Gli streptococchi
Generalità Patologia
Identificazione
Streptococci:
Gram-positive.
Non-motile.
Non-spore forming.
Cocci (1mm in diameter).
Most are facultative anaerobes.
They occur in pairs or chains.
They are catalase-negative ( ! Staphylococci).
Generalità
Gli Streptococchi sono batteri sferici Gram
positivi in coppie od in catenelle più o meno
lunghe e costituiscono una gran parte della flora
normale dell’uomo.
Alcune specie : S. pyogenes, S. agalactiae, S.
pneumoniae sono dotate di notevole potenziale
patogeno
Altre specie frequentemente commensali
dell’organismo umano possono essere causa di
processi morbosi in seguito alla penetrazione
accidentale nel torrente circolatorio ed alla
localizzazione in particolari distretti
dell’organismo ( Endocarditi e Ascessi addominali
da S. viridanti
1903 Shottmuller usa Agar Sangue per
differenziare i ceppi beta emolitici dai non
emolitici insieme con tests
di fermentazione e
di tolleranza al pH, Temp. e NaCl.
• 1933 Lancefield individua le caratteristiche
antigeni di polisaccaridi della parete cellulare
denominati C sulle cui caratteristiche vennero
individuate varie specie.
• 1937 Sherman propone uno schema per dividere
gli Streptococchi in 4 gruppi :
• piogenici = ceppi beta emolitici con un definito
antigene di gruppo A-B-C-E-F-G.
• viridanti = ceppi non beta emolitici non
tolleranti (pH NaCl 10°C.
• enterococchi =tolleranti pH alto- NaCl 6,5Temp. tra 10 e 45°C.
• lattici = associati prodotti caseari Non
associati infezioni. Non beta emolitico Cresce a
10° No a 45°
1984 Bergey Manual riporta 7 generi di Gram
Positive Cocci aerobi e facoltativamente anaerobi
.
Aerococcus Leuconostoc Micrococcus Pediococcus
Staphylococcus Streptococcus Stomatococcus.
• 1986 il genere Streptococcus viene diviso in 3 generi
( Enterococcus Lactococcus Streptococcus )
• 2002 si sono aggiunti altri 6 nuovi generi di Cocchi
Gram-Positive Catalasi negativi formanti catene
Abiotrophia Granulicatella Dolosicoccus
Facklamia Globicatella Ignavigranum
STREPTOCOCCHI BETA EMOLITICI
SPECIE
GRUPPO Bac PYR V.P. Hip
Arg Esc Sorb Treal Ribos
S. pyogenes
A
+
+
-
-
+
V
-
-
Uomo
S.agalactiae
B
-
-
-
+
+
-
-
sub. dysgalactiae
C
-
-
-
-
+
V
V
+
+
Animali
sub. equisimilis
A,C,G,L
-
-
-
-
+
+
-
+
+
Uomo Animali
sub. equi
C
-
-
-
-
+
V
-
-
sub. zooeepidemicus
C
-
-
-
-
+
V
+
V
Animali Uomo
S. canis
G
-
-
-
-
+
+
-
V
Cane Uomo
S. anginosus (gruppo)
A,C,G,F,-
-
-
+
-
+
+
-
+
Uomo
S. constellatus subsp
C
-
-
+
-
+
+
-
+
Uomo
E,P,U,V,-
-
+
+
V
+
+
+
+
Suino Uomo
-
+
-
-
-
+
-
Delfino Pesce Uomo
+
-
-
-
-
-
-
Foca
-
-
-
-
+
-
-
Uomo Bovino
S. dysgalactiae
S. equi
Animali
pharyngis
S.porcinus
S. iniae
S. phocae
S. didelphis
C,F
-
+
Opossum
GRUPPO ANGINOSUS
Streptococcus constellatus
Streptococcus anginosus
Strept. intermedius
pharyngis
beta
non beta non beta beta
non beta beta
beta
non beta
emolitico emolitico emolitico emolitico emolitico emolitico emolitico emolitico
Antigene Lancefield
C,F,G,N A,C,F,G, F,N
F,N
F,N
C
N
N
N
B-D-Fucosidasi
+
+
+
B-N-Acetilglucosaminidasi
V
+
+
+
B-N-Acetilgalattosaminidasi +
+
+
a-N-Acetilneuraminidasi
+
+
B-Galattosidasi
+
+
+
+
B-Glucosidasi
+
+
+
+
V
V
a-Glucosidasi
V
+
+
+
+
+
+
Ialuronidasi
+
+
+
V
+
+
Amigdalina (acidificazione) +
+
+
V
V
+
V
V
Lattosio (acidificazione)
+
+
+
V
V
+
+
+
Mannitolo (acidificazione)
+
Raffinosio (acidificazione)
+
