COCCHI GRAM-POSITIVI Staphylococcus spp. Streptococcus spp. Enterococcus spp. Cocchi Gram-positivi Famiglia Genere Specie principali Micrococcaceae Staphylococcus S. aureus S. epidermidis Non assegnata Streptococcus S. pyogenes S. agalactiae S. pneumoniae Non assegnata Enterococcus E. faecalis E. faecium Non assegnata Leuconostoc L. mesenteroides Non assegnata Pediococcus P. acidilacticus Non assegnata Aerococcus A. urinae Non assegnata Gemella G. haemolysans Non assegnata Alloiococcus A. otis STAFILOCOCCHI 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 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 La Proteina A inibisce la fagocitosi Fagocita recettore Fc immunoglobulina Proteina A MICRORGANISMO 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 • Tossina della “Sindrome da Shock Tossico” (Toxic shock toxin) – disseminazione • Microrganismo – nessuna disseminazione Sindrome dello shock tossico • • • • • febbre eritema desquamazione vomito diarrea Associated with outbreak of toxic shock syndrome. Tossinfezioni alimentari • Alimenti contaminati dall’uomo – crescita batterica – produzione di enterotossine • Insorgenza e risoluzione hanno luogo nell’arco di poche ore Tossinfezioni alimentari • • • • Vomito Nausea Diarrea Dolori addominali 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 PBP 2A 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 Streptococcus 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 gli stafilococchi sono catalasi positivi Streptococcus in chains • Streptococci • Lancefield groups *one or more species per group *surface antigens groupable streptococci • A, B and D –most important • C, G, F –rare Autolisi - identificazione autolisina Acido teicoico peptidoglicano Membrana cellulare (Acido lipoteicoico) Bile Reazione di Quellung • utilizza antisieri specifici • capsula "fixed" • visibile al microscopio Another Rapid “Strep” Test Throat swab extract (+/- streptococcal antigen) - + Antibody Liposome Streptococcal antigen Post-infectious diagnosis (serology) • antibodies to streptolysin O • important if delayed clinical sequelae occur 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 Reazione di Quellung • utilizza antisieri specifici • capsula "fixed" • visibile al microscopio Patogenesi • Acido Teicoico – Attivazione del complemento – Richiamo di un elevato numero di cellule infiammatorie al sito d’infezione S. pneumoniae • Principale agente eziologico delle polmoniti nell’uomo – Particolarmente nei bambini e negli anziani – In seguito a “danno” delle vie respiratorie e.g. dopo infezione virale • Batteremie/Setticemie • Meningiti • Otiti medie Streptococcus pneumoniae: TRANSMISSION AND COLONISATION Nasopharyngeal carriage may occur in up to 60% of healthy pre-school children and up to 30% of healthy older children and adults Nasal cavity Asymptomatic carrier Nasopharynx: site of colonisation Aerosol Trachea Inhalation Patient with pneumococcal disease Dissemination Fedson, Musher, in Vaccines, 1994 Musher, in Principles and Practice of Infectious Diseases, 1995 DISEASES CAUSED BY STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE PNEUMOCOCCAL INFECTION Non-invasive disease • Sinusitis (sinuses) • Otitis media (middle ear) • Pneumonia (lungs) Invasive disease • Bacteraemia (blood) • • • • Meningitis (CNS) Endocarditis (heart) Peritonitis (body cavity) Septic arthritis (bones and joints) • Others (appendicitis, salpingitis, soft-tissue infections) Musher, in Principles and Practice of Infectious Diseases, 1995 PNEUMOCOCCUS: PATHOGENESIS Salyers, Whitt, in Bacterial Pathogenesis, 1994 Diagnosi - liquor • Colorazione di Gram diretta • Test per determinare la presenza di antigeni capsulari • Esame colturale • Identificazione • Antibiogramma 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 Terapia • S. pneumoniae –penicillina –problema terapeutico dovuto ad un aumento nella resistenza Group A streptococcus (S. pyogenes) 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 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 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 M protein IMMUNE Complement IgG r r r M protein NON-IMMUNE peptidoglycan fibrinogen r r r Internalizzazione di S. pyogenes lipoteichoic acid F-protein fibronectin epithelial cells Streptococcus pyogenes Fattori di virulenza • Extra Cellulari – 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 Manifestazioni cliniche • Acute/Suppurative (infezioni primarie) • Non suppurative (complicanze dell’infezione primaria) 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 Manifestazioni Non Suppurative • 1-3 mesi dall’episodio acuto • 0.1-1% dei casi – Glomerulonefrite post-streptococcica – Febbre reumatica acuta – Eritema nodoso Rheumatic fever -etiology M protein – cross-reacts heart myosin – autoimmunity cell wall antigens – poorly digested in vivo – persist indefinitely 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 +vi – Catalasi negativi – Sensibili alla bacitracina – Gruppo A con test al lattice (agglutinazione antigene-anticorpo) Streptococcus pyogenes Prove sierologiche • Determinazione del titolo ASL ca. 2-3 settimane dopo l’infezione (particolarmente importante per la diagnosi delle sequele non suppurative) quantità note di streptolisina S + quantità scalari di siero incubazione a 37° per 1 h aggiunta di 5% di sangue di coniglio incubazione a 37° per 45’ EMOLISI ASSENZA DI EMOLISI (neutralizzazione della streptolisina) Titolo di Todd: reciproco della più alta diluizione di siero in grado di inibire l’emolisi Another Rapid “Strep” Test Throat swab extract (+/- streptococcal antigen) - + Antibody Liposome Streptococcal antigen Post-infectious diagnosis (serology) • antibodies to streptolysin O • important if delayed clinical sequelae occur Streptococcus pyogenes Terapia • Penicillina (farmaco di prima scelta) • Macrolidi (farmaci di seconda scelta) Rheumatic fever • penicillin - terminates pharyngitis - decreases carditis Streptococcus agalactiae Group B streptococcus • neonatal meningitis • septicemia • transmission – vaginal flora Group B streptococcus identification • Beta hemolysis • hippurate hydrolysis • CAMP reaction – increases beta hemolysis of S. aureus Group D streptococcus • Growth on bile esculin agar – black precipitate • 6.5% saline • grow – enterococci • no growth – non-enterococci Enterococci • distantly related to other streptococci • genus Enterococcus • gut flora – urinary tract infection • fecal contamination – opportunistic infections • particularly endocarditis • most common E. (S.) faecalis ENTEROCOCCHI • (Gruppo D di Lancefield) – Enterococcus faecalis – Enterococcus faecium – Enterococcus durans • Habitat • presenti in natura, nell’intestino dell’uomo, negli alimenti • Coltura • Agar sangue (non emolitici/alfa emolisi) • Identificazione • Capaci di crescere in presenza di bile • Idrolizzano l’esculina ENTEROCOCCHI • Principali patologie – – – – – Infezioni delle vie urinarie Endocarditi subacute Setticemie Ascessi intraaddominali Infezioni dei tessuti molli • Terapia – • Patogeni frequentemente antibiotico-resistenti • Aminopenicilline/Ureidopenicilline • Glicopeptidi Enterococci • resistant to many antibiotics – including vancomycin • terminal D-ala replaced by D-lactate Minute colony streptococci Various groups (e.g. group A) – genetically distinct * from large colony (e.g S. pyogenes) – no rheumatic fever Large colony Minute colony Viridans streptococci • • • • • • • diverse species oral dental caries alpha hemolytic and negative for other tests non-groupable. includes S. mutans endocarditis – tooth extraction 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)