Streptococii sunt un grup mare de coci gram-pozitivi, nemotivi, neformatori de spori, aproximativ 0,5 -1,2µm în dimensiune. Ele cresc adesea în perechi sau lanțuri și sunt negative pentru oxidază și catalază.
S pyogenes tinde să colonizeze căile respiratorii superioare și este extrem de virulent deoarece depășește sistemul de apărare al gazdei. Cele mai frecvente forme ale bolii S pyogenes includ infecții respiratorii și cutanate, cu tulpini diferite de obicei responsabile de fiecare formă.
Peretele celular al S pyogenes este foarte complex și chimic divers. Componentele antigenice ale celulei sunt factorii de virulență. Componentele extracelulare responsabile de procesul bolii includ invazine și exotoxine. Capsula exterioară este compusă din acid hialuronic, care are o structură chimică asemănătoare țesutului conjunctiv al gazdei, permițând bacteriei să scape de recunoașterea de către gazdă ca agent ofensator. Astfel, bacteria scapă de fagocitoză de către neutrofile sau macrofage, permițându-i colonizarea. Acidul lipoteicoic și proteinele M localizate pe membrana celulară traversează peretele celular și se proiectează în afara capsulei.
Invazia celulelor epiteliale
O caracteristică a S pyogenes este capacitatea organismului de a invada celulele epiteliale. Eșecul penicilinei de a eradica S pyogenes din gâtul pacienților, în special a celor care sunt purtători de S pyogenes, a fost raportat din ce în ce mai mult. Rezultatele unui studiu sugerează cu tărie că, dacă starea purtătoare rezultă din supraviețuirea streptococilor celulelor intraepiteliale, eșecul penicilinei de a ucide S pyogenes ingerat poate fi legat de lipsa intrării penicilinei eficiente în celulele epiteliale. Aceste observații pot avea implicații clinice pentru înțelegerea purtătorilor și gestionarea infecției cu S. pyogenes.
Factorii de virulență bacteriană
Antigenii peretelui celular includ polizaharide capsulare (substanță C ), peptidoglican și acid lipoteicoic (LTA), proteine R și T și diverse proteine de suprafață, inclusiv proteine M, proteine fimbriale, proteine care leagă fibronectina (de exemplu, proteina F) și streptokinaza legată de celule. >
Substanța C este compusă dintr-un polimer ramificat de L-ramnoză și N-acetil-D-glucozamină. Poate avea un rol în creșterea capacității invazive. Proteinele R și T sunt utilizate ca markeri epidemiologici și nu au un rol cunoscut în virulență.
Un alt factor de virulență, peptidaza C5A, distruge semnalele chemotactice prin scindarea componentei complementare a C5A.
Proteina M, factorul major de virulență este o macromoleculă încorporată în fimbrii prezente pe membrana celulară care se proiectează pe peretele celular bacterian. Este principala cauză a schimbării antigenice și a derivei antigenice în cadrul GAS. (A se vedea imaginea de mai jos.)
Infecții cu streptococ grup A. Proteina M. Proteina M leagă fibrinogenul gazdă și blochează legarea complementului de peptidoglicanul subiacent. Acest lucru permite supraviețuirea organismului prin inhibarea fagocitozei. Tulpinile care conțin o abundență de proteine M rezistă la fagocitoză, se multiplică rapid în țesuturile umane și inițiază procesul bolii. După o infecție acută, anticorpii specifici tipului se dezvoltă împotriva activității proteinelor M în unele cazuri.
Cu toate acestea, deși astfel de anticorpi protejează împotriva infecției cu un tip de proteină M omologă, aceștia nu conferă imunitate împotriva altor tipuri M. Această observație este unul dintre factorii care reprezintă un obstacol teoretic major în proiectarea vaccinului S pyogenes, deoarece până în prezent au fost descrise peste 80 M serotipuri.
Focare comunitare de anumite boli streptococice tind să fie asociate cu anumite tipuri M; prin urmare, serotipizarea M a fost foarte valoroasă pentru studiile epidemiologice.
Factorii de aderență bacteriană
S-a sugerat că cel puțin 11 componente de suprafață diferite ale GAS joacă un rol rol în aderență. În 1997, Hasty și Courtney au propus ca GAS să exprime diferite matrice de adezine în diferite nișe de mediu. Pe baza analizei lor, proteina M mediază aderența la celulele HEp-2, dar nu la celulele bucale, la om, în timp ce FBP54 mediază aderența la celulele bucale, dar nu la celulele HEp-2. Proteina F mediază aderența la celulele Langerhans, dar nu la keratinocite.