b=variante mobile
N=assenza Ag di Lancefield
COCCHI GRAM-POSITIVI IN CATENELLA NON BETA-EMOLITICI
Antigene Opt
B E NaCl Pyr
Esc
V.P Mannitolo
Melibiosio
Sorbitolo
Trealosio
Dx
-
V
-
-
+
-
V
-
Uomo
S.pneumoniae
pn
+
-
6.5%
-
S. equinus
D
-
+
-
-
+
+
-
-
-
V
-
Bovino Equino
S.gallolyticus ( S.bovis I )
D
-
+
-
-
+
+
+
+
-
+
+
Uomo Bovino
S.pasteurianus (S.bovisII.2)
D
-
+
-
-
+
+
-
+
-
+
-
Uomo Bovino
S.infantarius ( S.bovis II/1 )
D(v)
-
-
-
-
V
+
-
+
-
-
-
Uomo bovino
S. lutetiensis
D(v)
-
+
-
-
+
+
-
-
-
-
Tipo 1-35
(R,S,T)
A,C,G,F,-
-
-
-
-
+
-
-
-
-
+
-
Uomo Maiale
-
-
-
-
V
V
V
V
V
V
V
Uomo
-
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
Animali Uomo
S.suis
Streptococchi viridanti
Altri streptococchi e generi
?
Dx=produzione di polisaccaride extracellulare
Pyr = Pirronidonil aril amidasi
Esc = Esculina
Uomo Bovino
Opt = Optochina
B E = Reazione Bile Esculina
V.P.= Reazione di Voges-Proskauer
VIRIDANS STREPTOCOCCHI
Arginina Esculina
Gruppo Mutans
S. mutans
S. sobrinus
S. cricetus
S. downei
S. ferus
S. macaccae
S. ratti
S. hyovaginalis
Gruppo salivarius
S. salivarius
S.vestibularis
S. infantarius
S. alactolyticus
S. hyointestinalis
S. thermophilus
Gruppo anginosus
S. anginosus
S. constellatus
S. intermedius
Gruppo sanguis
S. sanguis
S. parasanguis
S. gordonii
Gruppo mitis
S. mitis
S.oralis
S. crista
S. infantis
S. perois
S. orisratti
V.P.
Mannitolo Sorbitolo Urea
+
-
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
Uomo
Uomo, Ratto
Uomo, Ratto
Scimmia
Ratto
Scimmia
Ratto, Uomo
Maiale
-
+
V
V
+
-
+
V
+
+
+
+
-
-
V
+
-
Uomo
Uomo
Uomo
Maiale,Uccelli
Maiale
Prodotti caseari
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
Uomo
Uomo
Uomo
+
+
+
+
V
+
-
-
V
V
-
Uomo
Uomo
Uomo
+
-
V
+
-
-
V
-
-
Uomo
Uomo
Uomo
Uomo
Uomo
Ratto
IDENTIFICAZIONE DI SPECIE DI STREPTOCOCCO NON USUALI
E DI ALTRI GENERI DI COCCHI GRAM-POSITIVI A CATENELLA
LAP PYR NaCl
S. acidominimus
S.pluranimalium
S. thoraltensis
S. uberis/parauberis
S. urinalis
Dolosicoccus paucivorans
Facklamia species
Ignavigranuum
Globicatella sanguinus
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
+
V
+
+
+
+
+
+
+
BE
+
+
+
+
Esc Arg
+
+
+
+
+
V
+
LAP = Leucin aminopeptidasi
VP
Hip
+
V
+
-
V
+
V
+
+
V
+
V
-
Man Sorb
+
+
+
+
+
+
V
V
PYR = Pirrolidonil aril amidasi
BE = Reazione Bile-Esculina
Alimenti
Bovini, Animali
Maiale
Bovini
Uomo
Uomo
Uomo
Uomo
Uomo
IDENTIFICAZIONE DI ABIOTROPHIA E GRANULICATELLA
Abiotrophia defectiva
Granulicatella adiacens
Granulicatella para-adiacens
Granulicatella balaenoptera
Granulicatella elegans
Pul
Suc
Tag
Tre
Hip
+
+
-
+
+
+
+
V
+
-
+
+
-
+
Arg a-Gal B-Glu B-Gal
+
+
+
-
+
-
+
-
Pul = Pullulano Su = SaccarosioTag = TagatosioTre = Trealosio
Hip = Idrolisi ippurato Arg = Deaminazione arginina
a-gal= a-galattosidasi
alattosidasi
B-glu= Bglucosidasi
B-gal= Bgalattosidasi
uomo
uomo
uomo
balena
uomo
Gram positive
Cocci
+ Catalase -
Staphylococci
Micrococci
Streptococci
Colonial morphology/haemolysis
Beta-haemolytic
alpha-haemolytic
Non-haemolytic
PYR
(Bacitracin disk)
Optochin disk
Bile aesculin
+
(S)
(S.pyogenes)
Group A
(R)
Hippurate hydolysis
(CAMP test)
+
(+)
Group B
S. agalactie
S
S. pneumoniae
(-)
Bile aesculin
+
PYR
(6.5%NaCl)
+
(+)
Enterococcus
(-)
Group D
Beta-haemolytic streptococci
not group A,B or D
R
Bile aesculin
+
PYR
(6.5% NaCl)
+
(+)
Enterococcus
+
PYR
(6.5%NaCl
Viridans group
(-)
Group D
