Streptococcus

Cosa sono gli Streptococcus o streptococchi

Gli streptococchi sono batteri sferici di diametro 1-1,5 micron disposti in coppie o a catenelle; sono capsulati, immobili, asporigeni, Gram + e ossidasi – negativi. A differenza degli altri cocchi Gram + sono catalasi negativi.

Le varie specie hanno diverse esigenze nutrizionali, ma in tutte le colture è necessaria l’aggiunta di un liquido organico; sono aerobi-anaerobi facoltativi, ma in preferenza anaerobi, Sono commensali dell’uomo soprattutto del tratto oro-faringeo, del tratto intestinale, e a livello vaginale e cutaneo. Alcune specie sono molto patogene come lo S. pyogenes, S. agalactiae e il pneumococco, altre sono patogeni occasionali come l’agente della carie dentale abituale commensale del cavo orale o per penetrazione accidentale nel torrente ematico o la localizzazione insolita (endocarditi, ascessi addominali).

Classificazione degli streptococchi

Osservando le colonie di streptococco in piastre agar-sangue è possibile in base al tipo di emolisi raggrupparli in 3 gruppi.

• Alfa – emolitici
• Beta – emolitici
• Gamma – emolitici

Streptococchi Alfa – emolitici

Presentano una emolisi incompleta (osservando al microscopio ottico si notano molte emazie ancora intatte) e l’alone è di colore verdastro per la presenza di un prodotte della degradazione dell’emoglobina di questo colore.

Streptococchi Beta – emolitici

L’emolisi è completa e presentano un alone ben definito.

Streptococchi Gamma – emolitici

Il terzo gruppo è formato da streptococchi non emolitici.

Classificazione degli streptococchi in base all’antigene di polisaccardi

Gli streptococchi sono classificati anche in base al tipo di antigene di polisaccaride C che posseggono in una ventina di gruppi denominati con lettere dell’alfabeto.

Streptococccus pyogenes

E’ beta-emolitico con un antigene polisaccaridico di tipo A. Provoca malattie piogeniche acute seguite a distanza di 1-3 settimana da manifestazione non suppurative correlate. La più frequente infiammazione è l‘angina streptococcica (tonsillite, febbre, ecc.) se lo stipite possiede la tossina eritrogena la malattia è caratterizzata da un diffuso esantema e prende il nome di scarlattina. Le conseguenze più gravi sono le endocarditi acute ulcerative dovute alla batteremia prolungata.

Gli stipiti che producono tossina pirogena possono provocare nell’ospite sindrome da shock tossico non distinguibile da quella prodotta da Staphylococcus aureus produttore di TSST-1. Lo streptococcus pyogenes era anche causa delle endometriti della febbre puerperale che oggi sono sparite grazie alla rigorosa asepsi durante il parto. Le complicanze non suppurative dello streptococco sono glomerulonefrite causata dal particolare tipo M e febbre reumatica acuta accompagnata spesso da cardiopatia reumatica.

Strutture superficiali e caratteri antigeni

L’antigene polisaccaridico di tipo A è rappresentato da un oligomero di N-acetil-glucosamina e ramnoso. La cellula batterica può presentare una capsula (si formano colonie mucose) con un elevato potere antifagocitaria, è formata da acido jaluronico e per questo non immunogena perché indistinguibile da esso. Le fibrille dello S. pyogenes sono invece immunogene, formate da proteina M complessata con acidi teicoici. La proteina M è un importante fattore di virulenza, per la sua azione antifagocitaria; esistono anticorpi anti proteina M, ma essendoci almeno 100 diversi sierotipi (la parte distale della proteina è quella variabile), l’immunità non è garantita dopo un’infezione.

Variabili vitamina M

La variabilità della proteina M permette una classificazione in due gruppi in base al tipo degli streptococchi che la possiedono:

• Classe M – I°: comprende proteine M che nella porzione carbossiterminale possiedono sequenze ripetute, e che hanno epitopi simili così da causare risposte anticorpali crociate tra loro.
• Classe M – II°: non presentano queste caratteristiche. La presenza di questa è associata alla produzione di una liproteinasi denominata opacity factor, che agisce liberando la porzione lipidica delle liproteine.

