Medical microbiology, Streptococci / Microbiologia medica, Streptococchi

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Streptococcus

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They are pyogenic cochuses because easily during infections they cause it to occur at the site of infection of the pus.

They are gram positive cokes that are distributed to form small or long chains (from the Greek streptos, chain) even in vivo. This is visible with the pharyngeal swab (such as staphylococci) where you see the epithelial desquamation cells of the oral cavity with the nucleus perfectly central.

To isolate them from the colony, take a small sample, place it on a slide diluted with a little water and make the staining of gram. It can therefore be seen that the colonies are not formed by individual bacteria but all associated with the formation of small chains.
They are capsules: the colonies are much shinier or mucous than those of staphylococci whose capsule is a little less present.

The capsule that completely covers them is the fundamental point of pathogenicity of these bacteria because they continuously escape the immune defenses because being hyaluronic acid capsules are seen as self so not attacked. Streptococci adhering with their degradation products to the mucosal surface or other areas of our body, will produce many enzymes and will inflame the area. This inflammation gathers the cells of the immune system that will see, below this large mantle of hyaluronic acid, the typical structures of the bacterium, of which probably the most visible are the organs of adhesion.

As soon as the bacteria are identified by the immune system, the immune response that will eradicate the infection starts. Every time you have a staphylococcal or streptococcal infection the immune defences are sufficient to heal that infection, so the use of antibiotics is only necessary in those cases where the infection is large enough and needs a slightly faster solution. In any case, the infection is limited by our immune responses

Characteristics

They're motionless like staphylococci, they don't have any moving parts.

The best and most used is the blood agar that serves to classify them, to identify the pathogens against a whole mass of other bacteria and evaluate them according to the type of hemolysis. However, streptococci would also grow in much poorer soils.

They do not produce spores.

They are optional anaerobes: they do not have the Krebs cycle and therefore only ferment, like staphylococci.
They are homofermenting: the whole food chain ends in pyruvic acid, which is then transformed into lactic acid.

It is not difficult to find them vaginally instead of lactobacilli. These are also positive fermenting grams that give the vaginal pH 3.5 acid, which prevents the establishment of other bacteria or fungi. The sterility of the vaginal compartment is in fact due to these bacteria that produce lactic acid and give an acidity incompatible with the life of other pathogens.

Streptococci are not the perfectly healthy flora of our body, they can become substitutes for it and occasionally pathogenic for the newborn during childbirth.

They are negative catalase, unlike staphylococci, so hydrogen peroxide has a great cleansing effect, lysing bacteria and as staphylococci are negative oxidase because oxidase is an enzyme that is the prerogative of the cycle of Krebs.

The oxidase test is very simple: it involves crawling a colony on a piece of paper with a compound that reacts to oxidase and breaking this substrate causes a usually black coloring indicating the positive. Staphylococci and streptococci do not have the Krebs cycle and do not have cytochromes so they cannot be positive for oxidase.

Classification

These bacteria can be characterized, reside mainly from the pathological point of view, but also from the point of view of classification in their capsules. They are not all the same because the capsules are made of hyaluronic acid and many other sugars.

These sugars are obviously different and are used by the researcher Lancefield to classify streptococci in groups. The classification is based on the ability of certain antibodies specific to certain capsular carbohydrates to distinguish between streptococci and others, and then group them together. This classification is called serological because it is made through antibodies that know these polysaccharides and identify 6 groups from A to G (there is no E), other groups are not classifiable.
The hemolytic classification is based on how they behave in blood agar.

Hemolysis can be
⦁ Hemolysis beta: the most aggressive, very penetrating and fastest spreading of hemolysis (e.g. S. aureus, S. agalactiae).
The β-hemolytics A and B are common, while all others are rare.

⦁ Alpha haemolysis: halfway between strong aggression and non-aggression

⦁ Non-haemolytic: non-invasive strains, not capable of destroying the red blood cells incorporated in the blood agar

The α-haemolysis: they are the most occasional pathogens, they have to find some conditions of immunodepression to take place in the body and give pathology. They produce degrading substances such as enzymes or toxins but do not succeed in completely degrading the red blood cell; they break it down, but they are not able to use it completely for their own metabolism. The open red blood cell shows the heme group and the iron ion, which oxidizes and turns green.

The colony of alpha hemolytic streptococci that performs this type of hemolysis, instead of having a halo of transparency because it is inserted in the blood agar, has a green halo, which is why they are called viridants.

As far as α-emolytics are concerned, we will have, for example, S.pneumonie, which causes pneumonia and meningitis, and viridants. These make up most of the bacteria in the flora of the oral cavity and do not damage admitted that the proportion of these bacteria remains good, because with a disproportion you can see important pathogenetic mechanisms, such as streptococcus mutans, of the group of viridants, is the cause of the cariogenic process. Therefore, those who have caries have the microbiome of the oral cavity altered with a prevalence of this mutans.

The α-hemolytics of the oral cavity are easily different from all the others because they have very small colonies called spiked so much so that sometimes the green halo is larger than the colony itself, while a true α-hemolytic pathogen like S.pneumonie has a colony of 1-1.5 mm and a large green halo.
There is therefore a great possibility to distinguish the various colonies in blood agar.

Bacterial capsule antigens

On the capsule, in addition to the polysaccharides, there are many very important protein antigens including the M antigen.

This will be part of the group of adhesives and together with the theic acid will form spirals. The acid is therefore a first phase adhesizer and is the only one that exists in staphylococcus. Streptococcus, which is more used to living in the oral cavity, which is subjected to continuous cleansing, needs a little stronger adhesion than the staphylococci that are on the skin.

