Streptococcus pyogenes

Streptococcus pyogenes (do grego πύον píon, pus, e γεννάω gennáo, xerar, é dicir, que produce pus) é unha especie bacteriana con forma de coco, grampositiva, que pode crecer formando cadeas longas, e causa infeccións estreptocócicas do grupo A, orixinando farinxites (axente máis frecuente), infeccións de pel, escarlatina, sepses, febre reumática e glomerulonefrite.^[1][2] S. pyogenes presenta o antíxeno do grupo A na súa paede celular. Produce tipicamente grandes zonas de beta-hemólise (a completa destrución dos eritrocitos e a liberación da súa hemoglobina) cando se cultiva en placas de ágar sangue, polo que tamén se chama Streptococcus do grupo A (beta-hemolítico).

Os estreptococos son catalase negativos. Pode ser encapsulado, polo que é resistente á fagocitose, e produce numerosas exotoxinas. Non produce esporas. En condicións ideais, S. pyogenes ten un período de incubación de aproximadamente 1–3 días.^[3] Forma parte da flora da pel, non moi frecuente, pero xeralmente patóxeno.

Estímase que no mundo hai máis de 700 millóns de infeccións ao ano e uns 650.000 casos de infeccións graves e invasivas que teñen unha taxa de mortalidade do 25%.^[4] É moi importante o recoñecemento e inicio do tratamento rápidos, xa que pode causar sepse e morte.^[5][6]

En 1928, Rebecca Lancefield publicou un método de serotipificación (ou serotipado) de S. pyogenes baseado na súa proteína M, que é un factor de virulencia da súa superficie.^[7] Posteriormente, en 1946, Lancefield describiu a clasificación serolóxica dos illamentos de S. pyogenes baseada no seu antíxeno T de superficie.^[8] Catro dos 20 antíxenos T sábese que son pili, que a bacteria utiliza para adherirse ás células hóspedes.^[9] Coñécense uns 100 serotipos M e uns 20 T.

S. pyogenes é un coco esférico de diámetro comprendido entre 1 e 2 μm que forma cadeas curtas nas mostras clínicas e cadeas de maior lonxitude cando crecen en medios de cultivo. O seu crecemento vese favorecido en ágar sangue enriquecido pero inhíbese cando contén unha concentración elevada de glicosa. Despois de 24 horas de crecemento obsérvase β-hemólise.^[2]

A parede celular desta bacteria está constituída por unha capa de peptidoglicano grosa, polo que é grampositiva. Na parede celular encóntranse os antíxenos específicos de grupo e de tipo. O carbohidrato específico de grupo representa o 10% do peso seco da célula. Presenta o antíxeno específico A do grupo de Lancefield, que é un dímero de N-acetilglicosamina e de ramnosa.^[2][10]

A proteína M utilízase para serotipar as cepas de S. pyogenes, e está asociada a unha maior virulencia. Está composta por dúas cadeas polipeptídicas que forman unua hélice alfa. A proteína M está formada por 4 unidades de repetición (A-D), onde a variación na unidade A (localizada na rexión amino-terminal) é a máis importante porque nela se encontra a especificidade de serotipo; protexe á bacteria da fagocitose ao se unir ao factor H (proteína reguladora do complemento) e ao fibrinóxeno, e favorece a degradación do factor do sistema do complemento C3b. A proteína está ancorada polo seu extremo carboxilo á membrana citoplasmática e, por unha secuencia moi conservada, esténdese a través da parede celular.^[2][10]

As proteínas M subdivídense en dous tipos, moléculas de clase I e de clase II, as bacterias portadoras da proteína M de clase I están asociadas coa febre reumática. A proteína M está codificada polo xene emm.^[2] A resposta inmune cara á proteína M é unha arma de dobre gume para o hóspede, xa que por unha parte induce a produción de anticorpos protectores que promoven a fagocitose, pero ditos anticorpos poden reaccionar con estruturas localizadas nos tecidos do hóspede.^[10]

A bacteria presenta unha cápsula de ácido hialurónico, producida pola maioría das cepas desta especie, que ten grande importancia porque é imposible diferenciala a nivel antixénico do ácido hialurónico presente no tecido conxuntivo do mamífero. As cepas encapsuladas son as responsables das infeccións sistémicas graves.^[2][10]

Entre outros compoñentes que forman a estrutura bacteriana están:^[2][10]

• Superfamilia de xenes emm: Esta superfamilia consta dun grupo de máis de 20 xenes que codifican as proteínas M, as proteínas de tipo M (similares) e outras proteínas que se unen ás inmunoglobulinas (Ig).
• Proteínas tipo M. Similares á proteína M.
• Ácido lipoteicoico e proteína F: Ambos facilitan a unión ás células do hóspede, xa que poden formar un complexo coa fibronectina.

