Loading AI tools
Вид бактерий рода стрептококков Из Википедии, свободной энциклопедии
Streptococcus pyogenes (лат.) — вид грамположительных аэротолерантных бактерий рода Streptococcus. Эти бактерии являются внеклеточными и состоят из неподвижных и не образующих спор кокков (круглых клеток), которые имеют тенденцию связываться в цепочки. Они имеют важное клиническое значение для человека, поскольку являются редкой, но обычно патогенной частью микробиоты кожи, которая может вызывать стрептококковую инфекцию группы А.
Streptococcus pyogenes | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() Streptococcus pyogenes при 900-м увеличении. | ||||||||||
Научная классификация | ||||||||||
Домен: Тип: Класс: Порядок: Lactobacillales Семейство: Streptococcaceae Род: Вид: Streptococcus pyogenes |
||||||||||
Международное научное название | ||||||||||
Streptococcus pyogenes Rosenbach 1884 | ||||||||||
Синонимы | ||||||||||
|
||||||||||
|
S. pyogenes является преобладающим видом, содержащим антиген группы A Лансфилда, и его часто называют стрептококком группы A (GAS). Однако как Streptococcus dysgalactiae, так и группа Streptococcus anginosus также могут содержать антиген группы A. Стрептококки группы А при выращивании на кровяном агаре обычно образуют небольшие (2–3 мм) зоны бета-гемолиза, что означает полное разрушение эритроцитов. Таким образом, также используется название группы А (бета-гемолитический) Streptococcus (GABHS)[1].
Название вида происходит от греческих слов, означающих «цепочка» (streptos) ягод (coccus [лат. от kokkos]) и образующих гной (pyo) (гены), поскольку ряд инфекций, вызванных бактерией, вызывают образование гноя. Основной критерий дифференциации Staphylococcus spp. и Streptococcus spp. каталазный тест. Стафилококки каталазоположительны, тогда как стрептококки каталазоотрицательны[2]. S. pyogenes можно культивировать на чашках со свежим кровяным агаром. В идеальных условиях инкубационный период составляет от 1 до 3 дней[3].
По оценкам, ежегодно во всем мире происходит около 700 миллионов случаев инфицирования GAS. Хотя общий уровень смертности от этих инфекций составляет менее 0,1%, более 650 000 случаев являются тяжелыми и инвазивными, при этом уровень смертности в этих случаях составляет 25%[4]. Раннее распознавание и лечение имеют решающее значение; неудачная диагностика может привести к сепсису и смерти[5][6].
S. pyogenes обычно колонизирует горло, слизистую половых органов, прямую кишку и кожу. Среди здоровых людей от 1% до 5% имеют горловое, вагинальное или ректальное носительство. У здоровых детей частота такого носительства колеблется от 2 до 17%. Существует четыре пути передачи этой бактерии: воздушно-капельный, контакт с кожей, контакт с предметами, поверхностью или пылью, зараженными бактериями, или, реже, передача через пищу. Такие бактерии могут вызывать различные заболевания, такие как стрептококковый фарингит, ревматизм, ревмокардит и скарлатина. Хотя фарингит в основном имеет вирусное происхождение, от 15 до 30% всех случаев фарингита у детей вызваны GAS; между тем от 5 до 20% фарингитов у взрослых являются стрептококковыми. Число случаев фарингита у детей выше, чем у взрослых из-за контактов в школах, детских садах и как следствие более низкого иммунитета хозяина. Случаи стрептококкового фарингита чаще возникают в период с поздней зимы до ранней весны в сезонных странах из-за того, что многие люди повторно вдыхают один и тот же воздух в помещении. Случаи заболевания самые низкие осенью[7].
