Neisseria lactamica – komensalny gatunek bakterii Gram-ujemnych charakteryzujący się unikalnym dla rodzaju Neisseria przystosowaniem do fermentacji laktozy. Podobnie jak spokrewniony gatunek N. meningitidis, bakteria ta zasiedla ludzkie górne drogi oddechowe.
N. lactamica jest jedną z trzech najlepiej zbadanych bakterii z rodzaju Neisseria obok spokrewnionych z nią N. meningitidis i N. gonorrhoeae, jednak – w przeciwieństwie do tych dwóch gatunków – nie jest bakterią chorobotwórczą. Jej populacje charakteryzują się dużą różnorodnością genetyczną, a sama bakteria wzbudziła zainteresowanie dzięki zaobserwowanej negatywnej korelacji pomiędzy nosicielstwem N. lactamica i meningokoków. W związku ze znacznym podobieństwem antygenowym, rozważa się wykorzystanie tej bakterii w produkcji nowego typu szczepionki przeciwko N. meningitidis.
Historia W 1934 roku J. Jessen opisał szczep z rodzaju Neisseria zdolny do metabolizmu laktozy, glukozy oraz maltozy, który został sklasyfikowany jako wariant grupy serologicznej B gatunku N. meningitidis. Hollis et al. (1969) poddali rzekome szczepy N. meningitidis serii testów biochemicznych oraz serologicznych i zasugerowali, że stanowią one odmienny gatunek, który autorzy nazwali N. lactamicus (połączenie dwóch łacińskich słów: lactis – mleko – oraz amicus – przyjazny lub przyjaciel). Kolejna wzmianka o N. lactamica pojawiła się w 1970 roku, kiedy to Berger et al. opisali gatunek N. meningococcoides, przystosowany do fermentacji laktozy. W raporcie naukowców z the International Committee on Nomenclature of Bacteria z 1970 roku figuruje nazwa N. lactamica, która obowiązuje do dziś.
Cechy charakterystyczne Morfologia N. lactamica tworzy dwoinki osiągające rozmiar około 1,0 μm i – w przeciwieństwie do N. meningitidis – nie posiada otoczki bakteryjnej (stwierdzono jedynie obecność regionów E i D z otoczkowego regionu cps, które nie biorą jednak udziału w syntezie otoczki). Tak jak inni przedstawiciele rodzaju Neisseria, jest to bakteria oksydazododatnia, wytwarza także katalazę. Zdolna jest do redukcji azotynów, ale nie azotanów. N. lactamica posiada 3 z 4 enzymów biorących udział w procesie denitryfikacji – oksydoreduktazę azotynową (NorB), reduktazę azotynową (AniA) oraz regulon reduktazy tlenku diazotu (Nos). W przeciwieństwie do N. polysaccharea nie wytwarza polisacharydów z sacharozy. left|thumb|Zdjęcie przedstawiające kulturę bakteryjną N. lactamica w 24 i 48 godzinie hodowli
Hodowla i identyfikacja N. lactamica może być z powodzeniem przetrzymywana na selektywnym podłożu Thayera-Martina stosowanym do hodowli gonokoków, jednak w przeciwieństwie do nich do wzrostu nie wymaga zewnętrznego źródła CO2 i rośnie w niższych temperaturach – od 22 do 25 stopni. Hodowla bakterii możliwa jest również na nieselektywnych podłożach takich jak agar z krwią, na którym niektóre szczepy zdolne są do hemolizy, a także na specjalnym podłożu LBVT.SNR służącym do hodowli komensalnych gatunków Neisseria. Większość szczepów do wzrostu wymaga aminokwasu cysteiny. Tworzy żółtawe, albo bezbarwne gładkie kolonie, zazwyczaj mniejsze (o średnicy 1,5–2,5 mm po 48 godzinach hodowli) i mniej wilgotne od kolonii N. meningitidis. W płynnej kulturze gatunek wykazuje skłonności do agregacji, a także cechuje się niższym tempem wzrostu niż gonokoki i meningokoki. Jest gatunkiem bardzo łatwym do zidentyfikowania, dzięki jego przystosowaniu do fermentacji laktozy oraz wytwarzania β-D-galaktozydazy, niespotykanym u innych przedstawicieli rodzaju Neisseria. W celu zidentyfikowania N. lactamica do pożywki dodaje się związek organiczny , który po hydrolizie katalizowanej przez bakteryjną β-D-galaktozydazę wytwarza produkt reakcji nadający koloniom N. lactamica niebieski kolor pozwalający na ich łatwą identyfikację. Opisany został przypadek jednego szczepu niezdolnego do fermentacji laktozy. W przeciwieństwie do N. meningitidis, N. lactamica nie jest zdolna do autoaglutynacji, w związku z czym nie może zostać podzielona na grupy serologiczne.
