Streptokokit ovat suuri joukko gram-positiivisia, liikkumattomia, ei itiöitä muodostavia kokkeja, noin 0,5 -1,2 um kooltaan. Ne kasvavat usein pareittain tai ketjuina ja ovat negatiivisia oksidaasille ja katalaasille.
S pyogeenit pyrkivät kolonisoimaan ylemmät hengitystiet ja ovat erittäin virulentteja, koska ne voittavat isännän puolustusjärjestelmän. S pyogenes -taudin yleisimpiä muotoja ovat hengitystie- ja ihoinfektiot, ja jokaisesta muodosta yleensä vastaavat eri kannat.
S-pyogeenien soluseinä on hyvin monimutkainen ja kemiallisesti monimuotoinen. Solun antigeeniset komponentit ovat virulenssitekijöitä. Taudin prosessista vastuussa olevat solunulkoiset komponentit sisältävät invasiineja ja eksotoksiineja. Äärimmäinen kapseli koostuu hyaluronihaposta, jolla on kemiallinen rakenne, joka muistuttaa isäntän sidekudosta, jolloin bakteeri voi välttää isännän tunnistamisen loukkaavana aineena. Täten bakteeri pääsee fagosytoosista neutrofiilien tai makrofagien kautta, jolloin se voi kolonisoitua. Solukalvolla sijaitsevat lipoteikehappo ja M-proteiinit kulkevat soluseinän läpi ja ulottuvat kapselin ulkopuolelle.
Epiteelisolujen invasio
S-pyogeenien ominaisuus on organismin kyky hyökätä epiteelisoluihin. Penisilliinin epäonnistumisesta poistaa S-pyogeenit potilaiden, erityisesti S-pyogeenien kantajia, kurkusta on raportoitu yhä enemmän. Yhden tutkimuksen tulokset viittasivat voimakkaasti siihen, että jos kantotila johtuu intraepiteelisolujen streptokokkien eloonjäämisestä, penisilliinin epäonnistuminen tappaa nieltyjä S-pyogeeneja saattaa liittyä penisilliinin tehokkaan pääsyn epiteelisoluihin puutteeseen. Näillä havainnoilla voi olla kliinisiä vaikutuksia kantajien ymmärtämiseen ja S pyogenes -infektion hallintaan.
Bakteerivirulenssitekijät
Soluseinän antigeeneihin kuuluu kapselipolysakkaridi (C-aine ), peptidoglykaani- ja lipoteikkohappo (LTA), R- ja T-proteiinit sekä erilaiset pintaproteiinit, mukaan lukien M-proteiini, fimbriaaliproteiinit, fibronektiiniin sitoutuvat proteiinit (esim. proteiini F) ja soluun sitoutunut streptokinaasi.
C-aine koostuu haaroittuneesta L-ramnoosipolymeeristä ja N-asetyyli-D-glukosamiinista. Sillä voi olla rooli lisääntyneessä invasiivisessa kapasiteetissa. R- ja T-proteiineja käytetään epidemiologisina markkereina, eikä niillä ole tunnettua roolia virulenssissa.
Toinen virulenssitekijä, C5A-peptidaasi, tuhoaa kemotaktiset signaalit katkaisemalla C5A: n komplementtikomponentin.
M-proteiini, tärkein virulenssitekijä on bakteerisoluseinään ulkonevassa solukalvossa läsnä olevaan fimbriaan sisällytetty makromolekyyli. Se on ensisijainen syy antigeenimuutokseen ja antigeenien siirtymiseen GAS: n välillä. (Katso alla oleva kuva.)
Streptococcus-ryhmän A-infektiot. M-proteiini. M-proteiini sitoo isäntäfibrinogeenin ja estää komplementin sitoutumisen alla olevaan peptidoglykaaniin. Tämä mahdollistaa organismin selviytymisen estämällä fagosytoosia. Kannat, jotka sisältävät runsaasti M-proteiinia, vastustavat fagosytoosia, lisääntyvät nopeasti ihmisen kudoksissa ja aloittavat sairausprosessin. Akuutin infektion jälkeen tyypinspesifisiä vasta-aineita kehittyy joissakin tapauksissa M-proteiiniaktiivisuutta vastaan.