Клон MT1 (метаболический тип 1) часто ассоциируется с инвазивными инфекциями Streptococcus pyogenes в развитых странах. Заболеваемость и смертность от S. pyogenes были высокими в допенициллиновую эру, но уже начали снижаться до широкой доступности пенициллина. Таким образом, факторы окружающей среды действительно играют роль в заражении S. pyogenes. Заболеваемость S. pyogenes составляет от 2 до 4 на 100 000 населения в развитых странах и от 12 до 83 на 100 000 населения в развивающихся странах. Инфекция, вызванная S. pyogenes, чаще встречается у мужчин, чем у женщин, причем самые высокие показатели наблюдаются у пожилых людей и младенцев. У людей с такими факторами риска, как болезни сердца, сахарный диабет, злокачественные новообразования, тупая травма, хирургическое вмешательство, вирусные респираторные инфекции, в том числе грипп, заражение S. pyogenes происходит в 17–25% всех случаев. Вторичная инфекция GAS обычно происходит в течение одной недели после постановки диагноза гриппозной инфекции. От 14 до 16% детских инфекций S. pyogenes имеют предшествующую инфекцию ветряной оспы. Такая инфекция S. pyogenes у детей обычно проявляется тяжелой инфекцией мягких тканей с началом от 4 до 12 дней после постановки диагноза ветряная оспа. Риск заражения S. pyogenes также увеличивается в 40-60 раз в течение первых двух недель после заражения детей ветряной оспой. Однако от 20 до 30% случаев заражения S. pyogenes происходит у взрослых без каких-либо идентифицируемых факторов риска. Заболеваемость выше у детей (от 50 до 80% инфицирования S. pyogenes) без известных факторов риска. Заболеваемость скарлатиной в Великобритании обычно составляла 4 на 100 000 населения, однако в 2014 г. она возросла до 49 на 100 000 населения. Ревматическая лихорадка и ревматическая болезнь сердца (РБС) обычно возникают через 2–3 недели после инфекции горла, что чаще встречается у бедных людей в развивающихся странах. С 1967 по 1996 г. глобальная средняя заболеваемость ревматической лихорадкой и РБС составляла 19 случаев на 100 000 человек, а самый высокий показатель — 51 случай на 100 000 человек[7].
Заражение матери S. pyogenes обычно происходит на поздних сроках беременности; от более чем 30 недель беременности до четырех недель после родов, что составляет от 2 до 4% всех инфекций, вызванных S. pyogenes. Это в 20–100 раз увеличивает риск заражения S. pyogenes. Клинические проявления: пневмония, септический артрит, некротизирующий фасциит, сепсис половых путей. Согласно исследованию, проведенному больницей королевы Шарлотты в Лондоне в 1930-х годах, влагалище не было распространенным источником такой инфекции. Напротив, материнская инфекция горла и тесные контакты с носителями были более распространенными местами локализации S. pyogenes[7].
В 1928 году Ребекка Лэнсфилд опубликовала метод серотипирования S. pyogenes, основанный на полисахариде его клеточной стенки[8], факторе вирулентности, проявляющемся на его поверхности[9]. Позднее, в 1946 г., Лэнсфилд описал серологическую классификацию изолятов S. pyogenes, основанную на их поверхностном Т-антигене[10]. Было обнаружено, что четыре из 20 Т-антигенов представляют собой пили, которые используются бактериями для прикрепления к клеткам-хозяевам[11]. По состоянию на 2016 год идентифицировано всего 120 М-белков. Эти М-белки кодируются 234 типами генов emm с более чем 1200 аллелями[7].
Все штаммы S. pyogenes являются полилизогенизированными в том смысле, что они несут в своем геноме один или несколько бактериофагов[12]. Некоторые из фагов могут быть дефектными, но в некоторых случаях активный фаг может компенсировать дефекты других[13]. В целом геном штаммов S. pyogenes, выделенных во время болезни, идентичен более чем на 90%, они различаются по фагу, который они несут[14].
S. pyogenes имеет несколько факторов вирулентности, которые позволяют ему прикрепляться к тканям хозяина, уклоняться от иммунного ответа и распространяться, проникая в слои тканей хозяина[15]. Бактериальная капсула на основе углеводов, состоящая из гиалуроновой кислоты, окружает бактерию, защищая ее от фагоцитоза нейтрофилами[2]. Кроме того, капсула и несколько факторов, встроенных в клеточную стенку, включая белок М, липотейхоевую кислоту и белок F (SfbI), облегчают прикрепление к различным клеткам-хозяевам. Белок М также ингибирует опсонизацию по альтернативному пути комплемента, связываясь с регуляторами комплемента хозяина[16]. Белок М, обнаруженный у некоторых серотипов, также способен предотвращать опсонизацию путем связывания с фибриногеном[2]. Однако белок М также является самым слабым местом в защите этого патогена, поскольку антитела, вырабатываемые иммунной системой против белка М, нацелены на поглощение бактерий фагоцитами. М-белки уникальны для каждого штамма, и их идентификация может использоваться клинически для подтверждения штамма, вызывающего инфекцию[17].
