Streptococchi

Gli streptococchi appartengono alla famiglia delle Streptococcaceae (genere Streptococcus). Furono scoperti per la prima volta da T. Bilroth nel 1874 durante l'erisipela; da L. Pasteur nel 1878 durante la sepsi postpartum; isolati in coltura pura nel 1883 da F. Feleisen.

Gli streptococchi (dal greco streptos, catena, e coccus, grano) sono cellule Gram-positive, citocromo-negative, catalasi-negative, di forma sferica o ovoidale, con un diametro di 0,6-1,0 μm, che crescono in catene di varia lunghezza o come tetracocchi; non sono mobili (ad eccezione di alcuni rappresentanti del sierogruppo D); il contenuto di G+C nel DNA è del 32-44% molare (per la famiglia). Non formano spore. Gli streptococchi patogeni formano una capsula. Gli streptococchi sono anaerobi facoltativi, ma esistono anche anaerobi stretti. La temperatura ottimale è di 37 °C, il pH ottimale è 7,2-7,6. Gli streptococchi patogeni non crescono o crescono molto male sui normali terreni di coltura. Per la loro coltura vengono solitamente utilizzati brodo zuccherino e agar sangue contenente il 5% di sangue defibrinato. Il terreno di coltura non deve contenere zuccheri riducenti, poiché inibiscono l'emolisi. Sul brodo, la crescita è fondo-parietale sotto forma di un sedimento friabile; il brodo è trasparente. Gli streptococchi che formano catene corte causano torbidità del brodo. Su terreni densi, gli streptococchi di sierogruppo A formano colonie di tre tipi:

• mucoide - grande, lucido, simile a una goccia d'acqua, ma di consistenza viscosa. Tali colonie sono formate da ceppi virulenti appena isolati dotati di capsula;
• ruvido - più grande del mucoide, piatto, con superficie irregolare e bordi smerlati. Tali colonie sono formate da ceppi virulenti che presentano antigeni M;
• colonie lisce, più piccole, con bordi uniformi; formano colture non virulente.

Gli streptococchi fermentano il glucosio, il maltosio, il saccarosio e alcuni altri carboidrati per formare acido senza gas (ad eccezione dello S. kefir, che forma acido e gas), non cagliano il latte (ad eccezione dello S. lactis) e non hanno proprietà proteolitiche (ad eccezione di alcuni enterococchi).

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I principali fattori di patogenicità degli streptococchi

La proteina M è il principale fattore di patogenicità. Le proteine M degli streptococchi sono molecole fibrillari che formano fimbrie sulla superficie della parete cellulare degli streptococchi di gruppo A. La proteina M determina proprietà adesive, inibisce la fagocitosi, determina la specificità del tipo antigenico e possiede proprietà superantigeniche. Gli anticorpi contro l'antigene M hanno proprietà protettive (gli anticorpi contro le proteine T e R non hanno tali proprietà). Le proteine M-like si trovano negli streptococchi di gruppo C e G e sono probabilmente fattori della loro patogenicità.

Capsula. È costituita da acido ialuronico, simile a quello presente nei tessuti, quindi i fagociti non riconoscono gli streptococchi con una capsula come antigeni estranei.

L'eritrogenina è una tossina della scarlattina, un superantigene, che causa la sindrome da shock tossico (TSS). Ne esistono tre sierotipi (A, B, C). Nei pazienti con scarlattina, provoca un'eruzione cutanea rosso vivo su pelle e mucose. Ha un effetto pirogeno, allergenico, immunosoppressivo e mitogeno e distrugge le piastrine.

L'emolisina (streptolisina) O distrugge gli eritrociti, ha un effetto citotossico, tra cui leucotossico e cardiotossico, ed è prodotta dalla maggior parte degli streptococchi dei sierogruppi A, C e G.

L'emolisina (streptolisina) S ha un effetto emolitico e citotossico. A differenza della streptolisina O, la streptolisina S è un antigene molto debole ed è prodotta anche dagli streptococchi dei sierogruppi A, C e G.

