Microbiologie - Genus Streptococcus

Curs XVI. Genul Streptococcus

1. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X.

Minidefinitie Încadrare t~xonomică Habitat Implicare în patologia umană Microbiologie ='principalele caractere şi implicaţii în patogeneza şi diagnosticul microbiologie Factori de patogenitate Patogenie Răspunsul imun Noţiuni de epidemiologie şi profilaxie a infecţii lor nosocomiale Diagnosticul de laborator

Cuvinte cheie: Coci gram pozitivi, dispoziţie în lanţuri, catalază negativi; angma, scarlatină, complicaţii poststreptococice; streptococ Grup B - meningita nou născutului; Clasificare: grupuri Lancefield, hemoliză; grup A - test bacitracină; test ASLO; tratament obligatoriu cu Penicilină pentru angină, scarlatină cu streptococ de grup A; excepţie alergici la Penicilină - testarea sensibilităţii la Eritromicină; Streptococcus pneumoniae - hemoliză viridans, optochin, biloliză, inulină; pneumonie, meningită, otite recurente

1.

Minidefinitie

Streptococii sunt coci coci Gram pozitivi cu dispoziţie caracteristică "în lanţuri", implicate în infecţii supurative, scarlatină, complicaţii poststreptococice (streptococ de grup A) şi meningite ale nou-născutului, endocardite, septicemia (alţi streptococci). Streptococcus pneumoniae este un coc lanceolat, cu dispoziţie de obicei în diplo, unul dintre cei mai frecvenţi agenţi cauzali bacterieni ai infecţiilor tractului respirator inferior şi superior, cum sunt pneumonia, meningita, otita medie acută. II.

Încadrare taxonomică şi clasificare

Genul Streptococcus este înrudit filogenetic cu stafilococii, enterococii, lactobacilii şi Genul Bacillus Streptococii au fost c1asificaţi după mai multe criterii. Clasificarea serologică,· introdusă de Rebecca Lancefield, se bazează pe caracterele antigenice ale polizaharidului de suprafaţă C. Dupa acest criteriu, streptococii pot fi grupabili sau negrupabili. Streptococii grupabili pot fi încadraţi în grupe de la A la W, cu excepţia literelor 1 şi J. Cei mai frecvent izolaţi şi implicaţi în patologia umană sunt streptococii de grup A, B, D, mai rar streptococii de grup C, G, F. Fiecare grup conţine una sau mai multe specii. Streptococii negrupabili sunt: Streptococcus pneumoniae, Streptococcus mutans, streptococii viri dans, aceştia din urmă implicaţi în patogeneza cariei dentare.

1

În funcţie de tipul de hemoliză distingem streptococi cu hemoliză beta, alpha, alpha', gamma. Hemoliză beta este o hemoliză completă pe mediile cu hematii de berbec. Din această categorie fac parte streptococii de grup A, C, G. Hemoliza alpha' este o hemoliză parţială, bordată de o zonă îngustă de hemoliză beta, aşa cum apare în cazul/ streptococilor de Grup B. Streptococii de grup D pot fi alpha' sau gamma hemolitici. _ Hemoliza alpha este o hemoliză parţială, de culoare verzuie, caracteristică pneumococilor şi Str. viridans. Streptococii cu hemoliză gamma nu sunt hemolitici pe medii cu adaos de hematii de berbec. Din acest grup fac parte enterococii şi unii streptococi orali. Pe baza analizei comparative a ARNr16S au putut fi diferenţiate 6 grupe: piogenes, anginosus, mitis, salivarius, bovis şi mutans. III.

Habitat

Streptococii de grup A se pot izola din faringe la om, constituind o urgenţă medicală. Pot infecta plaga chirurgicală, plăgile arşi lor etc. Streptococul de grup Bare tropism pentru tractul genital, iar enterococii pentru tractul digestiv. Enterococii sunt bacterii zoonotice, putând fi izolate atât de la om, cât şi de la animale. S. pneumoniae este frecvent intalnit în starile de portaj faringian şi / sau nazal, cu o rată crescută de izolare în sezonul rece, putând deveni patogen în anumite împrejurări care afectează starea de imunitate a gazdei, între care şi afecţiuni le virale respiratorii asociate. IV.

