Классификация и антигенная структура
Род Streptococcus объединяет более 20 видов стрептококков, которые отличаются по антигенным свойствам, биохимическим тестам и патогенности в отношении человека.
Наиболее вирулентным среди них является S. pyogenes – облигатно-патогенный для человека возбудитель.
S. pneumoniae (или пневмококк) является одним из основных возбудителей пневмонии, менингитов, среднего отита, синуситов.
Также заболевания могут вызывать S. agalactiae, S. dysgalactiae, S. bovis, S. anginosus и некоторые другие виды.
S. mutans и S. sobrinus (оральные стрептококки) обитают в ротовой полости и являются возбудителями кариса.
Исторически стрептококки разделяют на группы в зависимости от гемолитической активности.
При росте на кровяном агаре различают b-гемолитические стрептококки, дающие прозрачную зону гемолиза, a-гемолитические или зеленящие, дающие вокруг колоний зону зеленого цвета (гемоглобин превращается в метгемоглобин) и негемолитические – среда не изменяется.
К b-гемолитическим стрептококкам относят S. pуogenes, S. agalactiae, S. dysgalactiae, к a-гемолитическим – S. pneumoniae, S. mutans, к негемолитическим – S. bovis, S. anginosus
На основании отличий в полисахаридныхантигенах Р. Ленсфильд в 1933 г. разделила стрептококки на серогруппы, обозначенные буквами (А-H и K-U).
По наличию типоспецифических протеиновых антигенов M, R, T стрептококки делятся на серовары. По М-антигену различают более 80 сероваров в группе А, по Т – еще несколько десятков.
Наиболее вирулентный S. pyogenes относится к b-гемолитическим стрептококкам группы А.
К серогруппе В относится S. agalactiae; к серогруппе С – S. dysgalactiae.
Энтерококки, относящиеся по классификации Ленсфильд к стрептококкам группы D, в настоящее время выделены в отдельное семейство Enterococcaceae (см. ниже).
Серогруппе D принадлежит также группа бактерий S. bovis.
К группе К относятся S. mitis, S. sanguis, S. salivarius, S. mutans и др. В основном это условно-патогенные микроорганизмы.
Вызывает ангину, хронический тонзиллит, фарингит, рожистое воспаление, скарлатину, гнойно-воспалительные процессы кожи и подкожной клетчатки, целлюлит, остеомиелит, сепсис, включая септический шок.
S. pyogenes является также индуктором аутоиммунных реакций, что приводит к возникновению тяжелых пост-стрептококковых аутоиммунных заболеваний, таких как ревматизм и острый гломерулонефрит.
S. pneumoniaе – (не входит в схему Ленсфильд), является возбудителем очаговой и крупозной пневмонии, бронхитов, менингита у детей, гнойных конъюнктивитов, отитов, сепсиса.
S. mitis, S. sanguis, S. salivarius, S. mutans (серогруппа К) – это условно-патогенные микроорганизмы. Они относятся к a-гемолитическим (зеленящим) стрептококкам. Принимают участие в образовании зубных бляшек и возникновении кариеса зубов. Основным кариесогенным стрептококком является S. mutans. Возбудитель имеет фермент гликозилтрансферазу, который образует полисахариды из сахарозы. Это способствует прикреплению стрептококков к поверхности зубов с образованием зубной бляшки и кариозного пятна. Кроме того, данный вид из углеводов образует в большом количестве молочную кислоту, что приводит к растворению зубной эмали.
Другие зеленящие стрептококки, особенно S. mitis, могут в отдельных случаях вызывать подострый септический бактериальный эндокардит с поражением сердечных клапанов.
Стрептококки серовара 12 (нефритогенные) выделяют цитотоксины; имеют рецепторы к почечной ткани.
S. agalactiae вызывает послеродовые инфекции, сепсис новорожденных, эрозивный стоматит, урогенитальные поражения. Эпидемиологически они связаны с носительством этого вида стрептококка у матери и персонала.
S. anginosus – стрептококки группы С, вызывают респираторные инфекции, заболевания мочеполовой системы.
Морфология
В род включены сферические или овоидные кокки размером 0,5-2,0 мкм, которые в мазках располагаются парами или короткими цепочками (особенно при выращивании на жидких средах). Неподвижны, спор не образуют, многие имеют капсулу. Грамположительны.
Один из видов патогенных стрептококков, S. pneumoniae или пневмококк, имеет вытянутую ланцетовидную форму. Располагается попарно, окружен полисахаридной капсулой
Культуральные свойства
Многие стрептококки требовательны к условиям культивирования. Растут на кровяном или сывороточном агаре, сахарном бульоне, лучше в присутствии 5% CO2. Имеют достаточно узкий температурный диапазон для роста – от 20 до 40оС. На плотных средах образуют мелкие серые полупрозрачные колонии, на жидких средах дают придонный и пристеночный рост.
Большинство видов обладают гемолитической активностью (подробнее – см. выше).
Биохимические свойства
Хемоорганотрофы, метаболизм бродильный, глюкозу ферментируют премущественно с образованием молочной кислоты. Аэротолерантные микроорганизмы, некоторые являются микроаэрофилами. Каталазоотрицательны.
Вирулентные стрептококки продуцируют ферменты агрессии и инвазии.
