Molekulární patogeneze infekce Staphylococcus aureus

Saureus má mimořádný repertoár faktorů virulence, který mu umožňuje přežívat v extrémních podmínkách lidského hostitele. Takto propracované armamentárium by mohlo vést k domněnce, že lidský druh nebude pro tento patogen žádným soupeřem a mohl by být velmi zranitelný vůči závažným infekcím vyvolaným S. aureus. Překvapivě si S. aureus udržuje jemnou kontrolu nad expresí virulence a většinou jen zřídka způsobuje závažné infekce u dříve zdravých jedinců.

V posledních 10 letech se však objevily nové klony MRSA, které se rychle rozšířily napříč kontinenty a způsobují bezuzdné infekce kůže a měkkých tkání a některá neobvykle závažná onemocnění. Na rozdíl od tradičních klonů MRSA, které jsou z velké části omezeny na zdravotnická zařízení a loví hostitele s oslabenou imunitou nebo hostitele s predisponujícími faktory, tyto komunitní klony S. aureus rezistentní vůči meticilinu (CA-MRSA) infikují dříve zdravé hostitele, zejména děti, mladé a dospělé ve středním věku.

Tento přehled je napsán s ohledem na cílovou skupinu klinických vědců. Pro lepší pochopení patogeneze MRSA nejprve popíšu překážky, které musí S. aureus překonat, aby se mohl nakazit, a poté zdůrazním aspekty patogeneze, které jsou jedinečné pro MRSA spojené se zdravotní péčí (HA-MRSA) a CA-MRSA. Čtenáře odkazujeme na mnoho vynikajících přehledů o kolonizaci a patogenezi S. aureus (1-6), které podrobněji popisují mechanismy virulence.

Kolonizace.

S. aureus získaný z vnějšího zdroje může být příčinou infekce při inokulaci do otevřené rány. Častěji se lidský hostitel nakazí bakteriemi, které kolonizují jeho kůži nebo slizniční povrch (7,8). Mezi slizniční povrchy, které hostí S. aureus, patří nos, hrdlo, stěna pochvy a gastrointestinální trakt. Nosní nosičství je pravděpodobně nejdůležitější, protože vyčesáváním nosu by se bakterie mohla účinně šířit na jiné povrchy těla a k dalším hostitelům (9). Pozoruhodné je, že 20 % jedinců je trvale kolonizováno v nose a 30 % je kolonizováno přechodně. Definice perzistentního a tranzientního nosičství se liší podle studie, ale obecně se popisuje jako jedna pozitivní kultivace na nosním stěru (tranzientní) versus nejméně dvě po sobě jdoucí pozitivní kultivace s odstupem 1 týdne (perzistentní). Kolonizace je také častější u mladších dětí a pacientů s HIV a diabetem (4).

Ačkoli kolonizace predisponuje jedince k infekci S. aureus, jedna studie ukazuje, že po nozokomiální infekci mají kolonizovaní jedinci méně závažné onemocnění S. aureus ve srovnání s nekolonizovanými jedinci (7). To vyvolává otázku, zda kolonizace může vyvolat adaptivní imunitu na nízké úrovni, takže následné infekce budou mírnější. Na podporu tohoto názoru ukázala studie, že nosičství S. aureus nesoucí toxin syndromu toxického šoku (TSST) je spojeno s tvorbou a udržováním protilátek proti tomuto toxinu (10). Naopak většina jedinců, kteří získají stafylokokový syndrom toxického šoku, protilátky proti TSST nemá.

Pro S. aureus představuje kolonizace lidského nosu významnou výzvu, která vyžaduje nejen adherenci k buňkám nosního epitelu, ale také schopnost vyrovnat se s obranou hostitele a konkurenčními rezidentními mikroorganismy. S. aureus adheruje a napadá epiteliální buňky hostitele pomocí různých molekul, které se souhrnně označují jako mikrobiální povrchové komponenty rozpoznávající adhezivní matrixové molekuly (MSCRAMM). Předpokládá se, že řada bakteriálních produktů (včetně MSCRAMM) je důležitá pro adhezi a přilnutí k buňkám nosního epitelu, ale dva faktory (klumping faktor B a kyselina teichoová asociovaná se stěnou) zatím prokázaly roli v nosní kolonizaci lidí a potkanů (11,12).

