Пиогенные кокки. (Лекция 8)

План лекции
Понятие пиогенные кокки, таксономия и классификация кокков, вызывающих ГВЗ.
Таксономия и биологические свойства стафилококков, эпидемиология, патогенез ГВЗ стафилококковой этиологии. Принципы лабораторной диагностики и профилактики инфекций.
Таксономия, классификация и биологические свойства стрептококков, эпидемиология, патогенез стрептококковых инфекций. Принципы лабораторной диагностики и профилактики инфекций.
Таксономия и биологические свойства пневмококков, эпидемиология, патогенез пневмококковых инфекций.

Систематическое положение и классификация патогенных для человека кокков
Грамположительные
Факультативно-анаэробные
Семейство Staphylococcaceae
род Staphylococcus
Семейство Streptococcaceae
род Streptococcus
Семейство Enterococcaceae
род Enterococcus
Анаэробные
Семейство Peptostreptococcaceae
род Peptostreptococcus
Семейство Peptococcaceae
род Peptococcus
Грамотрицательные
Факультативно-анаэробные
Семейство Neisseriaceae
род Neisseria
Анаэробные
Семейство Veillonellaceae
род Veillonella

СТАФИЛОКОККИ
(греч. Staphylos – гроздь, coccus – зерно)
Обнаружены
1878 – Р. Кох
1880 – Л. Пастер
Изучены
1884 – Ф. Розенбах – обнаружил 2 типа пигментированных колоний стафилококка:
S. аureus (золотистый) и S. albus (белый), позднее названный S. epidermidis

Таксономическое положение стафилококков
Домен Bacteria
Тип Firmicutes
Класс Bacilli
Порядок Bacillales
Семейство Staphylococcaceae
Род Staphylococcus
- ферментирует глюкозу в анаэробных условиях в отличии от рода Micrococcus

Таксономическое положение стафилококков
По международная классификация Клоса-Шлейфера различают
Виды: более 30
Российская классификация Бэрда-Паркера:
S.aureus
S.epidermidis
S.saprophyticus

Стафилококки: классификация по патогенности
Коагулазо+ (3 вида)
S. aureus,
S. intermedius
S. hyicus (не все штаммы)
Коагулазо- (26 видов)
S. saprophyticus
S. hominis
S. haemolyticus
S. epidermidis

Стафилококки: свойства
морфологические:
круглые грамположительные кокки, располагающиеся в мазке скоплениями в виде гроздьев винограда, спор и макрокапсул не образуют, неподвижны
культуральные:
растут на простых питательных средах при 370С, образуют через сутки крупные пигментированные S-колонии; селективная среда – солевая (5 – 10 % NaCl)
биохимические:
большой набора ферментов, S.aureus – коагулазоположительный

Стафилококки: свойства
Внутривидовое разнообразие – фаговары (только для S. aureus)
Бактериофагам присвоены определенные номера, и штаммы стафилококка, лизирующиеся определенным фагом, имеют этот номер фага и обозначаются как соответствующий фаговар. Существут международная классификация фаговаров S. aureus

Основные поверхностные антигены S.aureus
Пептидогликан (муреин, мукопептид, гликопептид)
Функция: эндотоксиноподобная активность: пирогенность, обеспечение неспецифической резистентности, активация комплемента. Сенсибилизирующий эффект.
Капсула
Функция: антифагоцитарное действие, стимуляция появления в сыворотке крови опсонинов и протективных антител.

Основные поверхностные антигены S.aureus
Тейхоевые кислоты
Функция: сильный тимус-независимый антиген, активация комплемента, обладает видовой антигенной специфичностью.
Белок А
Функция: свойства преципитиногена, агглютиногена благодаря неспецифическому взаимодействию с Fc-фрагментом сывороточных иммуноглобулинов и связывание комплемента.

Патогенетическая роль поверхностных факторов патогенности S. aureus
Пептидогликан (муреин, мукопептид, гликопептид) – воспалительные кожные реакции, повреждение внутренних органов, подавление фагоцитоза, торможение миграции макрофагов и нейтрофилов. Непатогенные феномены с потенциальной пользой для хозяина: противоопухолевая и митогенная активность.
Капсула – обеспечение адгезии и распространение инфекта. Ингибиция фагоцитоза.