Факторы патогенности
S. pyogenes обладает значительным количеством факторов патогенности.
Белок М – это основной фактор вирулентности и одновременно типоспецифический антиген. Он имеет фибриллярную структуру и образует филаменты (фимбрии), которые прикреплены к цитоплазматической мембране и клеточной стенке.
М-белки делятся на 2 класса (М1 и М2) и кодируются соответствующими emm-генами. В его отсутствие стрептококки теряют вирулентность.
Белок М препятствует фагоцитозу за счет связывания фибриногена, фибрина и продуктов его деградации, компонентов комплемента (фактор Н альтернативного пути) на поверхности бактерий. Это приводит к нарушению опсонизации стрептококков и подавлению иммунного фагоцитоза. Тем самым обеспечивается выживание и размножение возбудителей в крови и органах.
Белок М обеспечивает адгезию микроорганизмов к эпителию слизистых оболочек, что создает возможности быстрой их колонизации. В дальнейшем М-белок стимулирует проникновение стрептококков в клетки и внутриклеточную персистенцию возбудителей.
Также он способен вызывать поликлональную активацию лимфоцитов и активировать брадикинин, что стимулирует воспаление в органах и тканях.
Дополнительными адгезинами стрептококков являются липотейхоевые кислоты, коллаген- и фибронектин-связывающие белки и мн. др.
Капсула из гиалуроновой кислоты защищает стрептококки от антимикробного действия фагоцитов и также облегчает адгезию к эпителию.
Стрептококки экспрессируют поверхностные белки, связывающие иммуноглобулины (IgG и IgA), что затрудняет опсонизацию и снижает местный иммунитет.
что ведет к нарушению толерантности к собственным тканевым АГ и развитию аутоиммунных реакций, потому что вызывает перекрестные реакции с кардиомиоцитами (антигенная мимикрия).
Для S. pyogenes характерны высокоактивные ферменты агрессии и инвазии.
Гиалуронидаза облегчает проникновение бактерий в соединительную ткань, вызывая распад гиалуроновой кислоты. Различные виды нуклеаз разрушают ДНК.
Стрептокиназа и другие сходные белки активируют плазминоген (фибринолизин), что приводит к образованию плазмина на бактериальной поверхности и растворению фибриновых волокон. Образующийся плазмин стимулирует тканевые металлопротеазы, усиливая повреждение тканей и микробную инвазию.
С5а-пептидаза расщепляет фрагмент С5-компонента комплемента, затрудняя хемотаксис и фагоцитоз.
Стрептококки не образуют β-лактамаз.
Также многие штаммы b-гемолитических стрептококков группы А способны продуцировать токсины.
Пирогенные экзотоксины А и С и митогенные токсины S. pyogenes являются суперантигенами. Они оказывают митогенное действие на Т-клетки, стимулируют выработку макрофагами и Т-клетками провоспалительных цитокинов (ИЛ 1, ИЛ 6, ИЛ 12, α- и β-ФНО, γ-интерферона), которые являются медиаторами септического шока.
Пирогенный экзотоксин В является внеклеточной цистеиновой протеиназой, которая активирует интерлейкин 1 вследствие локального протеолиза данной молекулы. Кроме того, она активирует клеточные металлопротеазы, что усиливает микробную инвазию и воспаление.
У стрептококков имеются различные типы гемолизинов.
Стрептолизин О – это белок, содержащий свободные SH-группы и отсюда чувствительный к кислороду. Он оказывает гемолитическое, цитотоксическое, кардиотоксическое и пирогенное действие. Это – порообразующий цитотоксин, повреждающий мембраны клеток посредством образования трансмембранных каналов. Он является антигеном, и у больных к нему активно синтезируются антитела.
Стрептолизин S – это нуклеопротеин, действует в среде, содержащей сыворотку, оказывает гемолитическое, лейкотоксическое действие. Разрушает лизосомы и мембраны митохондрий.
Лейкоцидин стрептококков разрушает полиморфноядерные нейтрофилы, парализует фагоцитоз;;; цитотоксический нефритогенный токсин пептидной природы поражет почечную ткань.
Штаммы S. pyogenes выделяют токсин, который вызывает гломерулонефрит (серовар 12). При острых гломерулонефритах образуются иммунные комплексы антигенов стрептококка с IgG на базальной мембране, которые активируют систему комлемента, что стимулирует воспалительную реакцию.
Скарлатинозный эритрогенный токсин Дика (токсин сыпи) продуцируется стрептококками, выделенными от больных скарлатиной; он вызывает поражение ЦНС, эндокринной, сердечно-сосудистой систем, поражение зева, паралитические изменения мелких кровеносных сосудов.
Кардиогепатический токсин продуцируют некоторые штаммы стрептококков группы А, он вызывает поражения миокарда и диафрагмы и образование гигантоклеточных гранулем в печени.
Резистентность
Стрептококки группы А встречаются повсеместно. Микроорганизмы часто колонизируют кожные покровы и слизистые оболочки человека. Резервуар инфекции – больной человек или бактерионоситель. Основной путь передачи – контактный и воздушно-капельный, а также через инфицированные пищевые продукты. Стрептококки длительно сохраняются при низких температурах, устойчивы к высушиванию, в гное, мокроте сохраняются месяцами. При температуре 70оС они погибают в течение 1 часа, а 3% фенол убивает их через 15 минут.