Streptokoki

Streptokoki spadajo v družino Streptococcaceae (rod Streptococcus). Prvič jih je odkril T. Bilroth leta 1874 med erizipelami, L. Pasteur leta 1878 med poporodno sepso, v čisti kulturi pa jih je leta 1883 izoliral F. Feleisen.

Streptokoki (grško streptos - veriga in coccus - zrno) so grampozitivne, citokrom negativne, katalaza negativne celice sferične ali jajčaste oblike s premerom 0,6-1,0 μm, ki rastejo v obliki verig različnih dolžin ali kot tetrakoki; negibne (razen nekaterih predstavnikov serološke skupine D); vsebnost G + C v DNK je 32-44 mol % (za družino). Ne tvorijo spor. Patogeni streptokoki tvorijo kapsulo. Streptokoki so fakultativni anaerobi, obstajajo pa tudi strogi anaerobi. Temperaturni optimum je 37 °C, optimalni pH je 7,2-7,6. Patogeni streptokoki bodisi ne rastejo bodisi rastejo zelo slabo na običajnih hranilnih gojiščih. Za njihovo gojenje se običajno uporabljata sladkorna juha in krvni agar, ki vsebuje 5 % defibrinirane krvi. Gojišče ne sme vsebovati reducirajočih sladkorjev, saj zavirajo hemolizo. Na juhi je rast spodnje-parietalna v obliki drobljive usedline, juha je prozorna. Streptokoki, ki tvorijo kratke verige, povzročajo motnost juhe. Na gostih gojiščih streptokoki seroskupine A tvorijo kolonije treh vrst:

• sluzaste - velike, sijoče, spominjajo na kapljico vode, vendar imajo viskozno konsistenco. Takšne kolonije tvorijo sveže izolirani virulentni sevi, ki imajo kapsulo;
• hrapave - večje od sluzastih, ploščate, z neravno površino in nazobčanimi robovi. Takšne kolonije tvorijo virulentni sevi, ki imajo M-antigene;
• gladke, manjše kolonije z enakomernimi robovi; tvorijo nevirulentne kulture.

Streptokoki fermentirajo glukozo, maltozo, saharozo in nekatere druge ogljikove hidrate, da tvorijo kislino brez plina (razen S. kefirja, ki tvori kislino in plin), ne sesirijo mleka (razen S. lactis) in nimajo proteolitičnih lastnosti (razen nekaterih enterokokov).

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Glavni dejavniki patogenosti streptokokov

Protein M je glavni dejavnik patogenosti. M-proteini streptokokov so fibrilarne molekule, ki tvorijo fimbrije na površini celične stene streptokokov skupine A. M-protein določa adhezivne lastnosti, zavira fagocitozo, določa specifičnost antigenskega tipa in ima superantigenske lastnosti. Protitelesa proti M-antigenu imajo zaščitne lastnosti (protitelesa proti T- in R-proteinom teh lastnosti nimajo). M-podobni proteini se nahajajo v streptokokih skupine C in G in so verjetno dejavniki njihove patogenosti.

Kapsula. Sestavljena je iz hialuronske kisline, podobne tisti v tkivu, zato fagociti ne prepoznajo streptokokov s kapsulo kot tujih antigenov.

Eritrogenin je toksin škrlatinke, superantigen, ki povzroča sindrom škrlatinke. Obstajajo trije serotipi (A, B, C). Pri bolnikih s škrlatinko povzroča svetlo rdeč izpuščaj na koži in sluznici. Ima pirogeni, alergeni, imunosupresivni in mitogeni učinek ter uničuje trombocite.

Hemolizin (streptolizin) O uničuje eritrocite, ima citotoksičen učinek, vključno z levkotoksičnim in kardiotoksičnim, in ga proizvaja večina streptokokov seroskupin A, C in G.

Hemolizin (streptolizin) S ima hemolitični in citotoksični učinek. Za razliko od streptolizina O je streptolizin S zelo šibek antigen, proizvajajo ga tudi streptokoki seroskupin A, C in G.

