Streptokoky

Streptokoky patří do čeledi Streptococcaceae (rod Streptococcus). Poprvé je objevil T. Bilroth v roce 1874 během erysipelu, L. Pasteur v roce 1878 během poporodní sepse a v čisté kultuře je izoloval v roce 1883 F. Feleisen.

Streptokoky (řecky streptos - řetězec a coccus - zrnko) jsou grampozitivní, cytochrom-negativní, kataláza-negativní buňky kulovitého nebo vejčitého tvaru o průměru 0,6-1,0 μm, rostoucí ve formě řetězců různých délek nebo jako tetrakoky; nepohyblivé (s výjimkou některých zástupců séroskupiny D); obsah G + C v DNA je 32-44 mol % (pro čeleď). Netvoří spory. Patogenní streptokoky tvoří kapsli. Streptokoky jsou fakultativní anaeroby, ale existují i striktní anaeroby. Teplotní optimum je 37 °C, optimální pH je 7,2-7,6. Patogenní streptokoky buď nerostou, nebo rostou velmi špatně na běžných živných médiích. Pro jejich kultivaci se obvykle používá cukerný bujón a krevní agar obsahující 5 % defibrinované krve. Médium by nemělo obsahovat redukující cukry, protože inhibují hemolýzu. Na bujónu je růst spodně-parietální ve formě drobivého sedimentu, bujón je průhledný. Streptokoky, které tvoří krátké řetězce, způsobují zákal bujónu. Na hustých médiích tvoří streptokoky séroskupiny A kolonie tří typů:

• mukoidní - velké, lesklé, připomínající kapku vody, ale mají viskózní konzistenci. Takové kolonie tvoří čerstvě izolované virulentní kmeny, které mají kapsli;
• drsné - větší než mukoidní, ploché, s nerovným povrchem a vroubkovanými okraji. Takové kolonie tvoří virulentní kmeny, které mají M-antigeny;
• hladké, menší kolonie s rovnými okraji; tvoří nevirulentní kultury.

Streptokoky fermentují glukózu, maltózu, sacharózu a některé další sacharidy za vzniku kyseliny bez plynu (s výjimkou S. kefír, který tvoří kyselinu a plyn), nesrážejí mléko (s výjimkou S. lactis) a nemají proteolytické vlastnosti (s výjimkou některých enterokoků).

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

Hlavní faktory patogenity streptokoků

Protein M je hlavním faktorem patogenity. M-proteiny streptokoků jsou fibrilární molekuly, které tvoří fimbrie na povrchu buněčné stěny streptokoků skupiny A. M-protein určuje adhezivní vlastnosti, inhibuje fagocytózu, určuje specificitu antigenního typu a má superantigenní vlastnosti. Protilátky proti M-antigenu mají ochranné vlastnosti (protilátky proti T- a R-proteinům tyto vlastnosti nemají). M-like proteiny se nacházejí u streptokoků skupiny C a G a jsou pravděpodobně faktory jejich patogenity.

Kapsle. Skládá se z kyseliny hyaluronové, podobné té, která se nachází v tkáních, takže fagocyty nerozpoznávají streptokoky s kapslí jako cizí antigeny.

Erytrogenin je toxin spály, superantigen, který způsobuje syndrom toxicita spály (TSS). Existují tři sérotypy (A, B, C). U pacientů se spálou způsobuje jasně červenou vyrážku na kůži a sliznicích. Má pyrogenní, alergenní, imunosupresivní a mitogenní účinek a ničí krevní destičky.

Hemolysin (streptolysin) O ničí erytrocyty, má cytotoxický účinek, včetně leukotoxického a kardiotoxického, a je produkován většinou streptokoků séroskupin A, C a G.

Hemolysin (streptolysin) S má hemolytický a cytotoxický účinek. Na rozdíl od streptolysinu O je streptolysin S velmi slabým antigenem, produkují ho také streptokoky séroskupin A, C a G.

Streptokináza je enzym, který přeměňuje preaktivátor na aktivátor a plazminogen na plazmin, který hydrolyzuje fibrin. Streptokináza tak aktivuje krevní fibrinolysin a zvyšuje invazivní vlastnosti streptokoka.

Inhibiční faktor chemotaxe (aminopeptidáza) inhibuje motilitu neutrofilních fagocytů.

Hyaluronidáza je invazivní faktor.

Faktorem zákalu je hydrolýza lipoproteinů v séru.

Proteázy - destrukce různých proteinů; pravděpodobně spojená s tkáňovou toxicitou.

