Các yếu tố độc lực bên ngoài

- Laminin và fibronectin tạo thành mạng lưới dày đặc trên bề mặt biểu mô và nội mạc của tế bào kí chủ.

- Fibrin được tạo từ tiền chất thúc đẩy quá trình đông máu và tổn thương mô.

- Adhesion tương tác với collagen giúp vi khuẩn bám lên tế bào mô bị hư hỏng, được tìm thấy ở các chủng gây bệnh viêm xương tủy và viêm khớp.

- Vỏ polysaccharide: một số chủng S. aureus có thể tạo vỏ polysaccharide. Vỏ này cùng với protein A có chức năng bảo vệ vi khuẩn chống lại hiện tượng thực bào.

- Thành vi khuẩn có techoic acid (TE), lypoteichoic acid (LTA), peptidoglycan (PGN), protein A. Gần đây một số nghiên cứu cho thấy màng S. aureus có thành phần diacullipoprotein (DLP) cũng đóng vai trò quan trọng để kích hoạt các miễn dịch tại chỗ và hệ thống. S. aureus còn có các protein giúp cho việc gắn vào da dễ dàng. Đó là các Clumping protein, Pindin protein.

- Sự kháng kháng sinh của S. aureus là một đặc điểm rất đáng chú ý. Đa số S. aureus kháng lại peniciline G kháng lại do vi khuẩn này sản xuất được men peniciline A nhờ gen của R.plasmid. Một số còn lại kháng lại được methycilin gọi là methycilin resistance S. aureus (MRSA), do nó tạo ra được các protein gắn vào các vị trí tác động của kháng sinh. Hiện nay, một số rất ít S. aureus còn đề kháng được với Cephalosporin các thế hệ. Kháng sinh còn dùng trong các trường hợp này là vancomycin.

Các loại độc tố

- Hemolysis: gồm bốn loại (alpha, beta, gamma, delta), mang bản chất protein gây tan máu beta, tác động khác nhau lên các hồng cầu khác nhau. Có khả năng sinh kháng, gây hoại tử da tại chỗ và giết chết súc vật thí nghiệm.

+ Alpha-hemolysis: làm hư hỏng màng tế bào mạnh nhất, có khả năng ức chế thẩm thấu của màng, liên kết với các tế bào nhạy cảm như tiểu cầu, bạch cầu có khả năng phân hủy hồng cầu tổn thương hồng cầu. Alpha-hemolysin tiết ra sẽ gắn vào màng của tế bào nhạy cảm, sự gắn kết đó tạo thành một màng đầy nước tạo điều kiện thấm nước không kiểm soát được các ion và các phân tử hữu cơ nhỏ. Khi các phân tử quan trọng đi qua như ATP, ion thì không thể đảo ngược thẩm thấu dẫn đến phá vỡ thành tế bào gây ra cái chết cho tế bào chủ.

+ Beta-hemolysis: là một trong những exotoxins được sản xuất bởi hầu hết các chủng S.aureus, là protein có khả năng gây thoái hóa sphingomyelin gây ngộ độc cho nhiều tế bào kể cả hồng cầu người.

+ Delta-hemolysis: là một peptide rất nhỏ sản xuất bởi hầu hết các chủng S.aureus, là một protein hoạt động bề mặt và có thể dễ dàng chèn thêm chính nó vào cấu trúc màng kỵ nước và các kênh ion.

+ Gamma-hemolysis: nhạy cảm với các loại hồng cầu của thỏ, cừu,  người, chuột, bò, ngựa. Gây ra hoại tử nhẹ ở da thỏ, chuột, có thể gây chết thỏ.

- Độc tố gây hội chứng sốc nhiễm độc TSST (toxic shock syndrome toxin): thường gặp ở những phụ nữ có kinh dùng bông băng dày, bẩn hoặc những người nhiễm trùng vết thương. Khó phân biệt độc tố này với enterotoxin F. TSST kích thích giải phóng TNF (Tumor neerosis factor, yếu tố hoại tử u) và các interleukin I, II. Cơ chế gây sốc của nó giống như độc tố ruột.

- Độc tố exfoliatin hay epidermolitic: Là các men phá hủy thượng bì. Men này gây tổn thương da tạo các bọng nước, Gây hội chứng phồng rộp và chốc lở da ở trẻ em. 85% các chủng S.aureus thuộc loại phage nhóm II tạo độc tố này. Nó gồm hai loại A và B, đều là polypeptide, loại A bền với nhiệt độ 100℃/20 phút, còn loại B thì không. Kháng thể đặc hiệu có tác dụng trung hòa độc tố này.

- Alpha toxin: bản chất là protein gây tan các bạch cầu đa nhân và tiểu cầu, từ đó gây ra ổ áp xe, hoại tử da và tan máu. Độc tố có tính kháng nguyên nhưng kháng thể của nó không có tác dụng chống nhiễm khuẩn.