La streptochinasi è un enzima che converte il preattivatore in attivatore e il plasminogeno in plasmina, quest'ultima idrolizza la fibrina. Pertanto, la streptochinasi, attivando la fibrinolisina ematica, aumenta le proprietà invasive dello streptococco.

Il fattore inibitore della chemiotassi (aminopeptidasi) inibisce la motilità dei fagociti neutrofili.

L'ialuronidasi è un fattore di invasione.

Il fattore di torbidità è l'idrolisi delle lipoproteine sieriche.

Proteasi: distruzione di varie proteine; possibilmente associata a tossicità tissutale.

DNasi (A, B, C, D) - Idrolisi del DNA.

Capacità di interagire con il frammento Fc dell'IgG tramite il recettore I: inibizione del sistema del complemento e dell'attività dei fagociti.

Notevoli proprietà allergeniche degli streptococchi, che causano sensibilizzazione dell'organismo.

Resistenza streptococcica

Gli streptococchi tollerano bene le basse temperature, sono piuttosto resistenti all'essiccazione, soprattutto in un ambiente proteico (sangue, pus, muco), e rimangono vitali per diversi mesi su oggetti e polvere. Se riscaldati a una temperatura di 56 °C, muoiono dopo 30 minuti, ad eccezione degli streptococchi del gruppo D, che possono resistere a un riscaldamento a 70 °C per 1 ora. Una soluzione al 3-5% di acido fenico e lisolo li uccide entro 15 minuti.

Immunità post-infettiva

Le antitossine e gli anticorpi M tipo-specifici svolgono il ruolo principale nella sua formazione. L'immunità antitossica dopo la scarlattina è forte e duratura. Anche l'immunità antimicrobica è forte e duratura, ma la sua efficacia è limitata dalla specificità tipo-specifica degli anticorpi M.

Epidemiologia dell'infezione da streptococco

La fonte di infezione streptococcica esogena sono i pazienti con malattie streptococciche acute (tonsillite, scarlattina, polmonite), così come i convalescenti. La principale via di infezione è quella aerea, in altri casi il contatto diretto e molto raramente quella alimentare (latte e altri prodotti alimentari).

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Sintomi dell'infezione da streptococco

Gli streptococchi vivono nelle mucose delle vie respiratorie superiori, dell'apparato digerente e genitourinario, pertanto le malattie che causano possono essere endogene o esogene, ovvero causate dai loro stessi cocchi o da infezioni esterne. Dopo essere penetrati attraverso la pelle lesa, gli streptococchi si diffondono dal focolaio locale attraverso il sistema linfatico e circolatorio. L'infezione da goccioline o polvere trasportate dall'aria porta a danni al tessuto linfoide ( tonsillite ); il processo coinvolge i linfonodi regionali, da dove il patogeno si diffonde attraverso i vasi linfatici e per via ematogena.

La capacità degli streptococchi di causare diverse malattie dipende da:

• punti di ingresso (infezioni delle ferite, sepsi puerperale, erisipela, ecc.; infezioni delle vie respiratorie - scarlattina, tonsillite);
• la presenza di vari fattori di patogenicità negli streptococchi;
• stati del sistema immunitario: in assenza di immunità antitossica, l'infezione da streptococchi tossigeni del sierogruppo A porta allo sviluppo della scarlattina, mentre in presenza di immunità antitossica si verifica la tonsillite;
• proprietà sensibilizzanti degli streptococchi; determinano in larga misura la peculiarità della patogenesi delle malattie streptococciche e sono la causa principale di complicazioni quali nefrosonefrite, artrite, danni al sistema cardiovascolare, ecc.;
• funzioni purulente e settiche degli streptococchi;
• la presenza di un gran numero di sierovarianti di streptococchi del sierogruppo A secondo l'antigene M.