DNázy (A, B, C, D) - hydrolýza DNA.

Schopnost interakce s Fc fragmentem IgG prostřednictvím I receptoru - inhibice komplementového systému a fagocytární aktivity.

Výrazné alergenní vlastnosti streptokoků, které způsobují senzibilizaci těla.

Streptokoková rezistence

Streptokoky dobře snášejí nízké teploty, jsou poměrně odolné vůči vysychání, zejména v proteinovém prostředí (krev, hnis, hlen), a zůstávají životaschopné několik měsíců na předmětech a prachu. Při zahřátí na teplotu 56 °C hynou po 30 minutách, s výjimkou streptokoků skupiny D, které snesou zahřátí na 70 °C po dobu 1 hodiny. 3-5% roztok kyseliny karbolové a lysolu je zabije do 15 minut.

Postinfekční imunita

Hlavní roli v jeho vzniku hrají antitoxiny a typově specifické M-protilátky. Antitoxická imunita po spále je silná a dlouhodobá. Antimikrobiální imunita je také silná a dlouhodobá, ale její účinnost je omezena typově specifickými M-protilátkami.

Epidemiologie streptokokové infekce

Zdrojem exogenní streptokokové infekce jsou pacienti s akutními streptokokovými onemocněními (angína, spála, zápal plic) a také rekonvalescenti po nich. Hlavní cestou infekce je vzduchem, v ostatních případech přímý kontakt a velmi zřídka alimentární (mléko a jiné potravinářské výrobky).

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

Příznaky streptokokové infekce

Streptokoky jsou obyvateli sliznic horních cest dýchacích, trávicího a urogenitálního traktu, proto onemocnění, která způsobují, mohou být endogenní nebo exogenní, tj. způsobena buď vlastními koky, nebo v důsledku infekce zvenčí. Po proniknutí poškozenou kůží se streptokoky šíří z lokálního ložiska lymfatickým a oběhovým systémem. Infekce kapénkami ve vzduchu nebo prachem ve vzduchu vede k poškození lymfatické tkáně ( tonzilitida ), proces zahrnuje regionální lymfatické uzliny, odkud se patogen šíří lymfatickými cévami a hematogenně.

Schopnost streptokoků způsobovat různá onemocnění závisí na:

• vstupní body (infekce ran, puerperální sepse, erysipel atd.; infekce dýchacích cest - spála, tonzilitida);
• přítomnost různých faktorů patogenity u streptokoků;
• stavy imunitního systému: při absenci antitoxické imunity vede infekce toxigenními streptokoky séroskupiny A k rozvoji spály a při přítomnosti antitoxické imunity dochází k tonzilitidě;
• senzibilizační vlastnosti streptokoků; do značné míry určují zvláštnost patogeneze streptokokových onemocnění a jsou hlavní příčinou komplikací, jako je nefrosonefritida, artritida, poškození kardiovaskulárního systému atd.;
• hnisavé a septické funkce streptokoků;
• přítomnost velkého počtu sérovariant streptokoků séroskupiny A podle M-antigenu.

Antimikrobiální imunita, která je způsobena protilátkami proti proteinu M, je typově specifická a vzhledem k tomu, že existuje mnoho sérovariant pro antigen M, jsou možné opakované případy tonzilitidy, erysipelu a dalších streptokokových onemocnění. Patogeneze chronických infekcí způsobených streptokoky je složitější: chronická tonzilitida, revmatismus, nefritida. Následující okolnosti potvrzují etiologickou roli streptokoků séroskupiny A v nich:

• Tato onemocnění se obvykle vyskytují po akutních streptokokových infekcích (tonzilitida, spála);
• U takových pacientů se v krvi, zejména během exacerbací, často nacházejí streptokoky nebo jejich L-formy a antigeny a zpravidla hemolytické nebo zelenající streptokoky na sliznici hltanu;
• neustálá detekce protilátek proti různým streptokokovým antigenům. Zvláštní diagnostickou hodnotu u pacientů s revmatismem během exacerbace má detekce protilátek proti O-streptolysinům a antihyaluronidázám ve vysokých titrech v krvi;
• rozvoj senzibilizace na různé streptokokové antigeny, včetně tepelně stabilní složky erythrogeninu. Je možné, že autoprotilátky proti pojivové a ledvinové tkáni hrají roli ve vývoji revmatismu a nefritidy;
• zřejmý terapeutický účinek užívání antibiotik proti streptokokům (penicilin) během revmatických záchvatů.