S. pyogenes ten varios atributos que o fan máis virulento.^[11] A bacteria estea envolta por unha cápsula do carbohidrato ácido hialurónico, o que a protexe dos ataques dos macrófagos (célula do sistema inmunitario). Ademais, contén ácidos lipoteicoicos e proteínas (proteína M) inseridas na cápsula, que tamén incrementan a virulencia ao facilitaren a adherencia e a invasión das células hóspede.^[12] A proteína M inhibe unha parte do sistema inmune: o sistema do complemento, que participa na identificación e destrución das bacterias invasoras. Porén, a proteína M é tamén un punto débil no mecanismo de defensa porque serve como antíxeno para a produción de anticorpos polo sistema inmunitario e recoñecer as bacterias. As proteínas M son únicas en cada cepa e a súa identificación pode usarse clínicamente para confirmar a cepa causante dunha infección.

Hai varias toxinas e encimas que contribúen á virulencia de S. pyogenes, que son:

Toxinas que son a base das propiedades beta-hemolíticas deste microorganismo. A estreptolisina O causa unha resposta inmune e a detección de anticorpos no soro sanguíneo; a antiestreptolisina O (ASLO) pode usarse clinicamente para confirmar unha recente infección.

A estreptolisina S é unha hemolisina adherida á célula e estable fronte ao oxíxeno, non é inmunoxénica, e pode lisar eritrocitos, leucocitos e plaquetas tras contacto directo.

Encontrada nas cepas de S. pyogenes causantes de escarlatina e nas responsables da síndrome de choque tóxico estreptocócico. O xene da toxina proporciónao un fago lisoxénico. Funcionan como superantíxenos. Hai dous tipos: A e C (ou SpeA e SpeC).

A estreptoquinase activa encimaticamente ao plasminóxeno, un encima proteolítico plasmático que dixire a fibrina (proteína que forma os coágulos) e outras proteínas.

A hialuronidase rompe o ácido hialurónico, un importante compoñente do tecido conectivo, facilitando a expansión da infección.^[13]

Unha DNase chamada estreptodornase destrúe o ADN. O hóspede produce anticorpos contra este encima, que poden ser utilizados para o diagnóstico serolóxico das infeccións por S. pyogenes. A maioría das cepas segregan ata catro destas DNases, que as protexen de quedar atrapadas nas trampas extracelulares de neutrófilos (NETs) ao dixeriren a rede de ADN destas trampas.^[14]

A C5A peptidase cliva a C5a, que é unha potente substancia quimiotáctica para os neutrófilos, producida polo sistema do complemento.^[15] A peptidase C5a é necesaria para minimizar o fluxo temperán de neutrófilos cando a bacteria está intentando colonizar os tecidos do hóspede.^[16]

Os tecidos afectados por fascite necrotizante están desprovistos de neutrófilos.^[17] A serina protease ScpC, liberada por S. pyogenes, é responsable de impedir a migración dos neutrófilos ao foco de infección en expansión.^[18] Faino degradando a quimiocina IL-8, que atrae aos neutrófilos. (A C5a peptidase mencionada antes só é necesaria nos estadios iniciais da infección, pero xa non cando as bacterias se estenderon á fascia).^[16][18]

S. pyogenes está asociado a moitas enfermidades, algunhas moi importantes: farinxite estreptocócica, infeccións cutáneas por estreptococo (celulite, erisipelas, impétigos, fascite necrotizante). A farinxite pode complicarse coa aparición dun exantema difuso (escarlatina), o que ocorre con algunhas cepas de estreptococo. Outras doenzas que pode causar son a bartolinite e a síndrome de choque tóxico por estreptococo. Tamén pode causar enfermidades debido á reacción do sistema inmunitario, como é o caso da febre reumática e a glomerulonefrite postestreptocócica.

A observación microscópica dunha mostra con tinguidura de Gram é útil para realizar un diagnóstico rápido e preliminar coa finalidade de iniciar un tratamento oportuno. Xeralmente esta bacteria ten o aspecto de cocos grampositivos agrupados en cadeas asociados con leucocitos. Os estreptococos non adoitan colonizar a superficie cutánea, pero S. pyogenes é parte da microbiota normal da orofarinxe.^[2]

Mediante probas inmunolóxicas que utilizan anticorpos que reaccionan cos carbohidratos específicos de grupo (neste caso, antíxeno A) pode identificarse esta bacteria en frotis sanguíneos ou de maneira directa. Estas probas posúen unua sensibilidade moderada e unha especificidade alta, e ademais son baratas.^[2]

