Koagulaasinegatiivisten stafylokokkien aiheuttama utaretulehdus naudalla –kirjallisuuskatsaus ja patogeneesitutkimus kokeellisen infektiomallin avulla

Koagulaasinegatiivisia stafylokokkeja (KNS) on pidetty ja osittain pidetään edelleenkin vähäpätöisinä utaretulehdusta aiheuttavina bakteereina. Tämä on johtunut niiden aiheuttaman utaretulehduksen lievästä taudinkuvasta ja korkeasta paranemisprosentista, verrattuna esimerkiksi koagulaasipositiivisen Staphylococcus aureuksen aiheuttamaan utaretulehdukseen. Utaretulehdusdiagnostiikassa on näinollen tyydytty määrittämään KNS:t ainoastaan ryhmätasolle, ei lajitasolle. KNS:n esiintyvyys utaretulehdusten aiheuttajina on lisääntynyt jatkuvasti. Niistä on tullut Suomessa ja monessa muussakin maassa yleisimmin utaretulehdusnäytteistä eristetty taudinaiheuttaja. Joillakin tiloilla KNS:t ovat voineet muodostua jo karjaongelmaksikin. Tämä on herättänyt tutkijoiden ja karjanomistajien kiinnostuksen kyseistä bakteeriryhmää ja sen merkitystä kohtaan. Maidontuottajia KNS-bakteeriryhmä kiinnostaa eniten maidon laadun kannalta, koska KNS-tulehdus aiheuttaa muutoksia maidossa ja nostaa solulukua. KNS-tulehdukset ovat yleisimpiä ensikoilla, jotka ovat karjojen uudistumisen perusta. Kirjallisuuskatsauksessa perehdytään tämänhetkiseen tietoon KNS:n yleispiirteistä, niiden esiintyvyyteen, merkitykseen utaretulehduksen aiheuttajana, mikrobilääkeresistenssiin, etiologiaan ja taudinaiheutuskykyyn. Lisäksi käsitellään utareen puolustusmekanismeja sekä maidon tulehdusindikaattoreita. Kirjallisuuskatsauksen lopussa keskitytään KNS-tulehdusten hoitoon ja ehkäisyyn. Kokeellisessa osassa kuvataan tekemämme tartutuskoe, jossa kahdeksaan kerran poikineeseen lehmään tartutettiin peräkkäin S. epidermidis ja S. simulans. Tartutuksen jälkeen seurasimme mm. lehmien yleisoireita, maitomäärää, maidon solupitoisuutta sekä maidon entsyymiaktiivisuuksia. Koejärjestelyt perustuivat Simojoki ym. vuonna 2005 tekemään pilottikokeeseen. Kokeessa havaittiin eroavaisuuksia käyttämiemme KNS-lajien aiheuttamissa utaretulehduksissa. Tulosten perusteella voitiin todeta, että S. simulans aiheuttaa lehmälle voimakkaamman tulehdusvasteen kuin S. epidermidis. Lisätietoa eri KNS-lajien ominaisuuksista kaivataan edelleen ja uusia tutkimuksia julkaistaankin jatkuvasti. Jos tulevissa tutkimuksissa saadaan yhä enemmän todisteita KNS:n välisistä taudinaiheutuskyvyn eroista, epidemiologiasta sekä resistenssitilanteesta, uskon, että koagulaasinegatiivisia stafylokokkeja aletaan tyypittää lajitasolle asti. Lajitason tietämys mahdollistaisi yhä tehokkaampien utareterveyssuunnitelmien tekemisen KNS-tartuntojen ehkäisyä varten sekä yksityiskohtaisempien hoito-ohjeiden antamisen.

Methicillin Resistance In Staphylococci : Horizontal Transfer of Mobile Genetic Element (SCCmec) Between Staphylococcal Species

Regardless of the existence of antibiotics, infectious diseases are the leading causes of death in the world. Staphylococci cause many infections of varying severity, although they can also exist peacefully in many parts of the human body. Most often Staphylococcus aureus colonises the nose, and that colonisation is considered to be a risk factor for spread of this bacterium. S. aureus is considered to be the most important Staphylococcus species. It poses a challenge to the field of medicine, and one of the most problematic aspects is the drastic increase of the methicillin-resistant S. aureus (MRSA) strains in hospitals and community world-wide, including Finland. In addition, most of the clinical coagulase-negative staphylococcus (CNS) isolates express resistance to methicillin. Methicillin-resistance in S. aureus is caused by the mecA gene that encodes an extra penicillin-binding protein (PBP) 2a. The mecA gene is found in a mobile genomic island called staphylococcal chromosome cassette mec (SCCmec). The SCCmec consists of the mec gene and cassette chromosome recombinase (ccr)gene complexes. The areas of the SCCmec element outside the ccr and mec complex are known as the junkyard J regions. So far, eight types of SCCmec(SCCmec I- SCCmec VIII) and a number of variants have been described. The SCCmec island is an acquired element in S. aureus. Lately, it appears that CNS might be the storage place of the SCCmec that aid the S. aureus by providing it with the resistant elements. The SCCmec is known to exist only in the staphylococci. The aim of the present study was to investigate the horizontal transfer of SCCmec between the S. aureus and CNS. One specific aim was to study whether or not some methicillin-sensitive S. aureus (MSSA) strains are more inclined to receive the SCCmec than others. This was done by comparing the genetic background of clinical MSSA isolates in the health care facilities of the Helsinki and Uusimaa Hospital District in 2001 to the representatives of the epidemic MRSA (EMRSA) genotypes, which have been encountered in Finland during 1992-2004. Majority of the clinical MSSA strains were related to the EMRSA strains. This finding suggests that horizontal transfer of SCCmec from unknown donor(s) to several MSSA background genotypes has occurred in Finland. The molecular characteristics of representative clinical methicillin-resistant S. epidermidis (MRSE) isolates recovered in Finnish hospitals between 1990 and 1998 were also studied, examining their genetic relation to each other and to the internationally recognised MRSE clones as well, so as to ascertain the common traits between the SCCmec elements in MRSE and MRSA. The clinical MRSE strains were genetically related to each other; eleven PFGE types were associated with sequence type ST2 that has been identified world-wide. A single MRSE strain may possess two SCCmec types III and IV, which were recognised among the MRSA strains. Moreover, six months after the onset of an outbreak of MRSA possessing a SCCmec type V in a long-term care facility in Northern Finland (LTCF) in 2003, the SCCmec element of nasally carried methicillin-resistant staphylococci was studied. Among the residents of a LTCF, nasal carriage of MR-CNS was common with extreme diversity of SCCmec types. MRSE was the most prevalent CNS species. Horizontal transfer of SCCmec elements is speculated to be based on the sharing of SCCmec type V between MRSA and MRSE in the same person. Additionally, the SCCmec element of the clinical human S. sciuri isolates was studied. Some of the SCCmec regions were present in S. sciuri and the pls gene was common in it. This finding supports the hypothesis of genetic exchange happening between staphylococcal species. Evaluation of the epidemiology of methicillin-resistant staphylococcal colonisation is necessary in order to understand the apparent emergence of these strains and to develop appropriate control strategies. SCCmec typing is essential for understanding the emergence of MRSA strains from CNS, considering that the MR-CNS may represent the gene pool for the continuous creation of new SCCmec types from which MRSA might originate.