L'immunità antimicrobica, causata da anticorpi contro la proteina M, è tipo-specifica e, poiché esistono numerose sierovarianti per l'antigene M, sono possibili casi ripetuti di tonsillite, erisipela e altre malattie streptococciche. La patogenesi delle infezioni croniche causate da streptococchi è più complessa: tonsillite cronica, reumatismi, nefrite. Le seguenti circostanze confermano il ruolo eziologico degli streptococchi di sierogruppo A in queste infezioni:

• Queste malattie si manifestano solitamente dopo infezioni acute da streptococco (tonsillite, scarlattina);
• In tali pazienti, gli streptococchi o le loro forme L e gli antigeni vengono spesso riscontrati nel sangue, soprattutto durante le riacutizzazioni e, di regola, streptococchi emolitici o verdi sulla mucosa della faringe;
• Rilevazione costante di anticorpi contro vari antigeni streptococcici. Di particolare valore diagnostico nei pazienti con reumatismo durante una riacutizzazione è la rilevazione di anticorpi anti-O-streptolisine e anti-ialuronidasi ad alto titolo nel sangue;
• sviluppo di sensibilizzazione a vari antigeni streptococcici, tra cui la componente termostabile dell'eritrogenina. È possibile che gli autoanticorpi contro il tessuto connettivo e renale, rispettivamente, svolgano un ruolo nello sviluppo di reumatismi e nefrite;
• evidente effetto terapeutico dell'uso di antibiotici contro gli streptococchi (penicillina) durante gli attacchi reumatici.

Scarlattina

La scarlattina (dal latino tardo scarlatium - colore rosso vivo) è una malattia infettiva acuta che si manifesta clinicamente con tonsillite, linfoadenite, piccole eruzioni cutanee puntiformi di colore rosso vivo sulla pelle e sulle mucose con successiva desquamazione, nonché intossicazione generale dell'organismo e tendenza a complicazioni purulente-settiche e allergiche.

La scarlattina è causata da streptococchi beta-emolitici di gruppo A, che presentano l'antigene M e producono eritrogenina. Il ruolo eziologico nella scarlattina è stato attribuito a vari microrganismi: protozoi, cocchi anaerobi e altri cocchi, streptococchi, forme filtrabili di streptococchi, virus. Un contributo decisivo alla chiarificazione della vera causa della scarlattina fu dato dagli scienziati russi G.N. Gabrichevsky, I.G. Savchenko e dagli scienziati americani Dick (GF. Dick e GH. Dick). I.G. Savchenko dimostrò già nel 1905-1906 che lo streptococco della scarlattina produce una tossina e che il siero antitossico da lui ottenuto ha un buon effetto terapeutico. Basandosi sul lavoro di I.G. Savchenko, i coniugi Dick dimostrarono nel 1923-1924 che:

• la somministrazione intradermica di una piccola dose di tossina a soggetti che non hanno avuto la scarlattina provoca una reazione tossica locale positiva sotto forma di arrossamento e gonfiore (reazione di Dick);
• nelle persone che hanno avuto la scarlattina, questa reazione è negativa (la tossina viene neutralizzata dall'antitossina che hanno);
• L'introduzione di dosi elevate di tossina per via sottocutanea in individui che non hanno avuto la scarlattina provoca lo sviluppo dei sintomi caratteristici della scarlattina.

Infine, infettando i volontari con una coltura di streptococco, sono stati in grado di riprodurre la scarlattina. Attualmente, l'eziologia streptococcica della scarlattina è generalmente riconosciuta. La particolarità è che la scarlattina non è causata da un particolare sierotipo di streptococco, ma da uno qualsiasi degli streptococchi beta-emolitici che presentano un antigene M e producono eritrogenina. Tuttavia, nell'epidemiologia della scarlattina in diversi paesi, in diverse regioni e in momenti diversi, il ruolo principale è svolto dagli streptococchi che presentano diversi sierotipi dell'antigene M (1, 2, 4 o altri) e producono eritrogenine di diversi sierotipi (A, B, C). È possibile un'alterazione di questi sierotipi.

I principali fattori di patogenicità streptococcica nella scarlattina sono l'esotossina (eritrogenina), le proprietà piogene-settiche e allergeniche dello streptococco e della sua eritrogenina. L'eritrogenina è composta da due componenti: una proteina termolabile (la tossina stessa) e una sostanza termostabile con proprietà allergeniche.