Патогенетическая роль поверхностных факторов патогенности S.aureus
Тейхоевые кислоты – обеспечение взаимодействия с рецепторами эпителия слизистой оболочки.
Белок А – повреждение тромбоцитов крови (повышенная свертываемость крови, развитие воспалительных тромбоэмболических реакций), ингибиция фагоцитоза, иммунологическая маскировка инфекта и развитие местных и системных реакций (феномен Артюса, анафилаксия), антимитогенное действие.

Факторы, способствующие адгезии стафилококка к тканям
Clumping-фактор. фибриноген-связывающий фактор, в конечном итоге индуцирующий агрегацию тромбоцитов.
CAN-белок. коллаген-связывающий фактор, продуцируется не всеми штаммами (всегда участвует в патогенезе остеомиелита и септического артрита)

Факторы, способствующие адгезии стафилококка к тканям
Еар. высокоаффинный к экстрацеллюлярным белкам (фибронектин, фибриноген) ответственный за прикрепление к клетке; угнетает клеточный иммунитет.
Ebp-белки (elastin-binding proteins).эластин-связывающий фактор, способствует бактериальной колонизации.
FnBP-белки (fibronectin-binding proteins). фибронектин-связывающий фактор, ингибирует фагоцитоз.

Биопленки
Способность продуцировать биопленку (особенно при хронических формах инфекции) – важнейший фактор вирулентности стафилококка;
Значение: облегчает адгезию и формирование микроколоний микроорганизма на слизистых оболочках и раневой поверхности;
Биопленка – экзополисахаридный матрикс, продуцируемый стафилококками, внутри которого возбудитель очень устойчив к воздействию иммунной системы и факторов окружающей среды;

Токсины S. aureus
ɑ-Токсин (цитотоксин, гемолизин). Свойства: вызывает лизис эритроцитов и моноцитов; индуцирует продукцию IL-1ß, IL-6, IL-8.
Panton-Valentine-лейкоцидин. Свойства: экзотоксин; вызывает лизис клеточных мембран, а также лизис моноцитов и гранулоцитов.
Пиротоксины. Свойства: действуют как суперантигены, связываясь с МНС II класса, вызывают Т-клеточную пролиферацию и высвобождение цитокинов.

Токсины S. aureus
Энтеротоксины (А – V, за исключением F). Свойства: суперантигены; продуцируются штаммами, вызывающими пищевые токсикоинфекции при попадании в ЖКТ.
Эксфолиатины (А и В). Свойства: суперантигены; ответственны за возникновение эксфолиативного дерматита, «синдрома ошпаренной кожи»; повреждают гранулезный слой кожи.
Токсин синдрома токсического шока (ТСТШ). Свойства: суперантиген; причина возникновения синдрома токсического шока; из-за структурной схожести с энтеротоксинами иногда упоминается как энтеротоксин F или SEF.

Факторы инвазии S. aureus
Гиалуронидаза. Свойства: разрушение основного вещества соединительной ткани.
Каталаза. Свойства: защита от действия О2-зависимых бактерицидных механизмов фагоцитов.
Липаза. Свойства: способствование адгезии и попаданию инфекта в ткани организма.

Факторы инвазии S. aureus
Коагулаза. Свойства: свертывание плазмы в результате продукции тромбиноподобного вещества без взаимодействия с фибриногеном; способствует развитию локальных очагов инфекции; обладает антигенными свойствами.
Лецитиназа. Свойства: деструкция лецитина в мембране лейкоцита лейкопения.

СТАФИЛОКОККОВЫЕ ИНФЕКЦИИ
Характеризуются гнойным воспалением любых органов и систем с тенденцией к прогрессирующему распространению и септическому течению.
Принимают участие в смешанных гнойных процессах челюстно-лицевой области

Стафилококковые инфекции
Эпидемиология
Источник инфекции
Механизмы передачи
Человек: больные, носители (большинство которых относится к временным, постоянное носительство характерно для медперсонала, больных атипичными дерматитами, лиц, регулярно применяющих инъекции)
Животные
Аэрогенный, контактный, фекально-оральный (алиментарный)

Местные инвазии
Фолликулит;
Сикоз;
Фурункул;
Ячмень;
Карбункул;
Гидраденит;
Пузырчатка (пемфигус) новорожденных;
Синдром ошпаренной кожи;

Системные инвазии
Сепсис;
Септикопиемия;
Септицемия
Остеомиелит;
Энцефалит;
Менингит;
Поражение клапанов сердца;
Пневмония;

Стафилококковые инфекции
Иммунитет
не считаются острозаразными, здоровые взрослые люди устойчивы к ним (благодаря механизмам неспецифической резистентности и антителам, появляющимся в результате постоянного контакта с больными и носителями стафилококков), кроме этого, стафилококки входят в состав нормального микробиоценоза тела человека.
противостафилококковый иммунитет обусловлен всеми факторами иммунного реагирования.

