انتروباکتریاسه ها: کلبسیلا

تهیه و تنظیم: دکتر محمد قهری

گونه‌های کلبسیلا ماهیت همه‌جایی دارند. کلبسیلا احتمالاً 2 زیستگاه متداول دارد که یکی از آن‌ها محیط است، این باکتری‌ها در آب‌های سطحی، فاضلاب، خاک و روی گیاهان یافت می‌شوند و زیستگاه دوم آن‌ها سطوح مخاطی پستانداران از جمله انسان، اسب یا خوك است. از این نظر، جنس کلبسیلا شبیه جنس‌ انتروباکتر و سیتروباکتر است، ولی با  گونه‌های شیگلا و اشریشیا کولی که در انسان شایع هستند ولی در محیط شایع نیستند فرق دارد. در انسان،کلبسیلا پنمونیه به‌ عنوان یک ساپروفیت در نازوفارنکس و دستگاه روده‌ای وجود دارد. میزان جداسازی آن در نمونه‌های مدفوع بین 38-5 درصد و از نازوفارنکس بین 6-1 درصد است. به علت اینکه باکتری‌های گرم منفی روی پوست انسان شرایط خوبی برای رشد پیدا نمی‌کنند، گونه‌های کلبسیلا به‌ندرت در در این نواحی یافت می‌شوند و به‌عنوان اعضای موقتی فلور پوست بشمار می‌روند. این میزان ناقل بودن در محیط بیمارستان متفاوت است؛ مثلاً با افزایش طول بستری شدن در بیمارستان، شدت کلونیزاسیون افزایش پیدا می‌کند. غیر از تجهیزات پزشکی (آلودگی ناشی از روش‌های بهداشتی معیوب) و محصولات خونی، مخازن اصلی انتقال کلبسیلا در بیمارستان، دستگاه گوارشی بیماران و دست پرسنل بیمارستان است. قابلیت این ارگانیسم برای انتشار سریع اغلب منجر به عفونت‌های بیمارستانی، بخصوص در واحد نوزادان می‌شود. طبق آمار مراکز کنترل و پیشگیری بیماری در ایالات متحده امریکا، گونه‌های کلبسیلا حدود 8 درصد از عفونت‌های اِندِمیک بیمارستانی و 3 درصد از شیوع‌های اپیدمیک را تشکیل می‌دهند. عفونت‌های بیمارستانی اپیدمیک ناشی از سویه‌های چندمقاومتی بسیار خطرناک و ترسناک هستند.

کلبسیلا، باسیلی گرم منفی متعلق به خانواده انتروباکتریاسه است که دارای رابطه ژنتیکی نسبتاً نزدیکی با سایر جنس‌های این خانواده نظیر اشریشیا، سالمونلا، شیگلا و یرسینیا می‌باشد. اعضای جنس كلبسیلا، باکتری‌های غيرمتحركي هستند كه لاكتوز و سوکروز را تخمير و ليزين را دكربوكسیله می‌کنند، اما اورنیتین را دكربوكسیله نمی‌کنند و اوره را به آهستگی هیدرولیز می‌نمایند. كلبسیلا پنومونیه را سابقاً باسیل فریدلاندر می‌ناميدند چون بدليل وجود كپسول، كلني‌های بزرگ، موكوئيدی و مرطوب دارند. کلبسیلا اکسی‌توکا تنها کلبسیلای ایندول مثبت، قادر به رشد در 10 درجه سانتیگراد و دارای قدرت استفاده از بنزوات است و به همراه کلبسیلا پنومونیه، متیل رد منفی است. کلبسیلاها روی مکانکی، کلنی صورتی بسیار بلغمی می‌دهند. آنها روی H₂s^–,A/A ,KIA هستند.+ + – – :IMViC بوده و مثل اشریشیا کولی در 42 درجه سانتیگراد قادر به تولید gas از لاکتوز هستند (واکنش ایجکمن). جدول 1 و 2 ساير نكات كليدی افتراق بین كلبسیلاها را نشان می‌دهد. این باکتری‌ها معمولاً کپسول‌دار هستند. بیشتر سوش‌ها، از قندها گاز تولید می‌کنند و تولید گاز از نشاسته یک خصوصیت تشخیصی مهم است. تقریباً همگی در محیط سیترات و مولرهینتون حاوی KCN رشد می‌کنند. محتوای G+C آنها 58-52 درصد است. کلبسیلا پنومونیه باکتری شاخص این گروه از باکتری‌ها است؛ این ارگانیسم‌ها جزئی از میکروفلور طبیعی بدن انسان (روده، شکم و دستگاه تنفسی) را تشکیل می‌دهند و حدود یک سوم افراد، ناقل این باکتری هستند. میزان استقرار این باکتری‌ها در بیماران بستری‌شده در بیمارستان بیشتر از بیماران سرپایی است. این باکتری‌ها یکی از عوامل مهم عفونت‌های اکتسابی از جامعه و بیمارستان هستند و نیز سبب ایجاد طیف وسیعی از عفونت‌ها شامل سپتی‌سمی، پنومونی، عفونت مجاری ادراری، مننژیت و آبسه‌های چرکی در اندام‌های مختلف به‌خصوص آبسه‌های کبدی می‌شوند.

