Gli streptococchi e gli
stafilococchi orali
Microbiologia della cavità orale
Genere Streptococcus
Tassonomia: Genere appartenente alla famiglia delle Streptococcaceae
Caratteristiche: Cocchi Gram-positivi, asporigeni, aerobi facoltativi (alcune volte
anaerobi obbligati), immobili. Disposizione caratteristica è la formazione di
diplococchi che, in terreni liquidi, può progredire in catene più o meno lunghe.
Gruppi di Lancefield: Nel 1933 R. C. Lancefield li divise in diversi gruppi (dalla A
alla W, escludendo le lettere I e J) in base ad un antigene specifico presente nella
loro parete cellulare (polisaccaridico o “sostanza C”, acidi teicoici o non tipizzabile)
I gruppi sierologici sono correlati all’epidemiologia delle infezioni sostenute dagli
streptococchi:
•
gruppo A – Streptococcus pyogenes
○ gruppo G – S. canis
• gruppo B – Streptococcus agalactiae
○ gruppo L – rar. isolati dall’uomo (endocardite)
• gruppo C – S. dysgalactiae, S. equi, S. equisimilis
○ gruppo M – endocardite subacuta, ascessi
• gruppo D → Genere Enterococcus
○ gruppo N – streptococchi lattici (Lactococcus)
• gruppo F – S. anginosus, S. constellatus, S. milleri
○ NON tipizzabili (alfa-emolitici o non-emolitici)
Streptococcus spp
Genere: Streptococcus
Caratteristiche generali
• Cocchi Gram-positivi
(diametro: 0.6-1μm) con caratteristica disposizione
a catenella
• Aerobi-anaerobi facoltativi
• Asporigeni
• Immobili
• Ossidasi negativi
• Catalasi negativi
Streptococcus spp
Suddivisione in base
• Attività emolitica su agar sangue
– α emolisi (Streptococchi viridanti)
– β emolisi (Streptococcus pyogenes)
(Streptococcus agalactiae)
 g emolisi
• Antigene C
antigene polisaccaridico contenuto nella parete
cellulare
– Classificazione di Lancefield
A, B, C, D e G.
Streptococcus spp in chains
Streptococcus pneumoniae (diplococcus). Fluorescent stain
Non-groupable
• S. pneumoniae
– pneumonia
• viridans streptococci
– e.g. S. mutans
* dental caries
hemolysis reaction - sheep blood agar
• alpha
– partial hemolysis
• green color
• beta
– complete clearing
– A and B
• gamma
– no lysis
Hemolysis
• Groups A an B
– beta
• Group D
– alpha
• S. pneumoniae and viridans
– alpha
S. pneumoniae
S. pneumoniae
• Diplococchi lanceolati
• Alfa emolitico
• pneumolisina
– Degrada i globuli rossi in condizioni di anaerobiosi
• cresce su agar sangue
• non possiede antigene di gruppo (Lancefield)
Capsula
• Importante fattore di patogenicità
– Ceppi virulenti
• Proprietà anti-fagocitarie
• Proprità antigeniche (carboidrati)
– Variabili nei vari stipiti – almeno 83 sierotipi diversi
Capsula
• immunità
– Sierotipo specifica
• vaccino contiene diversi sierotipi
Patogenesi
• Acido Teicoico
– Attivazione del complemento
– Richiamo di un elevato numero di cellule
infiammatorie al sito d’infezione
DISEASES CAUSED BY
STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE
PNEUMOCOCCAL INFECTION
Non-invasive disease
• Sinusitis (sinuses)
• Otitis media (middle ear)
• Pneumonia (lungs)
Musher, in Principles and Practice of Infectious
Diseases, 1995
Invasive disease
• Bacteraemia (blood)
•
•
•
•
Meningitis (CNS)
Endocarditis (heart)
Peritonitis (body cavity)
Septic arthritis (bones and
joints)
• Others (appendicitis,
salpingitis, soft-tissue
infections)
Diagnosi di laboratorio
• Microscopia e colorazione di Gram diretta
• Esame colturale
• Colonie alpha emolitiche
• “Ombellicate”
• Identificazione
• Sensibilità all’optochina
• Solubilità al bile
• Reazione di “Quellung”
• Antibiogramma
Identificazione
Sensibile all’optochina
Group A streptococcus (S. pyogenes)
Streptococcus pyogenes
β emolitico di Gruppo A
(responsabile di circa il 90% delle infezioni
streptococciche umane)
Ulteriormente suddivisibile in base alle
caratteristiche antigeniche di alcune
proteine di parete
• Proteina M
• Proteina T
• Proteina R
Streptococcus pyogenes
Fattori di virulenza
• Cellulari
– Capsula (non immunogena)
• Potere antifagocitario
– Proteina M (ca 80 tipi - principale fattore di virulenza)
• Potere antifagocitario
• Potere immunogeno