Streptokinaza je encim, ki pretvarja preaktivator v aktivator, plazminogen pa v plazmin, ki hidrolizira fibrin. Tako streptokinaza, ki aktivira krvni fibrinolizin, poveča invazivne lastnosti streptokoka.

Faktor zaviranja kemotaksije (aminopeptidaza) zavira gibljivost nevtrofilnih fagocitov.

Hialuronidaza je invazijski faktor.

Faktor motnosti je hidroliza serumskih lipoproteinov.

Proteaze - uničevanje različnih beljakovin; morda povezano s toksičnostjo za tkivo.

DNaze (A, B, C, D) - hidroliza DNK.

Sposobnost interakcije z Fc fragmentom IgG preko receptorja I - zaviranje sistema komplementa in aktivnosti fagocitov.

Izrazite alergene lastnosti streptokokov, ki povzročajo senzibilizacijo telesa.

Streptokokna odpornost

Streptokoki dobro prenašajo nizke temperature, so precej odporni na sušenje, zlasti v beljakovinskem okolju (kri, gnoj, sluz), in ostanejo sposobni preživetja več mesecev na predmetih in prahu. Pri segrevanju na temperaturo 56 °C umrejo po 30 minutah, razen streptokokov skupine D, ki lahko prenesejo segrevanje na 70 °C 1 uro. 3-5 % raztopina karbolne kisline in lizola jih ubije v 15 minutah.

Postinfekcijska imunost

Glavno vlogo pri njegovem nastanku igrajo antitoksini in tipsko specifična protitelesa M. Protitoksična imunost po škrlatinki je močna in dolgotrajna. Tudi protimikrobna imunost je močna in dolgotrajna, vendar je njena učinkovitost omejena s tipsko specifičnostjo protiteles M.

Epidemiologija streptokokne okužbe

Vir eksogene streptokokne okužbe so bolniki z akutnimi streptokoknimi boleznimi (tonzilitis, škrlatinka, pljučnica) in okrevalci po njih. Glavni način okužbe je po zraku, v drugih primerih - neposreden stik in zelo redko prehranska okužba (mleko in drugi živilski izdelki).

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

Simptomi streptokokne okužbe

Streptokoki so prebivalci sluznic zgornjih dihal, prebavil in sečil, zato so bolezni, ki jih povzročajo, lahko endogene ali eksogene, torej jih povzročajo bodisi lastni koki bodisi okužba od zunaj. Streptokoki, ki prodrejo skozi poškodovano kožo, se iz lokalnega žarišča širijo po limfnem in krvnem obtoku. Okužba s kapljicami v zraku ali prahom v zraku povzroči poškodbo limfoidnega tkiva ( tonzilitis ), proces pa vključuje regionalne bezgavke, od koder se patogen širi po limfnih žilah in hematogeno.

Sposobnost streptokokov, da povzročijo različne bolezni, je odvisna od:

• vstopne točke (okužbe ran, poporodna sepsa, erizipele itd.; okužbe dihal - škrlatinka, tonzilitis);
• prisotnost različnih dejavnikov patogenosti v streptokokih;
• stanja imunskega sistema: v odsotnosti antitoksične imunosti okužba s toksigenimi streptokoki serološke skupine A vodi do razvoja škrlatinke, v prisotnosti antitoksične imunosti pa se pojavi tonzilitis;
• senzibilizirajoče lastnosti streptokokov; v veliki meri določajo posebnost patogeneze streptokoknih bolezni in so glavni vzrok za zaplete, kot so nefrozonefritis, artritis, poškodbe srčno-žilnega sistema itd.;
• gnojne in septične funkcije streptokokov;
• prisotnost velikega števila serovariant streptokokov seroskupine A glede na M-antigen.