Стафилококковые инфекции
Профилактика
неспецифическая
выявление и санация носителей (главным образом среди медперсонала больниц и родовспомогательных учреждений)
особое внимание – профилактике стафилококковых инфекций у новорожденных
специфическая
стафилококковый анатоксин
Этиотропная терапия
острые инфекции: антибиотики (по результатам антибиотикограммы),
хронические и тяжелые инфекции: аутовакцина, стафилококковый анатоксин, противостафилококковый человеческий иммуноглобулин, антистафилококковая плазма, стафилококковый бактериофаг.

СТРЕПТОКОККИ
(греч. streptos – цепочка, ожерелье, kokkos – зерно)
Обнаружили
1874 – Т. Бильрот
1878 – Л. Пастер
Получил в чистом виде и дал название
1884 – Ф. Розенбах

Стрептококки: таксономическое положение
Домен Bacteria
Тип Firmicutes
Класс Bacilli
Порядок Lactobacillales
Семейство Streptococcaceae
Род Streptococcus
Типовой вид: S. pyogenes,

Общая характеристика бактерий
рода Streptococcus
Наиболее известные классификации стрептококков: NCBI и Bergey.
В «Определителе бактерий Берджи» (1994 г.) род Streptococcus включен в 17-ю группу «Грамположительные кокки» и содержит 38 видов, объединенных в 4 группы:
Пиогенные стрептококки, к которым относятся традиционные представители патогенных и условно-патогенных видов, обладающие ß-гемолитической активностью.

продолжение
Оральные стрептококки, входящие в состав микробных ценозов пищеварительного тракта, дыхательных путей и половых органов, обладающие ɑ-гемолитической активностью;
Анаэробные стрептококки представлены анаэробными и аэротолерантными видами, объединенными на основании особенностей процессов энергетического метаболизма;
Прочие стрептококки, для которых не предложены четкие критерии объединения.

Общая характеристика бактерий рода Streptococcus
Согласно материалам Национального центра информации по биотехнологии (NCBI, США), на конец 2007 года в род Streptococcus входит 240 видов, имеющих персональный идентификационный номер.
Медицинское значение имеют 49 видов стрептококков, среди которых основными патогенами человека являются S. pyogenes, S. agalactiae, S. pneumoniae.

Стрептококки: свойства
Морфологические
овальные грамположительные кокки, располагающиеся в мазке цепочками, спор и макрокапсул не образуют, неподвижны
Культуральные
растут на сложных средах (содержащих глюкозу, сыворотку или кровь) при 370С, образуют через сутки мелкие S-формы колоний
Биохимические
= стафилококки, но менее выражена протеолитическая активность
Резистентность во внешней среде – высокая

Стрептококки: свойства
Серологические
полисахаридные (групповые) антигены – полисахарид КС
белковые типоспецифические антигены (чаще всего для серологической идентификации используется М-белок, по нему различают около 100 сероваров)

Стрептококки: классификация R. Lancefield
(по полисахаридному антигену)
Метод, разработанный Ребекой Ленсфильд, дал возможность:
подразделить стрептококки на 20 серологических групп, обозначенных заглавными буквами латинского алфавита от A до Н и от К до V).
дифференцировать стрептококки на патогенные для человека (группа А), условно-патогенные (группы В, С, G, D, F) и непатогенные (прочие группы гемолитических стрептококков).
Наибольшую роль в патологии человека играют стрептококки группы А: Streptococcus pyogenes группы В: S.agalactiae

Стрептококки: классификация
по отношению к эритроцитам
По способности вызывать гемолиз на МПА с кровью барана:
α-гемолитические – разлагают гемоглобин до метгемоглобина, вызывая появление вокруг колонии узкой зеленой каемки. S.pneumoniae
β-гемолитические – вызывают полный гемолиз (широкая зона просветления вокруг колоний). S.pyogenes
γ-гемолитические стрептококки не образуют на агаре с кровью барана визуально видимых зон гемолиза.

Стрептококки: дифференциальные тесты с энтерококками
По биохимическим свойствам
рост при t 10 и 45 град.,
в присутствии 6,5% соли,
при рh 9,6,
при 40% желчи,
рост на молоке с 0,1% метиленовым синим,
рост после прогревания при t 60 град. в течение 30 мин.

