Grupa b paciorkowca
Patofizjologia i mechanizm
Streptococcus agalactiae (GBS) jest Gram-dodatnim ziarenkowym paciorkowcem, który kolonizuje drogi moczowo-płciowe i przewód pokarmowy u 25-35% zdrowych kobiet, stanowiąc główne zagrożenie dla noworodków poprzez wertykalną transmisję podczas porodu. Patogeneza GBS opiera się na licznych czynnikach wirulencji, takich jak polisacharydowa otoczka zawierająca kwas sialowy, adhezyny (Srr1/Srr2, PbsP, pilusy, ACP) oraz enzymy (hialuronidaza HylB, hemolizyna β-h/c, proteazy C5a i CspA), które umożliwiają bakteriom przyleganie, inwazję tkanek i unikanie odpowiedzi immunologicznej. Choroby noworodków dzielą się na wczesną (EOD) i późną (LOD) postać, z EOD nabywaną wertykalnie, a LOD także poprzez kontakt poporodowy. U kobiet ciężarnych GBS może powodować chorioamnionitis, przedwczesny poród, poronienie lub wewnątrzmaciczną śmierć płodu. Wyróżnia się serotyp III, odpowiedzialny za 62% przypadków chorób noworodkowych, jako szczególnie wirulentny.
- Patogeneza paciorkowca grupy B (grupa B paciorkowca)
- Kolonizacja i transmisja
- Czynniki wirulencji
- Mechanizmy inwazji i unikania układu odpornościowego
- Regulacja ekspresji czynników wirulencji
- Czynniki gospodarza wpływające na podatność na infekcje GBS
- Konsekwencje kliniczne infekcji GBS
- Strategie zapobiegania i leczenia
Patogeneza paciorkowca grupy B (grupa B paciorkowca)
Grupa B paciorkowca (GBS, Streptococcus agalactiae) jest Gram-dodatnim ziarenkiakiem występującym w łańcuchach, który stanowi główną przyczynę śmiertelności noworodków. GBS kolonizuje drogi moczowo-płciowe i przewód pokarmowy u około 25-35% zdrowych kobiet, ale może stać się organizmem patogennym w określonych warunkach. Poprzez ciągłą ewolucję GBS wykorzystuje swoją pierwotną strukturę i unikalne czynniki wirulencji, aby znacznie zwiększyć wskaźnik przeżycia w organizmie człowieka.123
Patogeneza zakażeń GBS jest złożona i wiąże się z obecnością ponad dwudziestu różnych czynników wirulencji, które ułatwiają inwazję i kolonizację tkanek gospodarza. Czynniki te obejmują adhezyny, enzymy, węglowodany i inne białka, które pomagają bakteriom przylgnąć do komórek nabłonkowych i penetrować bariery ochronne gospodarza.134
Kolonizacja i transmisja
Pochwa jest uważana za główny rezerwuar GBS. Kolonizacja pochwy u kobiet w ciąży stanowi główne zagrożenie dla noworodka. Pierwszym krokiem do kolonizacji pochwy przez GBS jest adhezja do komórek nabłonka za pośrednictwem adhezyn związanych z powierzchnią bakterii.567
Kolonizacja GBS w pochwie kobiet ciężarnych może prowadzić do transmisji bakterii na noworodki podczas porodu. Ciężarne kobiety skolonizowane przez GBS mogą przekazać bakterie swoim noworodkom w momencie porodu. Zakażenie to może prowadzić do posodziowej sepsy i/lub zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych.28
Wyróżniamy dwa główne typy chorób GBS u noworodków:
- Choroba o wczesnym początku (EOD) – nabywana wertykalnie poprzez ekspozycję płodu lub noworodka na GBS z pochwy skolonizowanej kobiety, zarówno wewnątrzmacicznie, jak i podczas porodu po pęknięciu błon płodowych
- Choroba o późnym początku (LOD) – dotyczy niemowląt od 7 dni do 3 miesiąca życia i częściej powoduje bakteriemię lub zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych
U kobiet w ciąży skolonizowanych bakteriami S. agalactiae, bakterie mogą przemieszczać się z dróg moczowo-płciowych w kierunku macicy lub pęcherza moczowego. W macicy bakterie mogą wpływać na błony płodowe, powodując zapalenie błon płodowych (chorioamnionitis), potencjalnie prowadząc do przedwczesnego porodu, poronienia lub wewnątrzmacicznej śmierci płodu, jeśli bakterie zaatakują noworodka. Alternatywnie, bakterie mogą zaatakować drogi oddechowe noworodka poprzez płyn owodniowy lub kontakt z kolonizacją matki podczas porodu pochwowego, powodując zapalenie tkanki płucnej lub zapalenie płuc wywołane przez GBS.1112