Protein M is therefore a second phase adhesive. This protein intertwines with the theic acid and together they form an adhesion with two subunits much stronger than the adhesion of staphylococcus. This explains the pathogenicity of streptococci and why these pathologies are borne by children and not by adults.

Children have pharyngitis and tonsillitis that persist during their growth until adolescence (16/18 years), after which children who have suffered suddenly no longer have them. They will never be found again, unless there is an important immunodeficiency. In an adult, the presence of bacterial tonsillitis on streptococcus is very rare.

Streptococcus piogenes (or group A hemolytic beta streptococcus)

It is the most important streptococcus in nature as a pathogen for humans. It is a white colony surrounded by a transparent halo, so it is a β-hemolytic.

An otitis, a pharyngitis, a tonsillitis are the most frequent infections that this bacterium can give. Some streptococci piogenes have a virus integrated in their chromosome, a bacteriophage. This has in its genome a gene that encodes for the erythrogenic toxin that is recognized by the immune system and is deposited on the capillary network occluding it with lumps of the skin that becomes all red. This phenomenon called scarlet fever is an exanthematous disease of the child that is taken after an infection of the oral cavity by a streptococcus piogenes infected by the specific bacteriophage, so not all piogenes give scarlet fever.

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The bacterium is very invasive, from the site of origin it can go everywhere: at the level of the meninges and give the meninges, directly from the middle ear from which, through the mastoid, it reaches the meninges. It can spread into the respiratory tree and into the lungs causing pneumonia. It can also give invasiveness in the blood and thus cause sepsis in addition to the initial bacteremia.

Post-streptococcal sequelae

Post-streptococcal sequelae are rare today and are the result of the doctor's ignorance; if a diagnostic and follow-up path is established for children suffering from tonsillitis and streptococcus piogenes pharyngitis, these sequelae are well prevented.

Invasiveness

Invasiveness is given by a series of toxins and enzymes that these bacteria release into the surrounding environment: their adhesion (i.e. protein M), the capsule, streptolisins, DNases and enzymes capable of degrading the tissue allow the bacterium to make its way up to a capillary from which it can go into the blood and invade the circulatory stream.

They also have streptokinase, used in therapy for thrombotic stages, since it is able to lysate thrombus in a very short time. It has therefore become a very important drug in deep thrombotic phenomena.

Toxicity and immunogenicity

Toxicity: it is given by streptolisins or erythrogenic toxin when bacteriophage is present.

Immunogenicity is very low because the capsule that surrounds it protects the bacterium for a long time and even in many cases makes it avoid any immune recognition especially if it does not replicate very actively in the area where it is confined. This is an adaptation that the bacterium is able to develop in a very subtle way, being able to persist in the body of a child generating sequelae if the doctor does not notice.

It is clear that such a well-equipped bacterium resembles staphylococcus aureus, but it is better equipped to be inside our organism in the oral cavity or even in the respiratory tree.
It is important to see streptolisins, because they will be the basis for understanding the mechanisms of hemolysis and to understand how you can realize that a child is not cured of infection by streptococcus piogenes, but still has it in the body and then will sooner or later give important sequelae.

Streptoline

The streptolisins of the piogenes are two: S and O.
⦁ Streptolisin S is stable oxygen, it is a toxin that reads all the red blood cells, but obviously it addresses any cell in our body, kills it in the presence of oxygen degrading the body of the cell that attacks. This streptolisin is responsible for the β-haemolysis halo. Streptolisin S is not very immunogenic, our body has difficulty recognizing and fighting it.

⦁ Streptolisin O is labile oxygen, it works in conditions of micro-aerophilia or anaerobia (i.e. in the absence of oxygen). When streptolisin S is present, streptolisin O does not work.

In the oral cavity, lungs, bronchi the invasive capacity of the bacterium is given only by streptolisin S; in tissues, muscle, dermis and a wound with pus the invasive capacity is given by both. Streptolisin S is important from a diagnostic point of view because it is highly immunogenic, therefore the body produces antibodies.

Diagnosis of the presence of streptococcus piogenes (TAS)

There is evidence of the presence of streptococcus piogenes in the body because in the blood, in the presence of good immunity, it is always destroyed and the antibodies that form in the serum are mainly directed towards streptolisin O.
When very high titer antibodies to streptolisin O are found in the blood, the bacterium is present in the body; if, on the other hand, the antibodies are very low at a basal level, the background means that the bacterium is not present.

The test for antibodies against streptolisin O is called TAS (anti streptolisin titer) and is always done together with other serological markers of inflammation and other tests including protein C reactive and ESR (erythrocyte sedimentation rate). Streptolisin O is important because it has the function of marker of infection still in place even if silent.

Why do you get sick when you are a child and not when you are an adult?

If there were no protein M, which gives stability to the bacterium on the mucous membrane of the oral cavity and on the mucous membrane of the bronchi, larynx and pharynx, streptococcus piogenes would become much easier to eliminate physically with the salivary flow, with the alimentary bolus, with all that one has as fluidity in the oral cavity. A child becomes infected because the protein M allows streptococcus piogenes to fix itself and to begin the pathological phenomenon due to the secretion of toxic substances and the invasiveness of the bacterium. If, on the other hand, the protein M is no longer functional, streptococcus piogenes is taken away by saliva.

The difference that makes the protein M no longer work at a certain age is the ability of our body to immunize itself. This is the demonstration that we develop first an innate immunity then a deep adaptive immunity in the blood (IgG, IgM) and finally, but only almost as adolescents, we will develop an acquired mucosal immunity, i.e. antibodies.