– Principale target dell’immunità naturale
– Variabilità antigenica nell’ambito della specie
– Possibili reinfezioni con tipi antigenici diversi
• Patogenesi sequele post-infettive
• Super antigene
– Proteina F1
• responsabile per l’internalizzazione del microrganismo
Streptococcus pyogenes
Fattori di virulenza
• Extracellulari
– Esoenzimi
•
•
•
•
•
Ialuronidasi
Streptochinasi
NADasi
DNAsi
C5a peptidasi
– Tossine
• Eritrogenica (scarlattina)
– Ceppi lisogeni portatori di un fago che codifica per la
tossina
– 4 varietà antigeniche
(A, B, C e D)
• Citotossine/emolisine
– Streptolisina O
– Streptolisina S
Streptococcus pyogenes
Habitat
• Presenti nell’uomo
– Tratto respiratorio
– Cute
– Tratto intestinale
• Portatori sani 4-25%
(le % più alte nei bambini)
Trasmissione
• Interumana
(principalmente secrezioni alte vie respiratorie)
Soggetti colpiti
• Particolarmente comune in età pediatrica (5-15 anni)
Streptococcus pyogenes
Manifestazioni Acute/Suppurative
• Angina streptococcica
± Scarlattina
(Complicanze suppurative)
•
•
•
•
•
Ascesso peritonsillare
Otite media
Mastoidite
Polmonite
Meningite
• Infezioni cutanee e sottocutanee
– Impetigine
– Erisipela
– Cellulite
• Sindrome da shock tossico/fascite necrotizzante
• (Febbre puerperale)
Streptococcus pyogenes
Diagnosi di laboratorio
Test rapido
Tampone colturale:
Esame colturale
– Semina su agar sangue:
• Colonie 1-2 mm di diametro
(aspetto ± mucoso) circondate da
β emolisi
Identificazione
– Cocchi Gram +
– Catalasi-negativi
– Sensibili alla bacitracina
– Gruppo A con test al lattice
(agglutinazione antigene-anticorpo)
Streptococcus pyogenes
Terapia
• Penicillina
(farmaco di prima scelta)
• Macrolidi
(farmaci di seconda scelta)
Microbiologia della cavità orale
La cavità orale costituisce un ecosistema formato da habitat molto diversi
tra loro.
E’ caratterizzata da una elevata dinamicità dovuta alla continua
eliminazione ed introduzione di batteri ed alimenti.
Pertanto, anche se esiste una popolazione batterica residente,
occasionalmente non deve sorprendere il fatto di ritrovare nella cavità orale
microrganismi che di solito colonizzano altri siti dell’ospite.
Microbiologia della cavità orale
Tra i fattori che influenzano l’ecosistema orale, i più importanti sono:
 la presenza di placca;
 l’igiene orale;
 i trattamenti odontostomatologici;
 le condizioni fisiche personali (aumento della quantità di fibronectina,
glicoproteina posta sull’epitelio);
 dieta alimentare
Microbiologia della cavità orale
L’ambiente è formato dalle labbra, guance, palato, denti e solco gengivale
I denti presentano una superficie dura che contrariamente a molte altre
superfici corporee non subisce il fenomeno dello sfaldamento.
Il dente presenta:
• facce prossimali in condizioni di anaerobiosi;
• facce vestibolari;
• facce linguali;
• margine gengivale.
Microbiologia della cavità orale
L’ambiente orale è colonizzato da:
Protozoi;
Miceti;
Virus;
Batteri.
Oltre 350 specie batteriche differenti risiedono in modo permanente nel
cavo orale.
Tra le tante il genere Streptococcus rappresenta una grossa componente
eziologica.
Microbiologia della cavità orale
Genere Streptococcus
Gruppi di Sherman (1937) – Jones (1978): suddivisione in base a caratteristiche
fisiologiche o patogenetiche o di habitat
Streptococchi piogenici – S. agalactiae, S. canis, S. dysgalactiae, S. equi, S. equisimilis, S. iniae, S.
porcinus, S. pyogenes, S. suis, S. urinalis. Beta-emolitici correlati a patologie piogeniche
Pneumococchi – S. pneumoniae
Streptococchi orali – S. anginosus, S. australis, S. constellatus, S. cricetus, S. cristatus, S.
gordonii, S. infantis, S. intermedius, S. milleri, S. mitior, S. mitis, S. mutans, S. oralis, S.
parasanguinis, S. peroris, S. ratti, S. salivarius, S. sanguinis, S. sobrinus, S. vestibularis.
Streptococchi viridanti poiché alfa-emolitici. Alcuni di essi sono patogeni opportunisti (isolati
da altre sedi in condizioni normali o patologiche). Eziologia batterica principale nelle
endocarditi (50-70%). Causa primaria di carie (S. mutans, S. sanguinis).