Implicare în patologia umană

Streptococii pot fi implicaţi atât în infecţii invazive, cât şi în infecţii non-invazive, de tip toxic. Cele mai frecvente infecţii invazive streptococice sunt faringitele, urmate de infecţii ale pielii, impetigo. O formă de infecţie mai rară, dar de o deosebită gravitate este fasceita necrozantă, care se caracterizează

prin necroza pielii, ţesuturilor subcutanate până la fasciile

musculare. Denumită şi infecţie cu "bacterii mâncătoare de carne", este cauzată mai ales de Streptococcus pyogenes. Mortalitatea este de 30%, persoanele afectate putând fi în plină stare de sănătate înaintea apariţiei infecţiei. Totuşi, persoanele care au un risc crescut de a face infecţia sunt cele cu deficit imunitar, diabet zaharat, boli organice hepatice sau renale, neoplasme etc., cele care au leziuni cutanate prin tăieturi de natură traumatică sau chirurgicală, după boli anergizante de natură virală, îndeosebi cele însoţite de erupţii cutanate etc. Fasceita necrozantă este o infecţie de tip mixt, în care leziunile patologice sunt produse atât prin invazie, cât şi prin intervenţia toxinelor şi enzimelor streptococice.

2

Dintre infecţiile streptococice în care intervine mecanismul toxic fac parte scarlatina şi sindromul asemănător şocului toxic în etiologia căruia este implicată toxina pirogenă. Scarlatina este o boală eruptivă, cauzată de multiplicarea în organism, de obicei în faringe, a unei tulpini de streptococ de Grup A care produce o toxină eritrogenă. Se manifestă ca o angină însoţită de erupţie (rash) cutanat şi stare toxică. Streptococii de grup B pot cauza meningite şi septicemia la nou născut. Enterococii sunt implicaţi mai frecvent în infecţii nosocomiale şi pot fi rezistenţi la antibiotice din grupa glicopeptidelor. Streptococii viridans sunt implicaţi în etiologia cariei dentare şi pot cauza septicemia şi endocardite. Cei mai importanţi factori predispozanţi pentru o infecţie cu Streptococcus pneumoniae cu localizare pulmonară, meningeală, otică etc. sunt: imunodepresia (limfom, mielom multiplu, HIV etc.), funcţia polimorfonuclearelor deficitară: neutropenie, anemie aplastică, corticoterapie, insuficienţă renală! hepatica cronică, splenectomie / asplenie congenitală, copii sub 2 ani şi persoane peste de 65 ani, malnutriţie, diabet, alcoolism, traumatisme cranio-cerebrale, infecţii virale respiratorii, expunere crescută la agentul patogen (colectivităţi închise /semiînchise) Fig. 1 a. şi b. Rash-ul în scarlatină. Liniile Pastia Scarletfever rash

Pastta's lines

Fig. 2. Limba zmeurie în scarlatină

3

Toxina pirogenă acţionează ca superantigen, manifestându-se ca mitogen limfocitar policlonal, mecanism prin care activează sistemul imunitar, cu producere de fenomene inf1amatorii exacerbate, mergând până la şoc toxic. Complicaţiile post-streptococice constituie un pericol potenţial în cazul infecţii lor cu Streptococcus pyogenes beta hemolitic de grup A. Principalele forme sunt reumatismul poliarticular acut, care nu lasă sechele şi cardita reumatismală, cauza principală a defectelor valvulare cardiace câştigate. Complicaţiile cardiace fac parte dintre afecţiunile grave, ameninţătoare de viaţă. Infecţiile cutanate cu streptococi pot cauza complicaţii renale de tipul glomerulonefritei. V.

Microbiologie - principalele caractere cu implicaţii în patogeneză şi diagnosticul microbiologie Streptococii sunt coci Gram pozitivi, de formă uşor alungită, cu dimensiunile de aproximativ 0,5 - 1um, cu dispoziţie caracteristică, în lanţiiri sau perechi, situaţi extracelular în prelevate. Pneumococii sunt coci lanceolati, în diplo, capsulaţi. I

Fig. 3. a. Streptococi într-un frotiu colorat Gram b. Pneumococi în frotiu colorat Gram a. b.

Streptococii sunt bacterii heterotrofe, fiind capabile de multiplicare numai în prezenţa substanţelor organice. Cultivă pe medii nutritive îmbogăţite, cu adaos de sânge. Pe mediile cu sânge de berbec provoacă diverse forme de hemoliză, care stau la baza uneia dintre clasificările streptococilor. Sunt facultativi anaerobi, catalază negativi. Sunt mai puţin rezistenţi ca stafilococul la frig, uscăciune, variaţii de pH. Streptococii beta-hemolitici pot uneori supravieţui în soluţii dezinfectante, în acest fel putând fi implicaţi în etiologia unor infecţii nosocomiale, în special la arşi. Streptococii beta-hemolitici de Grup A sunt Întotdeauna sensibili la Penicilină. VI.