Protimikrobna imunost, ki jo povzročajo protitelesa proti proteinu M, je tipsko specifična, in ker obstaja veliko serovariant za antigen M, so možni ponavljajoči se primeri tonzilitisa, erizipel in drugih streptokoknih bolezni. Patogeneza kroničnih okužb, ki jih povzročajo streptokoki, je bolj zapletena: kronični tonzilitis, revmatizem, nefritis. Naslednje okoliščine potrjujejo etiološko vlogo streptokokov seroskupine A pri njih:

• Te bolezni se običajno pojavijo po akutnih streptokoknih okužbah (tonzilitis, škrlatinka);
• Pri takih bolnikih se v krvi pogosto, zlasti med poslabšanji, nahajajo streptokoki ali njihove L-oblike in antigeni, na sluznici žrela pa praviloma hemolitični ali zelenkasti streptokoki;
• stalno odkrivanje protiteles proti različnim streptokoknim antigenom. Pri bolnikih z revmatizmom med poslabšanjem je še posebej diagnostično pomembno odkrivanje visokih titrov protiteles proti O-streptolizinom in antihialuronidazi v krvi;
• razvoj senzibilizacije na različne streptokokne antigene, vključno s toplotno stabilno komponento eritrogenina. Možno je, da imajo avtoprotitelesa proti vezivnemu oziroma ledvičnemu tkivu vlogo pri razvoju revmatizma in nefritisa;
• očiten terapevtski učinek uporabe antibiotikov proti streptokokom (penicilin) med revmatičnimi napadi.

Škrlatinka

Škrlatinka (pozno latinsko scarlatium - svetlo rdeča barva) je akutna nalezljiva bolezen, ki se klinično kaže kot tonzilitis, limfadenitis, drobnotočkovni svetlo rdeč izpuščaj na koži in sluznici s poznejšim luščenjem, pa tudi splošna zastrupitev telesa in nagnjenost k gnojno-septičnim in alergijskim zapletom.

Škrlatinko povzročajo beta-hemolitični streptokoki skupine A, ki imajo M-antigen in proizvajajo eritrogenin. Etiološko vlogo pri škrlatinki so pripisali različnim mikroorganizmom - protozojem, anaerobnim in drugim kokom, streptokokom, filtrabilnim oblikam streptokokov, virusom. Odločilno vlogo k razjasnitvi pravega vzroka škrlatinke so dali ruski znanstveniki G. N. Gabričevski, I. G. Savčenko in ameriška znanstvenika Dick (GF Dick in G. H. Dick). I. G. Savčenko je že v letih 1905–1906 pokazal, da streptokok škrlatne mrzlice proizvaja toksin, antitoksični serum, ki ga je pridobil, pa ima dober terapevtski učinek. Na podlagi dela I. G. Savčenka sta zakonca Dick v letih 1923–1924 pokazala, da:

• intradermalna aplikacija majhnega odmerka toksina posameznikom, ki niso preboleli škrlatinke, povzroči pozitivno lokalno toksično reakcijo v obliki rdečice in otekline (Dickova reakcija);
• pri ljudeh, ki so preboleli škrlatinko, je ta reakcija negativna (toksin nevtralizira antitoksin, ki ga imajo);
• Vnos velikih odmerkov toksina subkutano posameznikom, ki niso preboleli škrlatinke, povzroči razvoj simptomov, značilnih za škrlatinko.

Končno so z okužbo prostovoljcev s streptokokno kulturo uspeli reproducirati škrlatinko. Trenutno je streptokokna etiologija škrlatinke splošno prepoznana. Posebnost je, da škrlatinke ne povzroča en sam serotip streptokokov, temveč kateri koli od beta-hemolitičnih streptokokov, ki imajo M-antigen in proizvajajo eritrogenin. Vendar pa v epidemiologiji škrlatinke v različnih državah, različnih regijah in ob različnih časih glavno vlogo igrajo streptokoki, ki imajo različne serotipe M-antigena (1, 2, 4 ali drugega) in proizvajajo eritrogenine različnih serotipov (A, B, C). Možna je sprememba teh serotipov.