Antibodies, the secretory IgA, become increasingly important in age until they have a peak in activity at 16/18 years old and immunoglobulins recognize the protein M, bind it and neutralize the activity of adhesiveness.
In the intestine, at the vaginal level, at the level of the oral cavity and in the eye, there will be protection not only from an innate immunity, i.e. phagocytes, but also a finer immunity to substances that bacteria produce and which are sometimes toxic, such as the M protein.

These antibodies are able to pass through the blood and mucous membranes, reaching the active mucous membranes. They block the function of the protein M by binding it and from then on the streptococcus will no longer settle in the oral cavity. Therefore immunity makes the difference and humoral mucosal immunity i.e. secretory IgA.

Therefore, ENT specialists tend to no longer remove the tonsils in a child suffering from continuous tonsillitis, because they are important lymph node stations.

if you can bring them intact and efficient until adolescence these will be very useful for the adult to resist many other infections and therefore are a key immune device as well as adenoids in the nasal cavity.

There is another very important toxin that will then give rise to the toxin of toxic shock as in staphylococcus. It has the function of superantigen that binds to cells of the immune system, and without there being an immune need to respond to the stimulus, causes the immune system to respond with the production of inflammatory cytokines. As a result there will be disseminated intravascular coagulation and a septic shock that in a few hours can lead to the death of a patient depending on the concentration of toxin in the blood. This toxin is part of the SPE (Streptococcal Pyrogenic Exotoxins).

Diseases

Scarlet fever is easily detected and is due to erythrogenic toxins. First of all, the patient must have a strong tonsillitis or pharyngitis. There can be no inflammatory oral phenomena. It is preceded by a very high fever and sometimes plaques on the whitish tonsils, other times the pharynx all red so that the child can not even swallow.

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Whoever has taken an infection from a piogenes containing the virus, has integrated a toxin that goes around in the body and is recognized by the antibodies that block it over time, so much so that scarlet fever is taken only once in a lifetime because these antibodies will remain in the immunological memory and will forever be able to provide protection in the event of another infection in the future.

The immune response is given by the union of antibodies and toxin. The toxin is deposited at the level of the capillaries of the wonderful network of the skin where it activates the alternative pathway of complement with c3A and c3b, which are fixed on the cells of the endothelium and damage them by producing inflammatory substances and degenerating these cells.

Externally, the baby is all red, as if it were hot. Looking at them with a magnifying glass, one notices that they are maculae, that is, small areas of inflammation with very slight skin relief. They are NOT papules because the detection is not very high, in fact the thickness of the papule is given by the filtered inflammatory cell.

The redness is spread throughout the body except in one region: from the wings of the nose to the entire chin, as if this area were not affected by the deposit of immune complexes in a wonderful network. This is because the wondrous network in this area more of motility is less strong, but there is a larger network that carries more blood, so the entrapment of immunocomplexes does not occur.

The post-streptococcal sequelae

They're post-infection complications. The most serious are rheumatic fever and acute glomerulonephritis.
Both are deposits of immune complexes, as in scarlet fever. A toxin that evokes an antibody response is released. Then antibodies and toxins bind together to form inflammatory precipitates that evoke complement activation, an innate humoral activity of the blood.

Antibodies create inflammation throughout the body and are deposited mainly in certain areas, such as the heart and the renal glomerule. There they will generate necrosis.

Glomerulonephritis
If glomerulonephritis is not treated immediately, it leads to the destruction of the renal glomerules. If not treated in time, it can lead to permanent dialysis until a kidney transplant is available.
The onset is around 20-25 years old.
Rheumatic fever
Another area very rich in wonderful network are the joints, so the inflammation caused by the immune complexes causes pain. Large joints such as the knee, hip, shoulder and elbow mainly hurt. A child who has the best cartilage, has liquids that keep it perfectly moist and nourished, with growing bones can not have the same symptoms as an old man with cartilage consumed by years of walking and working or bones with forms of osteoporosis or senile deformation due to lack of calcium.

If under normal conditions a child starts to complain of pain in a joint, unless blows or sprains or dislocations have been taken, one should be careful.
They can also be genetic phenomena, but most of the time it is the persistence of streptococcus piogenes in the body.

The same things that are seen in the joints are happening in other parts of the body.
Myocardial valve infections can also be found. In the past, a great many young people were suffering from mitral stenosis or alteration of the mitral valve; before artificial heart valves were invented, they died of cardiovascular insufficiency over time.

If a child takes so many streptococcus piogenes infections and is treated with antibiotics, it is good after the primary disease in this clinical horizon, which is negative for any symptom, to go and see the TAS.

The TAS is rightly very high in primary disease (1000-1400) since there are the antigens that these bacteria release and the antibodies that try to counter them.
If the clinical horizon shows healing but it is not true, it means that the strain has adapted to live more silently in an area of the body.

The antigens will also be secreted and the immunocomplexes are continuously formed to the point of becoming numerous in the wonderful capillaries. Inflammation occurs and over time, sometimes even for a long time, it results in an organic dysfunction in a young adult.
If a TAS does not go down to basic levels (150-200 units), i.e. the body's memory antibodies, this means that the infection is not eradicated and if it remains, it will cause serious damage.

Glomerulonephritis is earlier, but rheumatic fever occurs after the age of twenty, so at that point the form of the disease is no longer reversible.
You need to do a serious antibiotic therapy with a b-lactam that kills streptococcus piogenes, but the antibodies are always formed so the TAS will indicate whether or not this bacterium has been eradicated from the body. If the TAS drops, it means that it is eradicated and the body will be immune competent in the event of future infection.