هم‌اکنون کلبسیلا، انتروباکتر، سراشیا، پانتوآ و هافنیا جنس‌های موجود در تیره کلبسیلیه هستند. سابقاً سه جنس کلبسیلا، انتروباکتر و سراشیا در یک گروه تحت عنوان گروه باکتریایی KES شناخته می‌شدند. جنس كلبسیلا دو سویه بیماری‌زا دارد: كلبسیلا پنومونیه  و كلبسیلا اكسی‌توكا. اگرچه كلبسیلا اوزونه و كلبسیلا رینواسكلروماتیس (K.rhinoscleromatis) زیرگونه‌های كلبسیلا پنومونیه هستند، اما به‌‌دليل بیماری‌زایی متفاوت، پزشكان و پرسنل آزمایشگاه آن‌ها را از كلبسیلا پنومونیه متمايز به حساب می‌آورند. کلبسیلا گرانولوماتیس که در بیماری‌های مقاربتی شایع است، غیرقابل کشت بوده و فقط در کشت سلول رشد می‌کند و تشخیص آن با رنگ‌آمیزی گیمسا است.

کلبسیلا اکسی‌توکا ابتدا از شیر جدا شد. در ابتدا تحت عنوان کلبسیلا پنومونیه اندول مثبت تقسیم‌بندی می‌شد ولی امروزه بیشتر به‌عنوان یک گروه متمایز از کلبسیلا پنومونیه طبقه‌بندی می‌شود.

در دهه 1980 چهار گونه جدید دیگر در این جنس به‌ترتیب مورد شناسایی قرار گرفتند که شامل K.Planticola, K. terrigena, K. trevisanii, K. ornithinolytica هستند و بر مبنای هیبریداسیون DNA-DNAء، K. planticola و K. trevisanii متعاقباً با یکدیگر ترکیب شدند و به‌عنوان K. planticola در نظر گرفته شدند.

گونه K. planticola K. terrigena, K. ornithinolytica اخیراً در جنس جدیدی در خانواده انتروباکتریاسه به نام Raoultella قرار گرفته‌اند (8). ایزوله‌های بالینی کلبسیلا پنومونیه بر مبنای تغییرات نوکلئوتیدی در ژن‌های gyrA ،parC و rpoB در 4 گروه تقسیم می‌شوند که شامل KP Iء، KP II- Aء، KP II-Bء، KP III است. همچنین گونه جدیدی تحت عنوان K. variicola توصیف شده که در گـروه KP III قرار گرفته است.

اعضای جنس کلبسیلا کوتاه‌تر و ضخیم‌تر از دیگر اعضای خانواده انتروباکتریاسه هســتند و در حـــــــــدود 2-1 میکرومتر طول و 0/8-0/5 میکرومتر عرض دارند؛ به‌صورت جفت‌جفت یا تکی دیده می‌شوند و گاهی شبیه پنوموکوک به‌صورت دیپلوباسیل هستند. در محیط‌هایی که حاوی کربوهیدرات و فاقد نیتروژن باشد کپسول زیادی تولید می‌کنند. این باکتری غیر متحرك است. سویه‌های کلبسیلا دارای پیلی تیپ 1، 2 و 3 هستند. این باکتری در مدت 30 دقیقه و در دمای 55 درجه سانتیگراد از بین می‌رود ولی در مکان خشک و همچنین هنگامی که در دمای اتاق نگهداری می‌شوند، برای ماه‌ها زنده می‌مانند. این باکتری‌ها بی‌هوازی اختیاری هستند و هیچ‌گونه همولیزی تولید نمی‌کنند. رشد مناسب این باکتری‌ها در دمای 37 درجه است.

