Streptokoke

Streptokoki pripadaju porodici Streptococcaceae (rod Streptococcus). Prvi ih je otkrio T. Bilroth 1874. tijekom erizipela; L. Pasteur 1878. tijekom postporođajne sepse; a u čistoj kulturi ih je 1883. izolirao F. Feleisen.

Streptokoki (grčki streptos - lanac i coccus - zrno) su gram-pozitivne, citokrom-negativne, katalaza-negativne stanice sfernog ili jajolikog oblika promjera 0,6-1,0 μm, koje rastu u obliku lanaca različitih duljina ili kao tetrakoki; nepokretne (osim nekih predstavnika seroskupine D); sadržaj G + C u DNA je 32-44 mol % (za porodicu). Ne tvore spore. Patogeni streptokoki tvore kapsulu. Streptokoki su fakultativni anaerobi, ali postoje i strogi anaerobi. Temperaturni optimum je 37 °C, optimalni pH je 7,2-7,6. Patogeni streptokoki ili ne rastu ili vrlo slabo rastu na običnim hranjivim podlogama. Za njihov uzgoj obično se koriste šećerna juha i krvni agar koji sadrži 5% defibrinirane krvi. Podloga ne smije sadržavati reducirajuće šećere, jer inhibiraju hemolizu. Na juhi je rast donje-parijetalni u obliku mrvičastog taloga, juha je prozirna. Streptokoki koji tvore kratke lance uzrokuju zamućenje juhe. Na gustim medijima streptokoki seroskupine A tvore kolonije tri vrste:

• mukoidne - velike, sjajne, podsjećaju na kap vode, ali imaju viskoznu konzistenciju. Takve kolonije nastaju od svježe izoliranih virulentnih sojeva koji imaju kapsulu;
• hrapave - veće od mukoidnih, ravne, s neravnom površinom i nazubljenim rubovima. Takve kolonije tvore virulentni sojevi koji imaju M-antigene;
• glatke, manje kolonije s ravnim rubovima; tvore nevirulentne kulture.

Streptokoki fermentiraju glukozu, maltozu, saharozu i neke druge ugljikohidrate stvarajući kiselinu bez plina (osim S. kefira, koji stvara kiselinu i plin), ne zgrušavaju mlijeko (osim S. lactis) i nemaju proteolitička svojstva (osim nekih enterokoka).

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

Glavni čimbenici patogenosti streptokoka

Protein M je glavni faktor patogenosti. M-proteini streptokoka su fibrilarne molekule koje tvore fimbrije na površini stanične stijenke streptokoka skupine A. M-protein određuje adhezivna svojstva, inhibira fagocitozu, određuje specifičnost tipa antigena i ima superantigenska svojstva. Antitijela na M-antigen imaju zaštitna svojstva (antitijela na T- i R-proteine nemaju takva svojstva). M-slični proteini nalaze se u streptokokima skupine C i G i moguće su faktori njihove patogenosti.

Kapsula. Sastoji se od hijaluronske kiseline, slične onoj koja se nalazi u tkivu, pa fagociti ne prepoznaju streptokoke s kapsulom kao strane antigene.

Eritrogenin je toksin šarlaha, superantigen, koji uzrokuje sindrom stočnog šoka (TSS). Postoje tri serotipa (A, B, C). Kod pacijenata sa šarlahom uzrokuje jarko crveni osip na koži i sluznici. Ima pirogeni, alergeni, imunosupresivni i mitogeni učinak te uništava trombocite.

Hemolizin (streptolizin) O uništava eritrocite, ima citotoksični učinak, uključujući leukotoksični i kardiotoksični, a proizvodi ga većina streptokoka seroskupina A, C i G.

Hemolizin (streptolizin) S ima hemolitički i citotoksični učinak. Za razliku od streptolizina O, streptolizin S je vrlo slab antigen, a proizvode ga i streptokoki seroskupina A, C i G.

