Стрептококи

Стрептококи належать до родини Streptococcaceae (рід Streptococcus). Вперше їх відкрив Т. Більрот у 1874 році під час бешихи; Л. Пастер у 1878 році під час післяпологового сепсису; виділені в чистій культурі у 1883 році Ф. Фелейзеном.

Стрептококи (грец. streptos – ланцюг та coccus – зерно) – грампозитивні, цитохромнегативні, каталазонегативні клітини сферичної або яйцеподібної форми діаметром 0,6-1,0 мкм, що ростуть у вигляді ланцюжків різної довжини або як тетракоки; нерухомі (за винятком деяких представників серогрупи D); вміст G+C у ДНК становить 32-44 моль % (для родини). Не утворюють спор. Патогенні стрептококи утворюють капсулу. Стрептококи – факультативні анаероби, але є й строгі анаероби. Температурний оптимум – 37 °C, оптимальний pH – 7,2-7,6. Патогенні стрептококи або не ростуть, або ростуть дуже погано на звичайних поживних середовищах. Для їх культивування зазвичай використовують цукровий бульйон та кров'яний агар, що містить 5% дефібринованої крові. Середовище не повинно містити редукуючих цукрів, оскільки вони пригнічують гемоліз. На бульйоні ріст пристінковий у вигляді крихкого осаду, бульйон прозорий. Стрептококи, що утворюють короткі ланцюжки, викликають помутніння бульйону. На щільних середовищах стрептококи серогрупи А утворюють колонії трьох типів:

• мукоїдні – великі, блискучі, нагадують краплю води, але мають в'язку консистенцію. Такі колонії утворюються свіжовиділеними вірулентними штамами, що мають капсулу;
• шорсткі – більші за мукоїдні, плоскі, з нерівною поверхнею та фестончастими краями. Такі колонії утворюються вірулентними штамами, що мають М-антигени;
• гладкі, менші колонії з рівними краями; утворюють невірулентні культури.

Стрептококи ферментують глюкозу, мальтозу, сахарозу та деякі інші вуглеводи з утворенням кислоти без газу (за винятком S. kefir, який утворює кислоту та газ), не згортають молоко (за винятком S. lactis) та не мають протеолітичних властивостей (за винятком деяких ентерококів).

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

Основні фактори патогенності стрептококів

Білок М є основним фактором патогенності. М-білки стрептококів – це фібрилярні молекули, що утворюють фімбрії на поверхні клітинної стінки стрептококів групи А. М-білок визначає адгезивні властивості, пригнічує фагоцитоз, визначає специфічність типу антигену та має властивості суперантигену. Антитіла до М-антигену мають захисні властивості (антитіла до Т- та R-білків не мають таких властивостей). М-подібні білки містяться у стрептококах груп С та G і, можливо, є факторами їх патогенності.

Капсула. Вона складається з гіалуронової кислоти, подібної до тієї, що міститься в тканинах, тому фагоцити не розпізнають стрептококи з капсулою як чужорідні антигени.

Еритрогенін – це токсин скарлатини, суперантиген, який викликає синдром стоматитного шоку (СТШ). Існує три серотипи (A, B, C). У пацієнтів зі скарлатиною він викликає яскраво-червоний висип на шкірі та слизових оболонках. Він має пірогенну, алергенну, імуносупресивну та мітогенну дію, руйнує тромбоцити.

Гемолізин (стрептолізин) О руйнує еритроцити, має цитотоксичну дію, включаючи лейкотоксичну та кардіотоксичну, та продукується більшістю стрептококів серогруп А, С та G.

Гемолізин (стрептолізин) S має гемолітичну та цитотоксичну дію. На відміну від стрептолізину O, стрептолізин S є дуже слабким антигеном, його також продукують стрептококи серогруп A, C та G.

Стрептокіназа – це фермент, який перетворює преактиватор на активатор, а плазміноген – на плазмін, останній гідролізує фібрин. Таким чином, стрептокіназа, активуючи фібринолізин крові, посилює інвазивні властивості стрептокока.

Фактор інгібування хемотаксису (амінопептидаза) пригнічує рухливість нейтрофільних фагоцитів.

Гіалуронідаза є фактором інвазії.

Фактор каламутності – це гідроліз ліпопротеїнів сироватки крові.

Протеази – руйнування різних білків; можливо пов'язане з тканинною токсичністю.