La scarlattina si trasmette principalmente attraverso goccioline disperse nell'aria, ma anche qualsiasi superficie di ferita può essere la porta d'ingresso. Il periodo di incubazione è di 3-7 giorni, a volte 11 giorni. La patogenesi della scarlattina riflette 3 punti principali legati alle proprietà del patogeno:

• l'azione della tossina della scarlattina, che causa lo sviluppo di tossicosi, il primo periodo della malattia. È caratterizzata da danni ai vasi sanguigni periferici, dalla comparsa di un'eruzione cutanea puntiforme di colore rosso vivo, nonché da un aumento della temperatura e da un'intossicazione generale. Lo sviluppo dell'immunità è associato alla comparsa e all'accumulo di antitossina nel sangue;
• l'azione dello streptococco stesso. È aspecifica e si manifesta con lo sviluppo di vari processi purulento-settici (otite, linfoadenite, nefrite compaiono nella 2a-3a settimana di malattia);
• Sensibilizzazione dell'organismo. Si manifesta sotto forma di varie complicazioni come nefrosonefrite, poliartrite, malattie cardiovascolari, ecc. nella seconda-terza settimana di malattia.

Nella clinica della scarlattina, si distinguono anche lo stadio I (tossicosi) e lo stadio II, in cui si osservano complicanze purulente-infiammatorie e allergiche. Grazie all'uso di antibiotici (penicillina) per il trattamento della scarlattina, la frequenza e la gravità delle complicanze sono significativamente diminuite.

Immunità post-infettiva

Forte, di lunga durata (si osservano recidive nel 2-16% dei casi), causata da antitossine e cellule della memoria immunitaria. I pazienti guariti dalla malattia presentano anche una condizione allergica all'allergene della scarlattina. La malattia viene rilevata mediante iniezione intradermica di streptococchi uccisi. I pazienti guariti presentano arrossamento, gonfiore e dolore nel sito di iniezione (test di Aristov-Fanconi). La reazione di Dick viene utilizzata per verificare l'immunità antitossica nei bambini. Con il suo aiuto, è stato dimostrato che l'immunità passiva nei bambini del primo anno di vita viene mantenuta durante i primi 3-4 mesi.

Diagnosi di laboratorio della scarlattina

In casi tipici, il quadro clinico della scarlattina è così chiaro che non viene eseguita la diagnosi batteriologica. In altri casi, la diagnosi consiste nell'isolamento di una coltura pura di streptococco beta-emolitico, presente sulla mucosa faringea in tutti i pazienti con scarlattina.

I cocchi aerobi Gram-positivi, classificati nei generi Aerococcus, Leuconococcus, Pediococcus e Lactococcus, sono caratterizzati da una debole patogenicità. Le malattie che causano nell'uomo sono rare e si verificano principalmente in individui con un sistema immunitario compromesso.

Classificazione degli streptococchi

Il genere degli streptococchi comprende circa 50 specie. Tra queste, 4 patogene (S. pyogenes, S. pneumoniae, S. agalactiae e S. equi), 5 condizionatamente patogene e oltre 20 specie opportuniste. Per comodità, l'intero genere è suddiviso in 4 gruppi in base alle seguenti caratteristiche: crescita a una temperatura di 10 °C; crescita a 45 °C; crescita su un terreno contenente il 6,5% di NaCl; crescita su un terreno con un pH di 9,6; crescita su un terreno contenente il 40% di bile; crescita nel latte con lo 0,1% di blu di metilene; crescita dopo riscaldamento a una temperatura di 60 °C per 30 minuti.

La maggior parte degli streptococchi patogeni appartiene al primo gruppo (tutti i segni elencati sono solitamente negativi). Gli enterococchi (sierogruppo D), che causano anche diverse malattie umane, appartengono al terzo gruppo (tutti i segni elencati sono solitamente positivi).

