Streptococci

Стрептококите принадлежат към семейство Streptococcaceae (род Streptococcus). За първи път са открити от Т. Билрот през 1874 г. по време на еризипел; от Л. Пастьор през 1878 г. по време на следродилен сепсис; изолирани в чиста култура през 1883 г. от Ф. Фелайзен.

Стрептококите (на гръцки streptos - верига и coccus - зърно) са грам-положителни, цитохром-отрицателни, каталазо-отрицателни клетки със сферична или яйцевидна форма с диаметър 0,6-1,0 μm, растящи във формата на вериги с различна дължина или като тетракоки; неподвижни (с изключение на някои представители на серогрупа D); съдържанието на G + C в ДНК е 32-44 mol % (за семейството). Не образуват спори. Патогенните стрептококи образуват капсула. Стрептококите са факултативни анаероби, но има и стриктни анаероби. Температурният оптимум е 37 °C, оптималното pH е 7,2-7,6. Патогенните стрептококи или не растат, или растат много слабо върху обикновени хранителни среди. За култивирането им обикновено се използват захарен бульон и кръвен агар, съдържащ 5% дефибринирана кръв. Средата не трябва да съдържа редуциращи захари, тъй като те инхибират хемолизата. Върху бульона растежът е дънно-париетален под формата на ронлива утайка, бульонът е прозрачен. Стрептококите, които образуват къси вериги, причиняват помътняване на бульона. Върху плътни среди стрептококите от серогрупа А образуват колонии от три вида:

• мукоидни - големи, лъскави, напомнящи на капка вода, но имат вискозна консистенция. Такива колонии се образуват от прясно изолирани вирулентни щамове, които имат капсула;
• грапави - по-големи от мукоидни, плоски, с неравна повърхност и назъбени ръбове. Такива колонии се образуват от вирулентни щамове, които имат М-антигени;
• гладки, по-малки колонии с равни ръбове; образуват невирулентни култури.

Стрептококите ферментират глюкоза, малтоза, захароза и някои други въглехидрати, за да образуват киселина без газ (с изключение на S. kefir, който образува киселина и газ), не пресичат млякото (с изключение на S. lactis) и нямат протеолитични свойства (с изключение на някои ентерококи).

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

Основните фактори на патогенност на стрептококите

Протеин М е основният фактор за патогенност. М-протеините на стрептококите са фибриларни молекули, които образуват фимбрии по повърхността на клетъчната стена на стрептококите от група А. М-протеинът определя адхезивните свойства, инхибира фагоцитозата, определя специфичността на антигенния тип и има суперантигенни свойства. Антителата към М-антигена имат защитни свойства (антителата към Т- и R-протеините нямат такива свойства). М-подобни протеини се намират в стрептококите от групи C и G и са евентуално фактори за тяхната патогенност.

Капсула. Състои се от хиалуронова киселина, подобна на тази, която се намира в тъканите, така че фагоцитите не разпознават стрептококите с капсула като чужди антигени.

Еритрогенинът е токсин на скарлатина, суперантиген, който причинява синдром на скарлатина. Съществуват три серотипа (A, B, C). При пациенти със скарлатина той причинява яркочервен обрив по кожата и лигавиците. Има пирогенен, алергенен, имуносупресивен и митогенен ефект и разрушава тромбоцитите.

Хемолизин (стрептолизин) О разрушава еритроцитите, има цитотоксичен ефект, включително левкотоксичен и кардиотоксичен, и се произвежда от повечето стрептококи от серогрупи A, C и G.

Хемолизин (стрептолизин) S има хемолитичен и цитотоксичен ефект. За разлика от стрептолизин O, стрептолизин S е много слаб антиген, той се произвежда и от стрептококи от серогрупи A, C и G.

Стрептокиназата е ензим, който превръща преактиватора в активатор, а плазминогенът - в плазмин, който хидролизира фибрина. По този начин, стрептокиназата, активирайки кръвния фибринолизин, увеличава инвазивните свойства на стрептокока.

Хемотаксисният инхибиторен фактор (аминопептидаза) инхибира подвижността на неутрофилните фагоцити.

Хиалуронидазата е инвазивен фактор.

Факторът на мътност е хидролизата на серумните липопротеини.

Протеази - разрушаване на различни протеини; вероятно свързано с тъканна токсичност.

ДНК-ази (A, B, C, D) - хидролиза на ДНК.