Otherwise, with a less powerful immunity, there is a possibility that this bacterium will find a coexistence with this tolerant immunity. The intervention of tonsillectomy and removal of adenoids at the level of the nasal cavities is evaluated only when the infection is not eradicated; removing the primary attack stations of streptococcus piogenes eliminates much of the possibility that it has to go to infect.

Who's at risk?

Children aged 5 to 15 years for toxic shock syndrome, such as staphylococcus aureus, are at risk women mainly in menstruation or due to infection of important abscesses in the soft tissues.

This bacterium, like staphylococcus aureus, can give a kind of small furuncles, honeycombs, heresipelas, skin infections or sebaceous glands. If, instead of staphylococcus epidermidis, streptococcus piogenes (as with staphylococcus aureus) is implanted on the skin, there is the possibility of infected wounds. If the infection goes deeper and touches the muscles it can also give important bundles, then inflammation of the muscles where it can cause accumulations, such as abscesses.

If the bacterium has the ability to produce toxin from these abscesses you will have toxic shock. Children and young women are mainly affected because their skin is a little more delicate than that of adults and men. Post-streptococcal sequelae should be borne in mind; fortunately, meningitis is now rarer, usually always starting from an otitis media, often without symptoms. Pneumonia is very rare.

Drug directions in those patients who do not resolve the infection but take it several times and have a persistence of the bacterium in the body are given by b-lactamics. Giving antibiotics in prevention, seasonal or continuous, is an approach that today does not tend to follow. Starting an antibiotic therapy of coverage brings many bacterial resistances and it is not necessarily the best thing to do; there are those who want to prevent the post-streptococcal sequelae by putting under preventive therapy all children who repeatedly encounter phenomena of infection of the oral cavity by piogenes. It is also not useful because no antibiotic treatment prevents glomerulonephritis.

Methods of control

⦁ β-lactams
⦁ Tetracyclines and chloramphenicol in meninges
⦁ A polycapsule vaccine (23 different for different strains) that protects very young children from any form of severe pneumococcal infection. This vaccination is strongly recommended for all children of all races and ages. These are sugars that are inoculated into the bloodstream, allowing antibodies to neutralize the capsules and to be more visible to the immune system without any side effects.



Streptococchi

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Sono cocchi piogeni perché facilmente durante le infezioni fanno sì che si produca sul sito di infezione del pus.

Sono cocchi gram positivi che si distribuiscono a formare piccole o lunghe catenelle (dal greco streptos, catena) anche in vivo. Ciò è visibile con il tampone faringeo (come gli stafilococchi) dove si vedono le cellule di desquamazione epiteliale del cavo orale con il nucleo perfettamente centrale.

Per isolarli dalla colonia si prende un piccolo prelievo, lo si mette su un vetrino stemperato con un po' di acqua e si fa la colorazione di gram. Si può quindi vedere che le colonie non sono formate da batteri singoli ma tutti associati a formare delle piccole catenelle.
Sono capsulati: le colonie sono molto più lucide o mucose rispetto a quelle degli stafilococchi la cui capsula è un po' meno presente.

La capsula che li ricopre completamente è il punto fondamentale di patogenicità di questi batteri perché sfuggono continuamente alle difese immunitarie in quanto essendo di acido ialuronico le capsule vengono viste come self quindi non aggredite. Gli streptococchi aderendo con i loro prodotti di degradazione alla superficie mucosale o in altre zone del nostro corpo, produrranno molti enzimi e infiammeranno la zona. Tale infiammazione raduna le cellule del sistema immunitario che vedranno, al di sotto di questo grande mantello di acido ialuronico, le strutture tipiche del batterio, di cui probabilmente le più visibili sono gli organi di adesione.

Nel momento in cui i batteri vengono identificati dal sistema immunitario parte la risposta immunitaria che debellerà l’infezione. Ogni volta che si ha un’infezione da stafilococco o da streptococco le difese immunitarie sono sufficienti a guarire da quella infezione, quindi l’utilizzo di antibiotici è necessario soltanto in quei casi in cui l’infezione è abbastanza imponente e necessita di una soluzione un po' più rapida. In ogni caso l’infezione è limitata dalle nostre risposte immunitarie.

Caratteristiche

Sono immobili come gli stafilococchi, non hanno organi di movimento.

La Coltivazione si attua solitamente su terreni complessi; il migliore e più utilizzato è l’agar sangue che serve per classificarli, per individuarne i patogeni rispetto a tutta una massa di altri batteri e valutarli in base al tipo di emolisi. Gli streptococchi crescerebbero comunque anche in terreni molto più poveri.

Non producono spore.

Sono anaerobi facoltativi: non hanno il ciclo di Krebs e quindi fanno soltanto fermentazione, come gli stafilococchi.
Sono omofermentanti: tutta la catena degradativa degli alimenti finisce in acido piruvico che viene trasformato poi in acido lattico.

Non è difficile trovarli a livello vaginale al posto dei lactobacilli. Anche questi sono dei gram positivi fermentanti che danno a livello vaginale il pH acido 3.5 che impedisce l’attecchimento di altri batteri o funghi. La sterilità del comparto vaginale infatti è dovuta a questi batteri che producono acido lattico e danno una acidità incompatibile per la vita di altri patogeni.

Gli streptococchi non sono la flora perfettamente sana del nostro corpo, possono diventarne dei sostituti e occasionalmente patogeni per il neonato durante il parto.