Le proteine M presentano varie omologie con le proteine fibrillari umane e questo spiega il perché di alcune manifestazioni autoimmuni dopo infezione streptococcica in soggetti predisposti geneticamente. Inoltre le proteine M presentano la capacità ci aggregare i batteri nel sito di infezione molto probabilmente interagendo con il fibrinogeno e con il fattore H della cascata di attivazione del complemento. La principale adesina dello streptococcus pyogenes è la proteina F che interagisce con la fibronectina delle cellule epiteliali dell’ospite.

Meccanismo d’azione patogena

Lo Streptococcus pyogenes è un batterio a circolazione interumana e la frequenza di portatori sani soprattutto in comunità infantili è abbastanza elevata. Nelle forme piogeniche acute giocano un ruolo fondamentale le proteine F, M, la capsula e la produzione di esotossine e esoenzimi.

Esotossine

Le esotossine principali sono:

• Streptolisina-O (ossigeno-labile): è una emolisina tiol-dipendente e causa la formazione di pori nella membrana di diversi tipi di cellule dell’ospite (cheratinociti, leucociti, ecc) provocando in queste un’alterazione degli scambi con l’ambiente e la morte. Sono antigenicamente identica quale che sia il sierotipo M; ha elevato potere immunogeno, è causa della beta-emolisi in anaerobiosi.
• Streptolisina-S: è ossigeno stabile ed è responsabile dell’alone di beta-emolisi in aerobiosi, si tratta di un piccolo peptide che dopo la sintesi rimane adeso alla cellula batterica e viene rilasciato solo in presenza di alcuni fattori carrier (albumina sierica, alfa-lipoproteina, ecc.). La sua forma attiva è costituita da un dimero del peptide tossico e causa la formazione di pori tra i fosfolipidi delle membrane causando la lisi della cellula dell’ospite, ha una elevatissima citotossicità, ed un ampio spettro di bersagli cellulari e intracellulari. La caratteristica singolare della streptolisina-S è la mancata immunogenicità e quindi l’impossibilità di una risposta immune dell’organismo infetto.

Esoenzimi

Gli  esoenzimi sono:

• Streptochinasio fibrolisina: causa la trasformazione del plasminogeno in plasmina in grado di dissolvere i coaguli di fibrina.
• Tossina pirogene SPE-B: è una cisteino-proteasi che causa la dissoluzione di alcune proteine (fibronectina, vitronectina), ma soprattutto attiva la interleuchina 1-beta.
• Jaluronidasi: ha la funzione di favorire l’invasività del batterio.
• C5apeptidasi: distrugge il componente C5 del complemento eliminando l’azione del fattore chemiotattico per macrofaci e leucociti.
• NADasi: è in grado di distruggere il pool intracellulari di NAD danneggiando i leucociti ed ha potere immunogeno elevato.
• DNasi: con 4 diversi antigeni di cui il più frequente è il B.
• Neuraminidasi o sialidasi: depolimerizza le secrezioni mucose nelle vie respiratorie favorendone la colonizzazione da parte del batterio.

Cosa sono le Tossine

Le tossine sono:

Tossine pirogene: presenti in diversi tipi, ha azione di superantigene, possono provocare shock tossico, come le TSST-1 dello staphylococcus aureus.

La Tossina pirogena A, o eritrogena, è un polipeptide codificato da un fago temperato, può provocare la manifestazione morbosa esantematica tipica della scarlattina agendo sugli endoteli dei capillari cutanei. Altre tossine possono provocare varie patologie eritematose che si presentano solo però in soggetti predisposti o immunodepressi.

La tossina pirogena B è codificata da un gene cromosomico altamente conservato,

ha azione cisteino-proteasica, svolge un ruolo importante nelle lesioni più gravi nello shock tossico. La tossina pirogena C ha azione simile alla A ed anch’essa codificata da un fago. La tossina pirogena F causa un’elevata permeabilizzazione degli endoteli vascolari respiratori ed è quindi responsabile della deficienza respiratoria da shock tossico. Alcuni stipiti con sierotipo M1 e capsula abbondante possono provocare la fascite necrotizzante formando un biofilm sulle fasce connettivali dei muscoli.