Factori de patogenitate Principalii factori de patogenitate ai streptococilor sunt antigenele de suprafaţă, ca acidul lipoteichoic, proteina F, implicate în special în ataşarea la celulele epiteliale )Fig. 4). Proteina M este implicată Proteina M şi capsula au activitate anti-fagocitară. Tulpinile capsulate sunt mucoide.

4

Fig. 4. Rolul acidului lipoteichoic şi proteinei F în aderenţă

S.pyogenes

-: Celule epiteliale

Fig. 5. Interacţiuni imune şi non-imune ale proteinei M. Interacţiunea cu fibrinogenul are activitate anticomplementară şi antifagocitară, prevenind fixare anticorpilor

Proteina M CQmplement ...•.•...•

I~.

g ·l~.~

M"'~~

IIMMUNE

~

I

1.

.l~~'~c::;:=:::J.~l:::r::::::::~~::::::rr:::::_::::::::r:::::::::J

"",

~ptid()glycan ••

I NON-IMMUNE I Ci

•

"fibrinQgen

'" ..~ Capsula este principalul factor de patogenitate la Streptococcus pneumoniae, fapt demonstrate de experimentul Griffith (vezi mecanisme de transfer al materialului genetic - transformarea). VII. Patogenie Principalele faze ale instalării infecţiei streptococice sunt: colonizarea tegumentelor şi mucoaselor cu ajutorul structurilor specializate de suprafaţă (Fig. 4),

5

invazia şi declanşarea procesului infecţios, cu sau fără eliberare de toxine eritrogene, pirogene etc. Unele dintre antigenele streptococice reacţionează încrucişat cu miozina, această proprietate stând la baza fenomenelor de autoimunitate responsabile de complicaţiile poststreptococice precoce (reumatismul poliarticular acut) şi tardive (cardita reumatismaIă). Antigenele peretelui celular sunt degradate cu dificultate in vivo, persistând practic indefinit. Glomerulonefrita post-streptococică recunoaşte un mecanism imunologie de hipersensibilitate de tip III, prin complexe imune. VIII.

Raspunsul imun

Principalul mecanism care intervine în apărarea organismului faţă de streptococi este fagocitoza. Anticorpii neutralizanţi au rol în imunitate a anti-toxică. Streptococii dispun de mecanisme de evitare a răspunsului imun, cum sunt: capsula, proteina M etc., care interferă cu fagocitoza (Fig. 5). IX.

Noţiuni de epidemiologie şi profilaxie a infecţii lor nosocomiale

Streptococii pot fi implicaţi în infecţii supurative superficiale şi profunde, precum şi în afecţiuni cu componentă toxică, cum sunt scarlatina şi sindromul asemănător şocului toxic. Colonizarea şi infecţia faringiană cu streptococi de grup A este un fenomen care se manifestă cu precădere în colectivităţile de copii, dar poate afecta şi contacţii adulţi, care pot contribui la rândul lor la menţinerea unui rezervor infecţios activ prelungit. Pentru profilaxia complicaţiilor poststreptococice este obligatorie ancheta în focar, în scopul depistării purtătorilor şi aplicării tratamentului de urgenţă tuturor cazurilor cu angină streptococică, scarlatină şi/sau infecţii streptococice cu alte localizări. Având în vedere variabilitatea unor structuri ale peretelui celular cu rol în adeziune sau în realizarea acţiunii antifagocitare, pacientul poate contracta mai multe infecţii, cu streptococi de tipuri diferite. De asemenea, este posibil ca pacientul să facă de mai multe ori scarlatină, cu streptococi care eliberează tipuri diferite de toxină eritrogenă. Infecţiile cu Streptococcus pyogenes de grup A se tratează obligatoriu cu penicilină, cel puţin 7 zile, după care se face tratamentul de întreţinere cu o penicilnă retard (Ex. Moldamin), care nu se întrerupe decât atunci când exsudatul faringian se negativează. Pentru pacienţii care prezintă hipersensibilitate la Penicilină, se efectuează testarea sensibilităţii tulpinii de streptococ la Eritromicină şi/sau alte antibiotice. Pneumoniile, meningitele şi otitele meningococice apar la gazde cu deficite imunitare, putând constitui modalitaţi terminale la aceşti pacienţi. Rezistenţa în creştere la antibiotice beta-Iactamice constituie o problemă care creşte riscul de deces. Tipurile pneumococice diferă în diferite arii geografice. Se recomandă profilaxie prin vaccinare, cu vaccin poliozidic la adulţi şi vaccin conjugat la copii sub 2 ani.

6

X.

