Streptokoky

Streptokoky patria do čeľade Streptococcaceae (rod Streptococcus). Prvýkrát ich objavil T. Bilroth v roku 1874 počas eryzipelu, L. Pasteur v roku 1878 počas popôrodnej sepsy a v čistej kultúre ich izoloval v roku 1883 F. Feleisen.

Streptokoky (grécke streptos - reťazec a coccus - zrnko) sú grampozitívne, cytochróm-negatívne, kataláza-negatívne bunky guľovitého alebo vajcovitého tvaru s priemerom 0,6-1,0 μm, rastúce vo forme reťazcov rôznych dĺžok alebo ako tetrakoky; nepohyblivé (okrem niektorých zástupcov séroskupiny D); obsah G + C v DNA je 32-44 mol % (pre čeľaď). Netvoria spóry. Patogénne streptokoky tvoria kapsulu. Streptokoky sú fakultatívne anaeróby, ale existujú aj striktné anaeróby. Teplotné optimum je 37 °C, optimálne pH je 7,2-7,6. Patogénne streptokoky buď nerastú, alebo rastú veľmi zle na bežných živných médiách. Na ich kultiváciu sa zvyčajne používa cukrový bujón a krvný agar obsahujúci 5 % defibrinovanej krvi. Médium by nemalo obsahovať redukujúce cukry, pretože inhibujú hemolýzu. Na bujóne je rast spodno-parietálny vo forme drobivého sedimentu, bujón je priehľadný. Streptokoky, ktoré tvoria krátke reťazce, spôsobujú zákal bujónu. Na hustých médiách tvoria streptokoky séroskupiny A kolónie troch typov:

• mukoidné - veľké, lesklé, pripomínajúce kvapku vody, ale majú viskóznu konzistenciu. Takéto kolónie tvoria čerstvo izolované virulentné kmene, ktoré majú kapsulu;
• drsné - väčšie ako mukoidné, ploché, s nerovným povrchom a vrúbkovanými okrajmi. Takéto kolónie tvoria virulentné kmene, ktoré majú M-antigény;
• hladké, menšie kolónie s rovnými okrajmi; tvoria nevirulentné kultúry.

Streptokoky fermentujú glukózu, maltózu, sacharózu a niektoré ďalšie sacharidy za vzniku kyseliny bez plynu (okrem S. kefír, ktorý tvorí kyselinu a plyn), nezrážajú mlieko (okrem S. lactis) a nemajú proteolytické vlastnosti (okrem niektorých enterokokov).

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

Hlavné faktory patogenity streptokokov

Proteín M je hlavným faktorom patogenity. M-proteíny streptokokov sú fibrilárne molekuly, ktoré tvoria fimbrie na povrchu bunkovej steny streptokokov skupiny A. M-proteín určuje adhézne vlastnosti, inhibuje fagocytózu, určuje špecifickosť antigénového typu a má superantigénne vlastnosti. Protilátky proti M-antigénu majú ochranné vlastnosti (protilátky proti T- a R-proteínom takéto vlastnosti nemajú). M-podobné proteíny sa nachádzajú v streptokokoch skupiny C a G a sú pravdepodobne faktormi ich patogenity.

Kapsula. Skladá sa z kyseliny hyalurónovej, podobnej tej, ktorá sa nachádza v tkanive, takže fagocyty nerozpoznávajú streptokoky s kapsulou ako cudzie antigény.

Erytrogénín je toxín šarlachu, superantigén, ktorý spôsobuje syndróm šokového syndrómu (TSS). Existujú tri sérotypy (A, B, C). U pacientov so šarlachom spôsobuje jasnočervenú vyrážku na koži a slizniciach. Má pyrogénny, alergénny, imunosupresívny a mitogénny účinok a ničí krvné doštičky.

Hemolyzín (streptolyzín) O ničí erytrocyty, má cytotoxický účinok vrátane leukotoxického a kardiotoxického a je produkovaný väčšinou streptokokov séroskupín A, C a G.

Hemolyzín (streptolyzín) S má hemolytický a cytotoxický účinok. Na rozdiel od streptolyzínu O je streptolyzín S veľmi slabý antigén, produkujú ho aj streptokoky séroskupín A, C a G.