Основные поверхностные факторы патогенности S. pyogenes
Капсула. Функции: антифагоцитарная, адгезия к эпителию.
М-протеин. Функции: антифагоцитарная, адгезия к эпителию, способность к внутриклеточной инвазии.
F-протеин. Функции: фибронектин-связывающий протеин.

Основные поверхностные факторы патогенности S. pyogenes
G-протеин. Функции: IgG-связывающий протеин.
Липотейхоевая кислота. Функции: адгезия к эпителию.
Пептидогликан. Функции: функция эндотоксина, пирогенные и токсические свойства.

М-белок (mucoid – слизистый)
Суперспирализованная молекула
Состоит:
4 участка повторяющихся аминокислотных последовательностей
(А-Г) – филаментозный вырост;
2 фрагментов, заякоривающие М-белок на мембране и в клеточной стенке.
Эпитопы:
Типоспецифический (протективный);
Перекрестно-реагирующие между М-белками стрептококков;
Перекрестно-реагирующие между М-белком стрептококка и сарколеммой миофибрилл сердца человека.
А
Б
В
Г
Клеточная стенка
Цитоплазматическая
мембрана

Токсины S. pyogenes
Стрептококковые пирогенные экзотоксины (эритрогенные токсины) – SPEs (Streptococcal pyrogenic toxins, англ.). Функции: суперантигены; проявляют пирогенную активность, цитотоксичность, повреждают ткани, подавляют функции ретикулоэндотелиальной системы и миграцию макрофагов, повышают проницаемость клеточных мембран, вызывают расширение капилляров кожи, обладают иммуносупрессивностью. Они ответственны за появление кожных высыпаний.

Токсины S. pyogenes
Стрептолизин О (СЛО). Функции: токсин-антиген, без доступа кислорода вызывает гемолиз эритроцитов; цитолизин с кардиотоксическими свойствами.
Стрептолизин S (СЛS). Функции: неантигенный токсин; вызывает гемолиз эритроцитов в присутствии кислорода, лизирует миокардиоциты, тромбоциты, лимфоциты, нейтрофилы.

Ферменты агрессии S. pyogenes
Гиалуронидаза. Функции: фактор тканевой инвазии.
ДНКаза (стрептодорназа). Функции: фактор тканевой инвазии; деполимеризует ДНК.
Стрептокиназа (фибринолизин). Функции: активатор плазминогена; растворяет фибриновые сгустки.
Пептидаза С5а. Функции: инактивирует хемотаксический фактор С5а компонента комплемента, нарушая процесс миграции нейтрофилов в очаг воспаления.

СТРЕПТОКОККОВЫЕ ИНФЕКЦИИ

Заболеваемость стрептококковыми инфекциями
Стрептококки вызывают широкий спектр инфекционных проявлений и вызываемых ими осложнений.
В МКБ-10 патологические состояния стрептококковой природы регистрируются в 16 из 21 класса болезней.

Заболеваемость стрептококковыми инфекциями
По данным ВОЗ, в мире тяжелыми заболеваниями, вызванными стрептококками группы А (СГА), страдает 18,1 млн человек, из них 15,6 млн – ревматическими заболеваниями сердца.
Ежегодно регистрируется около 1,8 млн новых случаев СГА-инфекции (умирает свыше 500 тыс. человек),
Свыше 111 млн случаев – стрептодермиии и 616 млн случаев фарингитов.

Клинические проявления стрептококковой инфекции
Негнойные воспалительные инфекции
Стрептококковый тонзиллит и ангина (89%).
Скарлатина (англ. skarlet fever – пурпурная лихорадка.
Рожа (erysipelas – erythros – красный, pella – кожа).
Острая ревматическая лихорадка (ОРЛ)
Острый стрептококковый гломерулонефрит (ОСГН)
Гнойно-воспалительные поражения кожи – пиодермии:
- импетиго
- трещины в углах рта («заеды»)
- перианальный дерматит и вульвовагинит

Клинические проявления стрептококковой инфекции
Редкие формы стрептококковой инфекции:
- сепсис
- некротизирующий фасцит
- миозит
- остеомиелит
- стрептококковый синдром токсического шока (СТШ).