Spála

Spála (pozdně latinsky scarlatium - jasně červená barva) je akutní infekční onemocnění, které se klinicky projevuje jako tonzilitida, lymfadenitida, drobná tečkovaná jasně červená vyrážka na kůži a sliznicích s následným olupováním, dále celková intoxikace těla a sklon k hnisavým septickým a alergickým komplikacím.

Spálu způsobují beta-hemolytické streptokoky skupiny A, které mají M-antigen a produkují erytrogenin. Etiologická role u spály byla připisována různým mikroorganismům - prvokům, anaerobním a jiným kokům, streptokokům, filtrovatelným formám streptokoků, virům. Rozhodující příspěvek k objasnění skutečné příčiny spály měli ruští vědci G. N. Gabričevskij, I. G. Savčenko a američtí vědci Dick (GF Dick a G. H. Dick). I. G. Savčenko již v letech 1905-1906 prokázal, že streptokok spály produkuje toxin a antitoxické sérum, které získal, má dobrý terapeutický účinek. Na základě práce I. G. Savčenka manželé Dickovi v letech 1923-1924 prokázali, že:

• intradermální podání malé dávky toxinu jedincům, kteří neprodělali spálu, způsobuje pozitivní lokální toxickou reakci ve formě zarudnutí a otoku (Dickova reakce);
• u lidí, kteří prodělali spálu, je tato reakce negativní (toxin je neutralizován antitoxinem, který mají);
• Podkožní podání velkých dávek toxinu jedincům, kteří neprodělali spálu, způsobuje u nich rozvoj příznaků charakteristických pro spálu.

Nakonec, infikováním dobrovolníků streptokokovou kulturou, byli schopni reprodukovat spálu. V současné době je streptokoková etiologie spály obecně uznávána. Zvláštností je, že spálu nezpůsobuje jeden konkrétní sérotyp streptokoků, ale kterýkoli z beta-hemolytických streptokoků, které mají M-antigen a produkují erytrogenin. V epidemiologii spály v různých zemích, v různých regionech a v různých dobách však hrají hlavní roli streptokoky, které mají různé sérotypy M-antigenu (1, 2, 4 nebo jiný) a produkují erytrogeniny různých sérotypů (A, B, C). Změna těchto sérotypů je možná.

Hlavními faktory patogenity streptokoků u spály jsou exotoxin (erytrogenin), pyogenně-septické a alergenní vlastnosti streptokoka a jeho erytrogeninu. Erytrogenin se skládá ze dvou složek - tepelně labilního proteinu (samotného toxinu) a tepelně stabilní látky s alergenními vlastnostmi.

Spála se přenáší hlavně kapénkami ve vzduchu, ale vstupním bodem může být i jakýkoli povrch rány. Inkubační doba je 3-7, někdy 11 dní. Patogeneze spály odráží 3 hlavní body související s vlastnostmi patogenu:

• působení toxinu spály, které způsobuje rozvoj toxikózy - prvního období onemocnění. Je charakterizováno poškozením periferních cév, výskytem drobnobodné vyrážky jasně červené barvy, stejně jako zvýšením teploty a celkovou intoxikací. Vývoj imunity je spojen s výskytem a akumulací antitoxinu v krvi;
• působení samotného streptokoka. Je nespecifické a projevuje se rozvojem různých hnisavě-septických procesů (otitida, lymfadenitida, nefritida se objevují ve 2.–3. týdnu onemocnění);
• senzibilizace organismu. Projevuje se v podobě různých komplikací, jako je nefrosonefritida, polyartritida, kardiovaskulární onemocnění atd., a to ve 2. až 3. týdnu onemocnění.

V klinice spály se také rozlišuje stadium I (toxikóza) a stadium II, kdy se pozorují hnisavě-zánětlivé a alergické komplikace. Díky použití antibiotik (penicilin) k léčbě spály se frekvence a závažnost komplikací výrazně snížily.

Postinfekční imunita

Silný, dlouhotrvající (opakující se onemocnění se vyskytují u 2–16 % případů), způsobený antitoxiny a paměťovými buňkami imunitního systému. Ti, kteří se z nemoci zotavili, si také zachovávají alergický stav na alergen spály. Zjišťuje se intradermální injekcí usmrcených streptokoků. Ti, kteří se z nemoci zotavili, mají v místě vpichu zarudnutí, otok a bolestivost (Aristovsky-Fanconiho test). Dickova reakce se používá k ověření antitoxické imunity u dětí. S její pomocí bylo zjištěno, že pasivní imunita u dětí prvního roku života je udržována během prvních 3–4 měsíců.