ДНКази (A, B, C, D) - гідроліз ДНК.

Здатність взаємодіяти з Fc-фрагментом IgG через I рецептор – пригнічення системи комплементу та активності фагоцитів.

Виражені алергенні властивості стрептококів, які викликають сенсибілізацію організму.

Стійкість до стрептококів

Стрептококи добре переносять низькі температури, досить стійкі до висихання, особливо в білковому середовищі (кров, гній, слиз), і залишаються життєздатними протягом кількох місяців на предметах та пилу. При нагріванні до температури 56 °C вони гинуть через 30 хвилин, за винятком стрептококів групи D, які витримують нагрівання до 70 °C протягом 1 години. 3-5% розчин карболової кислоти та лізолу вбиває їх протягом 15 хвилин.

Постінфекційний імунітет

Основну роль у його формуванні відіграють антитоксини та типоспецифічні М-антитіла. Антитоксичний імунітет після скарлатини міцний та тривалий. Антимікробний імунітет також міцний та тривалий, але його ефективність обмежена типоспецифічністю М-антитіл.

Епідеміологія стрептококової інфекції

Джерелом екзогенної стрептококової інфекції є хворі на гострі стрептококові захворювання (тонзиліт, скарлатина, пневмонія), а також реконвалесценти після них. Основний шлях зараження – повітряно-крапельний, в інших випадках – прямий контакт і дуже рідко аліментарний (молоко та інші харчові продукти).

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

Симптоми стрептококової інфекції

Стрептококи є мешканцями слизових оболонок верхніх дихальних шляхів, травного та сечостатевих шляхів, тому захворювання, які вони викликають, можуть бути ендогенними або екзогенними, тобто викликаними або власними коками, або в результаті інфекції ззовні. Проникнувши через пошкоджену шкіру, стрептококи поширюються з місцевого вогнища через лімфатичну та кровоносну системи. Інфікування повітряно-крапельним шляхом або повітряно-пиловим шляхом призводить до пошкодження лімфоїдної тканини ( тонзиліт ), у процес залучаються регіональні лімфатичні вузли, звідки збудник поширюється по лімфатичних судинах та гематогенно.

Здатність стрептококів викликати різні захворювання залежить від:

• точки входу (ранові інфекції, післяпологовий сепсис, бешиха тощо; інфекції дихальних шляхів – скарлатина, тонзиліт);
• наявність різних факторів патогенності у стрептококів;
• стани імунної системи: за відсутності антитоксичного імунітету інфікування токсигенними стрептококами серогрупи А призводить до розвитку скарлатини, а за наявності антитоксичного імунітету виникає тонзиліт;
• сенсибілізуючі властивості стрептококів; вони значною мірою визначають особливість патогенезу стрептококових захворювань і є основною причиною таких ускладнень, як нефрозонефрит, артрит, ураження серцево-судинної системи тощо;
• гнійні та септичні функції стрептококів;
• наявність великої кількості сероваріантів стрептококів серогрупи А за М-антигеном.

Антимікробний імунітет, який викликається антитілами до білка М, є типоспецифічним, і оскільки існує багато сероваріантів для антигену М, можливі повторні випадки тонзиліту, бешихи та інших стрептококових захворювань. Патогенез хронічних інфекцій, спричинених стрептококами, є більш складним: хронічний тонзиліт, ревматизм, нефрит. Наступні обставини підтверджують етіологічну роль стрептококів серогрупи А в них:

• Ці захворювання зазвичай виникають після гострих стрептококових інфекцій (тонзиліт, скарлатина);
• У таких пацієнтів у крові, особливо під час загострень, часто виявляються стрептококи або їх L-форми та антигени, а на слизовій оболонці глотки, як правило, гемолітичні або зеленіючі стрептококи;
• постійне виявлення антитіл до різних стрептококових антигенів. Особливу діагностичну цінність у хворих на ревматизм під час загострення має виявлення в крові анти-О-стрептолізинових та антигіалуронідазних антитіл у високих титрах;
• розвиток сенсибілізації до різних стрептококових антигенів, включаючи термостабільний компонент еритрогеніну. Можливо, що аутоантитіла до сполучної та ниркової тканини відповідно відіграють певну роль у розвитку ревматизму та нефриту;
• очевидний терапевтичний ефект від застосування антибіотиків проти стрептококів (пеніцилін) під час ревматичних нападів.