La classificazione più semplice si basa sul rapporto tra streptococchi ed eritrociti. Si distingue tra:

• streptococchi β-emolitici: quando crescono su agar sangue, si nota una chiara zona di emolisi attorno alla colonia;
• streptococchi α-emolitici: colorazione verdastra attorno alla colonia ed emolisi parziale (la colorazione verde è causata dalla conversione dell'ossiemoglobina in metaemoglobina);
• gli streptococchi α1-emolitici, rispetto agli streptococchi β-emolitici, formano una zona di emolisi meno pronunciata e torbida;
• gli streptococchi a- e al- sono chiamati S. viridans (streptococchi verdi);
• Gli streptococchi γ-non emolitici non causano emolisi su un terreno nutritivo solido. La classificazione sierologica ha acquisito grande importanza pratica.

Gli streptococchi hanno una struttura antigenica complessa: hanno un antigene comune per l'intero genere e vari altri antigeni. Tra questi, gli antigeni polisaccaridici gruppo-specifici localizzati nella parete cellulare sono di particolare importanza per la classificazione. In base a questi antigeni, su suggerimento di R. Lansfeld, gli streptococchi sono suddivisi in gruppi sierologici designati dalle lettere A, B, C, D, F, G, ecc. Attualmente sono noti 20 gruppi sierologici di streptococchi (da A a V). Gli streptococchi patogeni per l'uomo appartengono al gruppo A, ai gruppi B e D, meno frequentemente a C, F e G. A questo proposito, determinare l'appartenenza al gruppo degli streptococchi è un momento decisivo nella diagnosi delle malattie da essi causate. Gli antigeni polisaccaridici gruppo-specifici vengono determinati utilizzando i corrispondenti antisieri nella reazione di precipitazione.

Oltre agli antigeni di gruppo, negli streptococchi emolitici sono stati riscontrati antigeni tipo-specifici. Negli streptococchi di gruppo A, questi sono le proteine M, T e R. La proteina M è resistente al calore in ambiente acido, ma viene distrutta da tripsina e pepsina. Viene rilevata dopo idrolisi degli streptococchi con acido cloridrico mediante una reazione di precipitazione. La proteina T viene distrutta per riscaldamento in ambiente acido, ma è resistente a tripsina e pepsina. Viene determinata mediante una reazione di agglutinazione. L'antigene R è stato riscontrato anche negli streptococchi dei sierogruppi B, C e D. È sensibile alla pepsina, ma non alla tripsina, viene distrutto dal riscaldamento in presenza di acido, ma è resistente al riscaldamento moderato in una soluzione alcalina debolmente alcalina. In base all'antigene M, gli streptococchi emolitici del sierogruppo A sono suddivisi in un gran numero di sierovarianti (circa 100), la cui determinazione è di importanza epidemiologica. Anche gli streptococchi del sierogruppo A, in base alla proteina T, sono suddivisi in diverse decine di sierovarianti. Nel gruppo B, se ne distinguono 8.

Gli streptococchi presentano anche antigeni cross-reattivi comuni agli antigeni delle cellule dello strato basale dell'epitelio cutaneo e delle cellule epiteliali delle zone corticale e midollare del timo, che potrebbero essere la causa di malattie autoimmuni causate da questi cocchi. Un antigene (recettore I) è stato trovato nella parete cellulare degli streptococchi, associato alla loro capacità, come gli stafilococchi con proteina A, di interagire con il frammento Fc della molecola IgG.

Le malattie causate dagli streptococchi sono suddivise in 11 classi. I gruppi principali di queste malattie sono:

• vari processi suppuranti: ascessi, flemmone, otite, peritonite, pleurite, osteomielite, ecc.;
• erisipela - infezione della ferita (infiammazione dei vasi linfatici della pelle e del tessuto sottocutaneo);
• complicazioni purulente delle ferite (specialmente in tempo di guerra) - ascessi, flemmone, sepsi, ecc.;
• tonsillite - acuta e cronica;
• sepsi: sepsi acuta (endocardite acuta); sepsi cronica (endocardite cronica); sepsi postpartum (puerperale);
• reumatismi;
• polmonite, meningite, ulcera corneale strisciante (pneumococco);
• scarlattina;
• Carie dentale - il suo agente causale è il più delle volte S. mutatis. Sono stati isolati e studiati i geni degli streptococchi cariogeni responsabili della sintesi degli enzimi che assicurano la colonizzazione della superficie di denti e gengive da parte di questi streptococchi.