Streptokináza je enzým, ktorý premieňa preaktivátor na aktivátor a plazminogén na plazmín, ktorý hydrolyzuje fibrín. Streptokináza teda aktivuje krvný fibrinolyzín a zvyšuje invazívne vlastnosti streptokokov.

Inhibičný faktor chemotaxie (aminopeptidáza) inhibuje motilitu neutrofilných fagocytov.

Hyaluronidáza je invázny faktor.

Faktor zákalu je hydrolýza sérových lipoproteínov.

Proteázy - deštrukcia rôznych proteínov; pravdepodobne spojená s tkanivovou toxicitou.

DNázy (A, B, C, D) - hydrolýza DNA.

Schopnosť interagovať s Fc fragmentom IgG prostredníctvom I receptora - inhibícia komplementového systému a fagocytovej aktivity.

Výrazné alergénne vlastnosti streptokokov, ktoré spôsobujú senzibilizáciu tela.

Streptokoková rezistencia

Streptokoky dobre znášajú nízke teploty, sú pomerne odolné voči vysušeniu, najmä v bielkovinovom prostredí (krv, hnis, hlien), a zostávajú životaschopné niekoľko mesiacov na predmetoch a prachu. Pri zahriatí na teplotu 56 °C hynú po 30 minútach, s výnimkou streptokokov skupiny D, ktoré znesú zahriatie na 70 °C počas 1 hodiny. 3-5 % roztok kyseliny karbolovej a lyzolu ich zabije do 15 minút.

Postinfekčná imunita

Hlavnú úlohu pri jeho tvorbe zohrávajú antitoxíny a typovo špecifické M-protilátky. Antitoxická imunita po šarlachu je silná a dlhotrvajúca. Antimikrobiálna imunita je tiež silná a dlhotrvajúca, ale jej účinnosť je obmedzená typovo špecifickou M-protilátkou.

Epidemiológia streptokokovej infekcie

Zdrojom exogénnej streptokokovej infekcie sú pacienti s akútnymi streptokokovými ochoreniami (angína, šarlach, zápal pľúc), ako aj rekonvalescenti po nich. Hlavnou cestou infekcie je vzduchom, v ostatných prípadoch priamym kontaktom a veľmi zriedkavo alimentárnou cestou (mlieko a iné potravinárske výrobky).

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

Príznaky streptokokovej infekcie

Streptokoky sú obyvateľmi slizníc horných dýchacích ciest, tráviaceho a urogenitálneho traktu, preto ochorenia, ktoré spôsobujú, môžu byť endogénne alebo exogénne, t. j. spôsobené buď vlastnými kokmi, alebo v dôsledku infekcie zvonku. Po preniknutí cez poškodenú kožu sa streptokoky šíria z lokálneho ohniska lymfatickým a obehovým systémom. Infekcia vzduchom prenášanými kvapôčkami alebo prachom vedie k poškodeniu lymfatického tkaniva ( tonzilitída ), proces zahŕňa regionálne lymfatické uzliny, odkiaľ sa patogén šíri lymfatickými cievami a hematogénne.

Schopnosť streptokokov spôsobiť rôzne ochorenia závisí od:

• vstupné body (infekcie rán, puerperálna sepsa, erysipel atď.; infekcie dýchacích ciest - šarlach, tonzilitída);
• prítomnosť rôznych patogenitných faktorov v streptokokoch;
• stavy imunitného systému: pri absencii antitoxickej imunity vedie infekcia toxigénnymi streptokokmi séroskupiny A k rozvoju šarlachu a pri prítomnosti antitoxickej imunity dochádza k tonzilitíde;
• senzibilizačné vlastnosti streptokokov; do značnej miery určujú zvláštnosť patogenézy streptokokových ochorení a sú hlavnou príčinou komplikácií, ako je nefrosonefritída, artritída, poškodenie kardiovaskulárneho systému atď.;
• hnisavé a septické funkcie streptokokov;
• prítomnosť veľkého počtu sérovariantov streptokokov séroskupiny A podľa M-antigénu.