Streptokinaza je enzim koji pretvara preaktivator u aktivator, a plazminogen u plazmin, koji hidrolizira fibrin. Dakle, streptokinaza, aktivirajući fibrinolizin u krvi, povećava invazivna svojstva streptokoka.

Inhibitorni faktor kemotaksije (aminopeptidaza) inhibira pokretljivost neutrofilnih fagocita.

Hijaluronidaza je faktor invazije.

Faktor mutnoće je hidroliza serumskih lipoproteina.

Proteaze - uništavanje raznih proteina; moguće povezano s toksičnošću tkiva.

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

Sposobnost interakcije s Fc fragmentom IgG putem I receptora - inhibicija sustava komplementa i aktivnosti fagocita.

Izražena alergena svojstva streptokoka, koja uzrokuju senzibilizaciju tijela.

Otpornost na streptokok

Streptokoki dobro podnose niske temperature, prilično su otporni na isušivanje, posebno u proteinskom okruženju (krv, gnoj, sluz), te ostaju održivi nekoliko mjeseci na predmetima i prašini. Kada se zagriju na temperaturu od 56 °C, uginu nakon 30 minuta, osim streptokoka skupine D, koji mogu podnijeti zagrijavanje na 70 °C tijekom 1 sata. 3-5%-tna otopina karbolne kiseline i lizola ubija ih unutar 15 minuta.

Postinfektivni imunitet

Glavnu ulogu u njegovom nastanku igraju antitoksini i tipski specifična M-antitijela. Antitoksični imunitet nakon šarlaha je jak i dugotrajan. Antimikrobni imunitet je također jak i dugotrajan, ali je njegova učinkovitost ograničena tipski specifičnošću M-antitijela.

Epidemiologija streptokokne infekcije

Izvor egzogene streptokokne infekcije su pacijenti s akutnim streptokoknim bolestima (tonzilitis, šarlah, upala pluća), kao i rekonvalescenti nakon njih. Glavni put infekcije je zrakom, u ostalim slučajevima - izravnim kontaktom i vrlo rijetko alimentarno (mlijeko i drugi prehrambeni proizvodi).

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

Simptomi streptokokne infekcije

Streptokoki su stanovnici sluznica gornjih dišnih putova, probavnog i genitourinarnog trakta, stoga bolesti koje uzrokuju mogu biti endogene ili egzogene, tj. uzrokovane ili vlastitim kokima ili kao posljedica infekcije izvana. Prodrom kroz oštećenu kožu, streptokoki se šire iz lokalnog žarišta limfnim i krvožilnim sustavom. Infekcija kapljicama u zraku ili prašinom u zraku dovodi do oštećenja limfoidnog tkiva ( tonzilitis ), proces zahvaća regionalne limfne čvorove, odakle se patogen širi limfnim žilama i hematogeno.

Sposobnost streptokoka da uzrokuju različite bolesti ovisi o:

• ulazne točke (infekcije rana, puerperalna sepsa, erizipel itd.; infekcije dišnih putova - šarlah, tonzilitis);
• prisutnost različitih faktora patogenosti u streptokokima;
• stanja imunološkog sustava: u nedostatku antitoksičnog imuniteta, infekcija toksigenim streptokokima serogrupe A dovodi do razvoja šarlaha, a u prisutnosti antitoksičnog imuniteta javlja se tonzilitis;
• senzibilizirajuća svojstva streptokoka; oni uvelike određuju osobitost patogeneze streptokoknih bolesti i glavni su uzrok komplikacija poput nefrosonefritisa, artritisa, oštećenja kardiovaskularnog sustava itd.;
• gnojne i septičke funkcije streptokoka;
• prisutnost velikog broja serovarijanti streptokoka seroskupine A prema M-antigenu.