Streptococchi fecali – S. avium, S. faecalis, S. faecium, S. gallinarum (passati al genere Enterococcus), S.
bovis, S. equinus, S. gallolyticus, S. infantarius.
Streptococchi lattici – trasferiti nel genere Lactococcus
Streptococchi anaerobi – (in realtà aerotolleranti e passati ad altri generi)
Recente classificazione (1995) è quella di Kawamura et al. Basata su omologie di
sequenze delle subunità ribosomiali 16S.
Microbiologia della cavità orale
Genere Streptococcus
Specie sanguinis
Caratteristiche: Cocco Gram-positivo, asporigeno, aerobio facoltativo, immobile.
Raggruppamento: non classificabile secondo Lancefield o appartente al gruppo H.
Alfa-emolitico o più raramente beta-emolitico o non-emolitico inserito, secondo
Sherman-Jones, negli streptococchi orali.
Streptococcus sanguinis si ritrova in quantità consistente nella placca dentaria;
infatti è la prima specie batterica ad aderire alla superficie dei denti e viene quindi
considerato il primo agente della carie. Successivamente, dopo la formazione della
placca, viene sostituito da S. mutans.
Può essere agente eziologico di setticemie ed endocarditi subacute e viene quindi
isolato dal sangue, da cui il nome.
Forme L (cioè prive di parete cellulare) di questa specie sono state messe in
relazione con casi di stomatite aftosa.
Microbiologia della cavità orale
Genere Streptococcus
Gruppo mutans
Caratteristiche: Cocco Gram-positivo, asporigeno, aerobio facoltativo, immobile,
isolato per la prima volta nel 1924 da Clark.
Raggruppamento: non classificabile secondo Lancefield o qualche ceppo
appartente al gruppo E. Alfa-emolitico o non-emolitico inserito secondo ShermanJones negli streptococchi orali.
Distinto in otto sierotipi (a-h), da luogo a cinque specie differenti: S. mutans
(sierotipi c,e ed f), S. rattus (sierotipo b), S. cricetus (sierotipo a), S. sobrinus
(sierotipi d e g), S. ferus
Isolato dalla carie dentaria: sembra sia il principale responsabile nel mantenere il
processo cariogeno iniziato da S. sanguinis e la colonizzazione è favorita da una
dieta ricca di zuccheri.
Può essere agente eziologico di endocarditi subacute.
Microbiologia della cavità orale
Fattori di patogenicità degli Streptococchi orali
Streptococcus mutans produce un composto polisaccaridico insolubile
extracellulare derivante dal metabolismo del saccarosio. Altri microrganismi orali, di
contro, non ne sono capaci; a questa rete polisaccaridica questi ultimi aderiscono,
contribuendo alla formazione della placca batterica. S. mutans presenta inoltre una
spiccata adesività per lo smalto.
Viene mantenuto un pH di 5 o inferiore per diverse ore dalla placca (smette di
funzionare il tampone della saliva capace di rimuovere tale microrganismo).
S. mitior, S. salivarius, S. sanguinis non producono acidi dal saccarosio.
Gli acidi che S. mutans, S. sanguinis e S. salivarius producono
sono l’acido lattico e l’acido acetico, capaci di attaccare lo
smalto e di limitare la crescita degli altri microrganismi.
L’acido paraminobenzoico (PABA) prodotto da S. mutans è un fattore di crescita
per S. sanguinis.
Microbiologia della cavità orale
Nuove frontiere nel combattere gli effetti negativi di alcuni Streptococchi orali
Il corredo genomico completo di S. mutans è stato sequenziato da Joseph Ferretti
et al. (Science Center of the University of Oklahoma) e pubblicato su “Proceedings
of the National Academy of Sciences”.
Oltre 2 milioni di coppie di basi, individuando 1963 frammenti del codice genetico,
al 63% dei quali è stata attribuita una funzione.
Almeno un centinaio di questi geni sono esclusivi del microrganismo.
• In Florida (Jeffrey Hilmann) si sta ingegnerizzando un ceppo di S. mutans
incapace di produrre acido lattico, anche dal glucosio; inoltre è stata inserita una
sequenza, mutacina 1140, capace di aggredire il batterio “normale” ed altri nocivi;
attualmente il mutante è controllato e limitato da una fonte di D-alanina per
sicurezza (risultati presentati al Congresso Nazionale dell’Accademia Italiana di
Conservativa, Riva del Garda, 21 Aprile 2004)
• In Inghilterra si è in sperimentazione umana per la commercializzazione in
dentifrici o colluttori di un vaccino basato su anticorpi in grado di bloccare i siti
normalmente attaccati da S. mutans;
Biofilm di S. mutans
Coaggregazione batterica
Coaggregazione batterica nella formazione
della placca dentale
STAPHYLOCOCCUS spp
 Famiglia: Micrococcaceae
 Genere: Staphylococcus






Cocchi Gram-positivi (0.5um-1um)
Aggregazione a “grappolo d’uva”
Immobili
Aerobi o Anaerobi Facoltativi
Catalasi positivi
Alofili (crescono in presenza di cloruro di sodio 10%)
 Principali componenti della normale flora batterica
 cute
 naso
Staphylococcus
• Si riconoscono 20 specie di cui 12 sono state
riscontrate nell’uomo
• Coagulasi-positivi
– Staphylococcus aureus (pigmenti carotenoidi)
• Coagulasi-negativi
–
–
–
–
Staphylococcus epidermidis
Staphylococcus saprophyticus
Staphylococcus capitis
Staphylococcus haemolyticus, ecc..