Kolonizacja gospodarza Jest to bakteria komensalna, która podobnie jak N. meningitidis występuje w ludzkich górnych drogach oddechowych, a dokładnie na nabłonku w nosogardzieli. Opisany był pojedynczy przypadek wystąpienia N. lactamica w ludzkim układzie moczowo-płciowym. N. lactamica cechuje się znacznie mniejszą wirulencją niż meningokoki, co pokazały m.in. badania na zarodku kury, a także na komórkach meningotelialnych, w którym to badaniu N. lactamica wiązała się z komórkami, jednak nie doprowadzała do ich śmierci w przeciwieństwie do N. meningitidis. Ponadto N. lactamica nie posiada proteazy IgA neutralizującej przeciwciała IgA, obecnej u meningokoków i gonokoków.
Do kolonizacji nabłonka N. lactamica używa adhezyn, które mogą być wydzielane poprzez system sekrecji (TPS) a dokładnie białko transportowe Tpsb. Do adhezyn należą białka Opa, białka app oraz pili, których podjednostki kodowane przez np. gen PilE biorą udział w regularnych horyzontalnych transferach z meningokokami. Kluczową rolę w adhezji do komórek nabłonka odgrywają także białka tetraspaniny. Podczas kolonizacji nabłonka N. lactamica wpływa na ekspresję genów gospodarza odpowiedzialnych za produkcję energii, zwiększając tym samym produkcję składników odżywczych, używanych później przez bakterie do wzrostu. Jednocześnie zaobserwowano zmianę ekspresji w 285 genach N. lactamica podczas kontaktu z komórkami nabłonka. Geny te biorą udział w adhezji, syntezie aminokwasów oraz metabolizmie cukrów (m.in. gen GAPDH). N. lactamica wytwarza toksyny takie jak TpsA (wydzielane przez TpsB) czy MafB, które hamują wzrost innych bakterii z rodzaju Neisseria. Tworzy także biofilmy gdzie, co zaskakujące, zaobserwowano koegzystencję N. lactamica i meningokoków. thumb|centre|Porównanie zmian ekspresji genów w komórkach nabłonka spowodowanych przez meningokoki i N. lactamica. Obie bakterie zwiększają ekspresję genów odpowiedzialnych za produkcję energii. N. meningitidis zmniejsza ekspresję genów biorących udział w wywoływaniu odpowiedzi immunologicznej. Z drugiej strony N. lactamica aktywuje geny kodujące cytokiny biorące udział w reakcji zapalnej, a także zwiększa ekpresję genów zmniejszających skalę potencjalnej odpowiedzi immunologicznej, jak np. gen KLF6 Niektóre z adhezyn, na przykład białko PorB, będące ligandem dla receptora toll-podobnego TLR2, stymuluje odpowiedź odpornościową nieswoistą. N. lactamica doprowadza również do powstawania niewielkiego stanu zapalnego poprzez osłabienie działania cytokin takich jak TNF-α i IL-6 a także w mniejszym stopniu chemokin, jak np. IL-8 i RANTES. N. lactamica stymuluje także aktywności receptorów TLR1/2, aktywację nuklearnego receptora PPARγ oraz hamuje aktywność kompleksu białkowego NFκβ, tym samym odgrywając ważną rolę w tłumieniu zapalenia obecnego w śluzie nosogardzieli. Ponadto w szczycie nosicielstwa N. lactamica we wczesnym dzieciństwie bakteria nie wywołuje odpowiedzi odpornościowej komórkowej, zaobserwowana została za to produkcja poliklonalnych przeciwciał IgM, niezależna od limfocytów T. Przeciwciała IgM chronią N. lactamica przed działaniem odpowiedzi odpornościowej swoistej, doprowadzając tym samym do tolerancji immunologicznej. Pokazano również, że pęcherzyki zewnątrzbłonowe N. lactamica mogą działać jako mitogeny limfocytów B w hodowli komórkowej.