Glavni dejavniki patogenosti streptokokov pri škrlatinki so eksotoksin (eritrogenin), piogeno-septične in alergene lastnosti streptokoka in njegovega eritrogenina. Eritrogenin je sestavljen iz dveh komponent - toplotno labilne beljakovine (samega toksina) in toplotno stabilne snovi z alergenimi lastnostmi.

Škrlatinka se prenaša predvsem po kapljicah v zraku, vstopna točka pa je lahko tudi katera koli rana. Inkubacijska doba je 3-7, včasih 11 dni. Patogeneza škrlatinke odraža 3 glavne točke, povezane z lastnostmi patogena:

• delovanje toksina škrlatinke, ki povzroči razvoj toksikoze - prvega obdobja bolezni. Zanj je značilna poškodba perifernih krvnih žil, pojav drobnopičastega izpuščaja svetlo rdeče barve, pa tudi zvišanje temperature in splošna zastrupitev. Razvoj imunosti je povezan s pojavom in kopičenjem antitoksina v krvi;
• delovanje samega streptokoka. Je nespecifično in se kaže v razvoju različnih gnojno-septičnih procesov (otitis, limfadenitis, nefritis se pojavijo v 2.-3. tednu bolezni);
• senzibilizacija telesa. To se kaže v obliki različnih zapletov, kot so nefrozonefritis, poliartritis, srčno-žilne bolezni itd. v 2. do 3. tednu bolezni.

V kliniki škrlatinke ločimo tudi I. stopnjo (toksikoza) in II. stopnjo, ko opazimo gnojno-vnetne in alergijske zaplete. Zaradi uporabe antibiotikov (penicilina) za zdravljenje škrlatinke sta se pogostost in resnost zapletov znatno zmanjšali.

Postinfekcijska imunost

Močan, dolgotrajen (ponavljajoče se bolezni opazimo v 2–16 % primerov), ki ga povzročajo antitoksini in celice imunskega spomina. Tisti, ki so okrevali po bolezni, ohranijo tudi alergijsko stanje na alergen škrlatinke. Zazna se z intradermalno injekcijo ubitih streptokokov. Tisti, ki so okrevali po bolezni, imajo na mestu injiciranja rdečico, oteklino in bolečino (Aristovsky-Fanconijev test). Dickova reakcija se uporablja za preverjanje antitoksične imunosti pri otrocih. Z njeno pomočjo je bilo ugotovljeno, da se pasivna imunost pri otrocih prvega leta življenja ohranja v prvih 3–4 mesecih.

Laboratorijska diagnostika škrlatinke

V tipičnih primerih je klinična slika škrlatinke tako jasna, da se bakteriološka diagnostika ne izvaja. V drugih primerih sestoji iz izolacije čiste kulture beta-hemolitičnega streptokoka, ki ga najdemo na sluznici žrela pri vseh bolnikih s škrlatinko.

Aerobni grampozitivni koki, razvrščeni v rodove Aerococcus, Leuconococcus, Pediococcus in Lactococcus, so značilni po šibki patogenosti. Bolezni, ki jih povzročajo pri ljudeh, so redke in se pojavljajo predvsem pri posameznikih z oslabljenim imunskim sistemom.

Razvrstitev streptokokov

Rod streptokokov vključuje približno 50 vrst. Med njimi so 4 patogene (S. pyogenes, S. pneumoniae, S. agalactiae in S. equi), 5 pogojno patogenih in več kot 20 oportunističnih vrst. Zaradi lažjega razumevanja je celoten rod razdeljen v 4 skupine z uporabo naslednjih značilnosti: rast pri temperaturi 10 °C; rast pri 45 °C; rast na gojišču, ki vsebuje 6,5 % NaCl; rast na gojišču s pH 9,6; rast na gojišču, ki vsebuje 40 % žolča; rast v mleku z 0,1 % metilenskega modrila; rast po segrevanju pri temperaturi 60 °C 30 minut.