Скарлатина

Скарлатина (пізньолатинська scarlatium — яскраво-червоний колір) — гостре інфекційне захворювання, яке клінічно проявляється тонзилітом, лімфаденітом, дрібноточковим яскраво-червоним висипом на шкірі та слизовій оболонці з подальшим лущенням, а також загальною інтоксикацією організму та схильністю до гнійно-септичних та алергічних ускладнень.

Скарлатину викликають бета-гемолітичні стрептококи групи А, які мають М-антиген і продукують еритрогенін. Етіологічну роль у скарлатині приписували різним мікроорганізмам – найпростішим, анаеробним та іншим кокам, стрептококам, фільтруючим формам стрептококів, вірусам. Вирішальний внесок у з'ясування справжньої причини скарлатини зробили російські вчені Г.Н. Габричевський, І.Г. Савченко та американські вчені Дік (Г.Ф. Дік та Г.Х. Дік). І.Г. Савченко ще в 1905-1906 роках показав, що скарлатиновий стрептокок виробляє токсин, а отримана ним антитоксична сироватка має хороший терапевтичний ефект. Спираючись на роботи І.Г. Савченка, подружжя Дік у 1923-1924 роках показало, що:

• внутрішньошкірне введення невеликої дози токсину особам, які не хворіли на скарлатину, викликає позитивну місцеву токсичну реакцію у вигляді почервоніння та набряку (реакція Діка);
• у людей, які перехворіли на скарлатину, ця реакція негативна (токсин нейтралізується наявним у них антитоксином);
• Введення великих доз токсину підшкірно особам, які не хворіли на скарлатину, викликає у них розвиток симптомів, характерних для скарлатини.

Зрештою, інфікувавши добровольців культурою стрептокока, вони змогли відтворити скарлатину. Наразі стрептококова етіологія скарлатини загальновизнана. Особливість тут полягає в тому, що скарлатину викликає не один конкретний серотип стрептококів, а будь-який з бета-гемолітичних стрептококів, що мають М-антиген і продукують еритрогенін. Однак в епідеміології скарлатини в різних країнах, у різних регіонах і в різний час основну роль відіграють стрептококи, що мають різні серотипи М-антигену (1, 2, 4 або інший) і продукують еритрогеніни різних серотипів (А, В, С). Можлива зміна цих серотипів.

Основними факторами патогенності стрептокока при скарлатині є екзотоксин (еритрогенін), гнійно-септичні та алергенні властивості стрептокока та його еритрогеніну. Еритрогенін складається з двох компонентів – термолабільного білка (самого токсину) та термостабільної речовини з алергенними властивостями.

Скарлатина передається переважно повітряно-крапельним шляхом, але будь-яка ранова поверхня також може бути точкою входу. Інкубаційний період становить 3-7, іноді 11 днів. Патогенез скарлатини відображає 3 основні моменти, пов'язані з властивостями збудника:

• дія токсину скарлатини, що викликає розвиток токсикозу – першого періоду захворювання. Він характеризується ураженням периферичних кровоносних судин, появою дрібноточкового висипу яскраво-червоного кольору, а також підвищенням температури та загальною інтоксикацією. Розвиток імунітету пов’язаний з появою та накопиченням антитоксину в крові;
• дія самого стрептокока. Вона неспецифічна та проявляється розвитком різних гнійно-септичних процесів (отит, лімфаденіт, нефрит з'являються на 2-3-му тижні захворювання);
• сенсибілізація організму. Це проявляється у вигляді різних ускладнень, таких як нефрозонефрит, поліартрит, серцево-судинні захворювання тощо, на 2-3-му тижні хвороби.

У клініці скарлатини також розрізняють I стадію (токсикоз) та II стадію, коли спостерігаються гнійно-запальні та алергічні ускладнення. Завдяки застосуванню антибіотиків (пеніциліну) для лікування скарлатини, частота та тяжкість ускладнень значно знизилися.

Постінфекційний імунітет

Сильна, тривала (рецидивні захворювання спостерігаються у 2-16% випадків), спричинена антитоксинами та клітинами імунної пам'яті. У тих, хто одужав від хвороби, також зберігається алергічний стан до алергену скарлатини. Виявляється шляхом внутрішньошкірного введення вбитих стрептококів. У тих, хто одужав від хвороби, спостерігається почервоніння, набряк та болючість у місці ін'єкції (тест Аристовського-Фанконі). Реакція Діка використовується для перевірки антитоксичного імунітету у дітей. З її допомогою встановлено, що пасивний імунітет у дітей першого року життя зберігається протягом перших 3-4 місяців.

