บันทึกย่อ Staphylococcus และแบคทีเรียแกรมบวกให้ผล Catalase เป็นบวก

จุดประสงค์การเรียนรู้

• หลังจบชั้นเรียน นักศึกษาต้องสามารถอธิบาย Staphylococcus และแบคทีเรียแกรมบวกที่ให้ผล catalase เป็นบวกได้ในประเด็น
  • ลักษณะทั่วไป
  • พยาธิกำเนิด (pathogenesis) และลักษณะทางคลินิก
  • การรักษาด้วยยาปฏิชีวนะและกลไกการดื้อยา
  • การวินิจฉัยทางห้องปฏิบัติการ

ผังภาพรวมการจำแนก Gram-positive Bacteria (สรุปจากสไลด์)

• ทดสอบ Gram stain → พบ Gram-positive → แยกเป็น cocci / rods
• ถ้าเป็น cocci → Catalase test
  • Catalase + : Staphylococcus spp., Micrococcus
  • Catalase – : Streptococcus spp.
• ถ้าเป็น Staphylococcus → Coagulase test
  • Coagulase + : S. aureus, Staphylococcus intermedius Group (SIG)
  • Coagulase – : CoNS (S. epidermidis, S. saprophyticus, S. lugdunensis, S. haemolyticus ฯลฯ)
• Rods → แยก Spore former (Bacillus spp.) / Non-spore former (Corynebacterium, Listeria ฯลฯ) ด้วย motility, bile-esculin, H₂S ฯลฯ

สกุล Staphylococcus : ลักษณะทั่วไป

• โครงสร้างเซลล์
  • Gram-positive cocci เรียงเป็นกลุ่ม (คล้ายพวงองุ่น) ขนาด $0.5–1.5\,\mu m$
  • ชื่อ “staphylo–” มาจากกรีกแปลว่า “พวงองุ่น” ; “coccus” = เม็ด/เมล็ด
• โคโลนีบน agar ธรรมดา
  • วงกลม ขนาด $1–4\,mm$ ผิวเรียบ นูน ทึบแสง สีขาว/เหลือง (S. aureus มักออกสีทอง – “aureus” = ทองคำ)
• ชีวเคมี
  • Facultative anaerobe, ทนเกลือสูง (halophilic) – เติบโตได้ใน $7.5\%$ NaCl
  • Catalase positive, non-motile, non-spore-forming
• จีโนม ~ $(2.8\,\text{Mb})$

การกระจายตามธรรมชาติ & ความสำคัญทางการแพทย์

• เป็น normal flora บนผิวหนัง รูจมูก คออาหาร ลำไส้ใหญ่ ระบบสืบพันธุ์
• สายพันธุ์สำคัญทางคลินิก
  • S. aureus 💥 (สำคัญที่สุด)
  • CoNS: S. epidermidis, S. saprophyticus, S. lugdunensis, S. haemolyticus
• รพ. (HAI) & ชุมชน (CA) พบได้บ่อย โดยเฉพาะ MRSA

การแบ่งกลุ่มตาม Coagulase

• Coagulase-positive staphylococci (CPS)
  • S. aureus
  • Staphylococcus intermedius Group (SIG)
  • S. intermedius, S. pseudintermedius, S. hyicus, S. delphini, S. lutrae, S. schleiferi subsp. coagulans
• Coagulase-negative staphylococci (CoNS)
  • S. epidermidis, S. saprophyticus, S. lugdunensis, S. haemolyticus ฯลฯ

SIG & การติดเชื้อข้ามสายพันธุ์ (Zoonosis)

• S. pseudintermedius: สาเหตุ pyoderma ในสุนัข → รายงาน endocarditis, bacteremia ในมนุษย์
• โรคติดต่อสู่สัตวแพทย์/เจ้าของสัตว์เลี้ยง, การเกิด MRSP (methicillin-resistant S. pseudintermedius)