Vaikka tällaiset vasta-aineet kuitenkin suojaavat homologisen M-proteiinityypin aiheuttamilta infektioilta, ne eivät anna mitään immuniteetti muita M-tyyppejä vastaan. Tämä havainto on yksi tekijöistä, jotka edustavat suurta teoreettista estettä S pyogenes -rokotesuunnittelulle, koska tähän mennessä on kuvattu yli 80 M serotyyppiä.
Yhteisöpohjaiset taudinpurkaukset tietyt streptokokkitaudit liittyvät yleensä tiettyihin M-tyyppeihin; siksi M-serotyyppien määrittäminen on ollut erittäin arvokasta epidemiologisissa tutkimuksissa.
Bakteerien tarttumistekijät
Ainakin 11 erilaista GAS: n pintaosaa on ehdotettu toimivan rooli tartunnassa. Vuonna 1997 Hasty ja Courtney ehdottivat, että GAS ilmentää erilaisia adhesiineja erilaisissa ympäristökohteissa. Tarkastelunsa perusteella M-proteiini välittää tarttuvuuden ihmisillä HEp-2-soluihin, mutta ei bukkaalisiin soluihin, kun taas FBP54 välittää tarttuvuuden bukkaalisiin soluihin, mutta ei HEp-2-soluihin. Proteiini F välittää tarttuvuuden Langerhans-soluihin, mutta ei keratinosyytteihin.
Yksi tarttumisprosessia koskevista ehdotetuista teorioista on kaksivaiheinen malli. Ensimmäisen vaiheen bakteerien sähköstaattisen karkotuksen voittamiseksi isännästä välittää LTA, mikä tarjoaa heikon, palautuvan tarttuvuuden. Toinen vaihe on luja, peruuttamaton tarttuvuus, jota välittävät mm. Kudosspesifinen M-proteiini, proteiini F tai FBP54.Kun tarttuminen on tapahtunut, streptokokit vastustavat fagosytoosia, lisääntyvät ja alkavat tunkeutua paikallisiin kudoksiin.
Kaasulla on valtava ja kehittyvä molekyylien monimuotoisuus, jota ohjaa horisontaalinen siirtyminen eri kantojen välillä. Tämä pätee myös, kun niitä verrataan muihin streptokokkeihin. Profiilien hankkiminen muodostaa suuren osan monimuotoisuudesta, mikä ei vain anna virulenssia faagiin liittyvien virulenssitekijöiden kautta, vaan myös lisää bakteerien eloonjäämistä isäntäsuojaa vastaan.
Solunulkoiset tuotteet ja toksiinit
Erilaiset GAS: n tuottamat solunulkoiset kasvutuotteet ja toksiinit ovat vastuussa isäntäsolujen vaurioista ja tulehdusreaktioista.
Hemolysiinit
S pyogeenit kehittävät 2 erillistä hemolysiiniä. Nämä proteiinit ovat vastuussa veren agarlevyillä havaitusta hemolyysialueesta ja ovat tärkeitä myös infektoituneen isännän kudosvaurioiden patogeneesissä. Streptolysiini O on myrkyllistä monenlaisille solutyypeille, mukaan lukien sydänlihakselle, ja on erittäin immunogeeninen. Tämän proteiinin (antistreptolysiini O-tiitteri) vasta-ainevasteiden määrittäminen on usein hyödyllistä äskettäisen infektion serodiagnoosissa.
Streptolysiini S on toinen virulenssitekijä, joka voi vahingoittaa polymorfonukleaarisia leukosyyttejä subcellulaariset organellit. Toisin kuin streptolysiini O, se ei kuitenkaan näytä olevan immunogeeninen.
Pyrogeeniset eksotoksiinit
Streptokokkiperhe pyrogeeniset eksotoksiinit (SPE) sisältävät SPE: t A, B, C ja F. Nämä toksiinit ovat vastuussa scarlet-kuumeen ihottumasta. Muita näiden aineiden aiheuttamia patogeenisiä vaikutuksia ovat pyrogeenisuus, sytotoksisuus ja alttiuden lisääminen endotoksiinille. SPE B on kysteiiniproteaasin esiaste, toinen virulenssin determinantti.