Antimikrobiálna imunita, ktorá je spôsobená protilátkami proti proteínu M, je typovo špecifická a keďže existuje veľa sérovariantov pre antigén M, sú možné opakované prípady tonzilitídy, erysipelu a iných streptokokových ochorení. Patogenéza chronických infekcií spôsobených streptokokmi je zložitejšia: chronická tonzilitída, reumatizmus, nefritída. Nasledujúce okolnosti potvrdzujú etiologickú úlohu streptokokov séroskupiny A v nich:

• Tieto ochorenia sa zvyčajne vyskytujú po akútnych streptokokových infekciách (tonzilitída, šarlach);
• U takýchto pacientov sa v krvi často nachádzajú streptokoky alebo ich L-formy a antigény, najmä počas exacerbácií, a spravidla hemolytické alebo zelenajúce streptokoky na sliznici hltana;
• konštantná detekcia protilátok proti rôznym streptokokovým antigénom. Zvláštnu diagnostickú hodnotu u pacientov s reumatizmom počas exacerbácie má detekcia protilátok proti O-streptolyzínom a antihyaluronidáze vo vysokých titroch v krvi;
• rozvoj senzibilizácie na rôzne streptokokové antigény vrátane tepelne stabilnej zložky erytrogenínu. Je možné, že autoprotilátky proti spojivovému a obličkovému tkanivu zohrávajú úlohu pri rozvoji reumatizmu a nefritídy;
• zrejmý terapeutický účinok užívania antibiotík proti streptokokom (penicilín) počas reumatických záchvatov.

Šarlach

Šarlach (neskorolatinsky scarlatium - jasnočervená farba) je akútne infekčné ochorenie, ktoré sa klinicky prejavuje ako tonzilitída, lymfadenitída, bodkovitá jasnočervená vyrážka na koži a slizniciach s následným olupovaním, ako aj celková intoxikácia tela a sklon k hnisavým septickým a alergickým komplikáciám.

Šarlach je spôsobený beta-hemolytickými streptokokmi skupiny A, ktoré majú M-antigén a produkujú erytrogénín. Etiologická úloha pri šarlachu sa pripisovala rôznym mikroorganizmom - prvokom, anaeróbnym a iným kokom, streptokokom, filtrovateľným formám streptokokov, vírusom. Rozhodujúci príspevok k objasneniu skutočnej príčiny šarlachu urobili ruskí vedci G. N. Gabričevskij, I. G. Savčenko a americkí vedci Dick (GF Dick a G. H. Dick). I. G. Savčenko už v rokoch 1905-1906 preukázal, že streptokok šarlachu produkuje toxín a antitoxické sérum, ktoré získal, má dobrý terapeutický účinok. Na základe práce I. G. Savčenka manželia Dickovci v rokoch 1923-1924 preukázali, že:

• intradermálne podanie malej dávky toxínu jedincom, ktorí nemali šarlach, spôsobuje pozitívnu lokálnu toxickú reakciu vo forme začervenania a opuchu (Dickova reakcia);
• u ľudí, ktorí prekonali šarlach, je táto reakcia negatívna (toxín je neutralizovaný antitoxínom, ktorý majú);
• Podanie veľkých dávok toxínu subkutánne jedincom, ktorí nemali šarlach, spôsobuje u nich rozvoj príznakov charakteristických pre šarlach.

Nakoniec, infikovaním dobrovoľníkov streptokokovou kultúrou boli schopní reprodukovať šarlach. V súčasnosti je streptokoková etiológia šarlachu všeobecne uznávaná. Zvláštnosťou je, že šarlach nie je spôsobený jedným konkrétnym sérotypom streptokokov, ale ktorýmkoľvek z beta-hemolytických streptokokov, ktoré majú M-antigén a produkujú erytrogénín. V epidemiológii šarlachu v rôznych krajinách, v rôznych regiónoch a v rôznych časoch však hlavnú úlohu zohrávajú streptokoky, ktoré majú rôzne sérotypy M-antigénu (1, 2, 4 alebo iný) a produkujú erytrogéníny rôznych sérotypov (A, B, C). Zmena týchto sérotypov je možná.