Название | Описание |
---|---|
Стрептолизин О | Экзотоксин, одна из основ бета-гемолитического свойства, стрептолизин О вызывает иммунный ответ и обнаружение к нему антител; антистрептолизин О (АСО) можно клинически использовать для подтверждения недавно перенесенной инфекции. Он повреждается кислородом. |
Стрептолизин S | Кардиотоксический экзотоксин, еще один бета-гемолитический компонент, неиммуногенный и стабильный по отношению к кислороду: сильнодействующий клеточный яд, поражающий многие типы клеток, включая нейтрофилы, тромбоциты и субклеточные органеллы. |
Стрептококковый пирогенный экзотоксин А (SpeA) | Суперантигены, секретируемые многими штаммами S. pyogenes: этот пирогенный экзотоксин вызывает сыпь при скарлатине и многие симптомы стрептококкового синдрома токсического шока, также известного как синдром, подобный токсическому шоку (TSLS). |
Стрептококковый пирогенный экзотоксин С (SpeC) | |
Стрептококковый пирогенный экзотоксин B (SpeB) | Цистеиновая протеаза и преобладающий секретируемый белок. Множественное действие, включая деградацию внеклеточного матрикса, цитокинов, компонентов комплемента и иммуноглобулинов. Также называется стрептопаином[18]. |
Стрептокиназа | Ферментативно активирует плазминоген, протеолитический фермент, в плазмин, который, в свою очередь, расщепляет фибрин и другие белки. |
Гиалуронидаза | Широко распространено мнение, что гиалуронидаза способствует распространению бактерий через ткани, расщепляя гиалуроновую кислоту, важный компонент соединительной ткани. Однако очень немногие изоляты S. pyogenes способны секретировать активную гиалуронидазу из-за мутаций в гене, кодирующем этот фермент. Более того, немногие изоляты, способные секретировать гиалуронидазу, по-видимому, не нуждаются в ней для распространения по тканям или для поражения кожи[19]. Таким образом, истинная роль гиалуронидазы в патогенезе, если таковая имеется, остается неизвестной. |
Стрептодорназа | Большинство штаммов S. pyogenes секретируют до четырех различных ДНКаз, которые иногда называют стрептодорназами. ДНКазы защищают бактерии от захвата нейтрофильными внеклеточными ловушками (NET), переваривая сеть ДНК NET, с которой связаны сериновые протеазы нейтрофилов, которые могут убивать бактерии[20]. |
C5a пептидаза | Пептидаза C5a расщепляет мощный хемотаксин нейтрофилов, называемый C5a, который вырабатывается системой комплемента[21]. Пептидаза C5a необходима для минимизации притока нейтрофилов на ранних стадиях инфекции, когда бактерии пытаются колонизировать ткани хозяина[22]. Пептидаза C5a, хотя и необходима для деградации нейтрофильного хемотаксина C5a на ранних стадиях инфекции, не требуется S. pyogenes для предотвращения притока нейтрофилов по мере распространения бактерий через фасцию[23]. |
Стрептококковая хемокиновая протеаза | Пораженные ткани пациентов с тяжелыми случаями некротизирующего фасцита лишены нейтрофилов[24]. Сериновая протеаза ScpC, высвобождаемая S. pyogenes, отвечает за предотвращение миграции нейтрофилов в распространяющуюся инфекцию. ScpC разрушает хемокин IL-8, который в противном случае привлек бы нейтрофилы к месту инфекции. |
Были секвенированы геномы разных штаммов (размер генома 1,8–1,9 Mbp)[25], кодирующих около 1700–1900 белков (1700 у штамма NZ131[26][27], 1865 у штамма MGAS5005[28][29]). Полные последовательности генома типового штамма S. pyogenes (NCTC 8198T = CCUG 4207T) доступны в Банке данных ДНК Японии, Европейском архиве нуклеотидов и GenBank под номерами доступа LN831034 и CP028841[30].