Virulence Factors ของ S. aureus

• แบ่ง 3 หมวดใหญ่ ❶ Toxins ❷ Enzymes ❸ ส่วนประกอบโครงสร้าง

❶ Toxins

• Enterotoxins (A-E, G, J)
  • ทนความร้อน $100^{\circ}C/30\,min$, ทนต่อเอนไซม์ทางเดินอาหาร
  • เป็น superantigen → อาหารเป็นพิษ, enterocolitis
• TSST-1 (Toxic Shock Syndrome Toxin-1)
  • superantigen กระตุ้น T-cells → cytokine storm → TSS (เชื่อมโยงการใช้ tampon)
• Exfoliative/Epidermolytic toxin (ETA, ETB)
  • ทำให้ผิวชั้น epidermis หลุด → SSSS, bullous impetigo (ทารก)
• Cytolytic toxins
  • Hemolysins α, β, δ, γ → ทำลาย RBC, platelets, macrophages
  • Panton-Valentine leukocidin (PVL) → ก่อรูพรุน neutrophils → เชื่อมโยง CA-MRSA, skin necrosis, necrotizing pneumonia

❷ Enzymes

• Coagulase (bound & free) → เปลี่ยน fibrinogen → fibrin ห่อหุ้มหลบ phagocytosis
• Hyaluronidase → สลาย hyaluronic acid ช่วยกระจายเชื้อ
• Lipase → ย่อย lipid ผิวหนังเพิ่มการบุกรุก
• Staphylokinase (fibrinolysin) → สลาย clot
• Nuclease → ย่อย DNA viscous

❸ ส่วนประกอบโครงสร้าง

• Capsule & Slime/Biofilm → ต้าน phagocytosis; ยึดเกาะ surface/วัสดุแพทย์
• Peptidoglycan → เสถียรภาพออสโมติก; กระตุ้น pyrogen; chemotactic → ฝี
• Teichoic acid → จับ fibronectin บนผิว host
• Protein A (ผลิตโดย spa gene) → จับ Fc ของ IgG ยับยั้ง opsonization ใช้ “Spa typing” strain tracking

โรคและอาการทางคลินิกที่สำคัญ

• S. aureus
  • Skin/soft tissue: folliculitis, furuncle, carbuncle, impetigo, wound infection, scalded skin syndrome
  • Toxin-mediated: food poisoning, TSS
  • ระบบอื่น: pneumonia, empyema, osteomyelitis, septic arthritis, endocarditis, bacteremia, sepsis, meningitis, UTI
• S. epidermidis
  • Bacteremia, UTI, prosthetic valve endocarditis, infection ของ catheter/shunt/implant (สร้าง biofilm)
• S. saprophyticus
  • Cystitis (อันดับ 2 ในหญิงวัยเจริญพันธุ์) – มีการยึดเกาะ urogenital epithelium สูง
• S. lugdunensis
  • โรคเหมือน S. aureus แต่รุนแรงกว่า; endocarditis ดุ → ผ่าตัดเปลี่ยนลิ้นหัวใจบ่อย, มี mecA
• S. haemolyticus & CoNS อื่น ๆ (S. warneri, capitis, simulans, hominis, schleiferi)
  • Bacteremia, endocarditis, bone/joint, wound, opportunistic infections

การวินิจฉัยทางห้องปฏิบัติการ

1. Direct Microscopy

• พักจากหนอง/abscess → Gram-positive cocci เป็นกลุ่ม พร้อม PMNs มาก

2. การเพาะเชื้อ

• Non-selective: Sheep Blood Agar (SBA)
  • S. aureus → โคโลนีสีครีม/ทอง ทึบ เรียบ ขอบชัด + β-hemolysis
  • CoNS → ขาวครีม ไม่ hemolysis
• Selective-Differential: Mannitol Salt Agar (MSA)
  • $7.5–10\%\,NaCl$ คัดเลือก Staphylococcus
  • mannitol + phenol red แยก fermentor
  • S. aureus: โคโลนี + บริเวณสื่อเปลี่ยนเป็นสีเหลือง (กรด)
  • CoNS: โคโลนีชมพู/แดง สื่อไม่เปลี่ยนสี

3. Biochemical Tests หลัก

• Catalase test (3 % $H<em>2O</em>2$) → ฟองก๊าซ O₂
• Coagulase test
  • Slide (bound) / Tube (free, 37 °C 4–6 h) จำแนก S. aureus
• Carbohydrate utilization (Phenol red – Glucose, Mannitol)
• Novobiocin susceptibility
  • Zone < $12\,mm$ → R (S. saprophyticus, S. xylosus, S. cohnii)
  • Zone ≥ $15\,mm$ → S (S. epidermidis, haemolyticus, hominis, lugdunensis)
• เอนไซม์อื่น ๆ: heat-stable nuclease, alkaline phosphatase, ornithine decarboxylase, urease ฯลฯ (ตารางเปรียบเทียบ)