Способността за взаимодействие с Fc фрагмента на IgG чрез I рецептора - инхибиране на комплементната система и фагоцитната активност.

Изразени алергенни свойства на стрептококите, които причиняват сенсибилизация на организма.

Стрептококова резистентност

Стрептококите понасят добре ниски температури, доста устойчиви са на изсушаване, особено в протеинова среда (кръв, гной, слуз), и остават жизнеспособни в продължение на няколко месеца върху предмети и прах. При нагряване до температура от 56 °C те умират след 30 минути, с изключение на стрептококите от група D, които могат да издържат на нагряване до 70 °C за 1 час. 3-5% разтвор на карболова киселина и лизол ги убива в рамките на 15 минути.

Постинфекциозен имунитет

Антитоксините и типоспецифичните М-антитела играят основна роля в неговото формиране. Антитоксичният имунитет след скарлатина е силен и дълготраен. Антимикробният имунитет също е силен и дълготраен, но ефективността му е ограничена от типоспецифичността на М-антителата.

Епидемиология на стрептококовата инфекция

Източник на екзогенна стрептококова инфекция са пациенти с остри стрептококови заболявания (тонзилит, скарлатина, пневмония), както и реконвалесценти след тях. Основният път на заразяване е въздушно-капков, в други случаи - директен контакт и много рядко алиментарен (мляко и други хранителни продукти).

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

Симптоми на стрептококова инфекция

Стрептококите са обитатели на лигавиците на горните дихателни пътища, храносмилателния и пикочно-половия тракт, следователно заболяванията, които причиняват, могат да бъдат ендогенни или екзогенни, т.е. причинени или от собствените им коки, или в резултат на инфекция отвън. Проникнали през увредена кожа, стрептококите се разпространяват от локалното огнище чрез лимфната и кръвоносната система. Инфекцията чрез въздушно-капковидни капчици или въздушно-капков прах води до увреждане на лимфоидната тъкан ( тонзилит ), като процесът засяга регионалните лимфни възли, откъдето патогенът се разпространява чрез лимфните съдове и хематогенно.

Способността на стрептококите да причиняват различни заболявания зависи от:

• входни точки (раневи инфекции, пуерперален сепсис, еризипел и др.; инфекции на дихателните пътища - скарлатина, тонзилит);
• наличието на различни патогенни фактори в стрептококите;
• състояния на имунната система: при липса на антитоксичен имунитет, инфекцията с токсигенни стрептококи от серогрупа А води до развитие на скарлатина, а при наличие на антитоксичен имунитет се появява тонзилит;
• сенсибилизиращи свойства на стрептококите; те до голяма степен определят особеностите на патогенезата на стрептококовите заболявания и са основната причина за усложнения като нефрозонефрит, артрит, увреждане на сърдечно-съдовата система и др.;
• гнойни и септични функции на стрептококи;
• наличието на голям брой сероварианти на стрептококи от серогрупа А според М-антигена.

Антимикробният имунитет, който се причинява от антитела към М протеина, е типоспецифичен и тъй като има много сероварианти за М антигена, са възможни повтарящи се случаи на тонзилит, еризипел и други стрептококови заболявания. Патогенезата на хроничните инфекции, причинени от стрептококи, е по-сложна: хроничен тонзилит, ревматизъм, нефрит. Следните обстоятелства потвърждават етиологичната роля на стрептококите от серогрупа А при тях:

• Тези заболявания обикновено се появяват след остри стрептококови инфекции (тонзилит, скарлатина);
• При такива пациенти, стрептококи или техните L-форми и антигени често се откриват в кръвта, особено по време на обостряния, и като правило хемолитични или зеленеещи стрептококи върху лигавицата на фаринкса;
• постоянно откриване на антитела към различни стрептококови антигени. От особена диагностична стойност при пациенти с ревматизъм по време на обостряне е откриването на анти-О-стрептолизини и антихиалуронидазни антитела във високи титри в кръвта;
• развитие на сенсибилизация към различни стрептококови антигени, включително термостабилния компонент еритрогенин. Възможно е автоантитела към съединителната и бъбречната тъкан, съответно, да играят роля в развитието на ревматизъм и нефрит;
• очевиден терапевтичен ефект от употребата на антибиотици срещу стрептококи (пеницилин) по време на ревматични пристъпи.