کلبسیلا پنومونیه دارای فاکتورهای بیماری‌زایی مختلف از جمله کپسول، پیلی، ادهسین‌ها، لیپوپلی‌ساکارید، سیدرفورها و توکسین‌ها است. کپسول پلی‌ساکاریدی به‌عنوان مهم‌ترین فاکتور بیماری‌زایی کلبسیلا پنومونیه مورد شناسایی قرار گرفته است. نقش آنتی‌ژن‌های پلی‌ساکاریدی K به‌عنوان مفیدترین ابزارهای تعیین سروتیپ به اثبات رسیده است. در تمامی گونه‌ها آنتی‌ژن K مشترکی شرح داده شده و در حدود 77 آنتی‌ژن K شناسایی شده اما هیچکدام از سروتیپ‌ها عفونت معینی را ایجاد نکرده و نسبت به سروتیپ دیگر شیوع بیشتری ندارند. روش سروتایپینگ یکی از معمول‌ترین روش‌هایی است که برای تایپینگ سویه‌های کلبسیلا پنومونیه مورد استفاده قرار می‌گیرد. اساس این روش استفاده از دو ساختار مهم آنتی‌ژنیک این باکتری‌ها یعنی لیپوپلی‌ساکارید و کپسول پلی‌ساکاریدی است. لیپوپلی‌ساکارید یا آنتی‌ژن O در ساختار LPS باکتری وجود داشته و بر اساس آن 9 آنتی‌ژن O در این باکتری شناسایی شده است. با توجه به اینکه این آنتی‌ژن توسط کپسول پوشیده شده و در نتیجه آن این آنتی‌ژن دور از دسترس سیستم ایمنی قرار می‌گیرد، طبقه‌بندی بر اساس این آنتی‌ژن مشکل خواهد بود. اکثر ایزوله‌های کلینیکی کلبسیلا را می‌توان با تیپ‌بندی مولکولی شناسایی کرد ولی اشکال این روش هم در این است که امکان واکنش‌های متقاطع سرولوژیکی بین 77 تیپ کپسولی وجود دارد و با توجه به مشاهده برخی از واکنش‌های ضعیف در این روش تایپینگ، تفسیر نتایج حاصل از آن‌ها مشکل خواهد بود. از طرفی عدم دسترسی تجاری به همه آنتی‌سرم‌های ضد کپسولی باعث شده که این تکنیک اغلب در آزمایشگاه‌های خاصی انجام شود، ولی می‌توان با استفاده از ژن‌های مرتبط به یک سروتیپ خاص و تکثیر آن با استفاده از تکنیک مولکولی PCR، نوع آنتی‌ژن کپسولی را در سویه موردنظر شناسایی کرد. مطالعات انجام‌شده در سال‌های اخیر نشان می‌دهند که می‌توان از ژن magA برای شناسایی آنتی‌ژن کپسولی K1 استفاده کرد.

سویه‌های کلبسیلا پنومونیه، انتروتوکسین مقاوم در برابر حرارتی را تولید کرده که در نتیجه ترشح آن در روده کوچک، ترشح آب و الکترولیت‌ها به داخل روده زیاد شده و منجر به بروز اسهال می‌گردد. سوش‌های تولیدکننده انتروتوکسین از بیماران مبتلا به اسپروی گرمسیری جداسازی شده‌اند. این توکسین شبیه به توکسین مقاوم به حرارت ST در اشریشیا کلی است و احتمال می‌رود که پلاسمید حاصل از این ژن از سویه‌های اشریشیاکلی به کلبسیلا پنومونیه منتقل شده باشند‌.