As probas de detección de ácido nucleico inclúen sondas de ADN (de sensibilidade baixa e especificidade alta) e probas de reacción en cadea da polimerase (PCR, de sensibilidade alta e especificidade altísima), que adoitan ser útiles en mostras farínxeas pero a PCR non se realiza en todos os hospitais aínda.^[2]

Cultivo de S. pyogenes en placa de ágar sangue Detalle das colonias Detalle das colonias

Os cultivos desta bacteria adoitan facerse con mostras da farinxe posterior e de pel, aínda que esta última tende a contaminarse con Staphylococcus. Tamén poden realizarse cultivos de tecidos e hemocultivos procedentes de pacientes con fascite necrosante. Para mellorar a sensibilidade das probas de mostras illadas da boca poden engadirse antibióticos á placa ou usar placas diferenciais (que xa inclúen antibióticos) aínda que o crecemento é máis lento.^[2]

Os S. pyogenes identifícanse de forma definitiva mediante a demostración da presenza do antíxeno A (que é o carbohidrato do grupo), a súa susceptibilidade á bacitracina ou pola presenza do seu encima L-pirrolidonil-arilamidase (PYR). A proba de PYR é moi rápida (1 minuto aproximadamente) e mide a hidrólise da L-pirrolidonil-β-naftilamida, que en presenza de p-dimetilaminocinnamaldehido, forma un composto vermello.^[2]

Os pacientes con enfermidades producidas por S. pyogenenes xeran anticorpos fronte a varios encimas específicos, principalmente os anticorpos dirixidos contra a estreptolisina O e a proteína M. Os anticorpos contra a estreptolisina O aparecen temperanmente (entre 3 e 4 semanas) e poden detectarse coa proba ASLO (Anti-StreptoLysin-O), que é útil para confirmar o diagnóstico de febre reumática ou glomerulonefrite aguda derivadas dunha infección estreptocócica recente. Os suxeitos con piodermite desenvolven poucos anticorpos contra a estreptolisina-O, mais, igual que na farinxite, prodúcense títulos contra a DNase B que poden ser detectados coa proba da anti-DNase B.^[2]

S. pyogenes é moi sensible á penicilina. Nos pacientes alérxicos a esta pode usarse eritromicina ou unha cefalosporina oral, pero este tratamento adoita ser ineficaz contra infeccións mixtas con Staphylococcus aureus, nas que o tratamento pode incluír oxacilina ou vancomicina.^[2] A azitromicina e a claritromicina (macrólidos) non demostraron ser máis eficaces do que a eritromicina (outro macrólido).^[19] En suxeitos con afectación grave dos tecidos brandos debe iniciarse a drenaxe cirúrxica.

O tratamento antibiótico dos pacientes con farinxite acelera a recuperación dos síntomas e prevén a febre reumática cando se instaura durante os primeiros 10 días do inicio da doenza. Non parece que o tratamento inhiba a progresión da glomerulonefrite aguda.^[2][19]

Actualmente non hai vacinas que protexan contra o S. pyogenes a pesar de que se realizaron investigacións para obtela. As dificultades atopadas son a ampla variedade de cepas da especie presentes no ambiente e a gran cantidade de tempo e de persoas necesarias para realizar un ensaio adecuado da vacina.^[20]

Moitas proteínas de S. pyogenes teñen propiedades singulares, que foron aproveitadas nos anos recentes para producir unha "supercola" adhesiva moi específica ^[21][22] e unha ruta de potenciación da efectividade da terapia de antibióticos.^[23]

• McDaniel, Larry. "Gram Positive Pyogenic Cocci", conferencia do 2º ano de medicina (20 de setembro de 2005, Centro Médico da Universidade de Mississippi.
• Gladwin, Mark e Bill Trattler. Microbiología médica ridículamente simple, 3ª edición, 2004.
• Brooks, Geo F., Janet S. Butel, e Stephen A. Morse. Jawetz, Melnick, y Adelberg's Microbiología Médica, 22ª edición, 2001.
• Rosenbach FJ (1884). Mikro-Organismen bei den Wund-Infections-Krankheiten des Menschen (en German). J.F. Bergmann. OL 22886502M. 
• Wilson LG (1987). "The early recognition of streptococci as causes of disease". Med Hist 31 (4): 403–14. PMC 1139783. PMID 3316876. 
• Rolleston JD (1928). "The history of scarlet fever". British Medical Journal 2 (3542): 926–9. PMC 2456687. PMID 20774279. doi:10.1136/bmj.2.3542.926. 
• World Health Organization (2005). "The current evidence for the burden of group A streptococcal diseases" (PDF). Consultado o 2011-08-22. 
• Carapetis JR, Steer AC, Mulholland EK, Weber M (2005). "The global burden of group A streptococcal diseases". Lancet Infect Dis 5 (11): 685–94. PMID 16253886. doi:10.1016/S1473-3099(05)70267-X.