Лабораторна діагностика скарлатини

У типових випадках клінічна картина скарлатини настільки чітка, що бактеріологічна діагностика не проводиться. В інших випадках вона полягає у виділенні чистої культури бета-гемолітичного стрептокока, який виявляється на слизовій оболонці глотки у всіх хворих на скарлатину.

Аеробні грампозитивні коки, класифіковані за родами Aerococcus, Leuconococcus, Pediococcus та Lactococcus, характеризуються слабкою патогенністю. Захворювання, які вони викликають у людини, рідкісні та переважно виникають у осіб з ослабленою імунною системою.

Класифікація стрептококів

Рід стрептококів налічує близько 50 видів. Серед них є 4 патогенні (S. pyogenes, S. pneumoniae, S. agalactiae та S. equi), 5 умовно патогенних та понад 20 умовно-патогенних видів. Для зручності весь рід поділено на 4 групи за такими ознаками: ріст за температури 10 °C; ріст за температури 45 °C; ріст на середовищі, що містить 6,5% NaCl; ріст на середовищі з pH 9,6; ріст на середовищі, що містить 40% жовчі; ріст у молоці з 0,1% метиленового синього; ріст після нагрівання за температури 60 °C протягом 30 хв.

Більшість патогенних стрептококів належать до першої групи (всі перелічені ознаки зазвичай негативні). Ентерококи (серогрупа D), які також викликають різні захворювання людини, належать до третьої групи (всі перелічені ознаки зазвичай позитивні).

Найпростіша класифікація базується на співвідношенні стрептококів до еритроцитів. Розрізняють:

• b-гемолітичні стрептококи – при вирощуванні на кров'яному агарі навколо колонії спостерігається чітка зона гемолізу;
• а-гемолітичні стрептококи – зеленувате забарвлення навколо колонії та частковий гемоліз (позеленіння зумовлене перетворенням оксигемоглобіну на метгемоглобін);
• a1-гемолітичні стрептококи, порівняно з b-гемолітичними стрептококами, утворюють менш виражену та каламутну зону гемолізу;
• α- та α-стрептококи називаються S. viridans (зелені стрептококи);
• γ-негемолітичні стрептококи не викликають гемолізу на твердому живильному середовищі. Серологічна класифікація набула великого практичного значення.

Стрептококи мають складну антигенну структуру: вони мають спільний антиген для всього роду та різні інші антигени. Серед них особливе значення для класифікації мають групоспецифічні полісахаридні антигени, локалізовані в клітинній стінці. Згідно з цими антигенами, за пропозицією Р. Лансфельда, стрептококи поділяються на серологічні групи, що позначаються літерами A, B, C, D, F, G тощо. Наразі відомо 20 серологічних груп стрептококів (від A до V). Патогенні для людини стрептококи належать до групи A, до груп B та D, рідше до C, F та G. У зв'язку з цим визначення групової належності стрептококів є вирішальним моментом у діагностиці захворювань, які вони викликають. Групові полісахаридні антигени визначаються за допомогою відповідних антисироваток у реакції преципітації.

Окрім групових антигенів, у гемолітичних стрептококів виявлені типоспецифічні антигени. У стрептококів групи А це білки M, T та R. Білок M термостійкий у кислому середовищі, але руйнується трипсином та пепсином. Його виявляють після гідролізу стрептококів соляною кислотою за допомогою реакції преципітації. Білок T руйнується при нагріванні в кислому середовищі, але стійкий до трипсину та пепсину. Його визначають за допомогою реакції аглютинації. R-антиген також виявлено у стрептококів серогруп B, C та D. Він чутливий до пепсину, але не до трипсину, руйнується при нагріванні у присутності кислоти, але стійкий до помірного нагрівання у слабкому лужному розчині. За М-антигеном гемолітичні стрептококи серогрупи А поділяються на велику кількість сероваріантів (близько 100), їх визначення має епідеміологічне значення. За Т-білком стрептококи серогрупи А також поділяються на кілька десятків сероваріантів. У групі B виділяють 8 сероваріантів.