+
(+)
Enterococcus
Non-haemolytic streptococci
(-)
Group D
Streptococcus pyogenes gruppo A
Patologia
• Streptococchi beta-emolitici gruppo A
ulteriormente suddivisi in oltre 80 sierotipi in
base a determinanti M di natura proteica
corrispondono con il termine S. pyogenes a
Streptococchi ad estesa patogenicità per
l’uomo. Tale patogenicità si esprime con
infezioni :
• Vie Respiratorie
Vie uro-genitali
Sepsi
Endocardite Piodermite Erisipela Fascite
necrotizzante Scarlattina Sindrome Shock
tossica Sequele post-Streptococciche (Febbre
reumatica glomerulonefrite acuta).
FATTORI DI VIRULENZA
Molecole di patogenicità
Funzione
• Polisaccaride capsulare
• Streptochinasi proteinasi
• Ialuronidasi
invasività
• Peptidasi C5a
leucocitaria
• Recettori Ig
IgG e IgA
• Proteina F
fibronectina
• Proteina 9, 15kDa
• Tossine pirogeniche
tossica
• Streptolisina O e S
varie
• Proteina M
invasività
invasività
antichemiotassi
legame con FC di
legame con
legame endocardico
scarlattina sindrome shock
attività biologiche
adesività antifagocitosi
• Capsule
Capsule of S. pyogenes consists of
hyaluronic acid.
•
• HA is a linear polysaccharide
composed of a repeating,negatively
charged disaccharide unit of
glucuronic acid and
Nacetylglucosamine.
•Hyaluronic acid is found in host
connective tissue. Thus, it is no
Function of the Capsule:
• The hyaluronic acid is required for resistance to
phagocytosis.
• Acapsular mutants are altered in their virulence.
• Mechanism: the capsule does not prevent binding of C3b,
but
rather prevent the interaction of bound C3b with
phagocyte receptors.
Antigene C
(della parete cellulare gruppo
specifico)
• Sulla base del tipo antigene di polisaccaride
C (formato da un dimero di N-acetilglucosamina e ramnosio) estraibile dalla
maggior parte delle cellule batteriche ed
identificabile in prove di precipitazione con
antisieri specifici, gli streptococchi
vengono divisi in una ventina di gruppi
identificati con lettere dell’alfabeto nella
cosidetta Classificazione di Lancefield
•Proteina M : consente al batterio di
sottrarsi alla fagocitosi ed è chiamata in
causa nel fenomeno di adesività dello
streptococco Si conoscono più di 80
sierotipi M ma solo 11-12 sierotipi sono
stati chiamati in causa nella patogenesi
della febbre reumatica, cardite
reumatica, glomerulonefrite. La proteina
M si presenta sulla superficie batterica
sotto forma di fibrille arrotolate dello
spessore di 60 nm in cui si distinguono 3
regioni o domini :
• 1) il tratto C-terminale costituisce
l’ancoraggio alla membrana cell
•2) una regione elicoidale con una parte
ipervariabile con gruppi diversi di
sequenze ripetute.
•3) il tratto N-terminale responsabile
della tipo-specificità
Antigene T e Antigene P
• Antigene T : si conoscono almeno 25
tipi-antigene diversi. Non ha nessun
ruolo nella virulenza degli
streptococchi; è acido-labile e viene
denaturato dal calore.
• Antigeni P : sono una miscela di
nucleoproteine con scarsa specificità
antigene.
ATTIVITA’ BIOLOGICA DI ESOTOSSINE
PIROGENE (Tossina eritrogenica)
Esotossine pirogene: si dividono in 4 gruppi
Ag (A,B,C,D). Sono in genere codificate
da batteriofagi temperati (conversione
lisogena) o da plasmidi, anche se in alcuni
stipiti sono codificate da geni a
localizzazione cromosomica. Il loro potere
tossico è legato in gran parte al fatto
che si comportano come superantigene.