4. การพิสูจน์สายพันธุ์/ดื้อยาเฉพาะทาง

• ตรวจ PBP2a (latex agglutination)
• PCR หา mecA / mecC
• MIC/Oxacillin, Cefoxitin disk (CLSI) → รายงาน Oxacillin R/S

สกุล Micrococcus (ใกล้เคียงแต่ต้องแยกให้ได้)

• Gram-positive cocci, catalase +, coagulase –
• Obligate aerobic; Bacitracin S, Lysostaphin R, Modified oxidase (Microdase) +
• ตัวอย่าง: Micrococcus luteus (โคโลนีสีเหลืองมะนาวบน BA)

กลไกการดื้อยาของ Staphylococcus

• Penicillin → ผลิต β-lactamase (hydrolyze β-lactam ring)
• Methicillin/oxacillin → S. aureus ได้รับ mecA บน SCCmec → สร้าง PBP2a (affinity ต่ำ) → MRSA
• VRSA → ทน vancomycin (มักผ่านการแลกยีน vanA จาก Enterococcus)

แผนภาพกลไก (สรุป)

• ปกติ: Penicillin จับ PBP → หยุด cross-link peptidoglycan
• มี β-lactamase → ยาถูกไฮโดรไลซ์
• MRSA: Methicillin ไม่จับ PBP2a → ผนังเซลล์สร้างต่อได้

การตรวจหา MRSA ในห้องปฏิบัติการ (CLSI)

1. Cefoxitin disk $30\,\mu g$ (surrogate oxacillin) – ใช้กับทุก Staph ยกเว้น S. pseudintermedius, S. schleiferi
2. Oxacillin disk $1\,\mu g$ สำหรับสายพันธุ์พิเศษดังกล่าว + S. epidermidis
3. MIC วิธี dilution (oxacillin/cefoxitin)
4. Latex test หา PBP2a
5. PCR mecA/mecC

แนวทางการรักษา MRSA/VRSA

• ยาเลือกแรก: Vancomycin (VA) หรือ Daptomycin (DAP) สำหรับ bacteremia/endocarditis
• ยาใหม่ที่ FDA อนุมัติ: Linezolid (LZD), Telavancin, Ceftaroline, Lefamulin, Tedizolid
• Second-line/Salvage: Telavancin, Ceftaroline, Linezolid
• หมายเหตุ: MRSA มักมี multidrug resistance (MDR) ต่อ erythromycin, streptomycin, tetracycline เป็นต้น

จุดเชื่อมโยง & ประเด็นจริยธรรม

• การใช้ยาปฏิชีวนะมากเกินในคลินิกและสัตวแพทย์ → แรงคัดเลือก MRSA/MRSP
• การติดเชื้อจากสัตว์เลี้ยง → ต้องมีมาตรการป้องกันสำหรับเจ้าของ/บุคลากร (One Health)
• การใช้ tampon & TSS → ความรู้ด้านสุขศึกษาและสุขอนามัยสตรี

ผังสรุปทบทวน (Flash Map)

• Gram + cocci → Catalase + (Staph, Micrococcus) / – (Strep)
• ถ้า Staph → Coagulase + (S. aureus, SIG) / – (CoNS)
• CoNS → Novobiocin R (S. sapro) / S (S. epi), ฯลฯ
• Enzymes/Toxins สำคัญ → Coagulase, TSST-1, PVL, ETA/ETB, β-lactamase
• Drug of choice → Oxacillin (MSSA) / Vancomycin or Daptomycin (MRSA)

เคล็ดลับจำง่าย

• “AUREUS = AU (ทอง)” : นึกถึงโคโลนีสีทอง + β-hemolysis + Coagulase +
• “NOBO-R” → NOvobiocin Resistant = S. saprophyticus (ติด tic — UTI คำคล้อง)
• “PVL = Pore forming, Very Lethal” → เชื่อม CA-MRSA
• “TAMPON → TSST-1 → TSS”