Producția de catalază este considerată a fi un determinant de virulență la Staphylococcus aureus, permițând bacteriilor să reziste mai bine la uciderea intra- și extracelulară prin peroxid de hidrogen (4, 5). Speciile de Staphylococcus sunt catalazei pozitive și facultativ anaerobe, cu excepția S. aureus subsp. anaerobius și S. saccharolyticus, care sunt catalazei negative și anaerobe. Acesta din urmă este, în general, considerat apatogen. Catalaza S. aureus este codificată de gena katA, care are un cadru de lectură deschis de 1 518 bp și codifică o proteină cu 505 aminoacizi (9). S. aureus subsp. anaerobius adăpostește o genă mutantă, denumită katB, care are o lungime de 1 368 pb și codifică o polipeptidă de 455 de aminoacizi. Comparativ cu secvența nucleotidică a katA, cea a katB a prezentat șase mutații missense și o deleție de o singură pereche de baze, localizată la bp 1338 în amonte de codonul de inițiere, care determină o deplasare a cadrului de citire a nucleotidelor și o terminare prematură a traducerii la bp 1368 (9).

Au fost raportate tulpini de S. aureus anaerobe facultativ, catalaza-negative. Cu toate acestea, niciuna dintre ele nu a fost caracterizată prin metode moleculare (1, 2, 7, 10, 12). Noi descriem aici un izolat de S. aureus rezistent la meticilină (MRSA) catalaza-negativ, care a fost caracterizat prin amplificarea și secvențierea genei catalazei putative. După cunoștințele noastre, aceasta este prima descriere moleculară a unei tulpini de S. aureus subsp. aureus catalazei negative.

Un bărbat în vârstă de 65 de ani a fost internat în unitatea de terapie intensivă a Departamentului de Chirurgie al Spitalului Universitar din Mainz. Era multimorbid, suferind de ciroză hepatică alcool-toxic, hipertensiune arterială, boală coronariană, insuficiență cardiacă (clasa II conform clasificării New York Heart Association), diabet zaharat și boală pulmonară obstructivă cronică. O probă de secreție traheală a fost prelevată pentru investigații microbiologice de rutină, fără ca semnele vreunei infecții să fie evidente la acel moment.

Proba de secreție traheală a fost procesată în mod convențional și au fost observate colonii beta-hemolitice cremoase, tipice de S. aureus, pe agar 5% sânge de oaie. Izolatul a fost testat în mod repetat negativ pentru catalază după incubare aerobă sau anaerobă, chiar și la a cincea subcultură. A crescut bine atât aerob, cât și anaerob. Rezultatele atât ale testului de coagulază pe lame, cât și ale testului DNază au fost puternic pozitive. Sistemul BBL CRYSTAL pentru bacterii gram-pozitive (Becton Dickinson Company, Sparks, MD) și sistemul API Staph (bioMérieux, Marcy l′Etoile, Franța) au identificat izolatul ca fiind S. aureus cu o probabilitate de 98,6 % și, respectiv, 97,8 % (codurile de profil 0064773465 și 6736153). Analiza secvenței ADN a genei ARNr 16S a confirmat că tulpina este S. aureus subsp. aureus. Această tulpină a fost depusă în DSMZ (Colecția Germană de Microorganisme și Culturi Celulare) sub numărul DSM 18827.

Sensibilitatea la antibiotice a fost determinată prin difuzie pe disc pe agar Mueller-Hinton pe baza ghidurilor CLSI (Clinical and Laboratory Standards Institute). Tulpina a fost rezistentă la penicilină, oxacilină, cefaclor, cefuroxime, eritromicină, clindamicină și ciprofloxacină, dar sensibilă la gentamicină, rifampicină, sulfametoxazol-trimetoprim, vancomicină, teicoplanină și linezolid. Aceasta reprezintă fenotipul tipic al tulpinilor endemice de MRSA observate în institutul nostru. Tulpina a fost confirmată în continuare ca fiind MRSA prin utilizarea PCR pentru a identifica genele mecA și genele specifice S. aureus, așa cum a fost descris anterior (6).