Antimikrobni imunitet, koji je uzrokovan antitijelima na M protein, specifičan je za tip, a budući da postoji mnogo serovarijanti za M antigen, mogući su ponovljeni slučajevi tonzilitisa, erizipela i drugih streptokoknih bolesti. Patogeneza kroničnih infekcija uzrokovanih streptokokima je složenija: kronični tonzilitis, reumatizam, nefritis. Sljedeće okolnosti potvrđuju etiološku ulogu streptokoka seroskupine A u njima:

• Ove bolesti se obično javljaju nakon akutnih streptokoknih infekcija (tonzilitis, šarlah);
• U takvih bolesnika, streptokoki ili njihovi L-oblici i antigeni se često nalaze u krvi, posebno tijekom egzacerbacija, te, u pravilu, hemolitički ili zeleni streptokoki na sluznici ždrijela;
• stalno otkrivanje antitijela na različite streptokokne antigene. Od posebne dijagnostičke vrijednosti kod pacijenata s reumom tijekom pogoršanja ima otkrivanje anti-O-streptolizina i antihijaluronidaznih antitijela u visokim titrima u krvi;
• razvoj senzibilizacije na različite streptokokne antigene, uključujući termostabilnu komponentu eritrogenina. Moguće je da autoantitijela na vezivno odnosno bubrežno tkivo igraju ulogu u razvoju reume i nefritisa;
• očit terapijski učinak upotrebe antibiotika protiv streptokoka (penicilin) tijekom reumatskih napadaja.

Šarlah

Šarlah (kasnolatinski scarlatium - jarko crvena boja) je akutna zarazna bolest koja se klinički manifestira kao tonzilitis, limfadenitis, sitnotočkasti jarkocrveni osip na koži i sluznici s naknadnim ljuštenjem, kao i opća intoksikacija tijela i sklonost gnojno-septičkim i alergijskim komplikacijama.

Šarlah uzrokuju beta-hemolitički streptokoki skupine A, koji imaju M-antigen i proizvode eritrogenin. Etiološka uloga u šarlahu pripisana je raznim mikroorganizmima - protozoama, anaerobnim i drugim kokima, streptokokima, filtrabilnim oblicima streptokoka, virusima. Odlučujući doprinos razjašnjavanju pravog uzroka šarlaha dali su ruski znanstvenici G. N. Gabričevski, I. G. Savčenko i američki znanstvenici Dick (GF Dick i G. H. Dick). I. G. Savčenko je još 1905.-1906. pokazao da streptokok šarlaha proizvodi toksin, a antitoksični serum koji je on dobio ima dobar terapijski učinak. Na temelju rada I. G. Savčenka, supružnici Dick su 1923.-1924. pokazali da:

• intradermalna primjena male doze toksina osobama koje nisu preboljele šarlah uzrokuje pozitivnu lokalnu toksičnu reakciju u obliku crvenila i otekline (Dickova reakcija);
• kod osoba koje su preboljele šarlah, ova reakcija je negativna (toksin neutralizira antitoksin koji imaju);
• Unošenje velikih doza toksina potkožno osobama koje nisu preboljele šarlah uzrokuje razvoj simptoma karakterističnih za šarlah.

Konačno, zarazom dobrovoljaca streptokoknom kulturom uspjeli su reproducirati šarlah. Trenutno je streptokokna etiologija šarlaha općenito prepoznata. Posebnost je u tome što šarlah ne uzrokuje jedan određeni serotip streptokoka, već bilo koji od beta-hemolitičkih streptokoka koji imaju M-antigen i proizvode eritrogenin. Međutim, u epidemiologiji šarlaha u različitim zemljama, u različitim regijama i u različito vrijeme, glavnu ulogu igraju streptokoki koji imaju različite serotipove M-antigena (1, 2, 4 ili drugi) i proizvode eritrogenine različitih serotipova (A, B, C). Moguća je promjena tih serotipova.