- Độc tố bạch cầu (Leucocidin): là nhân tố giết chết bạch cầu của nhiều loại động vật, bản chất là protein, không chịu nhiệt. Tụ cầu gây bệnh có thể bị thực bào như tụ cầu không gây bệnh nhưng lại có khả năng phát triển bên trong bạch cầu. Gồm hai mảnh F và S có thể tách rời nhau, trọng lượng phân tử là 3200 và 38000 Dalton. Nếu hai mảnh này tách rời nhau thì chúng sẽ mất khả năng gây độc. Chúng gây ra nhiễm trùng da và hoại tử.

- Ngoại độc tố sinh mủ (pyrogenic): độc tố này tương tự như độc tố sinh mủ của liên cầu. Protein ngoại độc tố này có tác dụng sinh mủ và phân bào lymphocyte, đồng thời nó làm tăng nhạy cảm với nội độc tố như gây shock, hoại tử gan và cơ tim. Gồm ba loại ký hiệu A, B, C. Ba loại này khác nhau về trọng lượng phân tử và về tính đặc hiệu kháng nguyên, giống nhau về khả năng sinh mủ và phân bào.

- Dung huyết tố (hemolycin staphylolycin): phá hồng cầu (tan máu) và gây chết các tế bào hạt cũng như đại thực bào.

- Fribrinolysin (enzyme Staphylokinase): Nhiều chủng của S.aureus thể hiện một hoạt hóa plasminogen gọi là staphylokinase. Nó làm phá hủy fibrin. Là một enzyme đặc trưng cho các chủng gây bệnh ở người trong các cục máu và gây vỡ các cục máu này tạo nên tắc mạch. Cơ chế này giống với Steptokinase, được sử dụng trong y học để điều trị bệnh nhân bị huyết khối động mạch vành.

- Coagulase: làm đông huyết tương người và thỏ, chống đông với citrate natri và oxalate natri. Coagulase làm dính tơ huyết vào bề mặt vi khuẩn và do đó cản trở sự thực bào. Men này gắn với prothrombin trong huyết tương và hoạt hóa quá trình sinh fibrin từ tiền chất fibrinogen. Enzyme này cùng với yếu tố kết cụm và một enzyme vách vi khuẩn giúp S. aureus tạo kết tủa fibrin trên bề mặt của nó.

- Hyaluronidase: men này có khả phá hủy chất cơ bản của tổ chức, giúp vi khuẩn có thể phát tán trong tổ chức. Thủy phân axit hyaluronic của mô liên kết.

- Beta- lactamase: men này phá hủy vòng beta lactam, cấu trúc cơ bản của các kháng sinh như penicilline G, Ampicilline và Uredopenicilline làm cho các kháng sinh này mất tác dụng.

- Độc tố ruột (enterotoxin): Trong đó có SEB (Staphylococcal enterotoxin B). Do một số chủng tụ cầu vàng tạo thành, đặc biệt lúc phát triển ở nồng độ CO2 lớn (30%) và môi trường đặc vừa. Đây là những loại protein tương đối chịu nhiệt không bị phân hủy bởi sự đun nấu. Nó đề kháng với sự đun sôi trong 30 phút cũng như tác động của enzyme ở ruột. Các độc tố ruột này gây nhiễm khuẩn thức ăn và viêm ruột cấp. Bao gồm sáu loại được ký hiệu từ A-F. Về mặt miễn dịch sáu loại này được phân biệt rõ ràng mặc dù chúng có kháng nguyên chéo về cơ chế gây bệnh, kích thích tạo ra một lượng lớn interleukin I và II.

Hệ gen

Hiện nay người ta đã thành công trong việc giải trình tự gen của tụ cầu vàng được kí hiệu: Newman, COL, UMRSA 252, MW2, MSSA476, N315, Mn50, RF122. Steven và cộng sự đã thành công trong việc giải trình tự gen dài 2809422 bp của chủng S.aureus COL. Kết quả giải trình tự đã được ghi nhận trên Genbank với mã số CP000046.1 cho hệ gen nhân và CP000045 cho hệ gen plasmid. Trình tự gen của tụ cầu vàng có chứa ít nhất các cặp G-C, điều này gây ra mối nguy hại về việc chuyển gen từ chủng tụ cầu vàng sang các tác nhân gây bệnh Gram dương khác. Các chủng S.aureus được phân lập từ các chủng thực phẩm tỷ lệ enterotoxigenic được ước tính khoảng 25%. Tại Pháp trong số 61 chủng phân lập từ phomat và sữa tươi có 15,9% chủng là giống enterotoxigenic. Trong 332 chủng S.aureus phân lập từ nhiều loại thức ăn có 57% chủng chứa gen SEG, SEH, SEI, SEJ.