Večina patogenih streptokokov spada v prvo skupino (vsi našteti znaki so običajno negativni). Enterokoki (serogrupa D), ki prav tako povzročajo različne človeške bolezni, spadajo v tretjo skupino (vsi našteti znaki so običajno pozitivni).

Najenostavnejša klasifikacija temelji na razmerju med streptokoki in eritrociti. Razlikujemo med:

• b-hemolitični streptokoki - pri gojenju na krvnem agarju je okoli kolonije jasno območje hemolize;
• a-hemolitični streptokoki - zelenkasta obarvanost okoli kolonije in delna hemoliza (ozelenitev povzroči pretvorba oksihemoglobina v methemoglobin);
• a1-hemolitični streptokoki v primerjavi z b-hemolitičnimi streptokoki tvorijo manj izrazito in motno območje hemolize;
• α- in α-streptokoki se imenujejo S. viridans (zeleni streptokoki);
• γ-nehemolitični streptokoki ne povzročajo hemolize na trdnem hranilnem mediju. Serološka klasifikacija je pridobila velik praktični pomen.

Streptokoki imajo kompleksno antigensko strukturo: imajo skupni antigen za celoten rod in različne druge antigene. Med njimi so za klasifikacijo še posebej pomembni skupinsko specifični polisaharidni antigeni, lokalizirani v celični steni. Glede na te antigene so na predlog R. Lansfelda streptokoki razdeljeni v serološke skupine, označene s črkami A, B, C, D, F, G itd. Trenutno je znanih 20 seroloških skupin streptokokov (od A do V). Streptokoki, patogeni za ljudi, spadajo v skupino A, v skupine B in D, redkeje v C, F in G. V zvezi s tem je določanje skupinske pripadnosti streptokokov odločilni trenutek pri diagnozi bolezni, ki jih povzročajo. Skupinski polisaharidni antigeni se določajo z uporabo ustreznih antiserumov v reakciji obarjanja.

Poleg skupinskih antigenov so v hemolitičnih streptokokih našli tudi tipsko specifične antigene. Pri streptokokih skupine A so to proteini M, T in R. Protein M je v kislem mediju toplotno odporen, vendar ga uničita tripsin in pepsin. Dokaže se po hidrolizi streptokokov s klorovodikovo kislino z uporabo precipitacijske reakcije. Protein T se uniči s segrevanjem v kislem mediju, vendar je odporen na tripsin in pepsin. Določi se z aglutinacijsko reakcijo. R-antigen so našli tudi v streptokokih seroskupin B, C in D. Občutljiv je na pepsin, ne pa na tripsin, uniči se s segrevanjem v prisotnosti kisline, vendar je odporen na zmerno segrevanje v šibki alkalni raztopini. Glede na M-antigen so hemolitični streptokoki seroskupine A razdeljeni na veliko število serovariant (približno 100), njihova določitev pa je epidemiološkega pomena. Glede na T-protein so streptokoki seroskupine A prav tako razdeljeni na več deset serovariant. V skupini B ločimo 8 serovariant.

Streptokoki imajo tudi navzkrižno reaktivne antigene, skupne antigenom celic bazalne plasti kožnega epitelija in epitelijskih celic kortikalnih in medularnih con timusa, kar je lahko vzrok za avtoimunske motnje, ki jih povzročajo ti koki. V celični steni streptokokov je bil najden antigen (receptor I), ki je povezan z njihovo sposobnostjo, tako kot stafilokoki z proteinom A, da interagirajo s Fc fragmentom molekule IgG.