Sono catalasi negativi, al contrario degli stafilococchi, pertanto l’acqua ossigenata ha un grande effetto detergente, di lisi dei batteri e come gli stafilococchi sono ossidasi negativi perché l’ossidasi è un enzima che è appannaggio del ciclo di Krebs.

Il test dell’ossidasi è molto semplice: si tratta di strisciare una colonia su un pezzo di carta con un composto che reagisce alla ossidasi e la rottura di questo substrato provoca una colorazione di solito nera indicando i positivi. Stafilococchi e streptococchi non hanno il ciclo di Krebs e non hanno i citocromi quindi non possono essere positivi per l’ossidasi.

Classificazione

Questi batteri possono essere caratterizzati, risiedono prevalentemente dal punto di vista patologico, ma anche dal punto di vista classificativo nelle loro capsule. Non sono tutte uguali perché le capsule sono fatte di acido ialuronico e di tanti altri zuccheri.

Questi zuccheri sono ovviamente diversi e sono serviti alla ricercatrice Lancefield per classificare gli streptococchi in gruppi. La classificazione è basata sulla capacità di alcuni anticorpi specifici per determinati carboidrati capsulari di distinguere tra streptococchi ed altri, e quindi raggrupparli. Questa classificazione è detta sierologica perché fatta attraverso anticorpi che conoscono questi polisaccaridi e identificano 6 gruppi dalla A alla G (non è presente la E), altri gruppi non sono classificabili.
In base a come si comportano in agar sangue si ha la classificazione emolitica.

L’emolisi può essere
⦁ Emolisi beta: i più aggressivi in assoluto, molto penetranti, si diffondono velocemente (es. S. aureus, S. agalactiae)
I β-emolitici A e B sono comuni, mentre tutti gli altri sono rari.

⦁ Emolisi alfa: a metà tra una forte aggressività e una non aggressività

⦁ Non-emolitica: ceppi non invasivi, non capaci di distruggere i globuli rossi inglobati nell’agar sangue

L’α-emolisi: sono dei patogeni più occasionali, devono trovare delle condizioni di immunodepressione per prendere posto nel corpo e dare patologia. Producono delle sostanze degradanti come enzimi o tossine ma non riescono a degradare completamente il globulo rosso; lo sfaldano, ma non riescono ad utilizzarlo completamente per il proprio metabolismo. Il globulo rosso aperto mostra il gruppo eme e lo ione ferro, che ossida e diventa verde.

La colonia di streptococchi alfa emolitici che compie questo tipo di emolisi, invece di avere un alone di trasparenza perché inserito nell’agar sangue, ha un alone verde; motivo per cui vengono detti viridanti.

Per quanto riguarda gli α-emolitici avremo per esempio lo S.pneumonie che causa polmoniti e meningiti, e i viridanti. Questi costituiscono la maggior parte dei batteri della flora del cavo orale e che non fanno danno ammesso che la proporzione di questi batteri resti buona, perché con una disproporzione si può assistere a dei meccanismi patogenetici importanti, ad esempio lo streptococco mutans, del gruppo dei viridanti, è causa del processo cariogeno. Quindi chi ha carie ha il microbioma del cavo orale alterato con una prevalenza di questo mutans.

Gli α-emolitici del cavo orale si differenziano facilmente da tutti gli altri perché hanno colonie molto piccole chiamate a punta di spillo tanto che talvolta l’alone di colore verde è più grande della colonia stessa, mentre un vero α-emolitico patogeno come lo S.pneumonie ha una colonia di 1-1.5 mm e un grande alone verde.
Si ha quindi una grande possibilità di distinguere le varie colonie in agar sangue.

Antigeni della capsula batterica

Sulla capsula, oltre ai polisaccaridi, vi sono tanti antigeni proteici molto importanti tra cui l’antigene M.

Questo farà parte del gruppo delle adesine e insieme all’acido teicoico andrà a formare delle spirali. L’acido è quindi una adesina di prima fase ed è l’unica che esiste nello stafilococco. Lo streptococco, che è più abituato a vivere all’interno del cavo orale, il quale è sottoposto a una continua detersione, ha bisogno di un’adesina un po' più forte degli stafilococchi che stanno invece sulla cute.

La proteina M è quindi un’adesina di seconda fase. Questa proteina si intreccia all’acido teicoico e insieme formano una adesina con due subunità molto più forte dell’adesina che possiede lo stafilococco. Ciò spiega la patogenicità degli streptococchi e perché queste patologie sono a carico dei bambini e non degli adulti.

I bambini hanno delle faringiti e delle tonsilliti che persistono durante la loro crescita fino all’adolescenza (16/18 anni), dopo di che i bambini che ne hanno sofferto improvvisamente non le hanno più. Non le si riscontreranno mai più, a meno che ci sia un’immunodeficienza importante. In un adulto la presenza di una tonsillite batterica a carico di uno streptococco è molto rara.

Streptococco piogenes (o streptococco beta emolitico di gruppo A)

È il più importante streptococco in natura come patogeno per l’uomo. È una colonia bianca circondata da un alone trasparente, dunque è un β-emolitico.

Un’otite, una faringite, una tonsillite sono le infezioni più frequenti che questo batterio può dare. Alcuni streptococchi piogenes hanno un virus integrato nel loro cromosoma, un batteriofago. Questo ha nel suo genoma un gene che codifica per la tossina eritrogenica che è riconosciuta dal sistema immunitario e si deposita sulla rete capillare occludendola con grumi della cute che diventa tutta rossa. Questo fenomeno chiamato scarlattina è una malattia esantematica del bambino che si prende dopo un’infezione del cavo orale da parte di uno streptococco piogenes infetto dal batteriofago specifico, quindi non tutti i piogenes danno la scarlattina.