• Coagulasi - lega il fibrinogeno e lo converte in fibrina
insolubile
Staphylococcus aureus
Fattori di virulenza di Staphylococcus aureus
• Componenti strutturali
– Capsula
– Proteina A
• Tossine
–
–
–
–
Citotossine
Enterotossine (A-E, G-I) 30-50% di ceppi di S. aureus
Tossine esfoliative (ETA e ETB) 5-10% di ceppi di S. aureus
TSST (Toxic Shock Syndrome Toxin-1)
• Enzimi
–
–
–
–
–
–
–
Coagulasi
Catalasi
Ialuronidasi
Fibrinolisina
Lipasi
Nucleasi
Penicillinasi
Diffusione
• Enzimi che degradano i tessuti
– lipasi
– ialuronidasi → acido ialuronico del
tessuto connetivo
Causa importante di infezioni opportunistiche
sia in ambito ospedaliero che comunitario:
• ascessi/infezioni cutanee
• polmoniti
• osteomieliti
• artriti settiche
• batteremie
• endocarditi
• sindrome dello shock tossico/pelle ustionata/
tossinfezioni alimentari
S. aureus
• bambini
– Sindrome della pelle ustionata
* esfoliatina
Sindrome dello shock tossico
•
•
•
•
•
febbre
eritema
desquamazione
vomito
diarrea
Staphylococcus epidermidis
• principale componente della normale flora
batterica della cute
• infezioni: batteriemie, endocarditi, ferite
chirurgiche, vie urinarie
• infezioni opportunistiche/nosocomiali (cateteri,
shunt, protesi e dialisati peritoneali)
Staphylococcus saprophyticus
• infezioni delle vie urinarie/opportunistiche
• coagulasi-negativi
– non facilmente differenziabili da S. epidermidis
Diagnosi di laboratorio
• Esame Microscopico
• Esame colturale
– Terreno selettivo:MSA
• Test sierologici
• Identificazione
– Coagulasi
– Fermentazione del mannitolo
– Nucleasi termostabile
• Antibiogramma
Identificazione S. aureus
• beta emolitici
– agar sangue
• Fermentano il mannitolo
• Pigmentazione giallo-oro (aureus)
• coagulasi-positivi
Identificazione
Stafilococchi coagulasi - negativi
• Non-emolitico
– su agar sangue
• Non fermenta il Mannitolo
• Non-pigmentato
• Coagulasi-negativo
Terapia, Profilassi e Controllo
• Beta-lattamici: 30-50% di S. aureus e la maggior
parte degli stafilococchi coagulasi negativi sono
resistenti alle penicilline
– Beta-lattamasi
– mecA codifica per PBP2a in MRSA
• Glicopeptidi
• Controllo della diffusione di MRSA in ambito
nosocomiale
• Chemioprofilassi per i portatori sani con
vancomicina e rifampicina
Antibiotico terapia
• Resistenza alla penicillina
– penicillinasi
• Antibiotici beta lattamici (inclusa la meticillina)
– spesso inefficaci
– Modificazioni nelle PBP (PBP 2a)
– Resistenza alla penicillina
• Vancomicina
• Farmaco di prima scelta
• Resistenza è già stata osservata
Summary Figure (Identification Scheme)
Note: Strep. viridans
are alpha hemolytic and
negative for all the tests
below
GRAM POSITIVE COCCI
Catalase
Streptococcus (pairs & chains)
+
Staphylococcus (Clusters)
Coagulase
+
S. aureus
&hemolytic
mannitol
yellow
-
Hemolysis
•
S. epidermidis
nonhem olytic (usua lly)
mannitol
(2)
white
•
BETA: Bacitracin
S .pyogenes (group A)
+
CAMP/Hippurate
+
S. agalactiae (group B)
ALPHA: Optochin/Bile Solubility
GAMMA: Bile Es culin
+
S. pneumoniae
+ 6.5% NaCl +
Group D*
Enterococcus
Bile Esc ulin
NaCl
Group D*
+ 6.5%
Non-Enterococcus
(*can also be beta or alpha hemolytic)