Стрептококковые инфекции
Эпидемиология
источники инфекции: человек (больной, носитель), животные
механизмы передачи: аэрогенный (основной), контактный (дополнительный)
Иммунитет
антитела к М-антигену обуславливают прочный и длительный, но типоспецифический иммунитет
антитоксические антитела при скарлатине обеспечивают прочный и длительный иммунитет
Профилактика
неспецифическая – предупреждение хронизации процесса
специфическая – не разработана
Этиотропная терапия
Антибиотики (по результатам антибиотикограммы)

Этапы микробиологической диагностики
Адекватная техника отбора проб клинического материала;
Соблюдение оптимальных условий и сроков их доставки в лабораторию;
Применение стандартных, унифицированных методов лабораторного исследования;
Грамотная интерпретация полученных результатов.

Отбор проб для бактериологического исследования
Использование тампонов с наконечником из дакрона или искусственного шелка (вискозы);
Транспортировать материал необходимо в транспортной среде Эймис или Стюарта.

Общая схема идентификации стрептококков
Выделяют:
Экспрессные методы микробиологической диагностики;
Скрининговые методы микробиологической диагностики;
«Классические» микробиологической диагностики;

Схема идентификации стрептококков
Экспресс-методы
Культуральные методы
Отбор колоний
с β-гемолизом
на кровяном агаре
Биотипирование
Серогруппирование
В мазках
на стеклах
С тампонов
из зева
Латекс-
агглютинации
Коагглютинации
Определение
группового
полисахарида
в экстрактах
Дот-блот
иммуноанализа
Иммунофлуоресценции
Определение
продукции
пирролидонил-
аминопептидазы
Металлозоль
иммуноанализа
Флуоресцентных
субстратов
Колориметрических
субстратов
Иммунопероксидазного
теста
На основе
На основе
На основе

ПНЕВМОКОКК
Обнаружен:
1881 – Л. Пастер
Изучен:
1886 – А. Френкель,
А. Вейксельбаум

Пневмококк: свойства
морфологические:
ланцетовидные грамположительные кокки, располагающиеся в мазке попарно, спор не образуют, характерная черта - макрокапсула, неподвижны
культуральные:
растут на сложных (содержащих кровь или сыворотку + 0,1% глюкозы) питательных средах при 370С, образуют через сутки мелкие S-колонии с α-гемолизом
биохимические:
умеренно выражены, характерно ферментация инулина
серологические:
по К-антигену (полисахарид капсулы) подразделяется на более 80 сероваров
факторы патогенности
капсула,
субстанция С (тейхоевая кислота КС)
резистентность во внешней среде
не устойчивы

ПНЕВМОКОККОВЫЕ ИНФЕКЦИИ

Пневмококковые инфекции
Эпидемиология
источник инфекции: больные, носители (до 50% детей дошкольного возраста, до 25% взрослых)
механизмы передачи: аэрогенный (воздушно-капельный, особенно при вспышках), контактный
предрасполагающие условия: снижение резистентности, на фоне др. патологии, алкоголизм
Клинические проявления
пневмония, менингит, ползучая язва роговицы, поражения других органов
Специфическая профилактика
поливалентная полисахаридная вакцина «Пневмо-23» или «Prevnar»
Этиотропная терапия
антибиотики (по результатам антибиотикограммы)

Микробиологическая диагностика пневмококковой инфекции

Критерии определения пневмококковой этиологии инфекционного процесса
(Л.А. Вишнякова и соавт., 1990)
Обнаружение монокультуры S. pneumoniae в крови или плевральном экссудате;
Выделение пневмококка в концентрации 106 КОЕ/мл из мокроты или 104 КОЕ/мл из трахеобронхиальных смывов;
Обнаружение в мокроте или трахеобронхиальных смывах низких концентраций (<106 и <104 КОЕ/мл) пневмококков с последующим их снижением не менее, чем в 100 раз у больных острой пневмонией на поздних сроках болезни и на фоне этиотропной антибактериальной терапии.

Контрольные вопросы:
Назовите таксономию патогенных грамположительных кокков.
Чем стафилококки отличаются от микрококков?
Какие виды стафилококков являются коагулазоположительными?
Какой токсин играет главную роль в патогенезе «синдрома ошпаренной кожи»?
Какой метод диагностики является основным при гнойных стафилококковых инфекциях?
Как классифицируют стрептококки по отношению к эритроцитам?
Какой антиген стрептококков является перекрестно-реагирующим с сарколеммой миофибрилл сердца?
По какому антигену выделяют серовары у пневмококков?