Laboratorní diagnostika spály

V typických případech je klinický obraz spály tak jasný, že se bakteriologická diagnostika neprovádí. V jiných případech spočívá v izolaci čisté kultury beta-hemolytického streptokoka, který se nachází na sliznici hltanu u všech pacientů se spálou.

Aerobní grampozitivní koky, zařazené do rodů Aerococcus, Leuconococcus, Pediococcus a Lactococcus, se vyznačují slabou patogenitou. Onemocnění, která u lidí způsobují, jsou vzácná a vyskytují se převážně u jedinců s oslabeným imunitním systémem.

Klasifikace streptokoků

Rod streptokoků zahrnuje asi 50 druhů. Mezi nimi jsou 4 patogenní (S. pyogenes, S. pneumoniae, S. agalactiae a S. equi), 5 podmíněně patogenních a více než 20 oportunních druhů. Pro přehlednost je celý rod rozdělen do 4 skupin s použitím následujících charakteristik: růst při teplotě 10 °C; růst při 45 °C; růst na médiu obsahujícím 6,5 % NaCl; růst na médiu s pH 9,6; růst na médiu obsahujícím 40 % žluči; růst v mléce s 0,1 % methylenové modři; růst po zahřátí na teplotu 60 °C po dobu 30 minut.

Většina patogenních streptokoků patří do první skupiny (všechny uvedené příznaky jsou obvykle negativní). Enterokoky (séroskupina D), které také způsobují různá lidská onemocnění, patří do třetí skupiny (všechny uvedené příznaky jsou obvykle pozitivní).

Nejjednodušší klasifikace je založena na poměru streptokoků k erytrocytům. Rozlišuje se mezi:

• b-hemolytické streptokoky - při růstu na krevním agaru je kolem kolonie jasná zóna hemolýzy;
• a-hemolytické streptokoky - nazelenalé zbarvení kolem kolonie a částečná hemolýza (zezelenání je způsobeno přeměnou oxyhemoglobinu na methemoglobin);
• a1-hemolytické streptokoky ve srovnání s b-hemolytickými streptokoky tvoří méně výraznou a zakalenou zónu hemolýzy;
• α- a α-streptokoky se nazývají S. viridans (zelené streptokoky);
• γ-nehemolytické streptokoky nezpůsobují hemolýzu na pevném živném médiu. Sérologická klasifikace získala velký praktický význam.

Streptokoky mají složitou antigenní strukturu: mají společný antigen pro celý rod a různé další antigeny. Mezi nimi mají pro klasifikaci zvláštní význam skupinově specifické polysacharidové antigeny lokalizované v buněčné stěně. Podle těchto antigenů se na návrh R. Lansfelda streptokoky dělí do sérologických skupin označených písmeny A, B, C, D, F, G atd. V současné době je známo 20 sérologických skupin streptokoků (od A do V). Streptokoky patogenní pro člověka patří do skupiny A, do skupin B a D, méně často do C, F a G. V tomto ohledu je určení skupinové příslušnosti streptokoků rozhodujícím momentem v diagnostice onemocnění, která způsobují. Skupinové polysacharidové antigeny se stanovují pomocí odpovídajících antisér v precipitační reakci.

Kromě skupinových antigenů byly u hemolytických streptokoků nalezeny i typově specifické antigeny. U streptokoků skupiny A se jedná o proteiny M, T a R. Protein M je v kyselém prostředí tepelně odolný, ale je ničen trypsinem a pepsinem. Detekuje se po hydrolýze streptokoků kyselinou chlorovodíkovou pomocí precipitační reakce. Protein T se ničí zahříváním v kyselém prostředí, ale je rezistentní vůči trypsinu a pepsinu. Stanovuje se pomocí aglutinační reakce. R-antigen byl také nalezen u streptokoků séroskupin B, C a D. Je citlivý na pepsin, ale ne na trypsin, ničí se zahříváním v přítomnosti kyseliny, ale je rezistentní vůči mírnému zahřívání ve slabém alkalickém roztoku. Podle M-antigenu se hemolytické streptokoky séroskupiny A dělí na velký počet sérovariant (asi 100), jejich stanovení má epidemiologický význam. Podle T-proteinu se streptokoky séroskupiny A také dělí na několik desítek sérovariant. Ve skupině B se rozlišuje 8 sérovariant.

