Czynniki wirulencji Staphylococcus aureus w patogenezie ropnia skóry

Staphylococcus aureus wytwarza szeroki arsenał potencjalnych czynników wirulencji, które odgrywają kluczową rolę na każdym poziomie interakcji między gospodarzem a patogenem, w tym molekuły umożliwiające unikanie wrodzonej i nabytej odporności¹. Te czynniki można kategoryzować według ich funkcji i obejmują molekuły wpływające na rekrutację neutrofilów, modulujące działanie mikrobójczych substancji fagocytów, zmieniające fagocytozę oraz powodujące lizę komórek gospodarza².

Toksyny cytolityczne i ich rola w niszczeniu tkanek

Alfa-hemolizyna stanowi jeden z najważniejszych czynników wirulencji Staphylococcus aureus w kontekście infekcji skórnych. Zdolność tej toksyny do powodowania cytolizy komórek gospodarza i destabilizacji skóry właściwej oraz wywoływania rekrutacji neutrofilów prawdopodobnie odgrywa centralną rolę w patogenezie infekcji skóry i tkanek miękkich². Toksyna ta przyczynia się do nadmiernego stanu zapalnego, który może prowadzić do dalszych uszkodzeń skóry³.

Staphylococcus aureus może wydzielać różne egzotoksyny, które można podzielić na trzy grupy w zależności od szczepu⁴. Szczepy produkujące leukocydinę Panton-Valentine (PVL) są szczególnie istotne w kontekście ropni skórnych, ponieważ większość pierwotnych lub samoistnych ropni jest spowodowana przez Staphylococcus aureus produkujący PVL⁵. Niemal wszystkie szczepy CA-MRSA, w tym główne klony, produkują toksynę PVL, co wyjaśnia przewagę ropnych infekcji skórnych jako prezentacji klinicznych infekcji CA-MRSA⁵.

Moduliny rozpuszczalne w fenolu i rekrutacja leukocytów

Moduliny rozpuszczalne w fenolu (PSM) stanowią rodzinę wydzielanych toksyn Staphylococcus aureus, które odgrywają kluczową rolę we wczesnej rekrutacji leukocytów do miejsca infekcji skórnej⁶. W modelu mysim infekcji skórnej wywołanej przez Staphylococcus aureus wykazano, że już po 4 godzinach od infekcji napływ neutrofilów był całkowicie zależny od PSM⁶.

Bakteria produkuje również białko EsxX, które zostało powiązane z lizą neutrofilów i sugerowane jako przyczyniające się do unikania działania układu immunologicznego gospodarza⁷. Ogółem, system sekrecji typu VII i znane wydzielane białka efektorowe stanowią strategię patogenezy poprzez poprawę sprawności przeciwko konkurencyjnym gatunkom Staphylococcus aureus, a także zwiększoną wirulencję poprzez unikanie wrodzonego układu immunologicznego i optymalizację infekcji trwałych⁷.

Enzymy koagulacyjne i tworzenie kapsułki ropnej

Koagulaza Staphylococcus aureus i białko wiążące czynnik von Willebranda (vWbp) są znanymi czynnikami powodującymi krzepnięcie osocza poprzez aktywację protrombiny i konwersję fibrynogenu w fibrynę⁸. Staphylococcus aureus produkuje różne enzymy, takie jak koagulaza (związana i wolna), które ułatwiają konwersję fibrynogenu w fibrynę, powodując krzepy, co jest ważne w infekcjach skórnych⁴.

Znaczenie koagulaży i vWbp w tworzeniu ropni Staphylococcus aureus najlepiej ilustrują ostatnie badania szczepionkowe, w których czynna i bierna immunizacja przeciwciałami przeciwko koagulazie i vWbp znacząco zmniejszyła liczbę zmian w mysim modelu ropnia nerkowego². Depozycja fibryny jest procesem krytycznym dla tworzenia ropni i tym samym przyczynia się do obrony gospodarza przeciwko inwazyjnemu Staphylococcus aureus⁸.