Скарлатина

Скарлатина (късен латински scarlatium - яркочервен цвят) е остро инфекциозно заболяване, което клинично се проявява като тонзилит, лимфаденит, дребноточков яркочервен обрив по кожата и лигавиците с последващо лющене, както и обща интоксикация на организма и склонност към гнойно-септични и алергични усложнения.

Скарлатината се причинява от бета-хемолитични стрептококи от група А, които имат М-антиген и произвеждат еритрогенин. Етиологичната роля при скарлатината се приписва на различни микроорганизми - протозои, анаеробни и други коки, стрептококи, филтруеми форми на стрептококи, вируси. Решаващ принос за изясняване на истинската причина за скарлатината правят руските учени Г. Н. Габричевски, И. Г. Савченко и американските учени Дик (Г. Ф. Дик и Г. Х. Дик). И. Г. Савченко показва още през 1905-1906 г., че стрептококът при скарлатината произвежда токсин, а полученият от него антитоксичен серум има добър терапевтичен ефект. Въз основа на работата на И. Г. Савченко, съпрузите Дик показват през 1923-1924 г., че:

• интрадермалното приложение на малка доза токсин на лица, които не са прекарали скарлатина, предизвиква положителна локална токсична реакция под формата на зачервяване и подуване (реакция на Дик);
• при хора, преболедували скарлатина, тази реакция е отрицателна (токсинът се неутрализира от антитоксина, който имат);
• Въвеждането на големи дози от токсина подкожно на лица, които не са преболедували скарлатина, води до развитие на симптоми, характерни за скарлатина.

Накрая, чрез заразяване на доброволци със стрептококова култура, те успяха да възпроизведат скарлатина. Понастоящем стрептококовата етиология на скарлатината е общопризната. Особеността тук е, че скарлатината се причинява не от един конкретен серотип стрептококи, а от някой от бета-хемолитичните стрептококи, които имат М-антиген и произвеждат еритрогенин. Въпреки това, в епидемиологията на скарлатината в различни страни, в различни региони и по различно време, основната роля играят стрептококите, които имат различни серотипове на М-антигена (1, 2, 4 или друг) и произвеждат еритрогенини от различни серотипове (А, В, С). Възможна е промяна на тези серотипове.

Основните фактори за патогенност на стрептококите при скарлатина са екзотоксин (еритрогенин), гнойно-септични и алергенни свойства на стрептокока и неговия еритрогенин. Еритрогенинът се състои от два компонента - термолабилен протеин (самият токсин) и термостабилно вещество с алергенни свойства.

Скарлатината се предава главно по въздушно-капков път, но всяка ранева повърхност също може да бъде входна точка. Инкубационният период е 3-7, понякога 11 дни. Патогенезата на скарлатината отразява 3 основни момента, свързани със свойствата на патогена:

• действието на токсина на скарлатината, който причинява развитието на токсикоза - първият период на заболяването. Характеризира се с увреждане на периферните кръвоносни съдове, поява на дребноточков обрив с яркочервен цвят, както и повишаване на температурата и обща интоксикация. Развитието на имунитет е свързано с появата и натрупването на антитоксин в кръвта;
• действието на самия стрептокок. То е неспецифично и се проявява в развитието на различни гнойно-септични процеси (отит, лимфаденит, нефрит се появяват на 2-3-тата седмица от заболяването);
• сенсибилизация на организма. Тя се изразява под формата на различни усложнения като нефрозонефрит, полиартрит, сърдечно-съдови заболявания и др. на 2-3-та седмица от заболяването.

В клиниката на скарлатината се разграничават още I стадий (токсикоза) и II стадий, когато се наблюдават гнойно-възпалителни и алергични усложнения. Поради употребата на антибиотици (пеницилин) за лечение на скарлатина, честотата и тежестта на усложненията са намалели значително.

Постинфекциозен имунитет

Силна, дълготрайна (рецидивиращи заболявания се наблюдават в 2-16% от случаите), причинена от антитоксини и клетки на имунната памет. Преболедувалите също запазват алергично състояние към алергена на скарлатината. Открива се чрез интрадермално инжектиране на убити стрептококи. Преболедувалите имат зачервяване, подуване и болезненост на мястото на инжектиране (тест на Аристовски-Фанкони). Реакцията на Дик се използва за проверка на антитоксичен имунитет при деца. С нейна помощ е установено, че пасивният имунитет при деца от първата година от живота се поддържа през първите 3-4 месеца.