Streptokoky mají také zkříženě reagující antigeny společné s antigeny buněk bazální vrstvy kožního epitelu a epiteliálních buněk kortikální a medulární zóny brzlíku, což může být příčinou autoimunitních poruch způsobených těmito koky. V buněčné stěně streptokoků byl nalezen antigen (receptor I), který je spojován s jejich schopností, podobně jako stafylokoky s proteinem A, interagovat s Fc fragmentem molekuly IgG.

Nemoci způsobené streptokoky se dělí do 11 tříd. Hlavní skupiny těchto onemocnění jsou:

• různé hnisavé procesy - abscesy, flegmóny, záněty středního ucha, peritonitidy, pleuritidy, osteomyelitidy atd.;
• erysipel - infekce rány (zánět lymfatických cév kůže a podkožní tkáně);
• hnisavé komplikace ran (zejména ve válečném období) - abscesy, flegmóny, sepse atd.;
• tonzilitida - akutní a chronická;
• sepse: akutní sepse (akutní endokarditida); chronická sepse (chronická endokarditida); poporodní (puerperální) sepse;
• revmatismus;
• pneumonie, meningitida, plíživý vřed rohovky (pneumokok);
• spála;
• zubní kaz - jeho původcem je nejčastěji S. mutatis. Byly izolovány a studovány geny kariogenních streptokoků zodpovědných za syntézu enzymů, které zajišťují kolonizaci povrchu zubů a dásní těmito streptokoky.

Přestože většina streptokoků patogenních pro člověka patří do séroskupiny A, hrají streptokoky séroskupin D a B také důležitou roli v lidské patologii. Streptokoky séroskupiny D (enterokoky) jsou uznávány jako původci infekcí ran, různých hnisavých chirurgických onemocnění, hnisavých komplikací u těhotných žen, rodících žen a gynekologických pacientů, infikují ledviny, močový měchýř, způsobují sepsi, endokarditidu, zápal plic, otravu jídlem (proteolytické varianty enterokoků). Streptokoky séroskupiny B (S. agalactiae) často způsobují onemocnění u novorozenců - infekce dýchacích cest, meningitidu, sepsi. Epidemiologicky jsou spojovány s nosičstvím tohoto typu streptokoků u matky a personálu porodnic.

Anaerobní streptokoky (Peptostreptococcus), které se nacházejí u zdravých lidí jako součást mikroflóry dýchacích cest, úst, nosohltanu, střev a pochvy, mohou být také viníky hnisavě-septických onemocnění - apendicitidy, poporodní sepse atd.

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

Laboratorní diagnostika streptokokové infekce

Hlavní metodou diagnostiky streptokokových onemocnění je bakteriologická. Materiálem pro studium je krev, hnis, hlen z hltanu, plak z mandlí a výtok z rány. Rozhodující fází studia izolované čisté kultury je stanovení její séroskupiny. K tomuto účelu se používají dvě metody.

• Sérologické - stanovení skupinového polysacharidu pomocí precipitační reakce. K tomuto účelu se používají odpovídající skupinově specifická séra. Pokud je kmen beta-hemolytický, jeho polysacharidový antigen se extrahuje HCl a testuje se antiséry séroskupin A, B, C, D, F a G. Pokud kmen nezpůsobuje beta-hemolýzu, jeho antigen se extrahuje a testuje se pouze antiséry skupin B a D. Antiséra skupin A, C, F a G často křížově reagují s alfa-hemolytickými a nehemolytickými streptokoky. Streptokoky, které nezpůsobují beta-hemolýzu a nepatří do skupin B a D, se identifikují jinými fyziologickými testy. Streptokoky skupiny D se izolují jako samostatný rod, Enterococcus.
• Metoda seskupování je založena na schopnosti aminopeptidázy (enzymu produkovaného streptokoky séroskupiny A a D) hydrolyzovat pyrrolidin-naftylamid. Pro tento účel se vyrábějí komerční soupravy potřebných činidel pro stanovení streptokoků skupiny A v krevních a bujónových kulturách. Specifičnost této metody je však menší než 80 %.

Serotypizace streptokoků séroskupiny A se provádí buď precipitační reakcí (určuje sérotyp M), nebo aglutinační reakcí (určuje sérotyp T) pouze pro epidemiologické účely.

Mezi sérologickými reakcemi pro detekci streptokoků séroskupin A, B, C, D, F a G se používají koaglutinační a latexová aglutinační reakce. Stanovení titru protilátek proti hyaluronidáze a O-streptolysinu se používá jako pomocná metoda pro diagnostiku revmatismu a pro posouzení aktivity revmatického procesu.

IFM lze také použít k detekci streptokokových polysacharidových antigenů.