Czynniki wirulencji
Bakterie GBS wykształciły szereg czynników wirulencji, które umożliwiają im przetrwanie w organizmie gospodarza i wywołanie infekcji. Do najważniejszych należą:131415
Otoczka polisacharydowa
Otoczka GBS składa się głównie z węglowodanów, a jej synteza jest kontrolowana przez operon syntezy polisacharydów otoczki (CPS). Otoczki polisacharydowe Streptococcus chronią komórki bakteryjne przed depozycją komplementu, opsonizacją i fagocytozą.13144
Otoczka zawiera reszty kwasu sialowego 2,3-związanego (Sia), które są analogami epitopu ludzkiego kompleksu glikokomplementu powierzchni komórki. Ta mimikra molekularna pozwala GBS na unikanie rozpoznania przez układ immunologiczny. Poprzez ekspresję niezwykle dużej ilości kwasu sialowego na powierzchni komórki bakteryjnej, S. agalactiae może oszukać układ odpornościowy, przekonując leukocyty, że bakterie są ludzkimi komórkami.131617
Typ-specyficzne antygeny polisacharydowe otoczki są uwalniane z komórek, a ich ilość koreluje z wirulencją. Serotyp III jest głównym czynnikiem przyczyniającym się do obciążenia chorobami noworodków, stanowiąc 62% przypadków chorób płodowych i noworodkowych.181920
Adhezyny i białka powierzchniowe
Kilka czynników adhezyjnych umożliwia GBS wiązanie się ze składnikami macierzy pozakomórkowej (ECM), zwiększając tym samym zdolność do przenikania przez barierę śluzówkową gospodarza i rozprzestrzeniania się do innych tkanek.2167
Do najważniejszych należą:
- Srr1/Srr2 (glikoproteiny bogate w serynę) – wiążą się z pojedynczym regionem powtórzeń tandemowych ludzkiego fibrynogenu poprzez mechanizm zamka, dokowania i zatrzasku. Wiązanie to prowadzi do serii uporządkowanych zmian konformacyjnych w Srr i skutkuje zwiększoną adhezją do komórek docelowych
- Białko wiążące plazminogen (PbsP) – białko powierzchniowe o kluczowych funkcjach w patofizjologii GBS, posiadające dwie domeny strukturalne powtórzeń powierzchniowych paciorkowca, region bogaty w metioninę i lizynę oraz wzór kotwiczenia ściany komórkowej LPxTG, pośredniczący w wiązaniu plazminogenu w celu zwiększenia zdolności do kolonizacji i inwazji tkanek gospodarza
- Pilusa – włókniste wypustki powierzchniowe komórki, które pośredniczą w oporności GBS na peptydy przeciwdrobnoustrojowe (AMP) i wspomagają przyleganie do komórek gospodarza
- Białko C alfa (ACP) – prototyp rodziny białek powierzchniowych bakterii Gram-dodatnich. Ułatwia wnikanie GBS do ludzkich komórek nabłonka szyjki macicy i przemieszczanie się przez warstwę komórek poprzez wiązanie się z glikozoaminoglikanami (GAG) na powierzchni komórki gospodarza
Enzymy i toksyny
GBS produkuje szereg enzymów i toksyn, które ułatwiają inwazję i kolonizację tkanek gospodarza:
- Hialurolidaza (HylB) – rozkłada kwas hialuronowy, który stanowi składnik macierzy pozakomórkowej nabłonka. Rozszczepienie kwasu hialuronowego przez HylB niszczy barierę matczyno-płodową i umożliwia przemieszczanie się GBS z pochwy do płodu, powodując fatalne zakażenie i uszkodzenia
- Hemolizyna/cytolizyna (β-h/c) – poro-twórcza toksyna, która może lizować płucne komórki nabłonkowe i śródbłonkowe oraz odgrywa rolę w zakażeniu płuc noworodków i późniejszej sepsie
- Pigment hemolityczny (Granadaen) – ramnolipid ornitynowy produkowany przez geny operonu cyl, odpowiedzialny za aktywność hemolityczną GBS
- Proteaza C5a – rozkłada składnik komplementu C5a i zakłóca chemotaksję neutrofili zależną od C5a. Ta peptydaza wiąże się również z fibronektyną i służy jako bakteryjna adhezyna i inwazyna
- Proteaza powierzchni komórki CspA – atakuje fibrynogen gospodarza, produkując przylegające produkty rozszczepienia podobne do fibryny, które pokrywają powierzchnię bakterii i zakłócają oczyszczanie opsonofagocytarne