Streptokokki-TSS: ään liittyvät ryhmän A streptokokki-isolaatit koodaavat tiettyjä SPE: itä (ts. A, C, F), jotka kykenevät toimimaan superantigeeneinä. Nämä antigeenit indusoivat huomattavan kuumeisen vasteen, indusoivat T-lymfosyyttien lisääntymisen ja indusoivat useiden sytokiinien, mukaan lukien tuumorinekroositekijä, interleukiini-1-beeta ja interleukiini-6, synteesi ja vapautuminen. Tämä aktiivisuus johtuu superantigeenin kyvystä sitoutua samanaikaisesti T-solureseptorin V-beeta-alueeseen ja antigeeniä esittelevien mononukleaaristen solujen luokan II tärkeimpiin histosoveltuvuusantigeeneihin, mikä johtaa laajaan epäspesifiseen T-solujen lisääntymiseen ja lisääntyneeseen lisääntymiseen. interleukiini-2: n tuotanto.
Nukleaasit
Neljä antigeenisesti erillistä nukleaasia (A, B, C, D) auttavat mädän nesteytys ja auttaa kasvualustan muodostumisessa.
Muut tuotteet
Muita solunulkoisia tuotteita ovat NADaasi (leukotoksinen) , hyaluronidaasi (joka sulattaa isäntäkudoksen, hyaluronihapon ja organismin oman kapselin), streptokinaasit (proteolyyttiset) ja streptodornaasi AD (deoksiribonukleaasiaktiivisuus).
Proteinaasi, amylaasi ja esteraasi ovat muita streptokokkien virulenssitekijöitä, vaikka näiden proteiinien roolia patogeneesissä ei ole täysin ymmärretty.
Suppur atsiivisen taudin spektri
Streptokokki-nielutulehdus
S pyogeenit aiheuttavat jopa 15-30% akuutin nielutulehduksen tapauksista. Frankin tauti esiintyy bakteerivirulenssin perusteella ylempien hengitysteiden kolonisaation jälkeen. Tarkka diagnoosi on välttämätön asianmukainen antibioottien valinta.
Impetigo
Pyoderma on yleisin kaasun aiheuttama ihoinfektio. . Streptokokki-impetigo tai impetigo contagiosa, jota esiintyy yleisimmin trooppisessa ilmastossa, mutta se voi olla hyvin yleistä myös pohjoisessa ilmastossa, etenkin kesäkuukausina. Infektioon alttiita riskitekijöitä ovat alhainen sosioekonominen tila; alhainen yleinen hygienia; ja paikalliset ihovauriot, joita ovat aiheuttaneet hyönteisten puremat, syyhy, atooppinen dermatiitti ja pienet traumat. Katkeamattoman ihon kolonisaatio edeltää pyoderman kehittymistä noin 10 päivällä.
Streptokokki-pyodermaa voi esiintyä tiettyihin väestöryhmiin kuuluvilla lapsilla ja ylikuormitetuissa laitoksissa. Lähetystavat ovat suora kosketus, ympäristön saastuminen ja perhokärpäset. Pyodermaa aiheuttavat streptokokikannat poikkeavat eksudatiivisen tonsilliitin aiheuttajista.
Bakteeritoksiinit aiheuttavat epidermaalisen ja ihonalaisen kerroksen proteolyysiä, jolloin bakteerit voivat levitä nopeasti ihokerroksia pitkin ja siten aiheuttaa rakkuloita tai märkiviä vaurioita. Toinen yleinen syy impetigoon on Staphylococcus aureus.
Keuhkokuume
Invasiivinen GAS voi aiheuttaa keuhkoinfektion, joka etenee usein nopeasti. nekrotisoivaan keuhkokuumeeseen.
Nekrotisoiva fasciitis
Nekrotisoiva fasciitis johtuu bakteerien tunkeutumisesta ihonalaisiin kudoksiin, minkä jälkeen se leviää pinnallisen ja syvän fascialin kautta lentokoneita. GAS: n leviämistä auttavat bakteeritoksiinit ja entsyymit (esim. Lipaasi, hyaluronidaasi, kollagenaasi, streptokinaasi), organismien väliset vuorovaikutukset (synergistiset infektiot), paikalliset kudostekijät (esim. Vähentynyt veren ja hapen saanti) ja yleiset isäntätekijät (esim. , heikentynyt immuunijärjestelmä, krooninen sairaus, leikkaus).
Kun infektio leviää syvälle fasiaalitasoja pitkin, esiintyy verisuonten tukoksia, kudosiskemiaa ja nekroosia. Vaikka kaasua eristetään usein nekrotisoivan fasciitin tapauksessa, tämä tauditila on usein polymikrobinen.