Odpowiedzi immunologiczne gospodarza mogą prowadzić do mikroewolucji antygenów bakterii. Zaobserwowano również większą niż u innych komensalnych przedstawicieli rodzaju Neisseria zmienność w ekspresji receptorów odpowiedzialnych za interakcję z komórkami człowieka. thumb|Genom Neisseria lactamica z zaznaczoną zawartością par GC a także lokalizacją sekwencji kodujących
Genom Neisseria lactamica jest organizmem monoploidalnym. Jej genom składa się z około 2,1–2,2 miliona par zasadowych, a zawartość par GC oscyluje w granicach 52%. Liczba regionów kodujących w genomie N. lactamica wynosi około 2000. Wszystkie te parametry są podobne do odpowiadających im wartości w genomach N. meningitidis i N. gonorrhoeae. Tak jak u innych bakterii z rodzaju Neisseria, ważną rolę w modyfikacji genomu oraz ekspresji genów Neisseria lactamica odgrywają sekwencje powtarzalne, do których należą:
DNA uptake sequence (DUS) składające się z 10 par zasadowych i biorących udział w transformacji DNA Sekwencje powtarzalne dRS3 składające się z 20 par zasadowych, które oskrzydlają większe sekwencje powtarzalne i stanowią miejsce wbudowania dla fagów Correia repeat enclosed elements (CREEs) przypominające transpozony i stanowiące „gorące punkty” rekombinacji DNA (ang. Recombination hotspots)
Van Passel et al. (2006) dowiedli, że 9 z 18 izolatów N. lactamica użytych w badaniu posiada plazmidy, które różnią się między sobą długością i składem par zasadowych. Może dochodzić również do transferu plazmidów między N. gonorrhoeae i N. lactamica.
N. lactamica posiada również system CRISPR służący do obrony przeciwko bakteriofagom.
Systematyka Mimo że N. lactamica nie jest dzielona na grupy serologiczne, możliwe jest sklasyfikowanie jej na tzw. typy sekwencji ST (ang. Sequence Type) na podstawie profilu allelicznego 7 genów (abcZ, adk, aroE, fumC, gdh, pdhC, pgm). Izolaty, w których przynajmniej 4 z 7 profili allelicznych jest identycznych jak w określonym typie sekwencji ST, należą do tej samej grupy klonalnej (ang. Clonal complex). W 2017 roku istniało 6 grup klonalnych N. lactamica. thumb|Drzewo filogenetyczne pokazujące zależności między różnymi genotypami N. lactamica Podobieństwo do innych gatunków rodzaju Neisseria N. lactamica jest blisko spokrewniona z patogenicznymi gatunkami N. meningitidis oraz z N. gonorrhoeae. Genom rdzeniowy tych trzech gatunków składa się z 1190 sekwencji kodujących. Snyder et al. (2006) dowiedli, że ponad 90% genów (w tym 85 ze 127 genów odpowiadających za chorobotwórczość) N. meningitidis oraz N. gonorrhoeae znajduje się również w genomie N. lactamica. Mimo że N. lactamica charakteryzuje się stabilnym genomem oraz niskim tempem mutacji, notowane były przypadki poziomego transferu genów do innych przedstawicieli rodzaju Neisseria. Do transferowanych genów należą między innymi antygen Neisserial Heparin Binding Antigen (wiążący heparynę) biorący udział w regularnych wymianach pomiędzy różnymi przedstawicielami rodzaju Neisseria, a także antygen transferin binding protein B służący do pobierania żelaza poprzez wiązanie ludzkiej transferryny, który transferowany był z populacji N. lactamica do N. meningitidis, zwiększając tym samym różnorodność genetyczną meningokoków.
Chorobotwórczość Neisseria lactamica zaliczana jest do komensalnych bakterii niechorobotwórczych, opisanych zostało jednak około 15 kazuistycznych przypadków wywoływanych przez nią patologii takich jak: thumb|Zdjęcie rentgenowskie pacjenta z kawitacją płucną wywołaną przez infekcję N. lactamica. Widoczne są nacieki w lewym płucu pacjenta sepsa zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych zapalenie ucha środkowego infekcje układu moczowo-płciowego ostre zapalenie gardła zapalenie płuc wysypka zapalenie stawów
Należy podkreślić jednakowoż, że prawie każdej z tych infekcji towarzyszyła choroba współistniejąca taka jak szpiczak mnogi, co sugeruje, że N. lactamica wywołuje jedynie zakażenia oportunistyczne. Ponadto pojawiły się podejrzenia błędnego zidentyfikowania N. lactamica w niektórych przypadkach, co umniejsza wiarygodność tych doniesień. Leczenie W leczeniu chorób wywoływanych przez N. lactamica stosuje się antybiotykoterapię. Do stosowanych antybiotyków lub chemioterapeutyków należą kotrimoksazol, penicylina, ceftriakson czy lewofloksacyna. W opisanych przypadkach pacjenci zazwyczaj dobrze reagowali na podawane preparaty, które skutecznie leczyły ich z infekcji spowodowanych przez N. lactamica.
Oporność na antybiotyki