Mezi deterenty hostitelské imunity pro bakteriální nosní kolonizaci patří antimikrobiální peptidy, lysozym, laktoferin a IgA (4). O kritických obranných mechanismech hostitele proti kolonizaci S. aureus je však známo jen málo. Studie na myších identifikovala regulátor transmembránové vodivosti cystické fibrózy a toll-like receptor 2, ale ne toll-like receptor 4 jako důležité faktory kontrolující nosičství S. aureus (13).

Residentní nosní flóra představuje pro S. aureus stejně velkou výzvu. Studie nosičů a nenosičů S. aureus ukázaly, že přítomnost určitých bakterií, jako jsou korynebakterie, S.epidermidis nebo S. pneumoniae, může znemožnit nosičství S. aureus (14). Například zavedení vakcíny proti S. pneumoniae vedlo podle některých studií (15), ale podle jiných ne (16), k výraznému zvýšení kolonizace S. aureus, což vedlo některé k domněnce, že S. pneumoniae a S. aureus by mohly soutěžit o stejnou niku. Obecně se navrhuje, že mechanismus konkurence o niku spočívá v soutěži bakterií o adhezi ke stejnému hostitelskému receptoru. Kromě toho někteří konkurenti, jako je S. pneumoniae, vylučují peroxid vodíku, který při vysoké koncentraci potlačuje růst S. aureus (17). S. aureus by mohl kontrovat vylučováním katalázy a pravděpodobně i dalších antioxidantů, které peroxid vodíku neutralizují (18).

Po kolonizaci je S. aureus umístěn v těsné blízkosti hrdla, uší, úst a vedlejších nosních dutin; přesto překvapivě nosní nosičství zřídka vede k otevřené infekci těchto míst. Studie regulace S. aureus naznačují, že během kolonizace může dojít ke snížení regulace mnoha genů virulence S. aureus (19). Mezi geny, které řídí kolonizaci a virulenci S. aureus, je nejznámějším globálním regulátorem regulátor akcesorního genu agr, který byl podrobně popsán v mnoha vynikajících přehledech (19). Stručně řečeno, agr je quorum sensing lokus, který přímo řídí expresi řady faktorů virulence a kolonizace. Snížená regulace agr je spojena s kolonizací a aktivace agr s invazí hostitele. Zásadní otázkou tedy je, co spouští aktivaci genů virulence S. aureus k iniciaci infekce.

Patogeneze.

K infekcím dochází často v důsledku inokulace S. aureus do otevřené rány. Alternativně v horních cestách dýchacích virová infekce poškozuje slizniční výstelku a predisponuje hostitele k pneumonii způsobené S. aureus, která se klasicky projeví týden po začátku chřipkové infekce.

Předpokládá se, že počáteční expozice S. aureus tkáním hostitele mimo slizniční povrch nebo kůži spouští up-regulaci genů virulence (19). V případě hostitele rezidentní fagocyty a epiteliální buňky v kůži nebo slizniční tkáni reagují buď na bakteriální produkty, nebo na poškození tkáně aktivací imunitního systému. Peptidoglykan a lipoprotein S. aureus jsou detekovány molekulami rozpoznávání vzorů hostitele (20,21); produkty rozkladu hyaluronanu (22) a endogenní ligandy receptorů podobných toll (RNA, DNA, HMGB1) uvolňované nekrotickými tkáněmi (23,24) během infekce dále zvyšují prozánětlivou signalizaci vedoucí k lokální aktivaci imunitních buněk a náboru neutrofilů a makrofágů.

Obecně je známo, že S. aureus dobře přežívá uvnitř i vně hostitelských buněk. V extracelulárním prostředí musí S. aureus překonat opsonizaci komplementem a protilátkami, což přímo nebo nepřímo vede k usmrcení S. aureus nebo vychytání fagocyty prostřednictvím Fc nebo komplementových receptorů. S. aureus se vyhýbá opsonofagocytóze tím, že na svém povrchu exprimuje kapsulu, shlukovací faktor A, protein A a řadu inhibitorů komplementu, které inaktivují nebo zabraňují vazbě opsoninů hostitele nebo cílenému zničení bakterie (3,6) (obr. 1). 1).