Välikorvatulehdus ja sinuiitti
Nämä ovat streptokokin tonsillofaryngiitin yleisiä märkiviä komplikaatioita. Ne johtuvat organismien leviämisestä eustakian putken kautta (välikorvatulehdus) tai suorasta leviämisestä poskionteloon (sinuiitti).
Ei-kuollut taudin kirjo
Akuutti reumaattinen kuume
ARF on viivästynyt, ei-kuoriva seuraus GAS-tonsillofaryngiitista. Nielutulehduksen jälkeen kuluu piilevä 2-3 viikon jakso, ennen kuin ARF: n merkit tai oireet ilmaantuvat. Taudilla on useita kliinisiä ilmenemismuotoja, kuten niveltulehdus, sydäntulehdus, korea, ihonalaiset kyhmyt ja erythema marginatum. Reumaattinen kuume voi olla seurausta isännän geneettisestä taipumuksesta. Taudigeeni voidaan välittää joko autosomaalisesti hallitsevalla tavalla tai autosomaalisesti resessiivisellä tavalla, rajoitetulla tunkeutuvuudella. Sairausgeeniä ei kuitenkaan ole vielä tunnistettu.
Merkittävä näyttö tukee ylempien hengitysteiden A-ryhmän streptokokki-infektioiden ja ARF: n yhteyttä, vaikka vain tietyt M-ryhmän serotyypit (ts. 1, 3, 5, 6, 18, 24) liittyvät tähän komplikaatioon. Hyvin mukoidikantoja, erityisesti M-tyypin 18 kantoja, on esiintynyt lukuisissa yhteisöissä ennen reumakuumeen ilmaantumista. Reuma-kuumetta havaitaan useimmiten 5–15-vuotiailla lapsilla (ikäryhmä, joka on kaikkein alttiin kaasuinfektioille).
Ylempien hengitysteiden infektioiden aiheuttama hyökkäysaste on noin 3% henkilöille, joilla on hoitamaton tai puutteellisesti hoidettu infektio. Latenttijakso GAS-infektion ja reumakuumeen puhkeamisen välillä vaihtelee 2-4 viikosta. Toisin kuin poststreptokokki-glomerulonefriitti (PSGN), joka voi seurata joko nielutulehdusta tai streptokokki-pyodermaa, reuma-kuumetta voi esiintyä vasta ylempien hengitysteiden infektion jälkeen.
Syvyydestä huolimatta tietoa, joka on kertynyt Streptococcus pyogenesin molekyylimikrobiologiasta, ARF: n patogeneesi on tuntematon. Streptokokin solunulkoisen toksiinin, erityisesti streptolysiini O: n, suora vaikutus voi olla vastuussa ARF: n patogeneesistä joidenkin hypoteesien mukaan. Havainnot, että streptolysiini O on kardiotoksinen eläinmalleissa, tukevat tätä hypoteesia, mutta tämän toksisuuden yhdistäminen ARF: ssä havaittuihin läppävammoihin on ollut vaikeaa. isännän immuunivaste johonkin ryhmän A Streptococcus-komponenttiin on vastuussa. GAS: n M-proteiini jakaa tiettyjä aminohapposekvenssejä joidenkin ihmiskudosten kanssa, ja tämän on ehdotettu olevan ristireaktiivisuuden lähde organismin ja ihmisen isännän välillä, mikä voisi johtaa immunopatologiseen immuunivasteeseen. Myös antigeeninen samankaltaisuus ihmisryhmän ja naudan sydänventtiileissä havaittujen S-pyogeenien ja glykoproteiinien ryhmäspesifisen polysakkaridin välillä on tunnistettu, ja ARF-potilailla näiden vasta-aineiden pysyvyys on pitkittynyt verrattuna kontrolloimattomiin nielutulehduksiin. Muut GAS-antigeenit näyttävät ristireagoivan sydämen sarkolemmakalvojen kanssa.
Isännän immuunivasteen aikana GAS: lle isännän antigeenit voidaan tämän molekyylimimikriikan seurauksena erehtyä vieraiksi; tämä johtaa tulehdukselliseen kaskadiin, josta seuraa kudosvaurioita. Sydenham-koreaa sairastavilla ARF-potilailla esiintyy yleisiä vasta-aineita S pyogenes -solukalvossa ja aivojen caudate-ytimessä oleville antigeeneille, mikä tukee edelleen poikkeavan autoimmuunivasteen käsitettä ARF: n kehityksessä.