Una dintre teoriile propuse cu privire la procesul de aderență este un model în 2 etape. Pasul inițial în depășirea repulsiei electrostatice a bacteriilor de la gazdă este mediat de LTA, care asigură o aderență slabă, reversibilă. Al doilea pas ia forma unei aderențe ferme, ireversibile, mediată de proteina M specifică pentru țesut, proteina F sau FBP54, printre altele.Odată ce a avut loc aderența, streptococii rezistă la fagocitoză, proliferează și încep să invadeze țesuturile locale.
GAS prezintă o diversitate moleculară enormă și în evoluție, condusă de transmisia orizontală între diferite tulpini. Acest lucru este valabil și atunci când sunt comparate cu alți streptococi. Achiziționarea de profagi reprezintă o mare parte a diversității, conferind nu numai virulența prin intermediul factorilor de virulență asociați cu fagii, ci și creșterea supraviețuirii bacteriene împotriva apărării gazdei.
Produsele extracelulare și toxinele
Diverse produse de creștere extracelulară și toxine produse de GAS sunt responsabile de deteriorarea celulelor gazdă și de răspunsul inflamator.
Hemolisine
S pyogenes elaborează 2 hemolizine distincte. Aceste proteine sunt responsabile pentru zona de hemoliză observată pe plăcile de agar din sânge și sunt, de asemenea, importante în patogeneza deteriorării țesuturilor la gazda infectată. Streptolisina O este toxică pentru o mare varietate de tipuri de celule, inclusiv miocardul, și este foarte imunogenă. Determinarea răspunsurilor anticorpilor la această proteină (titrul antistreptolizinei O) este adesea utilă în serodiagnosticul infecției recente.
Streptolisina S este un alt factor de virulență capabil să dăuneze leucocitelor polimorfonucleare și organite subcelulare. Cu toate acestea, spre deosebire de streptolizina O, nu pare a fi imunogenă.
Exotoxine pirogene
Familia streptococică exotoxinele pirogene (SPE) includ SPE A, B, C și F. Aceste toxine sunt responsabile pentru erupția de scarlatină. Alte efecte patogene cauzate de aceste substanțe includ pirogenitatea, citotoxicitatea și creșterea sensibilității la endotoxină. SPE B este un precursor al cisteinei protează, un alt factor determinant al virulenței.
Izolatele streptococice din grupa A asociate cu TSS streptococice codifică anumite SPE (adică A, C, F) capabile să funcționeze ca superantigeni. Acești antigeni induc un răspuns febril marcat, induc proliferarea limfocitelor T și induc sinteza și eliberarea de citokine multiple, inclusiv factorul de necroză tumorală, interleukina-1 beta și interleukina-6. Această activitate este atribuită capacității superantigenului de a se lega simultan de regiunea V-beta a receptorului de celule T și de antigenele de histocompatibilitate majore de clasă II ale celulelor mononucleare care prezintă antigen, rezultând proliferarea larg răspândită, nespecifică a celulelor T și creșterea producerea de interleukină-2.
Nucleaze
Patru nucleaze distincte antigenic (A, B, C, D) ajută la lichefierea puroiului și ajută la generarea substratului pentru creștere.
Alte produse
Alte produse extracelulare includ NADaza (leucotoxică) , hialuronidază (care digeră țesutul conjunctiv al gazdei, acidul hialuronic și capsula proprie a organismului), streptokinazele (proteolitice) și streptodornaza AD (activitatea deoxiribonuclează).
Proteinaza, amilaza și esteraza sunt factori suplimentari de virulență streptococică, deși rolul acestor proteine în patogeneză nu este pe deplin înțeles.
Suppur spectrul bolii active
Faringita streptococică
S pyogenes provoacă până la 15-30% din cazurile de faringită acută. Boala Frank apare pe baza gradului de virulență bacteriană după colonizarea tractului respirator superior. Diagnosticul precis este esențial pentru o selecție adecvată a antibioticelor.
Impetigo
Pioderma este cea mai frecventă formă de infecție a pielii cauzată de GAS . De asemenea, denumit impetigo streptococic sau impetigo contagiosa, apare cel mai frecvent în climatul tropical, dar poate fi foarte răspândit și în climele nordice, în special în lunile de vară. Factorii de risc care predispun la această infecție includ statutul socio-economic scăzut; nivel scăzut de igienă generală; și leziuni locale ale pielii cauzate de mușcături de insecte, scabie, dermatită atopică și traume minore. Colonizarea pielii neîntrerupte precede dezvoltarea piodermei cu aproximativ 10 zile.