Лабораторна диагностика на скарлатина

В типичните случаи клиничната картина на скарлатината е толкова ясна, че не се извършва бактериологична диагностика. В други случаи тя се състои в изолиране на чиста култура от бета-хемолитичен стрептокок, който се открива върху лигавицата на фаринкса при всички пациенти със скарлатина.

Аеробните грам-положителни коки, класифицирани в родовете Aerococcus, Leuconococcus, Pediococcus и Lactococcus, се характеризират със слаба патогенност. Заболяванията, които причиняват при хората, са редки и се срещат предимно при хора с нарушена имунна система.

Класификация на стрептококите

Родът стрептококи включва около 50 вида. Сред тях има 4 патогенни (S. pyogenes, S. pneumoniae, S. agalactiae и S. equi), 5 условно патогенни и повече от 20 опортюнистични вида. За удобство целият род е разделен на 4 групи, използвайки следните характеристики: растеж при температура 10°C; растеж при 45°C; растеж върху среда, съдържаща 6,5% NaCl; растеж върху среда с pH 9,6; растеж върху среда, съдържаща 40% жлъчка; растеж в мляко с 0,1% метиленово синьо; растеж след нагряване при температура 60°C за 30 минути.

Повечето патогенни стрептококи принадлежат към първата група (всички изброени признаци обикновено са отрицателни). Ентерококите (серогрупа D), които също причиняват различни човешки заболявания, принадлежат към третата група (всички изброени признаци обикновено са положителни).

Най-простата класификация се основава на съотношението на стрептококите към еритроцитите. Прави се разлика между:

• b-хемолитични стрептококи - при отглеждане върху кръвен агар около колонията има ясна зона на хемолиза;
• а-хемолитични стрептококи - зеленикаво оцветяване около колонията и частична хемолиза (позеленяването се причинява от превръщането на оксихемоглобина в метхемоглобин);
• а1-хемолитичните стрептококи, в сравнение с b-хемолитичните стрептококи, образуват по-слабо изразена и мътна зона на хемолиза;
• α- и α-стрептококите се наричат S. viridans (зелени стрептококи);
• γ-нехемолитичните стрептококи не причиняват хемолиза върху твърда хранителна среда. Серологичната класификация е придобила голямо практическо значение.

Стрептококите имат сложна антигенна структура: те имат общ антиген за целия род и различни други антигени. Сред тях особено значение за класификацията имат групово-специфичните полизахаридни антигени, локализирани в клетъчната стена. Според тези антигени, по предложение на Р. Лансфелд, стрептококите се разделят на серологични групи, обозначени с буквите A, B, C, D, F, G и др. В момента са известни 20 серологични групи стрептококи (от A до V). Патогенните за хората стрептококи принадлежат към група A, към групи B и D, по-рядко към C, F и G. В тази връзка определянето на груповата принадлежност на стрептококите е решаващ момент при диагностицирането на заболяванията, които те причиняват. Груповите полизахаридни антигени се определят с помощта на съответните антисеруми в реакцията на утаяване.

В допълнение към груповите антигени, в хемолитичните стрептококи са открити типово-специфични антигени. В стрептококите от група А това са протеините M, T и R. Протеинът M е устойчив на топлина в кисела среда, но се разрушава от трипсин и пепсин. Открива се след хидролиза на стрептококи със солна киселина, използвайки реакция на утаяване. Протеинът T се разрушава при нагряване в кисела среда, но е резистентен на трипсин и пепсин. Определя се с помощта на реакция на аглутинация. R-антиген е открит и в стрептококи от серогрупи B, C и D. Той е чувствителен към пепсин, но не и към трипсин, разрушава се при нагряване в присъствието на киселина, но е устойчив на умерено нагряване в слаб алкален разтвор. Според М-антигена, хемолитичните стрептококи от серогрупа А се разделят на голям брой сероварианти (около 100), като тяхното определяне е от епидемиологично значение. Според Т-протеина, стрептококите от серогрупа А също се разделят на няколко десетки сероварианти. В група B се разграничават 8 сероварианта.