Hlavnými faktormi patogenity streptokokov pri šarlachu sú exotoxín (erytrogenín), pyogénno-septické a alergénne vlastnosti streptokoka a jeho erytrogenínu. Erytrogenín sa skladá z dvoch zložiek - tepelne labilného proteínu (samotného toxínu) a tepelne stabilnej látky s alergénnymi vlastnosťami.

Šarlach sa prenáša hlavne kvapôčkami vo vzduchu, ale vstupným bodom môže byť aj akýkoľvek povrch rany. Inkubačná doba je 3-7, niekedy 11 dní. Patogenéza šarlachu odráža 3 hlavné body súvisiace s vlastnosťami patogénu:

• pôsobenie toxínu šarlachu, ktorý spôsobuje rozvoj toxikózy - prvého obdobia ochorenia. Je charakterizované poškodením periférnych ciev, výskytom drobnobodovej vyrážky jasne červenej farby, ako aj zvýšením teploty a celkovou intoxikáciou. Vývoj imunity je spojený s výskytom a akumuláciou antitoxínu v krvi;
• pôsobenie samotného streptokoka. Je nešpecifické a prejavuje sa vývojom rôznych hnisavo-septických procesov (zápal stredného ucha, lymfadenitída, nefritída sa objavujú v 2. až 3. týždni ochorenia);
• senzibilizácia tela. Prejavuje sa vo forme rôznych komplikácií, ako je nefrosonefritída, polyartritída, kardiovaskulárne ochorenia atď. v 2. až 3. týždni ochorenia.

V klinike šarlachu sa rozlišuje aj štádium I (toxikóza) a štádium II, keď sa pozorujú hnisavo-zápalové a alergické komplikácie. Vďaka použitiu antibiotík (penicilín) na liečbu šarlachu sa frekvencia a závažnosť komplikácií výrazne znížili.

Postinfekčná imunita

Silný, dlhotrvajúci (opakujúce sa ochorenia sa pozorujú v 2 – 16 % prípadov), spôsobený antitoxínmi a pamäťovými bunkami imunitného systému. Tí, ktorí sa z choroby zotavili, si tiež zachovávajú alergický stav na alergén šarlachu. Zisťuje sa intradermálnou injekciou usmrtených streptokokov. Tí, ktorí sa z choroby zotavili, majú v mieste vpichu začervenanie, opuch a bolestivosť (Aristovsky-Fanconiho test). Dickova reakcia sa používa na kontrolu antitoxickej imunity u detí. S jej pomocou sa zistilo, že pasívna imunita u detí prvého roka života sa udržiava počas prvých 3 – 4 mesiacov.

Laboratórna diagnostika šarlachu

V typických prípadoch je klinický obraz šarlachu taký jasný, že sa bakteriologická diagnostika nevykonáva. V iných prípadoch spočíva v izolácii čistej kultúry beta-hemolytického streptokoka, ktorý sa nachádza na sliznici hltana u všetkých pacientov so šarlachom.

Aeróbne grampozitívne koky, zaradené do rodov Aerococcus, Leuconococcus, Pediococcus a Lactococcus, sa vyznačujú slabou patogenitou. Ochorenia, ktoré u ľudí spôsobujú, sú zriedkavé a vyskytujú sa prevažne u jedincov s oslabeným imunitným systémom.

Klasifikácia streptokokov

Rod streptokokov zahŕňa približne 50 druhov. Medzi nimi sú 4 patogénne (S. pyogenes, S. pneumoniae, S. agalactiae a S. equi), 5 podmienečne patogénnych a viac ako 20 oportunistických druhov. Pre prehľadnosť je celý rod rozdelený do 4 skupín s použitím nasledujúcich charakteristík: rast pri teplote 10 °C; rast pri 45 °C; rast na médiu obsahujúcom 6,5 % NaCl; rast na médiu s pH 9,6; rast na médiu obsahujúcom 40 % žlče; rast v mlieku s 0,1 % metylénovej modrej; rast po zahriatí na teplotu 60 °C počas 30 minút.