S. aureus se může ukrývat uvnitř epiteliálních buněk, endoteliálních buněk a dokonce i makrofágů (25). Naproti tomu neutrofily představují pro S. aureus mnohem větší výzvu, o čemž svědčí zvýšený výskyt invazivních infekcí vyvolaných S. aureus u pacientů s dysfunkcí neutrofilů (např. chronické granulomatózní onemocnění a deficit adheze leukocytů). S. aureus využívá řadu strategií, aby odolal usmrcení neutrofilů. Za prvé vylučuje dvě molekuly, chemotaxis inhibitory protein (CHIP) a extracellular adherence protein (Eap), které blokují rozpoznávání chemotaktických faktorů neutrofily (26), respektive vazbu neutrofilů na endoteliální adhezní molekulu ICAM-1 (27). Inhibice vazby ICAM-1 zabraňuje adhezi leukocytů, diapadéze a extravazaci z krevního řečiště do místa infekce.

Po příchodu do místa infekce neutrofily uvolňují baterii antimikrobiálních látek, včetně antimikrobiálních peptidů, reaktivních forem kyslíku (ROS), reaktivních forem dusíku, proteáz a lysozymu. Obrana proti ROS je u S. aureus zprostředkována nasazením velkého množství antioxidačních enzymů (např. kataláza, pigment, superoxiddismutáza), které neutralizují ROS a reaktivní formy dusíku (3). Antimikrobiální peptidy, které částečně spočívají v cílení na negativně nabité bakterie, jsou odpuzovány strategiemi S. aureus, které mění jeho povrchové náboje (28,29). Kromě toho jsou antimikrobiální peptidy degradovány (aureolysin) (30) a neutralizovány (stafylokináza) (31).

Jako preventivní opatření S. aureus kontruje vylučováním specifických toxinů, které lyzují neutrofily. S. aureus exprimuje velké množství dvousložkových toxinů (32), z nichž mnohé mají specifitu pro lidské, ale nikoliv myší buňky; mnoho jejich funkcí proto nebylo charakterizováno. Nedávno identifikovaný fenol rozpustný modulin (PSM) je skupina bakteriálních peptidů dříve popsaných u S. epidermidis, které vyvolávají zánět a cytolýzu neutrofilů. Virulenční role peptidů PSM byla potvrzena na modelu kožní infekce CA-MRSA (33).

Kromě vyhýbání se imunitní obraně hostitele závisí přežívání bakterií v lidském hostiteli na úspěšném získávání živin, zejména železa (34). Během infekce je 95 % železa sekvestrováno v buňkách hostitele a železo v séru je většinou vázáno na hostitelské proteiny, které nejsou snadno přístupné. S. aureus během hladovění po železe vylučuje vysoce afinitní sloučeniny vázající železo (aureochelin a stafyloferrin) (35,36). Kromě toho S. aureus po zjištění nízkého obsahu železa iniciuje transkripci programu získávání železa (isd), který umožňuje zachycení hemu a haptoglobinu na povrchu buňky, transport komplexu železa přes plazmatickou membránu a následnou oxidativní degradaci hemu v cytoplazmě (34).

Závažná bakteriální infekce obvykle vyvolá u hostitele adaptivní imunitní odpověď během 7-10 d, která omezí probíhající infekci a zabrání budoucím reinfekcím. Jedním z charakteristických znaků biologie S. aureus je však schopnost patogenu infikovat lidského hostitele opakovaně po celý život. Mechanismus, který je základem vyhýbání se adaptivní imunitní odpovědi, je málo známý; studie však ukázaly, že stafylokokové enterotoxiny, TSST a Eap (analog MHC II. třídy) by mohly měnit funkce T buněk tím, že se zaměřují na dráhu aktivace T buněčných receptorů (37,38). To bylo interpretováno jako taktika, kterou S. aureus vymyslel, aby zabránil rozvoji dlouhodobé paměti. Podobně bylo prokázáno, že protein A vyčerpává splenické B buňky marginální zóny, které jsou prekurzory B buněk (39). Výsledkem by mohla být slabá tvorba specifické odpovědi B buněk. Tyto mechanismy spolu s dříve popsanými strategiemi blokování účinné vazby protilátek na bakteriální povrch by mohly být důležitými základními důvody, proč zůstáváme po celý život náchylní k infekcím vyvolaným S. aureus.

Další mechanismy virulence s klinickým významem zahrnují tvorbu biofilmu, který umožňuje S. aureus přetrvávat na plastech a odolávat obraně hostitele nebo antibiotikům (3), a malé varianty kolonií, které pomáhají S. aureus přežívat v metabolicky neaktivním stavu v náročných podmínkách. Malé koloniální varianty se podílejí na chronických infekcích, jako je chronická osteomyelitida (40).