Mechanizmy inwazji i unikania układu odpornościowego
GBS wykorzystuje kilka mechanizmów, aby przeniknąć przez bariery gospodarza i uniknąć odpowiedzi immunologicznej:1929
Inwazja przez nabłonek
GBS stymuluje proces zwany złuszczaniem nabłonka, który jest kluczowy dla wstępującej infekcji. Aby wywołać złuszczanie nabłonka, GBS aktywuje klasę białek zwanych integrynami, co prowadzi do sygnalizacji β-kateniny i przejścia nabłonkowo-mezenchymalnego (EMT), skutkując fenotypem komórki migracyjnej. Zmniejszenie aktywacji integryny skutkuje mniejszym złuszczaniem nabłonka i zmniejszeniem infekcji wstępującej oraz niekorzystnych wyników ciąży.303132
Infekcja GBS komórek hVEC (ludzkie komórki nabłonka pochwy) indukuje fosforylację GSK3, co zapobiega degradacji cytoplazmatycznej β-kateniny, prowadząc do jej translokacji jądrowej. GBS są w stanie stymulować sygnalizację integrynową, co umożliwia translokację jądrową β-kateniny, potencjalnie prowadząc do EMT, zaburzenia bariery i złuszczania nabłonka pochwy.32
Unikanie układu odpornościowego
GBS opracował kilka strategii unikania rozpoznania i eliminacji przez układ odpornościowy gospodarza:
- Mimikra molekularna – otoczka zawierająca kwas sialowy przypomina struktury obecne na komórkach gospodarza, co zmniejsza rozpoznanie przez układ odpornościowy
- Degradacja cząsteczek PAMP – naukowcy odkryli nowy mechanizm, który umożliwia bakteriom ograniczenie produkcji interferonu przez zakażone komórki odpornościowe. Produkcja interferonu po zakażeniu GBS zależy głównie od rozpoznania przez komórki dwóch typów cząsteczek uwalnianych przez bakterie: bakteryjnego DNA i cyklicznego di-AMP. GBS degraduje te cząsteczki, aby uniknąć rozpoznania przez układ odpornościowy
- Supresja stanu zapalnego – disacharydy kwasu hialuronowego powstałe w wyniku działania enzymu HylB mają zdolność blokowania receptorów Toll-podobnych, które są kluczowe dla wykrywania patogennych bakterii, zapobiegając w ten sposób rozpoznaniu immunologicznemu GBS
- Pęcherzyki błonowe (MVs) – GBS produkuje pęcherzyki błonowe, które zawierają kwasy nukleinowe, niektóre lipidy i czynniki wirulencji, w tym liazy hialuronianu, peptydazę C5a i sjalidazy. MVs wywołują produkcję cytokin prozapalnych i są rozpoznawane przez inflamasom NLRP3 w ludzkich makrofagach
Regulacja ekspresji czynników wirulencji
Wirulencja GBS podlega ścisłej regulacji genetycznej i środowiskowej. Głównym regulatorem interakcji gospodarz-patogen w β-hemolitycznych paciorkowcach jest czynnik transkrypcyjny CovR należący do rodziny bakteryjnych regulatorów odpowiedzi OmpR.37
CovR bezpośrednio hamuje transkrypcję operonu cyl kodującego toksynę β-h/c, genu bibA oraz operonu pilin PI-1. Aktywność CovR jest modulowana przez jego kognacyjną kinazę histydynową CovS, która ma podwójną aktywność kinazy i fosfatazy na konserwowanej reszcie asparaginianu D53.37
Na poziomie funkcjonalnym CovR bezpośrednio hamuje białka ściany komórkowej i wydzielane, zaangażowane w patogenezę GBS, w tym adhezyny HvgA, FbsA, PbsP i Pil-1, peptydazę C5a ScpB i pokrewne proteazy serynowe oraz wydzielaną endonukleazę NucA i adhezynę FbsB.38
GBS znacząco przebudowuje swój transkryptom w odpowiedzi na ekspozycję na ludzki płyn owodniowy. Większość obserwowanych zmian w transkryptach wpływa na geny zaangażowane w podstawowy metabolizm bakteryjny i jest związana ze składem płynu owodniowego oraz wymaganiami żywieniowymi bakterii. Co ważne, odpowiedź na wzrost w ludzkim płynie owodniowym obejmowała znaczące zmiany w transkryptach wielu genów wirulencji, takich jak adhezyny, otoczka i hemolizyna oraz proteinaza IL-8, co może mieć wpływ na wynik interakcji gospodarz-patogen.3940
Czynniki gospodarza wpływające na podatność na infekcje GBS