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Il batterio è molto invasivo, dal sito di origine può andare dappertutto: a livello delle meningi e dare le meningiti, direttamente dall’orecchio medio da cui, attraverso il mastoide, arriva alle meningi. Può diffondersi nell’albero respiratorio e a livello polmonare causando polmoniti. Può dare anche delle invasività nel sangue e quindi causare sepsi oltre alla batteriemia iniziale.

Sequele post-streptococciche

Le sequele post-streptococciche sono oggi rare e sono frutto dell’ignoranza del medico; se si stabilisce un percorso diagnostico e di follow up per i bambini che soffrono di tonsilliti e di faringiti da streptococco piogenes, si previene bene queste sequele.

Invasività

L’invasività è data da una serie di tossine e di enzimi che questi batteri rilasciano nell’ambiente circostante: la loro adesione (ovvero la proteina M), la capsula, le streptolisine, DNasi e enzimi capaci di degradare il tessuto permettono al batterio di farsi strada fino ad arrivare ad un capillare dal quale può andare nel sangue e invadere il torrente circolatorio.

Inoltre possiedono la streptochinasi, usata in terapia per gli stadi trombotici, dato che è capace di lisare i trombi in pochissimo tempo. È quindi diventata un farmaco molto importante nei fenomeni trombotici profondi.

Tossicità e immunogenicità

La tossicità: è data dalle streptolisine o dalla tossina eritrogenica quando è presente il batteriofago.

L’immunogenicità è molto scarsa perché la capsula che lo circonda protegge il batterio per tanto tempo e addirittura in molti casi gli fa evitare ogni riconoscimento immunitario specialmente se non replica molto attivamente nella zona in cui è confinato. Questo è un adattamento che il batterio riesce a sviluppare in maniera molto subdola, riuscendo a persistere nel corpo di un bambino generando sequele se il medico non se ne accorge.

È chiaro che un batterio così ben equipaggiato assomiglia allo stafilococco aureus, ma è più equipaggiato per stare all’interno del nostro organismo proprio nel cavo orale o addirittura nell’albero respiratorio.
Importante è vedere le streptolisine, perché queste saranno la base per capire i meccanismi di emolisi e per comprendere in che modo ci si può rendere conto che un bambino non è guarito dall’infezione da streptococco piogenes, ma lo ha ancora insito nel corpo e quindi darà prima o poi sequele importanti.

Streptolisine

Le streptolisine del piogenes sono due: S e O.
⦁ La streptolisina S è ossigeno stabile, è una tossina che lisa tutti i globuli rossi, ma ovviamente si rivolge a qualsiasi cellula del nostro corpo, la uccide in presenza di ossigeno degradando il corpo della cellula che aggredisce. Questa streptolisina è responsabile dell’alone di β-emolisi. La streptolisina S è poco immunogena, il nostro corpo fa fatica a riconoscerla e a combatterla.

⦁ La streptolisina O è ossigeno labile, funziona in condizioni di microaerofilia o di anaerobiosi (cioè in assenza di ossigeno). Quando è presente la streptolisina S, la streptolisina O non funziona.

Nel cavo orale, nei polmoni, nei bronchi la capacità invasiva del batterio è data solo dalla streptolisina S; nei tessuti, nel muscolo, nel derma e in una ferita con pus la capacità invasiva è data da entrambe. La streptolisina S è importante dal punto di vista diagnostico perchè è fortemente immunogena, di conseguenza il corpo produce anticorpi.

Diagnosi della presenza di streptococco piogenes (TAS)

Si ha evidenza della presenza dello streptococco piogenes nel corpo perché nel sangue, in presenza di una buona immunità, viene sempre distrutto e gli anticorpi che si formano nel siero sono rivolti prevalentemente verso la streptolisina O.
Quando si riscontrano anticorpi molto alti in titolo nel sangue contro la streptolisina O, si ha il batterio in corpo; se invece gli anticorpi sono molto bassi a livello basale, di background significa che il batterio non c’è.

Il test della ricerca degli anticorpi contro la streptolisina O si chiama TAS (titolo anti streptolisinico) e si fa sempre insieme ad altri marker sierologici di infiammazione e altre analisi tra cui la proteina C reattiva e la VES (la velocità di eritrosedimentazione). La streptolisina O è importante perché riveste la funzione di marcatore di infezione ancora in atto anche se silente.

Perché ci si ammala quando si è bambini e non quando si è adulti?

Se non ci fosse la proteina M, che dà stabilità al batterio sulla mucosa del cavo orale e sulla mucosa dei bronchi, della laringe e della faringe, lo streptococco piogenes diventerebbe molto più facilmente eliminabile fisicamente col flusso salivare, con il bolo alimentare, con tutto ciò che si ha come fluidità nel cavo orale. Un bambino si infetta perché la proteina M permette allo streptococco piogenes di fissarsi e di cominciare il fenomeno patologico dovuto alla secrezione delle sostanze tossiche e all’invasività del batterio. Se invece la proteina M non è più funzionale lo streptococco piogenes è portato via dalla saliva.

La differenza che fa sì che la proteina M non funzioni più ad una certa età è la capacità di immunizzarsi del nostro corpo. Questa è la dimostrazione che noi sviluppiamo prima un’immunità innata poi una immunità adattativa profonda nel sangue (IgG, le IgM) e finalmente, ma soltanto quasi da adolescenti, svilupperemo un’immunità acquisita mucosale, cioè gli anticorpi.