Patogeneze MRSA.

MRSA si zaslouží samostatnou pozornost v patogenezi S. aureus, protože je spojena s odlišnou epidemiologií, zejména morbiditou a mortalitou. Je pozoruhodné, že se odhaduje, že počet invazivních onemocnění a úmrtí způsobených MRSA v roce 2005 činí ve Spojených státech 94 360 a 18 650, což zastiňuje úmrtnost způsobenou HIV (41). MRSA lze rozdělit na HA-MRSA a CA-MRSA, dvě genotypově odlišné skupiny bakterií, které se zaměřují na různé, ale překrývající se populace a způsobují různá onemocnění.

HA-MRSA.

MRSA se poprvé objevila v 60. letech 20. století, ale v 90. letech 20. století se stala stále problematičtější, zejména na jednotkách intenzivní péče, kde se stala hlavní příčinou nozokomiálních infekcí (42). HA-MRSA nese velké stafylokokové chromozomové kazety (SCCmec typy I-III), které kódují jeden (SCCmec typ I) nebo více genů rezistence k antibiotikům (SCCmec typ II a III). Rezistence k antibiotikům mohla bakterii umožnit přežít v prostředí, kde se antibiotika často používají.

Zajímavé je, že po odstranění ze zdravotnického prostředí HA-MRSA zřídka způsobuje onemocnění u jedinců bez predispozičních podmínek. Proto se předpokládá, že HA-MRSA představuje méně odolné kmeny S. aureus, které by mohly přežít pouze v prostředí, kde je konkurence bakterií omezena tlakem antibiotik (43). Na podporu tohoto názoru vykazuje HA-MRSA delší generační dobu ve srovnání s S. aureus citlivým na meticilin (MSSA) (30 min u HA-MRSA oproti 23 min u MSSA) (44). V malé studii vykazovaly kmeny HA-MRSA zvýšenou citlivost k usmrcení neutrofily a byly méně patogenní při systémovém podání myším (45). Přímé srovnání kmenů CA-MRSA a HA-MRSA navíc ukázalo, že HA-MRSA exprimuje nižší hladiny peptidů PSM (33), což ukazuje na možný defekt v regulaci virulence HA-MRSA. V souladu s posledním zjištěním vykazuje mnoho klinických izolátů HA-MRSA genotyp agr- nebo smíšený genotyp agr+ a agr- (46). Ačkoli by tyto genotypy mohly vysvětlovat relativní nepatogenitu HA-MRSA vůči imunokompetentním hostitelům, je možné, že genotyp agr- nebo smíšený genotyp agr+ a agr- by mohl být výhodný pro přežití HA-MRSA ve zdravotnictví; Agr- genotyp by mohl například usnadnit tvorbu biofilmu (47) a proliferaci na plastových hadičkách.

Jak se lékaři snaží vypořádat s problémem rezistence na antibiotika, který představuje HA-MRSA, stále častěji se objevují zprávy o pronikání virulentnějšího CA-MRSA do zdravotnických zařízení (41,48). Dopad této migrace je třeba pečlivěji sledovat, protože může vyžadovat agresivnější a odlišné strategie kontroly a léčby.

CA-MRSA.

Do konce 90. let 20. století byly infekce MRSA z velké části omezeny na imunokompromitované jedince nebo jedince vystavené působení zdravotní péče. V roce 1997 ohlásilo úmrtí čtyř zdravých dětí na MRSA pneumonii a sepsi příchod nového typu MRSA (49). Brzy poté došlo k rozmachu případů MRSA napříč kontinenty; většina případů byla omezena na několik klonálních linií, které se výrazně lišily od HA-MRSA, sdílely malou kazetu SCCmec typu IV a kódovaly geny pro Panton-Valentinův leukocidin (PVL) (50).