Superantigene stafilococcico: ha appunto la funzione di superantigene, è una proteina di 260AA con molte analogie con l’enterotossina stafilococcica.

La febbre reumatica acuta è causata molto probabilmente da fattori autoimmuni scatenati dalla presenza di epitopi M molto simili a quelli di alcuni componenti connettivali e del miocardio.

LA glomerulonefrite è causata dall’accumulo di complessi antigene-anticorpo a solubili a livello renale e questo scatena un processo infiammatorio localizzato con la conseguente distruzione del parenchima renale. Lo stesso accumulo a livello dei capillari del derma provoca l’eritema nodoso.

Metodi di identificazione delle tossine

Viene ricercato solo nell’essudato faringeo, o in prelievi su zone cutanee infette. Vengono seminati su piastre di agar-sangue, si formano così colonie di 1-2 mm spesso mucose con un alone di emolisi. Un altro metodo è quello dell’agar-batteri, le colonie cresciute in profondità hanno un caratteristico aspetto a navetta e un alone di emolisi maggiore di quelle superficiali vengono aggiunti anche fattori inibenti i Gram -. l’identificazione dello S. pyogenes può essere fatta in virtù della sua maggiore sensibilità alla bactrimicina ponendo sulla piastra un disco imbevuto di questo antibiotico, inoltre può essere ricercato l’antigene polisaccaridico di tipo

A anche con tecniche di immunofluorescenza.

Reazioni sierologiche a scopo diagnostico

Vengono ricercati anticorpi anti – streptolisina-O che è prodotta da tutti i ceppi ed ha un potere immunogeno elevato.

Sensibilità ad antibiotici e chemioterapici

S. pyogenes è sensibile costantemente alla penicillina, in caso di allergia, si possono usare l’eritromicina e i sulfamidici, spesso però è resistente alle tetracicline.

Metodi di immunizzazione

non esistono metodi di immunizzazione contro il sierotipo A, ne esistono contro le proteine M, ma sono siero-specifici ed esistendo una elevata quantità di sierotipi sono del tutto inutili.

Streptococcus agalactiae

È  il principale agente delle meningiti neonatali, poiché spesso è commensale della vagina (e dell’uretra maschile) il bambino si infetta al momento del parto, dopo 2-3 giorni si presenta sindrome polmonare, sepsi e meningite, oppure può insorgere una meningite purulenta che insorge tardivamente (1-2 mesi).

1. agalactiae possiede l’antigene polisaccaridico di tipo B, è generalmente non emolitico o con una leggera beta-emolisi. Possiede il fattore CAMP in grado di completare l’azione emolitica della beta-citolisina stafilococcica, per questo l’identificazione può essere fatta con il CAMP test oltre che con la ricerca dell’antigene B. Esistono  5 sierotipi differenti, (Ia, Ib, Ic, II e III) il tipo III è il più patogeno.

Streptococchi viridanti

Gruppo di streptococchi con diversi gruppi antigene, che hanno come sede il cavo orale e presentano una azione alfa-emolitica.

Enterococchi

Cocchi rotondeggianti o ovali disposti in corte catenelle, solitamente non emolitici, si ritrovano costantemente nel materiale fecale dei vertebrati; sono stati classificati in un genere a parte per le loro caratteristiche biochimiche e fisiche che gli permettono di svilupparsi in terreni di sali biliari o NaCl 6,5%, si sviluppa una 45° e resistono a 60° per 30 min. La loro patogenicità è occasionale, sono commensali dell’intestino ma possono causare endocarditi, infezioni alle basse vie urinarie e ascesi e mastoiditi. Hanno una elevata resistenza agli antibiotici.