Gli anticorpi, le IgA secretorie, vanno ad assumere un’importanza sempre maggiore nell’età fino ad avere un picco massimo nelle attività ai 16/18 anni e le immunoglobuline vanno a riconoscere la proteina M, legarla e neutralizzarne l’attività di adesina.
Nell’intestino, a livello vaginale, a livello del cavo orale e nell’occhio si avrà una protezione non solo da un’immunità innata, cioè i fagociti, ma una più fine rivolta a sostanze che i batteri producono e che sono a volte tossiche come la proteina M.

Questi anticorpi sono capaci di attraversare il sangue e le mucose, arrivando nelle mucose attive. Bloccano la funzione della proteina M legandola e da quel momento in poi lo streptococco non si fisserà più nel cavo orale. Quindi l’immunità fa la differenza e l’immunità mucosale umorale cioè le IgA secretorie.

Perciò gli otorinolaringoiatri tendono a non togliere più le tonsille in un bambino che soffre di tonsilliti continue, perché sono stazioni linfonodali importanti.

Se si riesce a portarle intatte e efficienti fino all’adolescenza queste saranno molto utili per l’adulto per resistere a tante altre infezioni e quindi sono un presidio immunitario fondamentale così come le adenoidi nella cavità nasale.

C’è un’altra tossina molto importante che poi darà origine alla tossina dello shock tossico come nello stafilococco. Ha la funzione di superantigene che si lega a delle cellule del sistema immunitario, e senza che ci sia una necessità immunitaria di rispondere allo stimolo, fa in modo che il sistema immunitario risponda con la produzione di citochine infiammatorie. Di conseguenza ci sarà la coagulazione intravascolare disseminata e uno shock settico che in poche ore possono portare a morte un paziente in dipendenza della concentrazione della tossina nel sangue. Questa tossina fa parte delle SPE (Esotossine pirogeniche streptococciche).

Malattie

La scarlattina si individua in modo facile ed è dovuta alle tossine eritrogeniche. Prima di tutto il paziente deve avere una tonsillite o una faringite forte. NON può esserci in assenza di fenomeni del cavo orale infiammatori. È preceduta da una febbre molto alta e a volte le placche sulle tonsille biancastre, altre volte la faringe tutta arrossata tanto che il bambino non riesce neanche a deglutire.

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Chi ha preso un’infezione da parte di un piogenes contenente il virus, ha integrato una tossina che va in giro nel corpo e viene riconosciuta dagli anticorpi che la bloccano nel tempo, tanto che la scarlattina si prende una sola volta nella vita perché questi anticorpi resteranno nella memoria immunologica e saranno per sempre capaci di garantire una protezione qualora in futuro avvenga un altro contagio.

La risposta immunitaria è data dall’unione degli anticorpi e della tossina. La tossina si deposita a livello dei capillari della rete mirabile della cute dove attiva la via alternativa del complemento con il c3A e c3b i quali si fissano sulle cellule dell’endotelio e le danneggiano facendo produrre le sostanze infiammatorie e degenerando queste cellule.

Esternamente il bambino è tutto rosso, come se fosse accaldato. Osservando con una lente di ingrandimento, si nota che sono delle macule, ossia piccole aree di infiammazione con leggerissimo rilievo cutaneo. NON sono papule perché il rilevamento non è molto alto, infatti lo spessore della papula è dato dal filtrato cellulare infiammatorio.

Il rossore è diffuso in tutto il corpo tranne che in una regione: dalle ali del naso a tutto il mento, come se quest’area non venisse interessata dal deposito degli immunocomplessi in una rete mirabile. Questo perchè la rete mirabile in questa zona più di motilità è meno forte, ma c’è una rete più grossa che porta più sangue, quindi l’intrappolamento degli immunocomplessi non avviene.

Le sequele post-streptococciche

Sono delle complicanze post infezione. Le più gravi sono la febbre reumatica e la glomerulonefrite acuta.
Entrambe sono depositi di immunocomplessi, come nella scarlattina. Si libera una tossina che evoca una risposta anticorpale. Quindi anticorpi e tossine si legano insieme a formare dei precipitati infiammatori che evocano l’attivazione del complemento, una attività innata umorale del sangue.

Gli anticorpi creano infiammazione in tutto l’organismo e si depositano principalmente in alcune aree, come il cuore e il glomerulo renale. Lì genereranno necrosi.

Glomerulonefrite
Una glomerulonefrite se non è curata subito, porta a una distruzione dei glomeruli renali. Se non viene curata in tempo può portare alla dialisi permanente fino alla disponibilità di un trapianto di rene.
L’insorgenza è intorno ai 20-25 anni.
Febbre reumatica
Un’altra zona molto ricca di rete mirabile sono le articolazioni, quindi l’infiammazione causata dagli immunocomplessi causa dolore. Fanno male principalmente le grandi articolazioni come il ginocchio, l’anca, la spalla, il gomito. Un bambino che ha la migliore cartilagine, ha dei liquidi che la tengono perfettamente umida e nutrita, con delle ossa in accrescimento non può avere gli stessi sintomi di un vecchio con la cartilagine consumata da anni di cammino e di lavoro o le ossa con forme di osteoporosi o di deformazione senile per mancanza di calcio.

Se in condizioni normali un bambino comincia a lamentare dolore a un’articolazione, a meno che siano stati presi dei colpi o distorsioni o lussazioni, bisogna stare attenti.
Possono anche essere fenomeni genetici, ma il più delle volte è dato dalla persistenza dello streptococco piogenes nel corpo.