Sebbene la maggior parte degli streptococchi patogeni per l'uomo appartenga al sierogruppo A, anche gli streptococchi dei sierogruppi D e B svolgono un ruolo importante nella patologia umana. Gli streptococchi del sierogruppo D (enterococchi) sono riconosciuti come agenti causali di infezioni delle ferite, varie malattie chirurgiche purulente, complicazioni purulente nelle donne in gravidanza, nelle partorienti e nei pazienti ginecologici, infettano i reni e la vescica, causando sepsi, endocardite, polmonite, intossicazione alimentare (varianti proteolitiche degli enterococchi). Gli streptococchi del sierogruppo B (S. agalactiae) causano spesso malattie nei neonati: infezioni delle vie respiratorie, meningite, setticemia. Epidemiologicamente, sono associati alla trasmissione di questo tipo di streptococchi nella madre e nel personale degli ospedali per la maternità.

Anche gli streptococchi anaerobi (Peptostreptococcus), presenti nelle persone sane come parte della microflora delle vie respiratorie, della bocca, del rinofaringe, dell'intestino e della vagina, possono essere responsabili di malattie settiche purulente, come appendicite, sepsi postpartum, ecc.

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Diagnostica di laboratorio dell'infezione da streptococco

Il metodo principale per la diagnosi delle malattie streptococciche è batteriologico. Il materiale per lo studio è sangue, pus, muco faringeo, placca tonsillare e secrezione da ferita. La fase decisiva dello studio della coltura pura isolata è la determinazione del suo sierogruppo. A questo scopo vengono utilizzati due metodi.

• Sierologico: determinazione del polisaccaride di gruppo mediante reazione di precipitazione. A tale scopo, vengono utilizzati i sieri gruppo-specifici corrispondenti. Se il ceppo è beta-emolitico, il suo antigene polisaccaridico viene estratto con HCl e testato con antisieri dei sierogruppi A, B, C, D, F e G. Se il ceppo non causa beta-emolisi, il suo antigene viene estratto e testato solo con antisieri dei gruppi B e D. Gli antisieri dei gruppi A, C, F e G spesso cross-reagiscono con streptococchi alfa-emolitici e non emolitici. Gli streptococchi che non causano beta-emolisi e non appartengono ai gruppi B e D vengono identificati mediante altri test fisiologici. Gli streptococchi del gruppo D vengono isolati come genere separato, Enterococcus.
• Il metodo di raggruppamento si basa sulla capacità dell'aminopeptidasi (un enzima prodotto dagli streptococchi di sierogruppo A e D) di idrolizzare la pirrolidina-naftilamide. A tale scopo, vengono prodotti kit commerciali contenenti i reagenti necessari per la determinazione degli streptococchi di gruppo A in emocolture e brodocolture. Tuttavia, la specificità di questo metodo è inferiore all'80%.

La sierotipizzazione degli streptococchi del sierogruppo A viene eseguita utilizzando una reazione di precipitazione (determina il sierotipo M) o una reazione di agglutinazione (determina il sierotipo T) solo a fini epidemiologici.

Tra le reazioni sierologiche per la rilevazione degli streptococchi dei sierogruppi A, B, C, D, F e G, si utilizzano le reazioni di coagglutinazione e di agglutinazione al lattice. La determinazione del titolo anticorpale anti-ialuronidasi e anti-O-streptolisina viene utilizzata come metodo ausiliario per la diagnosi di reumatismo e per la valutazione dell'attività del processo reumatico.

L'IFM può essere utilizzata anche per rilevare gli antigeni polisaccaridici dello streptococco.