Bolezni, ki jih povzročajo streptokoki, so razdeljene v 11 razredov. Glavne skupine teh bolezni so:

• različni gnojni procesi - abscesi, flegmon, otitis, peritonitis, plevritis, osteomielitis itd.;
• erizipela - okužba rane (vnetje limfnih žil kože in podkožnega tkiva);
• gnojni zapleti ran (zlasti v vojnem času) - abscesi, flegmoni, sepsa itd.;
• tonzilitis - akutni in kronični;
• sepsa: akutna sepsa (akutni endokarditis); kronična sepsa (kronični endokarditis); poporodna (puerperalna) sepsa;
• revmatizem;
• pljučnica, meningitis, plazeča razjeda roženice (pnevmokok);
• škrlatinka;
• zobna gniloba - njen povzročitelj je najpogosteje S. mutatis. Izolirani in preučeni so bili geni kariogenih streptokokov, odgovornih za sintezo encimov, ki zagotavljajo kolonizacijo površine zob in dlesni s temi streptokoki.

Čeprav večina streptokokov, patogenih za ljudi, spada v seroskupino A, imajo streptokoki seroskupin D in B prav tako pomembno vlogo v človeški patologiji. Streptokoki seroskupine D (enterokoki) so prepoznani kot povzročitelji okužb ran, različnih gnojnih kirurških bolezni, gnojnih zapletov pri nosečnicah, porodnicah in ginekoloških bolnikih, okužijo ledvice, mehur, povzročajo sepso, endokarditis, pljučnico, zastrupitev s hrano (proteolitične različice enterokokov). Streptokoki seroskupine B (S. agalactiae) pogosto povzročajo bolezni pri novorojenčkih - okužbe dihal, meningitis, sepso. Epidemiološko so povezani z nosilstvom te vrste streptokokov pri materi in osebju porodnišnic.

Anaerobni streptokoki (Peptostreptococcus), ki jih pri zdravih ljudeh najdemo kot del mikroflore dihalnih poti, ust, nazofarinksa, črevesja in nožnice, so lahko tudi krivci za gnojno-septične bolezni - apendicitis, poporodno sepso itd.

[ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ]

Laboratorijska diagnostika streptokokne okužbe

Glavna metoda diagnosticiranja streptokoknih bolezni je bakteriološka. Material za študijo so kri, gnoj, sluz iz žrela, zobne obloge iz tonzil in izcedek iz rane. Odločilna faza študije izolirane čiste kulture je določitev njene seroskupine. Za ta namen se uporabljata dve metodi.

• Serološka - določanje skupinskega polisaharida z uporabo precipitacijske reakcije. V ta namen se uporabijo ustrezni skupinsko specifični serumi. Če je sev beta-hemolitični, se njegov polisaharidni antigen ekstrahira s HCl in testira z antiserumi seroskupin A, B, C, D, F in G. Če sev ne povzroča beta-hemolize, se njegov antigen ekstrahira in testira samo z antiserumi skupin B in D. Antiserumi skupin A, C, F in G pogosto navzkrižno reagirajo z alfa-hemolitičnimi in nehemolitičnimi streptokoki. Streptokoke, ki ne povzročajo beta-hemolize in ne spadajo v skupine B in D, identificiramo z drugimi fiziološkimi testi. Streptokoki skupine D so izolirani kot ločen rod, Enterococcus.
• Metoda razvrščanja v skupine temelji na sposobnosti aminopeptidaze (encima, ki ga proizvajajo streptokoki seroskupin A in D), da hidrolizira pirolidin-naftilamid. V ta namen se proizvajajo komercialni kompleti potrebnih reagentov za določanje streptokokov skupine A v krvnih in jušnih kulturah. Vendar pa je specifičnost te metode manjša od 80 %.

Serotipizacija streptokokov seroskupine A se izvaja z uporabo precipitacijske reakcije (določa serotip M) ali aglutinacijske reakcije (določa serotip T) samo za epidemiološke namene.

Med serološkimi reakcijami za odkrivanje streptokokov seroskupin A, B, C, D, F in G se uporabljajo koaglutinacijske in lateks aglutinacijske reakcije. Določanje titra protiteles proti hialuronidazi in O-streptolizinu se uporablja kot pomožna metoda za diagnosticiranje revmatizma in za oceno aktivnosti revmatičnega procesa.

IFM se lahko uporablja tudi za odkrivanje streptokoknih polisaharidni antigenov.