Streptolisina O
Lisi cellule e organuli endocellulari, cardiotossicità e
letalità, inibizione chemiotassi e fagocitosi, alterazione
trasporto membrana e nell’attività di T-linfociti.
E’ il prototipo di un gruppo di tossine tioldipendenti
facilmente inattivate in presenza di O libero, che
danneggiano le membrane cellulari attraverso la
formazione di pori . La Streptolisina O è tossica per
vari tipi di cellule fornendo allo S. pyogenes la possibilità
di soppravvivere all’interno della cellula fagocitaria. E’ un
ottimo antigene e la risposta anticorpale nei suoi
confronti è facilmente utilizzabile come marker di
infezione streptococcica.
Streptolisina S
Lisi delle cellule ed degli organuli cellulari, attività
leucotossica, inibizione della fagocitosi e
dell’attività digestiva dei fagociti.
E’ Ossigeno stabile e quindi responsabile
dell’emolisi delle colonie prodotta sulla
superficie di piastre di Agar Sangue incubate
in aerobiosi.
La Streptolisina S è costituita da un nucleopeptide
dimerico, il cui monomero sembra costituito da
una corta catena peptidica legata ad un
oligonucleotide ricco in guanosina. La sua
produzione in vivo è incerta e comunque sembra
sprovvista di potere antigene.
• STREPTOCHINASI :trasforma il plasminogeno in
plasmina , enzima proteolitico che digerisce la fibrina ed
altre proteine
• STREPTODORNASI :Enzima che depolimerizza il DNA
diminuendo così la viscosità degli essudati purulenti, che è
dovuta alla presenza di desossiribonucleoproteine.
• C5a peptidasi proteasi che rompe C5a riducendone il
quantitativo e contemporaneamente l’attracco di fagociti
nell’area di invasività dei batteri.
• IALURONIDASI S.pyogenes come Streptococchi di
gruppo B, C e G producono ialuronidasi in grado di rompere
l’ac. ialuronico e di facilitare pertanto la diffusione del
microrganismo nel connettivo
Sreptococcus agalactiae gruppo B
• GBS è presente asintomaticamente neel tratto
genitale femminile ed è in grado di infettare il
liquido amniotico e di penetrare nella placenta,
ed è il maggior responsabile di sepsi e meningite
neonatale. I caratteri clinici associati sono:
nascita prematura, ipotensione o shock, apnea,
marcata neutropenia. Un importante meccanismo
da cui può avere inizio il processo flogistico è la
formazione di immunocomplessi circolanti che si
depositano sul letto vascolare, attivano il
complemento con flogosi locale e danni tessutali.
Virulence Factors
•
S. agalactiae contains a Lancefield grouping
antigen
• The group antigen is composed of rhamnoseglucosamine polymer attached to the
peptidoglycan layer.
•
a type specific cell surface polysaccharide
•
protein antigens.
Type specificity
•Provided by capsular polysaccharide
•Ia,Ib,II,III,IV,V,VI,VII and VIII
•Types VI and VIII- predominate in Japanese pregnant women.
•Types Ia and III are predominant in South Africa
•Protein antigen designated by letter C,R,X.
•Lack of antibodies to type specific antigens
- a crucial factor in risk of development of disease
•Type III strains - 60% cases neonatal sepsis
- 80% cases of meningitis
•This suggests enhanced virulence in this type
Presence of sialic acid (N-acetylneuraminic
acid)
on the surface of the organism seems to
enhance virulence
Sialic acid inhibits activation of alternative
complement cascade and prevents
phagocytosis
Removal of sialic acid – leads to
complement
activation,
phagocytosis and killing of the organisms
EARLY ONSET DISEASE
Occurs within first 5 days of life
• Presents with bacteraemia, pneumonia,
meningitis, septic shock, neutropenia
• Mortality rates higher in pre-term infants
• Maternal factors:
Premature labour, prolonged rupture of
membranes , post partum bacteraemia,
vaginal colonisation with group B streptococci
and group B streptococcal bacteruria
LATE ONSET DISEASE
•Occurs 7 days- 3 months from birth
• 50% acquired during delivery
• 50% acquired nosocomially
• Presents a bacteremia with
meningitis
• Mortality rates high
• Leads to permanent neurological
complications
OTHER DISEASES
•Postpartum endometritis
• Bacteremia with complications including:
meningitis, endocarditis, cellulitis, fasciitis and intra abdominal
abcesses
• Pneumonia when there is underlying disease
• Endocarditis, arthritis, osteomyelitis and skin and soft tissue infections
• Can affect those with malignancies in similar way to Strep bovis
• Conjunctivitis, keratitis and endophthalmitis rare
• Cystitis and pyelo-nephritis, risk factors- underlying disease and
structural abnormalities of urinary tract.