Биопленки — это способ для S. pyogenes, а также других бактериальных клеток взаимодействовать между собой. В биопленке экспрессия генов для нескольких целей (например, защита от иммунной системы хозяина) контролируется с помощью чувства кворума. Одним из путей формирования биопленок в GAS является путь Rgg2/3. Он регулирует SHP (короткие гидрофобные пептиды), которые являются феромонами, чувствительными к кворуму, также известными как аутоиндукторы. SHP транслируются в незрелую форму феромона и должны пройти обработку сначала ферментом металлопротеазой внутри клетки, а затем во внеклеточном пространстве, чтобы достичь своей зрелой активной формы. Способ транспортировки из клетки и фактор(ы) внеклеточного процессинга до сих пор неизвестны. Затем зрелый феромон SHP может быть доставлен в близлежащие клетки и клетку, из которой он произошел, через трансмембранный белок, олигопептидную пермеазу. В цитозоле феромоны выполняют две функции в пути Rgg2/3. Во-первых, они ингибируют активность Rgg3, который является регулятором транскрипции, подавляющим продукцию SHP. Во-вторых, они связывают другой регулятор транскрипции, Rgg2, который увеличивает продукцию SHP, оказывая антагонистическое действие по отношению к Rgg3. SHP, активирующие свой собственный активатор транскрипции, создают петлю положительной обратной связи, которая является обычной для производства пептидов, отвечающих за кворум. Это позволяет быстро производить феромоны в больших количествах. Производство SHP увеличивает биогенез биопленки[31]. Было высказано предположение, что GAS переключается между формированием и деградацией биопленки, используя пути с противоположными эффектами. В то время как путь Rgg2/3 увеличивает биопленку, путь RopB разрушает ее. RopB — еще один Rgg-подобный белок (Rgg1), который непосредственно активирует SpeB (стрептококковый пирогенный экзотоксин B), цистеиновую протеазу, действующую как фактор вирулентности. В отсутствие этого пути образование биопленки усиливается, возможно, из-за отсутствия феромонов, разрушающих протеазу, или других противодействующих эффектов пути Rgg2/3[31].
S. pyogenes является причиной многих заболеваний человека, от легких поверхностных кожных инфекций до опасных для жизни системных заболеваний[2]. Инфекции обычно начинаются в горле или на коже. Наиболее ярким признаком является "клубничная" сыпь. Примеры легкой инфекции S. pyogenes включают фарингит (стрептококковый фарингит) и локализованную кожную инфекцию (импетиго). Рожистое воспаление и целлюлит характеризуются размножением и латеральным распространением S. pyogenes в глубоких слоях кожи. Инвазия и размножение S. pyogenes в фасции может привести к некротизирующему фасциту, опасному для жизни состоянию, которое требует немедленного хирургического вмешательства[32]. Бактерия обнаруживается при неонатальных инфекциях[33].
Инфекции, вызванные некоторыми штаммами S. pyogenes, могут быть связаны с выделением бактериальных токсинов. Инфекции горла, связанные с выделением определенных токсинов, приводят к скарлатине. Другие токсигенные инфекции S. pyogenes могут привести к синдрому стрептококкового токсического шока, который может быть опасным для жизни[2].
S. pyogenes также может вызывать заболевание в виде постинфекционных «непиогенных» (не связанных с местным бактериальным размножением и гноеобразованием) синдромов. Эти аутоиммунно-опосредованные осложнения следуют за небольшим процентом инфекций и включают ревматическую лихорадку и острый постинфекционный гломерулонефрит. Оба состояния появляются через несколько недель после начальной стрептококковой инфекции. Ревматическая лихорадка характеризуется воспалением суставов и/или сердца после эпизода стрептококкового фарингита. Острый гломерулонефрит, воспаление почечных клубочков, может следовать за стрептококковым фарингитом или кожной инфекцией.
Эта бактерия остается острочувствительной к пенициллину. Неэффективность лечения пенициллином обычно связывают с другими местными комменсальными организмами, продуцирующими β-лактамазу, или с неспособностью достичь адекватного уровня в тканях глотки. У некоторых штаммов развилась устойчивость к макролидам, тетрациклинам и клиндамицину.
Многие белки S. pyogenes обладают уникальными свойствами, которые в последние годы были использованы для производства высокоспецифичного «суперклея»[34][35] и пути повышения эффективности терапии антителами[36].
Система CRISPR этого организма[37], которая используется для распознавания и разрушения ДНК вторгшихся вирусов, тем самым останавливая инфекцию, была адаптирована в 2012 году для использования в качестве инструмента редактирования генома, который потенциально может изменить любой фрагмент ДНК, а затем и РНК[38].
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.