Pneumococchi

Sono cocchi Gram + appaiati a due a due, le singole cellule hanno forma piriforme o lanceolata, sono costantemente capsulati, immobili, asporigeni, e sono anaerobi facoltativi (produzione finale di acido lattico), sono batteri delicati che non  sopravvivono al di fuori di un ospite. Non hanno ne catalasi ne per ossidasi, (nelle colture si accumula H₂O₂ , è per questo necessario aggiungere una fonte di catalasi come globuli rossi. In colture di agar-sangue le colonie hanno diametro 1mm e sono di tipo mucoso, circondate da un alone di alfa-emolisi in presenza di ossigeno e beta-emolisi in anaerobiosi per la presenza di una emolisina ossigeno – labile chiamata pneumolisina. Le colonie più vecchie hanno un tipico aspetto con i bordi rilevati e il centro depresso per l’autolisi dei microrganismi nella zona centrale (+vecchia).

1. pneumoniae è un ospite frequente nelle prime vie respiratorie, in presenza di concause predisponesti può raggiungere le basse vie respiratorie e causare polmoniti, può anche risalire nell’orecchio medio e nei seni paranasali e causare meningiti e mastoiditi. Dai polmoni può passare nel dotto toracico e nella circolazione generale, e dalla batteremia conseguono, endocarditi, meningiti, peritoniti, e reumatiti.

Strutture superficiali e caratteri antigeni

Antigene C pneumococcico: formato da acidi teicoici contenti fosforilcolina e dalla mureina, è responsabile della interazione con una delle principali proteine della fase infiammatoria acuta prodotte dall’organismo, e cioè la proteina-C-reattiva, la presenza di fosforilcolina negli acidi teicoici condiziona la digestione della parete cellulare ad opera delle autolisine, infatti il complesso formato da antigene C e un lipide di membrana inattiva l’autolisina specifica in fase di moltiplicazione batterica, quando la moltiplicazione si arresta, l’enzima viene attivato e si ha l’autodigestione delle membrana con la morte della cellula.

Capsula: ha potere antigenico, antifagocitario, e un importante ruolo nella virulenza del pneumococco, ne esistono fino a 90 sierotipi diversi.

Meccanismo d‘azione patogena

La capsula è fondamentale nella patogenesi pneumococcica, ha una potente azione antifagocitaria, inoltre per sopravvivere sue mucose lo pneumococco produce l’enzima IgA1-proteasi, capace di distruggere le IgA delle secrezioni. Secerne altri enzimi importanti come la jaluronidasi la pneumolisina con azione citolitica e la neuraminidasi che potenzia l’azione della pneumolisina. Anche l’autolisina h un ruolo nell’azione patogena perché i batteri lisati rilasciano pneumolisina e frammenti di peptidoglicano e acidi teicoici che hanno forte potere immunogeno e quindi aumentano i sintomi infiammatori con il conseguente danno tissutale, lo stesso compito ha anche l’antigene C che reagisce con la proteina-C-reattiva.

Metodi di identificazione

È  facile il riconoscimento microscopico di pneumococchi con la loro tipica forma lanceolata, ma sono necessari ulteriori esami per escludere che si tratti di altri tipi di streptococchi dalla forma simile. In colture contaminate si possono usare farmaci ai quali gli pneumococchi sono insensibili, le colture poi vengono incubate in un’atmosfera di CO₂ al 5%. Si possono distinguere gli pneumococchi dagli streptococchi viridanti in base alla loro sensibilità per l’optochina, inoltre sono molto sensibili ai sali biliari.

Tipizzazione

Di 90 sierotipi esistenti di pneumococchi, sono una 20 quelli più frequenti nell’uomo. In particolare il tipo 1 è il più frequente nelle polmoniti invasive (con batteremia) il 3 è prevalente nelle otiti medie e il 23 nelle meningiti

Sensibilità ad antibiotici e chemioterapici

Lo pneumococco ha una buona sensibilità verso le penicilline, ma esistono alcuni ceppi resistenti per la mutazione delle proteine che legano la penicillina.

Metodi di immunizzazione

È disponibile un vaccino contenete 23 sierotipi, che è comune poco efficace perché la maggior parte dei pazienti bisognosi di vaccinazione hanno problemi di immunodeficienza o sono neonati, perciò la loro risposta anticorpale è compromessa. Sono però stati da poco messi a punto dei vaccini contenenti 6-7 sierotipi di cui è stato potenziato il potere immunogeno con alcune proteine.