همانطورکه قبلاً اشاره شد، کلبسیلا پنومونیه (باسیل فریدلاندر) شایع‌ترین گونه بیماری‌زا در جنس کلبسیلا است. این ارگانیسم قبلاً به‌عنوان عامل پنومونی لوبار کلاسیک شناخته می‌شد، اما عامل اصلی این پنومونی، استرپتوکوکوس پنومونیه است که هر دو فرم پنومونی یعنی پنومونی بیمارستانی و غیربیمارستانی را می‌تواند ایجاد کند. سویه‌هایی از کلبسیلا پنومونیه که عامل ایجاد پنومونی هستند معمولاً سروتیپ‌های 1 و 2 کپسولی هستند. موارد ابتلا به این بیماری، در افراد در سنین میانسالی و یا بالاتر است که مشکلات پزشکی زمینه‌ای مثل بیماری برونکوپولموناری مزمن و یا دیابت داشته یا الکلی هستند. پنومونی کلبسیلا در تقریباً 25 تا 75 درصد از مبتلایان، خلط خونی غلیظی را تولید می‌کند که بوی گندیدگی ندارد. در این پنومونی احتمال تشکیل نکروز و آبسه نسبت به بقیه پنومونی‌های باکتریال بیشتر است و کشت خون در 25 درصد از مبتلایان مثبت است. گونه‌های کلبسیلا پنومونیه به‌طور مشخص نسبت به تعداد زیادی از داروها مقاوم هستند و نسبت به پنومونی استرپتوکوکی عموماً بیماری شدیدتری ایجاد می‌نمایند. حتی با درمان مناسب میزان مرگ‌ومیر پنومونی کلبسیلایی 40 تا 60 درصد است. کلبسیلا پنومونیه یکی از عوامل عفونت‌های سیستم ادراری، عفونت‌های زخم، باکتریمی و مننژیت است. اگرچه ممکن است عامل ایجاد پیلونفریت و سیستیت در بیماران دارای کاتتر باشد، اما بندرت باعث ایجاد این عفونت‌ها در افراد دیگر می‌شود. سویه‌های عامل ایجاد عفونت مجاری ادراری سروتیپ‌های 24 ،10 ،9 ، 8 کپسولی هستند. قابلیت این ارگانیسم در ایجاد بیماری به‌علت کاسته شدن دفاع میزبان در نتیجه اعمال جراحی پیچیده و طولانی و همین‌طور مصرف داروهای متفاوت رو به ازدیاد است. در انسان‌ها گونه‌های کلبسیلا بر روی پوست، حلق یا دستگاه گوارش استقرار می‌یابند. این باکتری در زخم‌های استریل و ادرار استقرار پیدا کرده و ممکن است به‌عنوان فلور نرمال قسمت‌هایی از روده باریک و مجاری صفراوی هم در نظر گرفته شود. انتقال کلبسیلا از یک بیمار به یک بیمار دیگر از طریق وسایل آلوده پزشکی، دست‌های آلوده پرسنل بیمارستان و محصولات خونی صورت می‌گیرد، درحالی‌که مناطق ایجادکننده عفونت توسط گونه‌های کلبسیلا، زخم‌های جراحی، پریتونئوم، مکان‌های ورود کاتتر، مجاری ادراری، دستگاه گوارش و مجاری صفراوی است. کلبسیلا پنومونیه عامل عفونت‌های مجاری ادراری، آرتریت نوزادان، مننژیت، عفونت زخم‌ها، پنومونی بیمارستانی، باکتریمی، سپتیسمی و عفونت‌های بافت نرم است. پنومونی کسب‌شده از بیمارستان یک بیماری شدید با مرگ‌ومیر بالا همراه با تهاجم سریع، تب بالا، خلط خونی و آبسه‌های قابل مشاهده در رادیوگرافی قفسه سینه است. میزان مرگ‌ومیر در حدود 25 تا 50% است، همچنین کلبسیلا پنومونیه عامل سندرمی است که سپتی‌‌سمی همراه با آبسه‌های کبدی ایجاد می‌کند که 10 تا 40% باعث مرگ می‌شود که اولین بار در سال 1981 توسط کلبسیلا پنومونیه کسب‌شده از جامعه در تایوان گزارش شد. بعضی از درگیری‌های مرتبط با این سندرم که به شکل مننژیت و اندوفتالمیتیس است، در این سندرم مشاهده شده است. علائم این بیماری شامل خستگی، بی‌اشتهائی، حالت تهوع، درد منتشر شکمی، درد پلور، زردی و تب است. سروتیپ K1  کپسولی سروتیپ غالب کلبسیلا پنومونیه در ایجاد آبسه‌های کبدی است. ژن rmpA در ارتباط با خصوصیت فنوتیپی افزایش چسبندگی ایزوله‌های کلبسیلا پنومونیه ایجادکننده آبسه کبدی در تایوان بوده است. وجود بیماری‌های زمینه‌ای متنوع شامل دیابت، مصرف بیش از حد الکل، بیماری‌های مجاری صفراوی، بدخیمی‌ها، سیروز کبدی، بیماری‌های کلیوی، عفونت‌های داخل شکمی، تاریخچه مصرف استروئیدها، تاریخچه جراحی‌های ناحیه شکم و تاریخچه مصرف آنتی‌بیوتیک‌ها همه به‌عنوان فاکتورهای خطر برای عفونت آبسه کبدی ناشی از سروتیپ کپسولی K1 در کلبسیلا پنومونیه است. کلبسیلا پنومونیه به‌عنوان پاتوژن شایع ایجادکننده اندوفتالمیت باکتریال با منشأ داخلی مرتبط با آبسه کبدی در آسیا است. کلبسیلا پنومونیه سروتیپ کپسولی K1 توانایی ایجاد عفونت در سیستم عصبی مرکزی به‌عنوان عارضه‌ای از آبسه‌های کبدی چرکی در بیماران دارای بیماری‌های زمینه‌ای دارد. کلبسیلا پنومونیه همچنین با اسهال مزمن در افراد HIV مثبت مرتبط است.