Białka powierzchniowe i mechanizmy adhezji

Staphylococcus aureus może przylegać do białek gospodarza, takich jak fibrynogen i fibronektyna, powszechnie obecnych na cewnikach, poprzez ekspresję czynników skupiających (ClfA i ClfB), które wiążą się z adhezinami białkowymi⁹. System Agr ogólnie obniża regulację czynników adhezyjnych, zbiorczo nazywanych składnikami powierzchni drobnoustrojów rozpoznającymi molekuły macierzy adhezyjnej (MSCRAMM)¹⁰.

Białko A odgrywa rolę w patogenezie poprzez wiązanie się z przeciwciałami i ich inaktywację¹¹. Ekspresja białka A zamiast toksyn regulowanych przez Agr może przyczyniać się do wirulencji w różnych sytuacjach¹⁰. Szczepy patogenne często promują infekcje poprzez produkcję czynników wirulencji, takich jak silne toksyny białkowe i ekspresję białka powierzchniowego komórki, które wiąże i inaktywuje przeciwciała⁴.

Lipoproteiny i modulacja odpowiedzi immunologicznej

Lipoproteiny Staphylococcus aureus indukują stan zapalny skóry i promują tworzenie ropni, które chroni bakterie przed zabójczym działaniem wrodzonej odporności¹². Długołańcuchowe lipoproteiny N-acylowane, rozpoznawane przez receptory TLR2-TLR1, wyciszają zarówno wrodzone, jak i nabyte odpowiedzi immunologiczne¹³.

Wyniki w modelu mysim wykazują, że podskórne wstrzyknięcie oczyszczonych lipoproteiny Staphylococcus aureus wywołało stan zapalny skóry poprzez TLR2 z szybką infiltracją leukocytów do tkanki skórnej, co prowadziło do zaburzenia lokalnej hemostazy w kierunku stanu prokoagulacyjnego¹³. Ekspresja lipoproteiny w Staphylococcus aureus zwiększała ciężkość infekcji skórnych i obciążenie bakteryjne w tkankach lokalnych¹³.

Kwas tejchojowy ściany komórkowej i jego wpływ

Kwas tejchojowy ściany komórkowej (WTA) Staphylococcus aureus odgrywa rolę w rozwoju infekcji skórnych poprzez wywoływanie silnej reakcji immunologicznej, która przyspiesza tworzenie ropnia¹⁴. Szczepy CA-MRSA mogą zmieniać swoją zewnętrzną osłonkę komórkową poprzez wstawianie zwiększonych ilości długołańcuchowego polimeru cukrowego – kwasu tejchojowego ściany komórkowej¹⁴.

Zwiększone wstawianie polimeru cukrowego do osłonki komórkowej tworzy zmianę w reakcji immunologicznej w przypadku infekcji skórnych, co zwiększa zdolność tych agresywnych bakterii do wywoływania szczególnie ciężkich infekcji skórnych¹⁵. Zwitterionowe WTA Staphylococcus aureus indukuje proliferację komórek CD4+ T w sposób zależny od MHCII, co z kolei moduluje tworzenie ropni w mysim modelu infekcji skórnej¹⁶.

Systemy pobierania żelaza i wzrost bakteryjny

Białka IsdA i IsdB są zaangażowane w pobieranie żelaza z hemu, co jest krytyczne dla wzrostu Staphylococcus aureus podczas infekcji³. W mysim modelu ropnia nerkowego myszy zakażone mutantami izogenicznymi Newman isdA i isdB miały zmniejszone obciążenie bakteryjne i zmniejszone tworzenie ropni w nerkach w porównaniu z zwierzętami zakażonymi typem dzikim³.

Jest jasne, że Staphylococcus aureus musi wymagać pozyskiwania żelaza z hemu poprzez IsdA i IsdB dla ekspansywnego wzrostu podczas infekcji, więc nie jest zaskakujące, że gdy te białka są nieobecne, następuje zmniejszenie wirulencji³. Szereg badań wykazał ochronne działanie przeciwciał specyficznych dla IsdA i IsdB w mysich i makaczych modelach infekcji³.