Kiinnostus siihen, onko tällaisilla autoimmuunivasteilla merkitystä streptokokki-infektioihin (PANDAS) liittyvien lasten autoimmuunisairauksien (PANDAS) aiheuttaman oireyhtymän patogeneesissä, on ollut huomattavaa, vaikka jatkoyhteydet ovat tarpeen yhteyden luomiseksi streptokokki-infektiot ja nämä oireyhtymät.
Poststreptokokki-glomerulonefriitti
Glomerulonefriitti voi seurata A-ryhmän streptokokki-infektioita joko nielussa tai ihossa, ja esiintyvyys vaihtelee ryhmän A streptokokkien niin kutsuttujen nefritogeenisten kantojen esiintyvyys yhteisössä. Tyyppi 12 on yleisin M-serotyyppi, joka aiheuttaa PSGN: n nielutulehduksen jälkeen, ja M-tyyppi 49 on serotyyppi, joka liittyy yleisimmin pyodermaan liittyvään nefriittiin. Latenttijakso GAS-infektion ja glomerulonefriitin puhkeamisen välillä vaihtelee 1-2 viikon välillä.
Patogeneesi näyttää olevan välittynyt immunologisesti. Streptokokkien antiseerumien kanssa reagoivia immunoglobuliineja, komplementtikomponentteja ja antigeenejä on glomeruluksessa taudin varhaisessa vaiheessa, ja nefritogeenisten streptokokkien aiheuttamat vasta-aineet oletetaan reagoivan munuaiskudoksen kanssa glomerulaarisen vamman edistämiseksi. Toisin kuin akuutti reumakuume, PSGN: n toistuminen on harvinaista. PSGN: n diagnoosi perustuu kliiniseen historiaan, fyysisen tutkimuksen havaintoihin ja vahvistettuihin todisteisiin viimeaikaisesta streptokokki-infektiosta.
Myrkyllisen sokin oireyhtymä
Vakavista GAS-infektioista, joihin liittyy sokki ja elinten vajaatoiminta, on raportoitu lisääntyvän, pääasiassa Pohjois-Amerikassa ja Euroopassa.
Streptokokin TSS: n ja streptokokin nekrotisoivan fasciitin välillä esiintyy huomattavaa päällekkäisyyttä, sikäli kuin useimmat tapaukset esiintyvät pehmytkudosinfektioiden yhteydessä. Streptokokki-TSS: ää voi kuitenkin esiintyä myös yhdessä muiden fokaalisten streptokokki-infektioiden kanssa, mukaan lukien nielutulehdus.
Streptokokki-TSS: n patogeneesi näyttää liittyvän osittain tiettyjen ( ts. A, C, F) streptokokkipyogeeniset eksotoksiinit (SPE) toimimaan superantigeeneinä.
Tulirokko
Kun hieno, diffuusi, punoittava ihottuma esiintyy akuutin streptokokki-nielutulehduksen taustalla, sairautta kutsutaan tulirokoksi. Scarlet-kuumeen ihottuman aiheuttavat pyrogeeniset eksotoksiinit (eli SPE A, B, C ja F). Ihottuma riippuu suuresti toksiinin ilmentymisestä; ennestään olemassa oleva humoraalinen immuniteetti spesifiselle SPE-toksiinille estää tulipalokuumeiden kliiniset ilmenemismuodot.
Tulirokosta on ilmeisesti tullut vähemmän yleistä ja vähemmän virulenttia kuin viime vuosikymmeninä; ilmaantuvuus on kuitenkin syklinen riippuen toksiinia tuottavien kantojen esiintyvyydestä ja väestön immuunitilasta. Tartuntatilat, tapausten ikäjakauma ja muut epidemiologiset piirteet ovat samanlaisia kuin streptokokki-nielutulehduksen.
Keskushermoston sairaudet
Ensisijainen näyttö poststreptokokkien aiheuttama autoimmuunikeskushermoston (CNS) tauti saadaan tutkimuksista reumaattisen kuumeen neurologisen Sydenham chorean kanssa. Raportit pakko-oireisesta häiriöstä (OCD), tic-häiriöistä ja muista neuropsykiatrisista oireista, joita esiintyy ryhmän A beeta-hemolyyttisten streptokokki-infektioiden yhteydessä, voidaan olettaa, että poststreptokokin jälkeinen autoimmuuni voi laukaista erilaisia keskushermoston jälkiseurauksia.