• Toxic shock syndrome
CAMP TEST
Principle:
• Group B streptococci produce a
CAMP factor that enhances the lysis
of sheep red cells by
staphylococcal β-lysin.
• A positive reaction can be
observed in 5-6 hours incubation in
carbon dioxide (18hours in ambient
air)
Streptococchi beta-emolitici gruppo C
• GCS sono stati associati a casi di cellulite,
miofascite necrotizzante, endocardite,
miocardite e polmonite.
Il gruppo C
degli Streptococchi beta-emolitici è
rappresentato da batteri che possono
determinare la formazione di “large” colonie (
S.equisimilis, S. equi, sub.equi, S. equi
sub.zooepidemicus ) e provocare quadri clinici
simili a quelli di S.pyogenes, ad esclusione della
febbre reumatica, oppure come S.milleri la
formazione di “minute” colonie e di ascessi nel
punto di infezione o a seguito di diffusione
ematogena.
Streptococchi gruppi G-F
• Streptococchi di questi gruppi (S.anginosus, S.canis,
S.milleri) sono componenti della normale flora microbica
dell’uomo.
• Possono provocare svariate forme morbose quali faringite
acuta, cellulite, endocardite, artrite settica, sepsi
puerperale e neonatale.
Str. di questo gruppo
posseggono proteine M simili a quelle di S.pyogenes e con
le stesse caratteristiche biologiche. Alcuni stipiti
mediante la proteina GfbA si legano a fibronectina.
S.milleri compreso anche nel gruppo C, è rappresentato
dalle specie S. anginosus, S. constellatus, S. intermedius
di cui la prima, sarebbe più frequente nelle vie genito
urinarie e sarebbe capace di indurre quadri morbosi di
maggior gravità rispetto a quelli, più rari, indotti dalle
altre due specie.
Streptococchi gruppo D
• In questo gruppo compaiono S.bovis, S.equinus,
S.suis specie questa compresa anche nei gruppi
R e S. In base al polisaccaride capsulare di
S.suis si conoscono circa 35 tipi, di cui il
sierotipo 2 frequentemente associato a malattie
nel maiale, sarebbe altamente patogeno anche
per l’uomo (meningite, setticemia, endocardite ),
resistente alla fagocitosi per la presenza della
capsula, produttore di emolisina (suilisina)
attiva a livello del sistema microvascolare
cerebrale. Il sierotipo 8 presenta invece epitopi
capsulari comuni a quelli dei tipi 19A e 19F di
S.pneumoniae.
Streptococcuus viridans
Nell’ambito delle numerose specie che
albergano nel cavo orofaringeo e capaci di
produrre proteasi attive nei confronti di
albumina, IgA, proteine salivari, caseina e
gelatina, talune comprese normalmente tra il
gruppo dei viridanti e contraddistinte per
proprietà adesive ed acidificanti, vengono
ritenute causa di carie dentarie ( S. mutans e
S. sobrinus ) oppure sono state associate a casi
di endocardite ( S. gordonii, S.mitis, S.oralis,
S. sanguis, S. defectivus, S. adjacens ).
Streptococcus pneumoniae
• S.pneumoniae è un patogeno umano responsabile
di malattie invasive come polmonite, meningite e
batteriemia. I suoi principali fattori di virulenza
sono rappresentati dalla capsula, l’enzima
proteasi IgG2, pneumolisina e proteina A ed
H2O2
Capsula Una fondamentale proprietà di
S.pneumoniae è la produzione di polisaccaride
capsulare che è ritenuto il più importante
fattore di virulenza ed in base al quale sono
stati distinti in questa specie circa 90 sierotipi.
Streptococcus pneumoniae
• Pneumolisina
: questa tossina appartiene alla
famiglia delle tossine HS-attivate. Essa
pertanto è coinvolta nell’interazione iniziale con
siti bersaglio delle membrane cellulari, cui
determina, a seguito di oligopolimerizzazione
delle sue molecole, pori membranosi, seguiti da
lisi cellulare. La pneumolisina è capace inoltre di
attivare il complemento per la via classica anche
senza la presenza di Ac specifici e di ridurre
l’attività opsonica del siero legandosi
direttamente alla regione Fc delle IgG. Questa
tossina, infine, può provocare la perdita di ciglia
dell’epitelio respiratorio.