och en utflödespump. Tio andra gener kodar för genprodukter som utvidgar bakteriens kapacitet för bakterien, inklusive genen som kallas ampC, som kodar för enzymet som kallas AmpC-beta-laktamas (i detta fall ett cefalosporinas) och genen som kallas gloB, som kodar för ett enzym som kallas metallo-Xiaomi-laktamas (i detta fall ett karbapenemas). Sedan dess har över 4 varit.200 genom (baserat på den cirkulära bakteriekromosomen) av denna art sekvenserades och 913 anteckningar av plasmider utfördes också (från och med 2018).
plasmider bär ofta den genetiska informationen för antibiotikaresistens (se nedan) hos bakterien, genprodukterna är enzymer som förändrar en viss kemisk struktur hos ett antibiotikum och därigenom förhindrar läkemedlets verkan. I Klebsiella pneumoniae är dessa plasmid-kodade beta-laktamaser, såsom SHV-1, TEM-1, TEM-2 eller andra ESBL (Extended Spectrum Kazaki-laktamaser).Sedan början av det 21: a århundradet har resistens mot karbapenem också observerats, orsakad av karbapenemaser (karbapenemhydrolyserande beta-laktamas), som kallas KPC (Klebsiella pneumoniae karbapenemaser) efter den producerande bakterien kallas olika varianter KPC-1, KPC-2 eller KPC-3. Det speciella med plasmider är att de byts ut mellan olika typer av bakterier genom horisontell genöverföring, och därmed ”överförs antibiotikaresistens”. En klinisk fallrapport om överföringen av en plasmid med resistensgenen blaKPC-3 från K. pneumoniae till K. aerogenes beskrivs där i artikeln.
studien av nukleotidsekvensen för enskilda gener visade att arten Klebsiella pneumoniae har en stor mångfald. Ytterligare genetiska undersökningar, till exempel en modifiering av PCR-metoden med slumpmässigt duplicerat polymorft DNA (RAPD), bekräftar förekomsten av tre olika fylogenetiska grupper, som kallas KpI, KpII och KpIII. De är inte identiska med de tre underarterna. Ytterligare genetiska undersökningar under de senaste åren, såsom sekvensering av 16S ribosomalt RNA (rRNA) och multi-locus sekvensanalys (MLSA) av vissa gener har lett till klassificeringen av representanterna för gruppen KpII som Klebsiella quasipneumoniae och stammarna i den fylogenetiska gruppen KpIII som Klebsiella variicola.
patogenicitet redigera
de tre underarterna av K. pneumoniae tilldelas riskgrupp 2 av Biosoffverordnung i samband med TRBA (tekniska regler för biologiska medel) 466. I K. pneumoniae subsp. pneumoniae och K. pneumoniae subsp. rhinoscleromatis innehåller också anmärkningen ht, det indikerar att bakterien är patogen för människor och ryggradsdjur, men som regel finns det ingen överföring mellan båda värdgrupperna.
K. pneumoniae har flera virulensfaktorer. Kapseln (glycocalyx) skyddar mot fagocytos av fagocyterna, cellerna i immunsystemet. Det stör komplementsystemet som är involverat i försvaret mot mikroorganismer genom att förhindra dess aktivering eller absorption av redan frisatta polypeptider, såsom C3b. Adhesiner gör det möjligt att fästa vid värdcellerna. Vissa adhesiner av K. pneumoniae fungerar samtidigt som hemagglutininer och tilldelas fimbriae (pili). Typ 1 fimbriae leder till en synlig agglutination i erytrocyter av marsvin, de fäster vid humana epitelceller i tarmarna eller epitelcellerna i urinvägarna. K. pneumoniae isolat från medicinska prover bildar mer typ 1 fimbriae än isolat från miljöprover. Typ 3 fimbriae förekommer också, de förmedlar bakteriens bindning till växtrotsystemet, liksom hos människor till endotelceller, epitelceller i lungalveolerna och urinvägarna och till kollagen typ V. rollen av typ 3 fimbriae vid infektion hos människor är fortfarande föremål för forskning. Man tror att de är ansvariga för koloniseringen av invasiva medicinska apparater som finns kvar i kroppen under lång tid.