Glavni čimbenici patogenosti streptokoka kod šarlaha su egzotoksin (eritrogenin), piogeno-septička i alergena svojstva streptokoka i njegovog eritrogenina. Eritrogenin se sastoji od dvije komponente - termolabilnog proteina (samog toksina) i termostabilne tvari s alergenim svojstvima.

Šarlah se prenosi uglavnom kapljicama iz zraka, ali bilo koja površina rane također može biti ulazna točka. Inkubacija je 3-7, ponekad 11 dana. Patogeneza šarlaha odražava 3 glavne točke povezane sa svojstvima patogena:

• djelovanje toksina šarlaha, koji uzrokuje razvoj toksikoze - prvog razdoblja bolesti. Karakterizira ga oštećenje perifernih krvnih žila, pojava osipa u obliku sitnih točaka jarko crvene boje, kao i povišena temperatura i opća intoksikacija. Razvoj imuniteta povezan je s pojavom i nakupljanjem antitoksina u krvi;
• djelovanje samog streptokoka. Nespecifično je i manifestira se razvojem različitih gnojno-septičkih procesa (otitis, limfadenitis, nefritis pojavljuju se u 2-3. tjednu bolesti);
• senzibilizacija tijela. Očituje se u obliku raznih komplikacija poput nefrosonefritisa, poliartritisa, kardiovaskularnih bolesti itd. u 2.-3. tjednu bolesti.

U klinici šarlaha razlikuju se i stadij I (toksikoza) i stadij II, kada se opažaju gnojno-upalne i alergijske komplikacije. Zbog upotrebe antibiotika (penicilina) za liječenje šarlaha, učestalost i težina komplikacija značajno su se smanjile.

Postinfektivni imunitet

Snažno, dugotrajno (recidivne bolesti se opažaju u 2-16% slučajeva), uzrokovano antitoksinima i imunološkim memorijskim stanicama. Oni koji su se oporavili od bolesti također zadržavaju alergijsko stanje na alergen šarlaha. Otkriva se intradermalnom injekcijom ubijenih streptokoka. Oni koji su se oporavili od bolesti imaju crvenilo, oteklinu i bol na mjestu injekcije (Aristovsky-Fanconi test). Dickova reakcija se koristi za provjeru antitoksičnog imuniteta kod djece. Uz njegovu pomoć utvrđeno je da se pasivni imunitet kod djece prve godine života održava tijekom prva 3-4 mjeseca.

Laboratorijska dijagnostika šarlaha

U tipičnim slučajevima klinička slika šarlaha je toliko jasna da se bakteriološka dijagnostika ne provodi. U drugim slučajevima sastoji se od izolacije čiste kulture beta-hemolitičkog streptokoka, koji se nalazi na sluznici ždrijela kod svih pacijenata sa šarlahom.

Aerobne gram-pozitivne koke, klasificirane u rodove Aerococcus, Leuconococcus, Pediococcus i Lactococcus, karakterizira slaba patogenost. Bolesti koje uzrokuju kod ljudi su rijetke i uglavnom se javljaju kod osoba s oštećenim imunološkim sustavom.

Klasifikacija streptokoka

Rod streptokoka obuhvaća oko 50 vrsta. Među njima postoje 4 patogene (S. pyogenes, S. pneumoniae, S. agalactiae i S. equi), 5 uvjetno patogenih i više od 20 oportunističkih vrsta. Radi lakšeg snalaženja, cijeli rod je podijeljen u 4 skupine koristeći sljedeće karakteristike: rast na temperaturi od 10 °C; rast na 45 °C; rast na mediju koji sadrži 6,5% NaCl; rast na mediju s pH 9,6; rast na mediju koji sadrži 40% žuči; rast u mlijeku s 0,1% metilenskog plavog; rast nakon zagrijavanja na temperaturi od 60 °C tijekom 30 minuta.

Većina patogenih streptokoka pripada prvoj skupini (svi navedeni znakovi su obično negativni). Enterokoki (serogrupa D), koji također uzrokuju razne ljudske bolesti, pripadaju trećoj skupini (svi navedeni znakovi su obično pozitivni).