Le stesse cose che si vedono nelle articolazioni stanno succedendo in altre parti del corpo.
Si possono riscontrare anche infezioni alle valvole del miocardio. In passato tantissimi giovani andavano incontro a stenosi della mitralica o alterazione della valvola mitrale; prima che fossero inventate le valvole cardiache artificiali si moriva nel tempo per insufficienza cardiocircolatoria.

Se un bambino prende tante infezioni da streptococco piogenes e viene curato con degli antibiotici, è bene dopo la malattia primaria in questo orizzonte clinico, che è di negatività per qualsiasi sintomo, andare a vedere il TAS.

Il TAS è giustamente molto alto nella malattia primaria (1000-1400) poiché ci sono gli antigeni che questi batteri rilasciano e gli anticorpi che cercano di contrastarli.
Se l’orizzonte clinico mostra guarigione ma non è vero, vuol dire che il ceppo si è adattato a vivere più silenziosamente in un’area del corpo.

Gli antigeni verranno ugualmente secreti e gli immunocomplessi si formano in continuazione tanto da diventare numerosi nei capillari mirabili. Si manifesta un’infiammazione che poi nel tempo, talvolta anche lungo, ha come risultato una disfunzione organica in un giovane adulto.
Se un TAS non scende a livelli di base (150-200 unità) ovvero gli anticorpi memoria del corpo, significa che non è eradicata l’infezione e se vi rimane farà danni gravi.

La glomerulonefrite è più precoce, ma la febbre reumatica ha insorgenza dopo i vent’anni, quindi a quel punto la forma di malattia non è più reversibile.
Bisogna fare un’antibiotico-terapia seria con un b-lattamico che vada ad uccidere lo streptococco piogenes, ma gli anticorpi si formano sempre quindi il TAS indicherà se questo batterio è stato eradicato o no dal corpo. Se il TAS scende vuol dire che è eradicato e l’organismo sarà competente dal punto di vista immunitario in caso di un futuro contagio.

Altrimenti, con una immunità meno potente, c’è la possibilità che questo batterio riesca a trovare una convivenza con questa immunità tollerante. Si valuta l’intervento di tonsillectomia e dell’asportazione delle adenoidi a livello delle cavità nasali solo quando l’infezione non viene eradicata; togliendo delle stazioni primarie di attacco dello streptococco piogenes si elimina gran parte della possibilità che questo ha di andare a infettare.

Chi è a rischio?

I ragazzi da 5 a 15 anni per la sindrome da shock tossico, come per lo stafilococco aureus, sono a rischio le donne principalmente in epoca mestruale o oppure per infezione di importanti ascessi nei tessuti molli.

Questo batterio, come lo stafilococco aureus, può dare una sorta di piccoli foruncoli, di favi, di eresipela, di infezioni della cute o di ghiandole sebacee. Se al posto dello stafilococco epidermidis si impianta sulla cute lo streptococco piogenes (come per lo stafilococco aureus) si ha la possibilità di avere ferite infettate. Se l’infezione va più a fondo e tocca i muscoli può dare anche delle fasciti importanti, quindi infiammazione dei muscoli dove può causare degli accumuli, tipo ascessi.

Se il batterio ha la capacità di produrre tossina da questi ascessi si avrà lo shock tossico. Principalmente sono colpiti i bambini e le giovani donne perché hanno la cute un po’ più delicata rispetto all’adulto e agli uomini. Da tenere presente sono le sequele post-streptococciche; fortunatamente ora sono più rare le meningiti, di solito sempre a partenza da un’otite media, spesso senza sintomi. La polmonite è molto rara.

Le farmacodirezioni in quei pazienti che non risolvono l’infezione ma la prendono più volte e hanno una persistenza del batterio nel corpo sono date dai b-lattamici. Dare antibiotici in prevenzione, stagionale o continua, è un approccio che oggi non si tende a seguire. Iniziare una terapia antibiotica di copertura porta tante resistenze batteriche e non è detto che sia la cosa migliore da farsi; c’è chi vuole prevenire le sequele post-streptococciche mettendo sotto terapia preventiva tutti i bambini che più volte vanno incontro a fenomeni di infezione del cavo orale da piogenes. Non è utile anche perché nessun trattamento antibiotico previene la glomerulonefrite.

Modalità di controllo

⦁ I β-lattamici
⦁ Le tetracicline e il cloramfenicolo nelle meningiti
⦁ Un vaccino policapsulare (23 diverse per ceppi diversi) che protegge i bambini molto piccoli da qualsiasi forma di infezione grave da pneumococco. È fortemente consigliata questa vaccinazione a tutti i bambini di qualsiasi razza ed età. Sono zuccheri che vengono inoculati nel sangue che permettono agli anticorpi di neutralizzare le capsule e di essere più visibili al sistema immunitario senza effetti collaterali.


Fonti / Sources

msdmanuals

mypersonaltrainer

nuke.massimotombesi.it

farmacoecura

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In a clinical microbiology setting, there are really only two tests performed to see if a patient has Group A Strep (GAS).

  1. A rapid strep test looking for the antigen
  2. A backup culture consists of a single sheep blood (5%) agar.

In the culture, all you'd be looking for is for beta hemolysis. If present, a confirmation test using kits such as Remel™ PathoDX™ Strep Grouping Kit is used to determine if it's GAS, or some other Lancefield grouping, if they are relevant.

For the most part, beta-lactam antibiotics are used. In blood cultures, however, sensitivity testings are performed. The state and county health departments here actually expect these to be reported to them when found in blood and other sterile body sites.

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