KmenyCA-MRSA byly zodpovědné za dramatický nárůst výskytu infekcí, zejména kůže a měkkých tkání (51,52), a byly příčinou mnoha neobvykle závažných infekcí, jako je nekrotizující pneumonie, nekrotizující fasciitida a myozitida (53-55). Změna klinických projevů S. aureus vyvolala spekulace, že infekce CA-MRSA odrážejí infekci virulentnějšími kmeny. Bylo provedeno jen málo srovnávacích studií virulence CA-MRSA oproti MSSA a není jasné, zda jsou všechny klony CA-MRSA virulentnější (56,57). Jeden klon CA-MRSA, USA300, se však ukázal jako obzvláště úspěšný (58), rychle se rozšířil a stal se dominantním klonem ve většině oblastí Spojených států a objevil se i v Kanadě a Evropě. Mnoho zpráv spojuje USA300 se závažnějšími infekcemi kostí, kůže a měkkých tkání (55,57). Studie USA300 by proto mohly poskytnout důležité informace o patogenezi CA-MRSA.

Epidemiologická zjištění, ačkoli naznačují virulentnější fenotyp, je třeba interpretovat s opatrností. Konkrétně by zvýšený výskyt onemocnění CA-MRSA mohl být přičítán 1) zvýšenému přežívání v prostředí (fomity, domácí zvířata), 2) zvýšenému přenosu, 3) robustnější kolonizaci, 4) sníženému bakteriálnímu prahu pro aktivaci genů virulence a 5) zvýšené patogenitě během infekce. Několik analýz ohnisek USA300 naznačuje, že klon CA-MRSA může mít zvýšený přenos kontaktem kůže s kůží nebo kontaktem kůže s fomity (58,59). Ve studii mužů, kteří měli sex s muži, naznačuje vysoká míra perineálních, hýžďových a genitálních infekcí klonem USA300 vyšší účinnost přenosu (59). Dále srovnání míry kolonizace kůže u pacientů infikovaných HA-MRSA, CA-MRSA a MSSA prokázalo, že jedinci infikovaní CA-MRSA měli významně vyšší míru kolonizace kůže (58). Epidemiologické důkazy podporující větší patogenitu CA-MRSA ve srovnání s MSSA jsou k dispozici z prospektivního přehledu osteomyelitidy u dětí (57). V této studii měly děti, u nichž byla identifikována infekce PVL+ CA-MRSA, při přijetí vyšší hladiny markerů zánětu (C reaktivní protein a sedimentace), čímž byl vyloučen možný matoucí vliv antibiotické léčby na výsledek onemocnění (57). Tyto studie společně naznačují, že klony jako USA300 jsou obzvláště úspěšné, protože se snadněji přenášejí, lépe kolonizují a jsou patogennější.

Mezi předpokládanými faktory virulence, které jsou navrhovány jako hlavní determinanta epidemie CA-MRSA, byl PVL studován nejrozsáhleji (1,2,60). PVL byl nalezen u fágového epidemického kmene S. aureus typu 80/81, který způsobil vysokou incidenci infekcí v 50. letech 20. století (61), a vyskytuje se u většiny klonů CA-MRSA (50). V mnoha sériích případů byl spojen s těžkou nekrotizující pneumonií (62), furunkulózou (63) a těžkou osteomyelitidou (57). Dvousložkový toxin po injekčním podání králíkům nebo myším vyvolal významný zánět a nekrózu (64,65) a prokázal schopnost indukovat cytolýzu neutrofilů (66), apoptózu (67) nebo sekreci prozánětlivých molekul v závislosti na kultivačních podmínkách (68). Přímý průkaz virulentní role je však rozporuplný (69-71). Labandeira-Rey et al. (65) prokázali, že PVL je hlavním determinantem virulence v modelu myší nekrotizující pneumonie za použití laboratorních kmenů, do kterých je vnesen vektor exprimující PVL. Naproti tomu Voyich et al. (71) a Bubeck Wardenburg et al. (69) použili mutanty PVL na pozadí USA300 a USA400 a nezjistili buď žádný rozdíl, nebo ochranný účinek poskytovaný PVL. Je možné, že myši představují méně citlivý model ve srovnání s lidským hostitelem, protože myší leukocyty, které jsou cílem aktivity PVL, vykazují sníženou citlivost k lýze PVL ve srovnání s lidskými leukocyty (66). Tuto hypotézu jsme nedávno testovali vytvořením mutantů PVL na pozadí dvou izolátů nekrotizující fasciitidy USA300. Na modelu těžké infekce měkkých tkání jsme prokázali, že PVL+ kmeny nekrotizující fasciitidy USA300 způsobily výraznější svalové poškození ve srovnání s izogenními mutantními kmeny PVL- (Tseng a Liu nepublikované údaje). Předpokládáme, že klíčem k odhalení prahového účinku PVL by mohlo být použití vyššího inokula nebo citlivějších zvířecích modelů.