lipopolysackariderna (LPS) i det yttre membranet fungerar som antigener, de utåt riktade polysackaridkedjorna kallas O-antigener (jämför Kauffmann-White-schemat som används för salmonella). K. pneumoniae har nio olika O-antigener, med O1 som den vanligaste. O-antigenerna stör också reaktionskaskaden i komplementsystemet. Dessutom är O1 involverad i nekros av infekterad vävnad. De bakteriella sideroforerna är också viktiga för patogenicitet. De tjänar till att förse cellerna med järnjoner som är nödvändiga för metabolism genom att binda Fe3+ – joner. K. pneumoniae bildar enterobactin (enterochelin), medan endast vissa stammar dessutom producerar aerobactin. I serotyper K1 och K2 har en plasmid hittats på vilken den genetiska informationen för hydroxamate aerobactin kodas. Om dessa gener överförs till en stam utan plasmid med hjälp av transformation, har de transformerade cellerna en ökad virulens med en faktor 100. Dessutom bildas yersiniabaktin, en siderofore som är typisk för Yersinia-arter, av vissa stammar.
biokemiska detektioner
K. pneumoniae är nära besläktad med K. aerogenes (tidigare placerad i släktet Enterobacter) och Enterobacter cloacae. Bakterierna visar en uttalad mångsidighet när det gäller användningen av olika kolhydrater och har med några få undantag samma biokemiska egenskaper, såsom de närvarande enzymerna och de resulterande metaboliska egenskaperna.
representanter för släktet Klebsiella utför 2,3-butandiolfermentering för energiproduktion som en typisk jäsning detekteras acetoin, en mellanprodukt av 2,3-butandiolfermentering, i Voges-Proskauer-testet. Representanter för den relaterade släkten Enterobacter och Klebsiella reagerar positivt här. I princip gäller detta också för K. pneumoniae, men underarterna eller enskilda bakteriestammar visar olika reaktioner, dvs. också ett negativt resultat i VP-testet. Typstammen DSM 30104, i motsats till beskrivningen av arten, är VP-negativ (det vill säga det producerar inte acetoin från pyruvat), men det visar ett positivt resultat i metylrött test, vilket är typiskt för representanter för blandad syrafermentering. Dessa skillnader i den fysiologiska fenotypen återspeglar den genetiska mångfalden hos bakteriens Art. Andra biokemiska egenskaper är inte heller tydligt definierade inom arten. Således är indoltestet i princip lämpligt som en särskiljande egenskap mellan K. pneumoniae (indol negativ) och Klebsiella oxytoca (indol positiv), men det finns också några indol-positiva stammar av K. pneumoniae.
ytterligare detektionsarbete
istället för att detektera bakterien är man ofta begränsad till bestämning av serotypen eller detektering av individuella virulensfaktorer eller resistensgener. K-och O-antigenerna kan bestämmas både ”konventionellt” serologiskt (kallad serotypning i engelskspråkig litteratur) och, sedan spridningen av molekylärbiologiska metoder, också av dessa, till exempel med hjälp av multi-locus sekvensanalys (MLSA). I jämförelse med de många sekvenserade genomerna av arten var det möjligt att visa att serotypen O1 nästan alltid förekommer i stammar med kapselantigenerna K1 eller K2. Serotyper K1 och K2 anses vara hypervirulenta. Kapselantigenerna kan också bestämmas med multiplex PCR (mer än en genomsektion detekteras) och pulserad fältgelelektrofores (PFGE).
identifiering med MALDI-TOF-metoden i kombination med masspektrometri (MS) är i grunden lämplig för att detektera Klebsiella, men är inte alltid tillförlitlig när det gäller att skilja närbesläktade släktingar, till exempel till Raoultella. Spektra för många gramnegativa arter som tillhör enterobakterier visar en stor överenskommelse (från och med 2013), vilket gör identifieringen svår. En annan systematisk studie av bakterier odlade i en flytande, blodinnehållande näringslösning visade att i synnerhet bakterier med en kapsel inte identifieras korrekt. Å andra sidan, vid detektering av antibiotikaresistens, kan MALDI-TOF användas för att detektera frånvaro eller minskad närvaro av proteiner i det yttre membranet (engelska: yttre membranproteiner, OMP). För K. pneumoniae, OmpK36 är viktigt här, ett viktigt membranporin genom vilket cytostatika-laktamantibiotika kommer in i cellen. I resistenta stammar är den frånvarande eller bildas i litet antal.
