Gli streptococchi

1. Gli streptococchi Generalità Patologia Identificazione

2. 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).

3. 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

4. 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 6,5- Temp. tra 10 e 45°C. • lattici = associati prodotti caseari Non associati infezioni. Non beta emolitico Cresce a 10° No a 45°

5. 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

14. Streptococcus pyogenes gruppo APatologia • 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).

17. FATTORI DI VIRULENZAMolecole di patogenicità Funzione • Polisaccaride capsulare invasività • Streptochinasi proteinasi invasività • Ialuronidasi invasività • Peptidasi C5a antichemiotassi leucocitaria • Recettori Ig legame con FC di IgG e IgA • Proteina F legame con fibronectina • Proteina 9, 15kDa legame endocardico • Tossine pirogeniche scarlattina sindrome shock tossica • Streptolisina O e S attività biologiche varie • Proteina M adesività antifagocitosi immunogenicità • Fattore di opacità siero opacità

18. • 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 antigenic.

19. 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, butrather prevent the interaction of bound C3b with phagocyte receptors.

20. Antigene C(della parete cellulare gruppo specifico) • Sulla base del tipo antigene di polisaccaride C (formato da un dimero di N-acetil-glucosamina 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

21. 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

22. 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.

23. 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.

24. 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.

25. 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.

26. 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 peptidasiproteasi 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

27. 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.

28. Virulence Factors • S. agalactiae contains a Lancefield grouping • antigen • The group antigen is composed of rhamnose-glucosamine polymer attached to the peptidoglycan layer. • a type specific cell surface polysaccharide • protein antigens.

29. 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.

30. 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

31. Presence of sialic acid (N-acetylneuraminic acid)on the surface of the organism seems to enhance virulenceSialic acid inhibits activation of alternative complement cascade and prevents phagocytosisRemoval of sialic acid – leads to complement activation, phagocytosis and killing of the organisms

32. 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

33. 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

34. 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

35. 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)

36. 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.

37. 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.

38. 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.

39. 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 ).

40. 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.

41. 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.