Mobilní prvek argininového katabolismu typu I (ACME) má mnoho vlastností, které z něj činí stejně atraktivního kandidáta pro vysvětlení úspěchu USA300 (72). Předpokládá se, že ACME je horizontálně přenášen z všudypřítomného kožního komenzála S. epidermidis (přehled v Ref. 1). Kóduje více genů, ale zvláště zajímavé jsou dva shluky genů, arc (arginin deiminázový systém) a opp-3 (ABC-transportér). Bylo prokázáno, že arginin deiminázový systém u některých bakterií katabolizuje L-arginin a poskytuje tak zdroj ATP a mohl by zvýšit pH kyselé lidské kůže na pH vhodnější pro bakteriální kolonizaci (1). Opp-3 je členem rodiny ABC transportérů, který se podílí na mnoha funkcích, jež by mohly prospět přežití bakterií na povrchu kůže, včetně příjmu peptidových živin, adheze eukaryotických buněk a odolnosti vůči antimikrobiálním peptidům. Získání ACME S. aureus, přechodným kolonizátorem kůže, tak může umožnit CA-MRSA trvale kolonizovat kůži, a tím zvýšit pravděpodobnost vzniku kožní infekce při jakémkoli narušení kožní bariéry. Důkazy o tom, že CA-MRSA kolonizuje kůži lépe než MSSA a HA-MRSA, poskytli Miller a spolupracovníci (58). Dosud nebyl podán žádný přímý důkaz, že ACME přispívá ke kolonizaci kůže.

Již dříve bylo popsáno, že peptidy PSM přispívají k infekci kůže CA-MRSA u myší (33). Přestože nejsou jedinečné pro CA-MRSA, peptidy PSM jsou u CA-MRSA exprimovány ve vyšší míře než u HA-MRSA, což vyvolává domněnku, že rozdíly v globální regulaci virulence by mohly být důležitým faktorem virulence CA-MRSA. Montgomery et al. (73) prokázali, že mezi CA-MRSA jsou kmeny USA300 patogennější než kmeny USA400. Rozdíl ve virulenci koreloval s vyšší expresí více genů virulence u kmenů USA300 ve srovnání s kmeny USA400.

Mnoho dalších předpokládaných faktorů virulence jedinečně exprimovaných kmeny CA-MRSA zbývá prozkoumat (50,72). Není známo, jak by jednotlivé produkty mohly přispívat k patogenitě konkrétního kmene. Pokud se však při posuzování patogeneze CA-MRSA řídíme Occamovou břitvou, principem diagnostické šetrnosti, který se často používá při klinickém rozhodování, je pravděpodobné, že za současný vznik několika epidemických klonů CA-MRSA je nakonec zodpovědný jeden nebo jen velmi málo faktorů.

Budoucí směr.

Vznik CA-MRSA předznamenal éru nejistoty ve veřejném zdravotnictví a péči o pacienty, protože rezistence vůči antibiotikům a virulence se sblížily a vytvořily velkou zdravotní krizi. Jak se epidemie vyvíjela a rozšiřovala, výzkum usiloval o dosažení následujících cílů: 1) zjistit příčinu a mechanismus vzniku epidemie; 2) vyvinout antibiotika, která rychle nezastarají; 3) vyvinout účinnou vakcínu. Dosud se tyto cíle setkaly s různou mírou úspěchu.

Naše znalosti o epidemii CA-MRSA jsou i přes množství epidemiologických a základních studií stále omezené. Nejzásadnější je, že nevíme, co činí bakterii patogennější. Studium S. aureus bude vyžadovat vývoj zvířecích modelů, které se více přiblíží lidským infekcím. S. aureus není přirozeným kolonizátorem myší, a proto se může ukázat, že mnoho faktorů virulence, které si S. aureus vypracoval, aby se vyhnul lidskému imunitnímu systému, je obtížnější studovat na myších, přičemž PVL je toho nejlepším příkladem. Přestože tradiční výzkum na myších, který umožňuje manipulaci s imunitními faktory hostitele pomocí již vytvořených knockoutovaných myší, má i nadále své důležité místo, modelu simulujícího lidské onemocnění lze dosáhnout použitím jiných zvířat nebo vývojem částečně humanizovaných myších modelů, v nichž je myší vrozený nebo adaptivní imunitní systém nahrazen jeho lidským protějškem (74).