Najjednostavnija klasifikacija temelji se na omjeru streptokoka i eritrocita. Razlikuje se između:

• b-hemolitički streptokoki - pri rastu na krvnom agaru postoji jasna zona hemolize oko kolonije;
• a-hemolitički streptokoki - zelenkasta obojenost oko kolonije i djelomična hemoliza (zelenjenje je uzrokovano pretvorbom oksihemoglobina u methemoglobin);
• a1-hemolitički streptokoki, u usporedbi s b-hemolitičkim streptokokima, tvore manje izraženu i mutnu zonu hemolize;
• a- i al-streptokoki nazivaju se S. viridans (zeleni streptokoki);
• y-nehemolitički streptokoki ne uzrokuju hemolizu na čvrstoj hranjivoj podlozi. Serološka klasifikacija dobila je veliku praktičnu važnost.

Streptokoki imaju složenu antigensku strukturu: imaju zajednički antigen za cijeli rod i razne druge antigene. Među njima, za klasifikaciju su od posebne važnosti grupno specifični polisaharidni antigeni lokalizirani u staničnoj stijenci. Prema tim antigenima, na prijedlog R. Lansfelda, streptokoki se dijele u serološke skupine označene slovima A, B, C, D, F, G itd. Trenutno je poznato 20 seroloških skupina streptokoka (od A do V). Streptokoki patogeni za ljude pripadaju skupini A, skupinama B i D, rjeđe C, F i G. U tom smislu, određivanje grupne pripadnosti streptokoka odlučujući je trenutak u dijagnozi bolesti koje uzrokuju. Grupni polisaharidni antigeni određuju se pomoću odgovarajućih antiseruma u reakciji taloženja.

Osim grupnih antigena, u hemolitičkih streptokokima pronađeni su i tipski specifični antigeni. U streptokokima skupine A to su proteini M, T i R. Protein M je otporan na toplinu u kiselom mediju, ali ga uništavaju tripsin i pepsin. Detektira se nakon hidrolize streptokoka klorovodičnom kiselinom pomoću reakcije taloženja. Protein T se uništava zagrijavanjem u kiselom mediju, ali je otporan na tripsin i pepsin. Određuje se pomoću reakcije aglutinacije. R-antigen je također pronađen u streptokokima seroskupina B, C i D. Osjetljiv je na pepsin, ali ne i na tripsin, uništava se zagrijavanjem u prisutnosti kiseline, ali je otporan na umjereno zagrijavanje u slaboj alkalnoj otopini. Prema M-antigenu, hemolitički streptokoki seroskupine A dijele se na veliki broj serovarijanti (oko 100), njihovo određivanje je od epidemiološkog značaja. Prema T-proteinu, streptokoki seroskupine A također se dijele na nekoliko desetaka serovarijanti. U skupini B razlikuje se 8 serovarijanti.

Streptokoki također imaju unakrsno reaktivne antigene zajedničke antigenima stanica bazalnog sloja kožnog epitela i epitelnih stanica kortikalnih i medularnih zona timusa, što može biti uzrok autoimunih poremećaja uzrokovanih ovim kokima. U staničnoj stijenci streptokoka pronađen je antigen (receptor I), što je povezano s njihovom sposobnošću, poput stafilokoka s proteinom A, da interagiraju s Fc fragmentom molekule IgG.