Secvența nucleotidică a genei catalazei S. aureus din tulpina MRSA catalaza-negativă a fost amplificată prin PCR cu ajutorul unor primeri descriși anterior (9), iar ambele șiruri au fost secvențiate utilizând chimia de terminare a colorantului cu un analizor de ADN ABI PRISM 3700. Analiza secvenței a evidențiat o identitate de 99,60 % cu cea a genei catalazei katA a tulpinii MRSA Mu50 sau N315 (nr. de acces la Gen Bank BA000017 sau, respectiv, BA000018), cu o diferență de 6 nucleotide în pozițiile 1152 și 1388-1392 în amonte de codonul de inițiere. Substituția monobazică (T) situată la bp 1152 în amonte de codonul de inițiere a reprezentat o mutație silențioasă. Cu toate acestea, deleția a cinci baze (AAACG) (bp 1388 până la 1392 în amonte de codonul de inițiere) a dus la o deplasare a cadrului de citire a nucleotidelor, cu consecința înlocuirii unor aminoacizi consecutivi și a terminării premature a traducerii la bp 1418. În mod similar, secvența genei catalazei noastre a fost identică în proporție de 99,54 % cu secvențele katA ale tulpinilor S. aureus subsp. aureus MSSA476, COL, NCTC 8325, USA300 și MW2, ale căror genomuri complete au fost, de asemenea, secvențiate, cu confirmarea repetată a aceleiași deleții de 5 baze.

Această mutație diferă astfel în mod fundamental de mutațiile care au fost descrise pentru gena catalazei katB a tulpinilor S. aureus subsp. anaerobius catalaza-negative (nr. de acces GenBank AJ000471) (9). Cu toate acestea, consecințele unei deleții în regiunea C-terminală a catalazei păreau să fie aceleași, adică o deplasare a cadrului de citire a nucleotidelor, un codon de terminare timpurie și o pierdere a activității enzimatice.

Se știe că două specii de Staphylococcus, S. aureus subsp. anaerobius și S. saccharolyticus, nu produc catalază. Tulpina noastră diferă de aceste specii pe baza capacității sale de a se dezvolta bine în condiții aerobe, a exprimării factorului de aglomerare, a producerii de acid din trehaloză și lactoză și a secvenței sale de ARNr 16S.

Catalazele, sau mai corect, hidroperoxidazele, sunt enzime implicate în degradarea peroxidului de hidrogen (generat în timpul metabolismului celular sau întâlnit în timpul infecției gazdei) în apă și oxigen molecular. Catalaza a fost implicată de mult timp ca fiind un determinant de virulență la S. aureus. Importanța expresiei in vivo a enzimelor de stres oxidativ catalază și superoxid dismutază a fost sugerată prin analiza izolatelor clinice cu niveluri reduse de expresie a acestor enzime (4, 5). S. aureus subsp. anaerobius este foarte strâns înrudit cu S. aureus sensu stricto și împărtășește cu acesta capacitatea de a produce toxine și enzime extracelulare, dar este înzestrat cu un potențial patogen mult mai scăzut decât S. aureus (9). Atât supraviețuirea intracelulară, cât și multiplicarea extracelulară joacă un rol important în patogeneza infecțiilor cu S. aureus. Supraviețuirea intracelulară în neutrofile, celule endoteliale, celule epiteliale și osteoblaste a fost descrisă ca fiind prezentă la S. aureus și necesită astfel ca bacteria să poată rezista stresului oxidativ (3). Catalaza este o componentă critică pentru menținerea viabilității în timpul inaniției pe termen lung, o capacitate importantă pentru transmiterea nosocomială a S. aureus sau a MRSA (11). În cele din urmă, producția de catalază este un mecanism important care permite lui S. aureus să coexiste cu microorganismele care generează peroxid de hidrogen într-un mediu aerob, cum ar fi tractul respirator superior. Activitatea bactericidă a Streptococcus pneumoniae față de S. aureus este aparent mediată de peroxidul de hidrogen, oferind o posibilă explicație mecanică pentru interferența interspecii observată în studiile epidemiologice (8).

Relevanța clinică a tulpinilor de S. aureus catalaza-negative necesită studiu. În rapoartele anterioare, tulpinile S. aureus catalaza-negative au fost izolate din probe de sânge, catetere, probe de secreție bronșică, ulcere și alte răni asociate cu infecții sau endemii nosocomiale (1, 2, 7, 10, 12). Deși puține, aceste rapoarte oferă dovezi că catalaza nu este o cerință absolută pentru patogenitate. Cu toate acestea, este posibil ca patogenitatea sau eficiența transmiterii să fie diminuată. În cazul nostru, tulpina MRSA catalaza-negativă a fost izolată în mod repetat de la același pacient, dar niciodată de la alți pacienți din unitatea de terapie intensivă sau din spitalul universitar. Nu au existat indicii că tulpina ar fi provocat o infecție. Modelul de rezistență la antibiotice a sugerat o origine comună a tulpinii MRSA catalaza-negativă și a altor tulpini MRSA locale. Există puține rapoarte, dacă nu chiar niciunul, despre MRSA catalaza-negativ care a fost izolat de la un pacient fără boală aparentă de la izolat. Această lucrare prezintă un raport unic în acest sens. Acesta este, de asemenea, primul raport al unei tulpini de S. aureus subsp. aureus catalaza-negativă caracterizată prin metode moleculare.