Paciorkowiec grupy a
Etiologia i przyczyny
Paciorkowiec grupy A (Streptococcus pyogenes) to Gram-dodatnia bakteria beta-hemolityczna, odpowiedzialna za szeroki zakres infekcji od łagodnych, takich jak paciorkowcowe zapalenie gardła i liszajec, po inwazyjne i zagrażające życiu choroby, w tym martwicze zapalenie powięzi i streptokokowy zespół wstrząsu toksycznego (STSS). Diagnostyka opiera się na wykrywaniu beta-hemolizy na podłożu z krwią oraz testach antygenowych, a leczenie standardowo obejmuje antybiotykoterapię. Szczepy GAS dzieli się na klasy I i II, odpowiedzialne odpowiednio za gorączkę reumatyczną i ostre kłębuszkowe zapalenie nerek, a ich wirulencja związana jest z czynnikami takimi jak białko M, kwas hialuronowy, streptokinaza i DNaza-B. Okres inkubacji paciorkowcowego zapalenia gardła wynosi 2-5 dni, a nosicielstwo asymptomatyczne występuje u około 12% dzieci, co sprzyja transmisji drogą kropelkową i kontaktem bezpośrednim. Wysoka zakaźność i sezonowość infekcji (szczyt późną zimą i wczesną wiosną) podkreślają znaczenie czynników środowiskowych i genetycznych w podatności na zakażenia.
- Etiologia Paciorkowca Grupy A
- Drogi zakażenia i transmisja
- Spektrum chorobowe wywołane przez paciorkowca grupy A
- Łagodne infekcje paciorkowcem grupy A
- Inwazyjne infekcje paciorkowcem grupy A
- Powikłania postreptokokowe
- Czynniki genetyczne i środowiskowe
- Teorie dotyczące mechanizmów zakażenia
- Aktualne trendy i badania
Etiologia Paciorkowca Grupy A
Paciorkowiec grupy A (Group A Streptococcus, GAS), znany również jako Streptococcus pyogenes, jest bakterią Gram-dodatnią, która nie wytwarza przetrwalników, jest katalazo- i oksydazo-ujemna, rosnąca w parach i łańcuchach1. Bakteria ta jest powszechnie występującym patogenem, który jest wyjątkowo przystosowany do człowieka, a błony śluzowe i skóra stanowią jedyne znane jego rezerwuary23. Klasyfikacja Lancefielda kategoryzuje paciorkowce na grupy serologiczne od A do O na podstawie reakcji antysurowic z antygenami węglowodanowymi na ścianie komórkowej paciorkowca4.
Antygen ściany komórkowej typu A u S. pyogenes to polisacharyd, który składa się z N-acetyloglukozaminy przyłączonej do polimeru ramnozy5. GAS został również podzielony na podstawie serotypów antygenów M i T wyrażonych na ich powierzchni6. Białko M jest głównym białkiem powierzchniowym obecnym na ścianie komórkowej S. pyogenes, a szczepy GAS są dalej dzielone na różne serotypy na podstawie cech antygenowych białka M7.
Charakterystyka mikrobiologiczna
Streptococcus pyogenes to bakteria beta-hemolityczna, co oznacza, że powoduje całkowitą hemolizę czerwonych krwinek na podłożu agarowym z krwią8. Istnieje ponad 120 szczepów bakterii grupy A Streptococcus, które mogą powodować zakażenia GAS910. W zależności od powikłań poinfekwencyjnych, S. pyogenes są kategoryzowane na dwie klasy: Klasa I i Klasa II. Szczepy klasy I powodują gorączkę reumatyczną, podczas gdy szczepy klasy II powodują ostre kłębuszkowe zapalenie nerek11.
Bakterie paciorkowca grupy A można wykryć na podstawie ich morfologii i właściwości biochemicznych. Testy obejmują określenie obecności beta-hemolizy na podłożu z krwią oraz testy na obecność specyficznych antygenów ściany komórkowej12. Diagnostyka zakażeń S. pyogenes obejmuje testy szybkie lub posiew z gardła13.
Czynniki wirulencji
Zidentyfikowano liczne determinanty wirulencji u GAS, które pomagają w adhezji, kolonizacji, unikaniu wrodzonego układu odpornościowego, inwazji i rozprzestrzenianiu się w organizmie gospodarza14. Kluczowe czynniki wirulencji obejmują białko M, kwas hialuronowy, streptokinazę i deoksyrybonukleazę (DNase)-B15.
Bakterie te wytwarzają również toksyny, które mogą prowadzić do poważnych stanów, takich jak zespół wstrząsu toksycznego lub martwicze zapalenie powięzi. Niektóre szczepy GAS są bardziej narażone na wywoływanie ciężkich chorób niż inne. Powód, dla którego niektóre szczepy powodują poważniejsze choroby, nie jest całkowicie jasny, ale może obejmować wytwarzanie substancji (toksyn), które powodują wstrząs i uszkodzenie narządów, oraz enzymów, które powodują zniszczenie tkanek16.