Pioderma streptococică poate apărea la copiii aparținând anumitor grupuri de populație și în instituțiile supraaglomerate. Modurile de transmisie sunt contactul direct, contaminarea mediului și muștele. Tulpinile de streptococi care cauzează piodermă diferă de cele care provoacă amigdalită exudativă.
Toxinele bacteriene provoacă proteoliza straturilor epidermice și subepidermice, permițând bacteriilor să se răspândească rapid de-a lungul straturilor pielii și, prin urmare, provoacă vezicule sau leziuni purulente. Cealaltă cauză comună a impetigo este Staphylococcus aureus.
Pneumonie
GAZ invaziv poate provoca infecții pulmonare, adesea cu progresie rapidă la pneumonie necrozantă.
Fascita necrotizantă
Fascita necrotizantă este cauzată de invazia bacteriană în țesutul subcutanat, cu răspândire ulterioară prin fasciale superficiale și profunde avioane. Răspândirea GAS este ajutată de toxine și enzime bacteriene (de exemplu, lipază, hialuronidază, colagenază, streptokinază), interacțiuni între organisme (infecții sinergice), factori locali ai țesuturilor (de exemplu, scăderea aportului de sânge și oxigen) și factori generali de gazdă (de ex. , stare imunocompromisă, boli cronice, intervenții chirurgicale).
Pe măsură ce infecția se răspândește adânc de-a lungul planurilor fasciale, apar ocluzie vasculară, ischemie tisulară și necroză. Deși GAS este adesea izolat în cazurile de fasciită necrozantă, această stare a bolii este frecvent polimicrobiană.
Otita medie și sinuzită
Acestea sunt complicații supurative frecvente ale amigdalofaringitei streptococice. Acestea sunt cauzate de răspândirea organismelor prin trompa eustachiană (otita medie) sau de răspândirea directă către sinusuri (sinuzită).
Spectrul bolii nesupurative
Febra reumatică acută
ARF este o sechelă întârziată, neupurativă, a amigdalofaringitei GAS. În urma faringitei, trece o perioadă latentă de 2-3 săptămâni înainte ca semnele sau simptomele ARF să apară. Boala prezintă diverse manifestări clinice, inclusiv artrită, cardită, coreea, noduli subcutanati și eritem marginat.
Febra reumatică poate fi rezultatul predispoziției genetice a gazdei. Gena bolii poate fi transmisă fie într-un mod autosomal dominant, fie într-un mod autosomal-recesiv, cu penetranță limitată. Cu toate acestea, gena bolii nu a fost încă identificată.
Dovezi considerabile susțin legătura dintre infecțiile streptococice de grup A din tractul respirator superior și ARF, deși numai anumite serotipuri din grupul M (adică 1, 3, 5, 6, 18, 24) sunt asociate cu această complicație. Tulpini foarte mucoide, în special tulpini de tip M 18, au apărut în numeroase comunități înainte de apariția febrei reumatice. Febra reumatică este observată cel mai frecvent la copiii cu vârsta cuprinsă între 5-15 ani (grupa de vârstă cea mai susceptibilă la infecțiile cu GAS).
Rata de atac după infecția căilor respiratorii superioare este de aproximativ 3% pentru persoanele cu infecție netratată sau tratată inadecvat. Perioada latentă dintre infecția cu GAS și debutul febrei reumatice variază de la 2-4 săptămâni. Spre deosebire de glomerulonefrita poststreptococică (PSGN), care poate urma fie faringită, fie piodermă streptococică, febra reumatică poate apărea numai după o infecție a căilor respiratorii superioare.
În ciuda profunzimii cunoașterea acumulată despre microbiologia moleculară a Streptococcus pyogenes, patogeneza ARF rămâne necunoscută. Un efect direct al unei toxine extracelulare streptococice, în special streptolizina O, poate fi responsabil pentru patogeneza ARF, conform unor ipoteze. Observațiile că streptolizina O este cardiotoxică la modelele animale susțin această ipoteză, dar a fost dificilă legarea acestei toxicități de leziunile valvulare observate în ARF.