Väčšina patogénnych streptokokov patrí do prvej skupiny (všetky uvedené príznaky sú zvyčajne negatívne). Enterokoky (séroskupina D), ktoré tiež spôsobujú rôzne ľudské ochorenia, patria do tretej skupiny (všetky uvedené príznaky sú zvyčajne pozitívne).

Najjednoduchšia klasifikácia je založená na pomere streptokokov k erytrocytom. Rozlišuje sa medzi:

• b-hemolytické streptokoky - pri raste na krvnom agare je okolo kolónie jasná zóna hemolýzy;
• a-hemolytické streptokoky - zelenkasté sfarbenie okolo kolónie a čiastočná hemolýza (zelenanie je spôsobené premenou oxyhemoglobínu na methemoglobín);
• a1-hemolytické streptokoky v porovnaní s b-hemolytickými streptokokmi tvoria menej výraznú a zakalenú zónu hemolýzy;
• α- a α-streptokoky sa nazývajú S. viridans (zelené streptokoky);
• γ-nehemolytické streptokoky nespôsobujú hemolýzu na pevnom živnom médiu. Sérologická klasifikácia získala veľký praktický význam.

Streptokoky majú zložitú antigénnu štruktúru: majú spoločný antigén pre celý rod a rôzne ďalšie antigény. Medzi nimi sú pre klasifikáciu obzvlášť dôležité skupinovo-špecifické polysacharidové antigény lokalizované v bunkovej stene. Podľa týchto antigénov sa na návrh R. Lansfelda streptokoky delia do sérologických skupín označených písmenami A, B, C, D, F, G atď. V súčasnosti je známych 20 sérologických skupín streptokokov (od A po V). Streptokoky patogénne pre ľudí patria do skupiny A, do skupín B a D, menej často do C, F a G. V tomto ohľade je určenie skupinovej príslušnosti streptokokov rozhodujúcim momentom v diagnostike ochorení, ktoré spôsobujú. Skupinové polysacharidové antigény sa stanovujú pomocou zodpovedajúcich antisér v precipitačnej reakcii.

Okrem skupinových antigénov sa v hemolytických streptokokoch našli aj typovo špecifické antigény. V streptokokoch skupiny A sú to proteíny M, T a R. Proteín M je v kyslom prostredí tepelne odolný, ale ničí ho trypsín a pepsín. Detekuje sa po hydrolýze streptokokov kyselinou chlorovodíkovou pomocou precipitačnej reakcie. Proteín T sa ničí zahrievaním v kyslom prostredí, ale je rezistentný voči trypsínu a pepsínu. Stanovuje sa pomocou aglutinačnej reakcie. R-antigén sa tiež nachádza v streptokokoch séroskupín B, C a D. Je citlivý na pepsín, ale nie na trypsín, ničí sa zahrievaním v prítomnosti kyseliny, ale je rezistentný voči miernemu zahrievaniu v slabo alkalickom roztoku. Podľa M-antigénu sa hemolytické streptokoky séroskupiny A delia na veľký počet sérovariantov (približne 100), ich stanovenie má epidemiologický význam. Podľa T-proteínu sa streptokoky séroskupiny A tiež delia na niekoľko desiatok sérovariantov. V skupine B sa rozlišuje 8 sérovariantov.

Streptokoky majú tiež krížovo reagujúce antigény spoločné s antigénmi buniek bazálnej vrstvy kožného epitelu a epitelových buniek kortikálnych a medulárnych zón týmusu, čo môže byť príčinou autoimunitných porúch spôsobených týmito kokmi. V bunkovej stene streptokokov bol nájdený antigén (receptor I), ktorý je spojený s ich schopnosťou, podobne ako stafylokoky s proteínom A, interagovať s Fc fragmentom molekuly IgG.