Pewne bakteryjne superantygeny egzotoksyn, związane z zespołami takimi jak streptokokowy zespół wstrząsu toksycznego (STSS), wywołują nietypową poliklonalną aktywację limfocytów17. Bakteria Streptococcus pyogenes jest wyjątkowa, ponieważ przeżywa w organizmie poprzez umieszczanie cząsteczek na ścianie komórkowej, które są prawie identyczne z cząsteczkami znajdującymi się w tkankach skóry, serca, stawów i mózgu. To powoduje, że układ odpornościowy może przez pomyłkę atakować zdrowe tkanki18.
Drogi zakażenia i transmisja
Paciorkowiec grupy A jest wysoce zakaźny i może rozprzestrzeniać się poprzez bliski kontakt z osobą zakażoną19. Bakterie GAS często żyją w nosie i gardle20. Główne drogi transmisji obejmują:
- Bezpośredni kontakt z wydzielinami z nosa lub gardła osoby zakażonej21
- Wdychanie kropelek wydzieliny, które są rozproszone, gdy zakażona osoba kaszle lub kicha22
- Kontakt z zakażonymi ranami lub owrzodzeniami na skórze23
- Dotykanie zakażonych powierzchni lub przedmiotów, a następnie dotykanie ust, nosa lub oczu24
- Wspólne spożywanie posiłków lub napojów z osobą zakażoną25
Bakterie paciorkowca grupy A są najbardziej zaraźliwe, gdy u osoby zakażonej występują objawy choroby26. Okres inkubacji dla paciorkowcowego zapalenia gardła wynosi od dwóch do pięciu dni. Jest to czas między zakażeniem a rozwojem objawów2728.
Niektóre osoby mogą być nosicielami bakterii bez wystąpienia objawów (nosiciele asymptomatyczni). Około 12% dzieci bez objawów nosi GAS w gardle, a po leczeniu około 15% z nich pozostaje nosicielami29. Około 15-20% dzieci w wieku szkolnym ma bakterie paciorkowca żyjące w tylnej części gardła, szczególnie w miesiącach zimowych30. Osoby te mogą przenosić bakterie, ale nie wyglądają na chore31.
Czynniki ryzyka transmisji
Istnieją określone czynniki, które zwiększają ryzyko zakażenia paciorkowcem grupy A:
- Bliski kontakt z osobą zakażoną, szczególnie w zatłoczonych miejscach, takich jak wojsko i szkoły32
- Osłabiony układ odpornościowy33
- Otwarte rany lub skaleczenia34
- Niektóre infekcje wirusowe, takie jak przeziębienie lub grypa35
- Choroby przewlekłe, takie jak nowotwory, cukrzyca i choroba nerek wymagająca dializy36
- Stosowanie leków takich jak sterydy37
- Wiek – dzieci w wieku 5-15 lat są bardziej narażone na zakażenie3839
Zakażenia paciorkowcem grupy A mogą wystąpić przez cały rok, ale mają sezonowe wahania. Infekcje są częstsze późną zimą i wczesną wiosną40. Wielokrotne infekcje paciorkowcem w tej samej rodzinie są powszechne. Zakażenia skóry i gardła są bardziej prawdopodobne wśród dzieci mieszkających w zatłoczonych domach i w nieodpowiednich warunkach higienicznych41.
Spektrum chorobowe wywołane przez paciorkowca grupy A
Paciorkowiec grupy A jest odpowiedzialny za szeroki zakres infekcji, które mogą różnić się od łagodnych do zagrażających życiu42. GAS może prowadzić do różnych typów zakażeń skóry, tkanki miękkiej i układu oddechowego43. Większość chorób wywoływanych przez bakterie GAS ma łagodny przebieg, ale nieleczone mogą prowadzić do poważnych, zagrażających życiu powikłań44.
Łagodne infekcje paciorkowcem grupy A
Najczęstsze łagodne infekcje powodowane przez GAS obejmują:
- Paciorkowcowe zapalenie gardła (angina paciorkowcowa) – zakażenie gardła i migdałków45
- Płonica – zakażenie, które powoduje charakterystyczną wysypkę46
- Liszajec – zakażenie skóry47
- Róża – infekcja skóry powodująca zaczerwienienie i obrzęk48
- Zapalenie tkanki łącznej – infekcja głębszych warstw skóry49
GAS jest główną bakteryjną przyczyną ostrego zapalenia gardła, chociaż większość przypadków jest spowodowana przez samoograniczające się infekcje wirusowe50. Zakażenia łagodne są łatwo leczone antybiotykami51.