Niski wskaźnik zachorowań na ciężkie zakażenie noworodków GBS, pomimo wysokiej prewalencji kolonizacji GBS u matek i noworodków, sugeruje znaczną ochronę przed inwazyjnym zakażeniem. Potencjalnie skutecznym czynnikiem odstraszającym przed inwazyjnym zakażeniem mogą być przeciwciała matczyne skierowane przeciwko antygenom polisacharydowym otoczki GBS.1241
Odporność na GBS jest zapośredniczona przez fagocytozę zależną od przeciwciał. Matki niemowląt z posocznicą GBS typu III mają niższe poziomy przeciwciał swoistych dla tego typu w surowicy niż kobiety rodzące bezobjawowo skolonizowane niemowlęta. Przeciwciało IgG typu III ma pewną szeroką reaktywność wobec wszystkich GBS i łatwo przechodzi przez łożysko. W pomiarach przeprowadzonych u par matka-niemowlę istnieje doskonała korelacja między poziomami przeciwciał matki i pępowiny.41
Ponad 73% skolonizowanych przez GBS matek ze zdrowymi noworodkami miało wysokie miano przeciwciał dla serotypu III w porównaniu z tylko 19% skolonizowanych przez GBS matek, których noworodki nabyły posocznicę o wczesnym początku lub zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych. Jednak GBS działa jako słaby immunogen. Kolonizacja GBS, a nawet inwazyjne zakażenie GBS u noworodka, często nie wywołuje przeciwciał w surowicy przeciwko GBS u matki lub noworodka. To wyjaśnia, dlaczego zakażenie noworodków GBS może wystąpić w kolejnych ciążach.41
Czynniki ryzyka kolonizacji i inwazyjnej infekcji
GBS można znaleźć w normalnej florze żołądkowo-jelitowej i moczowo-płciowej u nawet jednej trzeciej zdrowych, bezobjawowych kobiet. Kilka czynników związanych z wyższym ryzykiem kolonizacji obejmuje rasę czarną, otyłość, wielu partnerów seksualnych, seks oralny od mężczyzny do kobiety, częste stosunki płciowe, używanie tamponów i rzadkie mycie rąk.18
Ryzyko klinicznego zakażenia płynu owodniowego wzrasta w obecności następujących czynników:
- Kolonizacja GBS
- Pęknięcie błon płodowych trwające dłużej niż 6 godzin
- Wewnętrzne monitorowanie płodu trwające dłużej niż 12 godzin
- Więcej niż sześć badań pochwowych
U dorosłych obserwuje się znaczący wzrost częstości inwazyjnych chorób GBS. Starzejąca się populacja z rosnącą częstością występowania chorób współistniejących została wskazana jako główny powód rosnącego obciążenia inwazyjnymi chorobami GBS. Zaobserwowano znaczący wzrost odsetka pacjentów z GBS z cukrzycą typu 2, nowotworami, chorobami sercowo-naczyniowymi i neurologicznymi.4243
Mechanizmy patofizjologiczne, poprzez które cukrzyca prowadzi do większej podatności na inwazyjny GBS, są proponowane jako modulacja układu odpornościowego i osłabienie barier anatomicznych.43
Konsekwencje kliniczne infekcji GBS
Infekcje GBS mogą prowadzić do różnych stanów klinicznych, w zależności od grupy wiekowej i czynników ryzyka:4445
U noworodków
Bakterie GBS najczęściej powodują bakteriemię, posocznicę, zapalenie płuc i zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych u noworodków. Infekcje dzielimy na:
- Wczesna postać choroby (EOD) – związana z nabyciem organizmu in utero lub okołoporodowo (podczas przejścia przez kanał rodny skolonizowany przez paciorkowce grupy B)
- Późna postać choroby (LOD) – nabyta z kanału rodnego skolonizowanych matek lub z nabycia poporodowego od matki, innych opiekunów lub szpitalnie
Rozwój zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych GBS odzwierciedla zdolność bakterii do inwazji mikrowaskularnych komórek śródbłonka ludzkiego mózgu (komórki śródbłonka mikronaczyń mózgu, BMECs). Pierwszym krokiem w patogenezie zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych jest interakcja między GBS a BMECs. GBS może uzyskać dostęp przez OUN poprzez bezpośrednią lizę BMECs z następującym uszkodzeniem śródbłonka, stanem zapalnym i zaburzeniem integralności bariery krew-mózg lub alternatywnie przez transcytozę bakteryjną.20