Bolesti uzrokovane streptokokima podijeljene su u 11 klasa. Glavne skupine tih bolesti su:

• razni gnojni procesi - apscesi, flegmoni, otitis, peritonitis, pleuritis, osteomijelitis itd.;
• erizipel - infekcija rane (upala limfnih žila kože i potkožnog tkiva);
• gnojne komplikacije rana (osobito u ratno vrijeme) - apscesi, flegmoni, sepsa itd.;
• tonzilitis - akutni i kronični;
• sepsa: akutna sepsa (akutni endokarditis); kronična sepsa (kronični endokarditis); postporođajna (puerperalna) sepsa;
• reumatizam;
• upala pluća, meningitis, puzajući ulkus rožnice (pneumokok);
• šarlah;
• zubni karijes - njegov uzročnik je najčešće S. mutatis. Izolirani su i proučeni geni kariogenih streptokoka odgovornih za sintezu enzima koji osiguravaju kolonizaciju površine zubi i desni tim streptokokima.

Iako većina streptokoka patogenih za ljude pripada seroskupini A, streptokoki seroskupina D i B također igraju važnu ulogu u ljudskoj patologiji. Streptokoki seroskupine D (enterokoki) prepoznati su kao uzročnici infekcija rana, raznih gnojnih kirurških bolesti, gnojnih komplikacija kod trudnica, rodilja i ginekoloških bolesnika, inficiraju bubrege, mjehur, uzrokuju sepsu, endokarditis, upalu pluća, trovanje hranom (proteolitičke varijante enterokoka). Streptokoki seroskupine B (S. agalactiae) često uzrokuju bolesti kod novorođenčadi - infekcije dišnih putova, meningitis, sepsu. Epidemiološki su povezani s nošenjem ove vrste streptokoka kod majke i osoblja rodilišta.

Anaerobni streptokoki (Peptostreptococcus), koji se nalaze kod zdravih ljudi kao dio mikroflore dišnih putova, usta, nazofarinksa, crijeva i vagine, također mogu biti krivci za gnojno-septičke bolesti - upalu slijepog crijeva, postporođajnu sepsu itd.

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

Laboratorijska dijagnostika streptokokne infekcije

Glavna metoda dijagnosticiranja streptokoknih bolesti je bakteriološka. Materijal za istraživanje su krv, gnoj, sluz iz ždrijela, plak iz tonzila i iscjedak iz rane. Odlučujuća faza istraživanja izolirane čiste kulture je određivanje njezine serogrupe. U tu svrhu koriste se dvije metode.

• Serološki - određivanje grupnog polisaharida pomoću reakcije precipitacije. U tu svrhu koriste se odgovarajući grupno specifični serumi. Ako je soj beta-hemolitički, njegov polisaharidni antigen se ekstrahira s HCl i testira antiserumima seroskupina A, B, C, D, F i G. Ako soj ne uzrokuje beta-hemolizu, njegov antigen se ekstrahira i testira samo antiserumima skupina B i D. Antiserumi skupina A, C, F i G često križno reagiraju s alfa-hemolitičkim i nehemolitičkim streptokokima. Streptokoki koji ne uzrokuju beta-hemolizu i ne pripadaju skupinama B i D identificiraju se drugim fiziološkim testovima. Streptokoki skupine D izolirani su kao zaseban rod, Enterococcus.
• Metoda grupiranja temelji se na sposobnosti aminopeptidaze (enzima koji proizvode streptokoki seroskupine A i D) da hidrolizira pirolidin-naftilamid. U tu svrhu proizvode se komercijalni setovi potrebnih reagensa za određivanje streptokoka skupine A u krvnim i jušnim kulturama. Međutim, specifičnost ove metode je manja od 80%.

Serotipizacija streptokoka seroskupine A provodi se ili reakcijom precipitacije (određuje serotip M) ili reakcijom aglutinacije (određuje serotip T) samo u epidemiološke svrhe.

Među serološkim reakcijama za otkrivanje streptokoka seroskupina A, B, C, D, F i G koriste se reakcije koaglutinacije i lateks aglutinacije. Određivanje titra antitijela protiv hijaluronidaze i O-streptolizina koristi se kao pomoćna metoda za dijagnosticiranje reumatizma i za procjenu aktivnosti reumatskog procesa.

IFM se također može koristiti za detekciju streptokoknih polisaharidnih antigena.