Diagnosticul de laborator Principalele prelevate în infecţiile streptococice sunt: exsudatul nazofaringian, secreţia de plagă, sângele - în endocardite, septicemii sau pentru evaluarea stării de imunitate în infecţiile cu streptococi piogeni. Prelevarea se face cu respectarea precauţiilor generale, respectiv protecţia probei, a personalului şi mediului, alegerea celui mai potrivit prelevat şi moment de recoltare (ex. pentru exsudat dimineaţa pe nemâncate sau la cel puţin 4 ore de la ultimul prânz sau ingestie de lichid) etc. Este foarte importantă recoltare probei înainte de începerea tratamentului cu antibiotice. În cazul suspiciunii de pneumonie pneumococică se recoltează spută, dar şi sânge. Şansele de izolare din sânge sunt mai mari, deoarece pneumococul se lizează uşor în spută. Diagnosticul direct începe cu examenul macroscopic al probei şi constatarea porţiunilor cu aspect patologic, de obicei purulent. Examenul microscopic poate diferenţia o angină streptococică de una fusospirilară sau de o angină difterică, care nu trebuie exclusă din diagnosticul diferenţial, pentru că deşi pe teritoriul ţării noastre nu au mai fost cazuri de difterie din anul 1994, există astfel de cazuri în ţările din estul şi nordul României. Izolarea se face pe medii cu adaos de hematii de berbec, pe care streptococii de grup A dau colonii de tip S sau colonii mici, de 0,5 mm, transparente, cu diametrul de 3-4 ori mai mic decât diametrul zonei de hemoliză (Fig. 7). Se diferenţiază de stafilococi, care dau pe medii cu adaos de sânge colonii mari, cu diametrul de 1-2 mm, mate, cremoase, cu tentă aurie sau gălbuie, cu diametrul mare în raport cu diametrul zonei de hemoliză. altă modalitate de diferenţiere este testul catalazei, pozitiv la stafilococi şi negativ la streptococi (Fig. 6)

°

Fig. 6. Testul catalazei pozitiv şi negativ

Streptococii de Grup A se diferenţiază de ceilalţi streptococi beta-hemolitici prin testul la bacitracină, fiind inhibaţi de acest antibiotic, sau prin identificare serologică cu ajutorul serurilor antigrup. Streptococii beta-hemolitici de grup A produc hemolizina sau streptolizina 0, oxigen sensibilă şi hemolizina S, oxigen stabilă.

7

Fig. 7. a. Frotiu din prelevat cu streptococi şi celule fagocitare. b. Aspectul coloniilor de Streptococcus pyogenes de grup A, beta-hemolitic, pe mediu nutritiv cu adaos de sânge de berbec

Există teste rapide pentru detectarea Streptococcus pyogenes de grup A direct în exsudatul faringian (Fig. 8). În scopuri epidemiologice se poate efectua tipizarea cu ajutorul serurilor anti M, anti T a streptococului de Grup A, precum şi tipizarea pneumococilor. Fig. 8. Reactiv rapid pentru detectarea streptococilor beta-hemolitici de grup A direct în prelevat

Rapid "Strep" Test Extractdin tampon faringian (+1- antigen streptococle)

>-

•••

Antibody Liposorne

Diagnosticul complicaţiilor infecţioase şi monitorizarea tratamentului în cazurile de infecţii cu streptococ de Grup A se face printr-un test de seroneutralizare în care anticorpii din serul pacientului specifici anti-streptolizină O neutralizează activitatea hemolitică a acesteia - testul ASLO. În România se acceptă ca normale titruri ale ASLO de până la 200 UI. Streptococul de Grup B se caracterizează prin hemoliza alpha, hidroliza hipuratului şi reacţia CAMP (accentuare a hemolizei incomplete de către hemolizina beta aS. aureus).

8

Streptococul de Grup D creşte pe agar bilă esculină. Enterococii se deosebesc de alţi streptococci de grup D prin capacitatea de a creşte pe un mediu cu 6.5% NaCI. Streptococii viridans se diferenţiază de Streptococcus pneumoniae cu ajutorul testului la optochin, pozitiv pentru Streptococcus pneumoniae. Streptococcus pneumoniae prezintă de asemenea test pozitiv de biloliză şi fermentează inulina. Fig. 9. Test pozitiv la Optochin pentru Streptococcus pneumoniae

oproeh!n po.

Efetuarea antibiogramei, în special pentru detectarea rezistenţei la Penicilină este importantă pentru pneumococ. Se efectuează antibiogramă şi pentru enterococii implicaţi în infecţii nosocomiale, frecvent cu rezistenţă multiplă la antibiotice.

9