Choroby spôsobené streptokokmi sa delia do 11 tried. Hlavné skupiny týchto ochorení sú:

• rôzne hnisavé procesy - abscesy, flegmón, zápal stredného ucha, peritonitída, pleuritída, osteomyelitída atď.;
• erysipel - infekcia rany (zápal lymfatických ciev kože a podkožného tkaniva);
• hnisavé komplikácie rán (najmä vo vojnových časoch) - abscesy, flegmón, sepsa atď.;
• zápal mandlí - akútny a chronický;
• sepsa: akútna sepsa (akútna endokarditída); chronická sepsa (chronická endokarditída); popôrodná (puerperálna) sepsa;
• reumatizmus;
• zápal pľúc, meningitída, plazivý vred rohovky (pneumokok);
• šarlach;
• zubný kaz - jeho pôvodcom je najčastejšie S. mutatis. Boli izolované a študované gény kariogénnych streptokokov zodpovedných za syntézu enzýmov, ktoré zabezpečujú kolonizáciu povrchu zubov a ďasien týmito streptokokmi.

Hoci väčšina streptokokov patogénnych pre ľudí patrí do séroskupiny A, streptokoky séroskupín D a B tiež hrajú dôležitú úlohu v ľudskej patológii. Streptokoky séroskupiny D (enterokoky) sú rozpoznané ako pôvodcovia infekcií rán, rôznych hnisavých chirurgických ochorení, hnisavých komplikácií u tehotných žien, rodiacich žien a gynekologických pacientov, infikujú obličky, močový mechúr, spôsobujú sepsu, endokarditídu, zápal pľúc, otravu jedlom (proteolytické varianty enterokokov). Streptokoky séroskupiny B (S. agalactiae) často spôsobujú ochorenia u novorodencov - infekcie dýchacích ciest, meningitídu, sepsu. Epidemiologicky sú spojené s nosičstvom tohto typu streptokokov u matky a personálu pôrodníc.

Anaeróbne streptokoky (Peptostreptococcus), ktoré sa nachádzajú u zdravých ľudí ako súčasť mikroflóry dýchacích ciest, úst, nosohltana, čriev a vagíny, môžu byť tiež vinníkmi hnisavo-septických ochorení - zápalu slepého čreva, popôrodnej sepsy atď.

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

Laboratórna diagnostika streptokokovej infekcie

Hlavnou metódou diagnostiky streptokokových ochorení je bakteriologická. Materiálom na štúdium je krv, hnis, hlien z hltana, plak z mandlí a výtok z rany. Rozhodujúcou fázou štúdia izolovanej čistej kultúry je stanovenie jej séroskupiny. Na tento účel sa používajú dve metódy.

• Sérologické - stanovenie skupinového polysacharidu pomocou precipitačnej reakcie. Na tento účel sa používajú zodpovedajúce skupinovo špecifické séra. Ak je kmeň beta-hemolytický, jeho polysacharidový antigén sa extrahuje HCl a testuje sa antisérami séroskupín A, B, C, D, F a G. Ak kmeň nespôsobuje beta-hemolýzu, jeho antigén sa extrahuje a testuje sa iba antisérami skupín B a D. Antiséra skupín A, C, F a G často krížovo reagujú s alfa-hemolytickými a nehemolytickými streptokokmi. Streptokoky, ktoré nespôsobujú beta-hemolýzu a nepatria do skupín B a D, sa identifikujú inými fyziologickými testami. Streptokoky skupiny D sa izolujú ako samostatný rod, Enterococcus.
• Metóda zoskupovania je založená na schopnosti aminopeptidázy (enzým produkovaný streptokokmi séroskupiny A a D) hydrolyzovať pyrolidín-naftylamid. Na tento účel sa vyrábajú komerčné súpravy potrebných činidiel na stanovenie streptokokov skupiny A v krvných a bujónových kultúrach. Špecificita tejto metódy je však menšia ako 80 %.

Serotypizácia streptokokov séroskupiny A sa vykonáva buď precipitačnou reakciou (určuje sérotyp M), alebo aglutinačnou reakciou (určuje sérotyp T) iba na epidemiologické účely.

Medzi sérologickými reakciami na detekciu streptokokov séroskupín A, B, C, D, F a G sa používajú koaglutinačné a latexové aglutinačné reakcie. Stanovenie titra protilátok proti hyaluronidáze a O-streptolyzínu sa používa ako pomocná metóda na diagnostiku reumatizmu a na posúdenie aktivity reumatického procesu.

IFM sa môže použiť aj na detekciu streptokokových polysacharidových antigénov.