Стрептококите също имат кръстосано реагиращи антигени, общи за антигените на клетките на базалния слой на кожния епител и епителните клетки на кортикалните и медуларните зони на тимуса, което може да е причина за автоимунни заболявания, причинени от тези коки. В клетъчната стена на стрептококите е открит антиген (рецептор I), който е свързан с тяхната способност, подобно на стафилококите с протеин А, да взаимодействат с Fc фрагмента на молекулата IgG.

Заболяванията, причинени от стрептококи, са разделени на 11 класа. Основните групи от тези заболявания са:

• различни гнойни процеси - абсцеси, флегмони, отити, перитонити, плеврити, остеомиелит и др.;
• еризипел - инфекция на раната (възпаление на лимфните съдове на кожата и подкожната тъкан);
• гнойни усложнения на рани (особено във военно време) - абсцеси, флегмони, сепсис и др.;
• тонзилит - остър и хроничен;
• сепсис: остър сепсис (остър ендокардит); хроничен сепсис (хроничен ендокардит); следродилен (пуерперален) сепсис;
• ревматизъм;
• пневмония, менингит, пълзяща язва на роговицата (пневмококова инфекция);
• скарлатина;
• зъбен кариес - причинителят му е най-често S. mutatis. Изолирани и изследвани са гени на кариогенни стрептококи, отговорни за синтеза на ензими, осигуряващи колонизация на повърхността на зъбите и венците от тези стрептококи.

Въпреки че повечето от патогенните за хората стрептококи принадлежат към серогрупа А, стрептококите от серогрупи D и B също играят важна роля в човешката патология. Стрептококите от серогрупа D (ентерококи) са разпознати като причинители на раневи инфекции, различни гнойни хирургични заболявания, гнойни усложнения при бременни жени, родилки и гинекологични пациенти, те инфектират бъбреците, пикочния мехур, причиняват сепсис, ендокардит, пневмония, хранително отравяне (протеолитични варианти на ентерококи). Стрептококите от серогрупа B (S. agalactiae) често причиняват заболявания при новородени - инфекции на дихателните пътища, менингит, сепсис. Епидемиологично те са свързани с носителството на този вид стрептококи при майката и персонала на родилните домове.

Анаеробните стрептококи (Peptostreptococcus), които се срещат при здрави хора като част от микрофлората на дихателните пътища, устата, назофаринкса, червата и влагалището, също могат да бъдат виновници за гнойно-септични заболявания - апендицит, следродилен сепсис и др.

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

Лабораторна диагностика на стрептококова инфекция

Основният метод за диагностициране на стрептококови заболявания е бактериологичният. Материалът за изследването е кръв, гной, слуз от фаринкса, плака от сливиците и ранев секрет. Решаващият етап от изследването на изолираната чиста култура е определянето на нейната серогрупа. За тази цел се използват два метода.

• Серологичен - определяне на груповия полизахарид чрез реакция на утаяване. За тази цел се използват съответните групово-специфични серуми. Ако щамът е бета-хемолитичен, неговият полизахариден антиген се екстрахира с HCl и се тества с антисеруми от серогрупи A, B, C, D, F и G. Ако щамът не причинява бета-хемолиза, неговият антиген се екстрахира и се тества само с антисеруми от групи B и D. Антисерумите от групи A, C, F и G често реагират кръстосано с алфа-хемолитични и нехемолитични стрептококи. Стрептококите, които не причиняват бета-хемолиза и не принадлежат към групи B и D, се идентифицират чрез други физиологични тестове. Стрептококите от група D се изолират като отделен род, Enterococcus.
• Методът на групиране се основава на способността на аминопептидазата (ензим, произвеждан от стрептококи от серогрупа А и D) да хидролизира пиролидин-нафтиламид. За тази цел се произвеждат търговски комплекти с необходимите реактиви за определяне на стрептококи от група А в кръвни и бульонни култури. Специфичността на този метод обаче е по-малка от 80%.

Серотипизирането на стрептококи от серогрупа А се извършва или чрез реакция на преципитация (определя М серотип), или чрез реакция на аглутинация (определя Т серотип) само за епидемиологични цели.

Сред серологичните реакции за откриване на стрептококи от серогрупи A, B, C, D, F и G се използват реакции на коаглутинация и латексна аглутинация. Определянето на титъра на анти-хиалуронидазни и анти-О-стрептолизинови антитела се използва като спомагателен метод за диагностициране на ревматизъм и за оценка на активността на ревматичния процес.

IFM може да се използва и за откриване на стрептококови полизахаридни антигени.