U kobiet w ciąży
GBS może powodować infekcję macicy podczas i po ciąży. U kobiet w ciąży skolonizowanych przez S. agalactiae, bakterie mogą przemieszczać się z dróg moczowo-płciowych w kierunku macicy lub pęcherza moczowego. W macicy bakterie mogą wpływać na błony płodowe, powodując chorioamnionitis (ciężkie zakażenie tkanek łożyska), potencjalnie prowadząc do przedwczesnego porodu, poronienia lub wewnątrzmacicznej śmierci płodu.11847
U dorosłych poza ciążą
Zakażenia krwi, zapalenie płuc oraz zakażenia skóry i kości to najczęstsze zakażenia GBS u mężczyzn i nieciężarnych kobiet. Zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych wywołane przez bakterie GBS u dorosłych jest bardzo rzadkie.44
GBS jest również ważnym czynnikiem zakaźnym, który może powodować inwazyjne zakażenia u dorosłych. Ciężkie, zagrażające życiu inwazyjne zakażenia GBS są coraz częściej rozpoznawane u osób starszych i osób z chorobami podstawowymi, takimi jak cukrzyca, marskość wątroby i nowotwory.9
Strategie zapobiegania i leczenia
Zrozumienie mechanizmów patogenezy GBS ma kluczowe znaczenie dla opracowania skutecznych strategii zapobiegania i leczenia zakażeń GBS:483610
Profilaktyka antybiotykowa
Profilaktyka antybiotykowa śródporodowa (IAP) jest wskazana dla wszystkich matek z pozytywnym wynikiem badania przesiewowego GBS rutynowo uzyskiwanym w 35-37 tygodniu ciąży. Zrewidowane wytyczne z 2010 r. zalecają również IAP dla kobiet w ciąży, które mają w wywiadzie bakteriurię GBS w dowolnym momencie obecnej ciąży lub mają w wywiadzie wcześniejsze dziecko z inwazyjną chorobą GBS.48
Ukierunkowana dożylna śródporodowa profilaktyka antybiotykowa wykazała skuteczność w zapobieganiu GBS EOD u noworodków urodzonych przez kobiety z dodatnimi posiewami GBS przed porodem i kobiety, które mają inne czynniki ryzyka kolonizacji GBS śródporodowo.4950
Rozwój szczepionek
Obecnie nie ma szczepionek zapobiegających chorobie GBS, ale są one w trakcie opracowywania. GBS ma kilka czynników wirulencji, które mogą być potencjalnymi kandydatami na szczepionki. Jednym z najlepiej zbadanych czynników wirulencji GBS jest polisacharyd otoczkowy (CPS). GBS wykazuje 10 typów CPS, 97% izolowanych szczepów inwazyjnych we wszystkich regionach geograficznych jest spowodowanych przez serotypy Ia, Ib, II, III i IV.4451
Szczepionki sprzężone z CPS są intensywnie badane; jednak kilka ograniczeń hamuje dalsze postępy. Na przykład brak reprezentatywnych danych dotyczących inwazyjnych i kolonizujących serotypów GBS z wielu krajów o niskich i średnich dochodach, co stwarza dodatkowe przeszkody w szacowaniu skuteczności szczepionki w tych regionach, gdzie obciążenie chorobą jest największe.52
Teoretycznie, skoniugowana szczepionka CPS zawierająca również antygeny powierzchniowe białka pilusowego mogłaby wywołać ochronną odpowiedź immunologiczną zapewniającą ochronę tym dorosłym, którzy są narażeni na inwazyjne zakażenie.53
Leczenie antybiotykami
Pracownicy służby zdrowia zwykle leczą chorobę GBS antybiotykami. Czasami osoby z zakażeniami tkanek miękkich i kości mogą potrzebować dodatkowego leczenia, takiego jak operacja. Leczenie będzie zależeć od rodzaju zakażenia wywołanego przez bakterie GBS.44
Początkowa terapia w przypadku podejrzenia posocznicy noworodkowej obejmuje ampicylinę i aminoglikozyd, zazwyczaj gentamycynę. Zarówno ampicylina, jak i gentamycyna działają przeciwko GBS, który jest najczęstszą przyczyną posocznicy noworodkowej.11
Niemowlęta zakażone GBS z wczesnym lub późnym początkiem są leczone antybiotykami podawanymi dożylnie i pozostają w szpitalu do czasu, gdy posiewy będą ujemne.47
Jeśli masz zakażenie układu moczowego spowodowane przez GBS, Twój lekarz przepisze Ci antybiotyki do przyjmowania doustnie podczas ciąży.47
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.