O ipoteză mai populară este că un anormal răspunsul imun al gazdei la o componentă a grupului A este streptococul. Proteina M a GAS împarte anumite secvențe de aminoacizi cu unele țesuturi umane și acest lucru a fost propus ca o sursă de reactivitate încrucișată între organism și gazda umană care ar putea duce la un răspuns imun imunopatologic. De asemenea, a fost recunoscută similitudinea antigenică între polizaharida specifică grupului S pyogenes și glicoproteinele găsite în valvele cardiace umane și bovine, iar pacienții cu ARF au persistență prelungită a acestor anticorpi comparativ cu martorii cu faringită necomplicată. Alți antigeni GAS par să reacționeze încrucișat cu membranele sarcolemei cardiace.
În cursul răspunsului imun al gazdei la GAS, antigenele gazdei pot, ca urmare a acestei mimici moleculare, să fie confundate ca străine; aceasta duce la o cascadă inflamatorie cu leziuni tisulare rezultate. La pacienții cu FRA cu coreea Sydenham, sunt prezenți anticorpi obișnuiți la antigenele găsite în membrana celulei S pyogenes și în nucleul caudat al creierului, susținând în continuare conceptul unui răspuns autoimun aberant în dezvoltarea ARF.
Interesul cu privire la faptul că astfel de răspunsuri autoimune joacă un rol în patogeneza sindromului cunoscut sub numele de tulburări neuropsihiatrice autoimune pediatrice asociate cu infecțiile streptococice (PANDAS) a fost considerabil, deși sunt necesare lucrări suplimentare pentru a stabili legătura dintre infecții streptococice și aceste sindroame.
Glomerulonefrita poststreptococică
Glomerulonefrita poate urma infecții streptococice de grup A fie ale faringelui, fie ale pielii, iar incidența variază în funcție de prevalența așa-numitelor tulpini nefritogene ale streptococilor din grupa A în comunitate. Tipul 12 este cel mai frecvent serotip M care cauzează PSGN după faringită, iar tipul M 49 este serotipul cel mai frecvent legat de nefritele asociate cu piodermă. Perioada latentă dintre infecția cu GAS și debutul glomerulonefritei variază de la 1-2 săptămâni.
Patogenia pare a fi mediată imunologic. Imunoglobulinele, componentele complementului și antigenele care reacționează cu antiserurile streptococice sunt prezente în glomerul la începutul evoluției bolii, iar anticorpii declanșați de streptococi nefritogeni sunt supuși reacției cu țesutul renal în așa fel încât să promoveze leziunea glomerulară. Spre deosebire de febra reumatică acută, recidivele PSGN sunt rare. Diagnosticul PSGN se bazează pe istoricul clinic, pe rezultatele examinărilor fizice și pe dovezile confirmative ale infecției streptococice recente.
Sindromul șocului toxic
Infecțiile severe cu GAS asociate cu șocul și insuficiența organelor au fost raportate cu o frecvență crescândă, în special în America de Nord și Europa. în măsura în care cele mai multe cazuri apar în asociere cu infecții ale țesuturilor moi. Cu toate acestea, TSS streptococică poate apărea și în asociere cu alte infecții streptococice focale, inclusiv infecția faringiană.
Patogenia TSS streptococică pare să fie legată parțial de capacitatea anumitor ( adică, A, C, F) exotoxine piogenice streptococice (SPE) pentru a funcționa ca superantigene.
Scarlatină
Când o erupție fină, difuză, eritematoasă este prezentă în cadrul faringitei streptococice acute, boala se numește scarlatină. Erupția scarlatinei este cauzată de exotoxinele pirogene (adică SPE A, B, C și F). Erupția depinde în mare măsură de expresia toxinei; imunitatea umorală preexistentă la toxina SPE specifică previne manifestările clinice ale scarlatinei.
Scarlatina a devenit aparent mai puțin frecventă și mai puțin virulentă decât în ultimele decenii; cu toate acestea, incidența este ciclică, în funcție de prevalența tulpinilor producătoare de toxine și de starea imună a populației. Modurile de transmitere, distribuția în funcție de vârstă a cazurilor și alte caracteristici epidemiologice sunt similare cu cele pentru faringita streptococică.
Boli ale sistemului nervos central
Dovezile principale pentru boala sistemului nervos central autoimun poststreptococic (SNC) este asigurată de studii asupra coreei Sydenham, manifestarea neurologică a febrei reumatice. Rapoartele despre tulburarea obsesiv-compulsivă (TOC), tulburările tic și alte simptome neuropsihiatrice care apar în asociere cu infecțiile streptococice beta-hemolitice din grupa A sugerează că diferite sechele ale SNC pot fi declanșate de autoimunitatea poststreptococică.