Стрептококи також мають перехресно реагуючі антигени, спільні з антигенами клітин базального шару шкірного епітелію та епітеліальних клітин кортикальної та мозкової зон тимуса, що може бути причиною аутоімунних захворювань, спричинених цими коками. У клітинній стінці стрептококів виявлено антиген (рецептор I), що пов'язано з їхньою здатністю, подібно до стафілококів з білком А, взаємодіяти з Fc-фрагментом молекули IgG.

Захворювання, спричинені стрептококами, поділяються на 11 класів. Основними групами цих захворювань є:

• різні гнійні процеси – абсцеси, флегмони, отити, перитоніти, плеврити, остеомієліт тощо;
• бешиха – ранова інфекція (запалення лімфатичних судин шкіри та підшкірної клітковини);
• гнійні ускладнення ран (особливо у воєнний час) – абсцеси, флегмони, сепсис тощо;
• тонзиліт – гострий та хронічний;
• сепсис: гострий сепсис (гострий ендокардит); хронічний сепсис (хронічний ендокардит); післяпологовий (пуерперальний) сепсис;
• ревматизм;
• пневмонія, менінгіт, повзуча виразка рогівки (пневмококова інфекція);
• скарлатина;
• карієс зубів – його збудником найчастіше є S. mutatis. Виділено та вивчено гени карієсогенних стрептококів, відповідальних за синтез ферментів, що забезпечують колонізацію поверхні зубів та ясен цими стрептококами.

Хоча більшість патогенних для людини стрептококів належать до серогрупи А, стрептококи серогруп D та B також відіграють важливу роль у патології людини. Стрептококи серогрупи D (ентерококи) визнані збудниками ранових інфекцій, різних гнійних хірургічних захворювань, гнійних ускладнень у вагітних, породіль та гінекологічних хворих, вони вражають нирки, сечовий міхур, викликають сепсис, ендокардит, пневмонію, харчові отруєння (протеолітичні варіанти ентерококів). Стрептококи серогрупи B (S. agalactiae) часто викликають захворювання у новонароджених – інфекції дихальних шляхів, менінгіт, сепсис. Епідеміологічно вони пов'язані з носійством цього виду стрептококів у матері та персоналу пологових будинків.

Анаеробні стрептококи (Peptostreptococcus), які містяться у здорових людей у складі мікрофлори дихальних шляхів, рота, носоглотки, кишечника та піхви, також можуть бути винуватцями гнійно-септичних захворювань – апендициту, післяпологового сепсису тощо.

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

Лабораторна діагностика стрептококової інфекції

Основним методом діагностики стрептококових захворювань є бактеріологічний. Матеріалом для дослідження є кров, гній, слиз із глотки, наліт з мигдаликів, ранове виділення. Вирішальним етапом дослідження виділеної чистої культури є визначення її серогрупи. Для цього використовуються два методи.

• Серологічний – визначення групового полісахариду за допомогою реакції преципітації. Для цього використовуються відповідні групоспецифічні сироватки. Якщо штам бета-гемолітичний, його полісахаридний антиген екстрагують HCl та тестують антисироватками серогруп A, B, C, D, F та G. Якщо штам не викликає бета-гемолізу, його антиген екстрагують та тестують лише антисироватками груп B та D. Антисироватки груп A, C, F та G часто перехресно реагують з альфа-гемолітичними та негемолітичними стрептококами. Стрептококи, які не викликають бета-гемолізу та не належать до груп B та D, ідентифікують за допомогою інших фізіологічних тестів. Стрептококи групи D виділяють як окремий рід, Enterococcus.
• Метод групування базується на здатності амінопептидази (ферменту, що виробляється стрептококами серогрупи А та D) гідролізувати піролідин-нафтиламід. Для цього випускаються комерційні набори необхідних реагентів для визначення стрептококів групи А в кров'яних та бульйонних культурах. Однак специфічність цього методу менше 80%.

Серотипування стрептококів серогрупи А проводиться за допомогою реакції преципітації (визначає серотип М) або реакції аглютинації (визначає серотип Т) лише з епідеміологічною метою.

Серед серологічних реакцій для виявлення стрептококів серогруп A, B, C, D, F та G використовуються реакції коаглютинації та латекс-аглютинації. Визначення титру антитіл до гіалуронідази та О-стрептолізину використовується як допоміжний метод діагностики ревматизму та оцінки активності ревматичного процесу.

ІФМ також може бути використаний для виявлення стрептококових полісахаридних антигенів.