Jak již bylo uvedeno, zvýšený výskyt a závažnost onemocnění CA-MRSA by mohly vysvětlit i jiné mechanismy než virulence. Proto musí být studium bakteriálních faktorů rozšířeno o testy nad rámec tradičního testování virulence, včetně kolonizace, odolnosti vůči environmentálním podnětům, jak se řídí epidemiologickými nálezy. Tyto studie by optimálně zahrnovaly spolupráci mezi epidemiology a základními výzkumníky.

V posledních letech hrozba, kterou představuje S. aureus rezistentní vůči antibiotikům, podnítila výzkumné úsilí o objevení nových tříd antibiotik. Vzhledem k tomu, že tradiční obrazovky knihoven léčiv byly při hledání nových antibiotik pomalé, alternativní strategií bylo zacílení na důležité faktory virulence. Jako příklad jsme uvedli, že zlatý pigment S. aureus je faktorem virulence, protože chrání bakterii před usmrcením oxidanty hostitele (75). Protože pigment S. aureus a lidský cholesterol sdílejí syntézu společného prekurzoru, podařilo se nám identifikovat inhibitor lidského cholesterolu, který blokoval pigmentaci S. aureus a snižoval virulenci S. aureus u myší (76). Podobně alfa toxin, který je vyvíjen mnoha, ale ne všemi klinickými kmeny S. aureus, prokázal virulentní funkci v modelu plicní infekce CA-MRSA a bylo prokázáno, že aplikace specifických protilátek proti alfa toxinu významně zmírňuje poškození plic (77). Tyto strategie založené na virulenci by se mohly ukázat jako užitečné doplňky tradičních terapeutik.

K vyřešení zdravotní krize způsobené MRSA je nakonec zapotřebí účinná vakcína. Na vrcholu problému S. pneumoniae rezistentní na penicilin před 8 lety zavedení účinné vakcíny okamžitě snížilo výskyt invazivních onemocnění a odvrátilo velkou zdravotní krizi. Podobný problém rezistence na antibiotika byl vyřešen zavedením účinné vakcíny proti H. influenzae. Epidemie MRSA však představuje jinou a hrozivější výzvu. Jednak je S. aureus složitější organismus, který není závislý na jediném hlavním faktoru virulence, aby způsobil onemocnění. Jeho selektivní regulace faktorů virulence během různých fází infekce by mohla způsobit, že vakcína proti jedinému faktoru bude relativně neúčinná. Nedávný neúspěch studií aktivní nebo pasivní imunizace proti kapsulárnímu polysacharidu (StaphVAX), ClfA a SdrG (Veronate) (78) může být důkazem tohoto principu. Odborníci proto navrhli, že vakcína proti S. aureus bude účinnější, pokud se zaměří na více vybraných faktorů (přehled v Ref. 78).

Zásadnější otázkou s přímým dopadem na vývoj vakcíny je, proč je lidský hostitel trvale vnímavý k infekci S. aureus po celý život. Výzkum naznačil, že bakteriální produkty, jako je protein A a stafylokokové enterotoxiny, mohou hrát roli v modulaci funkcí T- a B-buněk (38,39); mechanismy vyhýbání se adaptivní imunitě po infekci S. aureus však zůstávají z velké části neznámé. Pochopení těchto mechanismů může být konečným klíčem k úspěšné vakcíně.

Shrnem lze říci, že patogeneze S. aureus zůstane v následujících letech velmi důležitou oblastí výzkumu. Většina publikovaných studií odhaduje současnou míru nosní kolonizace CA-MRSA na méně než 5 % (79,80); pokud se tedy míra kolonizace bude nadále zvyšovat, epidemie se bude pravděpodobně rozšiřovat. Není jasné, zda by se časem u lidského hostitele mohla vyvinout adaptivní imunitní odpověď na nové faktory virulence exprimované kmeny CA-MRSA. Pokud tyto faktory virulence významně přispívají k epidemii, neutralizace těchto faktorů může způsobit ústup epidemie. Pokud se lidský imunitní systém nedokáže přizpůsobit, bude muset lidský druh řešit problém prostřednictvím výzkumu a úspěch bude záviset na koncentraci výzkumného úsilí, financování a dobře koordinovaných multidisciplinárních přístupech zaměřených na řešení vybraných klíčových otázek.