Inwazyjne infekcje paciorkowcem grupy A
Inwazyjne zakażenia paciorkowcem grupy A (iGAS) występują, gdy bakterie przedostają się przez naturalne bariery organizmu i wnikają do krwi, płuc lub głębokich tkanek, gdzie normalnie nie występują bakterie5253. Chociaż inwazyjne zakażenia GAS są rzadkie, mogą prowadzić do poważnych, zagrażających życiu chorób54.
Do inwazyjnych zakażeń GAS należą:
- Martwicze zapalenie powięzi – czasami opisywane jako „mięsożerna bakteria”55
- Streptokokowy zespół wstrząsu toksycznego (STSS)56
- Bakteriemia – zakażenie krwi57
- Zapalenie płuc58
- Zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych59
Inwazyjne zakażenia GAS mogą wystąpić, gdy osoba ma rany lub inne przerwy w skórze, które pozwalają bakteriom przedostać się do tkanki60. Stany zdrowotne, które zmniejszają odporność na infekcje, również zwiększają prawdopodobieństwo wystąpienia choroby inwazyjnej61.
Ciężkie choroby i zakażenia iGAS wykazują rozkład bimodalny, występując najczęściej u osób w wieku 2 lat lub młodszych oraz 50 lat lub starszych62. Infekcje związane z iGAS nadal charakteryzują się wysoką zachorowalnością i śmiertelnością, a wskaźniki śmiertelności wahają się od 10% do 30%63.
Powikłania postreptokokowe
Poza ostrymi zakażeniami, paciorkowiec grupy A może wyzwalać powikłania związane z układem odpornościowym64. Komplikacje S. pyogenes można podzielić na ropne i nieropne65. Nieropne powikłania to:
- Gorączka reumatyczna – stan zapalny, który może wpływać na serce, stawy, układ nerwowy i skórę66
- Postreptokokowe ostre kłębuszkowe zapalenie nerek (PSGN)67
- PANDAS (pediatryczne autoimmunologiczne zaburzenia neuropsychiatryczne związane z infekcjami paciorkowcowymi)68
- Pląsawica Sydenhama i inne autoimmunologiczne zaburzenia ruchu69
Mechanizm, w jakim niektóre szczepy GABHS powodują powikłania jest niejasny, ale może obejmować reakcję krzyżową przeciwciał streptokokowych przeciwko tkankom gospodarza70. Paciorkowcowe zapalenie gardła (angina paciorkowcowa) leczy się głównie antybiotykami, aby zapobiec gorączce reumatycznej71.
W rzadkich przypadkach, po infekcji paciorkowcowej u pacjentów może rozwinąć się postreptokokowe kłębuszkowe zapalenie nerek, które jest chorobą nerek spowodowaną reakcją autoimmunologiczną na bakterie72. Postreptokokowe ostre kłębuszkowe zapalenie nerek jest ostrym zespołem nefrotycznym po zapaleniu gardła lub zakażeniu skóry przez określoną ograniczoną liczbę nefrytotwórczych szczepów GABHS (np. serotypy białka M 12 i 49)73.
Niektóre formy łuszczycy (np. łuszczyca kropelkowa) mogą być również związane z zakażeniami paciorkowcowymi beta-hemolitycznymi74.
Czynniki genetyczne i środowiskowe
Podatność na zakażenia paciorkowcem grupy A oraz ich ciężkość mogą być zależne od różnych czynników genetycznych i środowiskowych75. Badania sugerują, że pewne predyspozycje genetyczne mogą odgrywać rolę w podatności na zakażenia GAS.
Predyspozycje genetyczne
Genetyka może być jednym z powodów nawracających infekcji paciorkowcowych. Badanie z 2019 roku wykazało, że dzieci z nawracającym paciorkowcowym zapaleniem gardła miały tendencję do posiadania mniejszych centrów rozrodczych w migdałkach, które zazwyczaj rozpoznają i zwalczają infekcje76. W niedawnych badaniach specjaliści odkryli, że niektóre dzieci są predysponowane do bakterii grupy A i mają słabą odpowiedź centrów rozrodczych na migdałkach. Oznacza to, że występuje brak przeciwciał zwalczających infekcje, potrzebnych do skutecznego odpędzenia bakterii77.
Możliwość, że niektórzy ludzie mają genetyczną predyspozycję do reakcji na antygeny wytwarzane przez niektóre typy bakterii paciorkowcowych, jest również badana78. W badaniach prowadzonych w kierunku gorączki reumatycznej skupiono się na tym, czy jest to nieprawidłowa odpowiedź układu odpornościowego na antygeny wytwarzane przez niektóre typy bakterii paciorkowcowych79.
Czynniki środowiskowe
Czynniki środowiskowe mogą również wpływać na podatność na zakażenia GAS. Do głównych czynników środowiskowych należą:
- Bliski kontakt z osobami zakażonymi, szczególnie w zatłoczonych miejscach jak szkoły czy przedszkola80
- Higiena jest powszechnym winowajcą, jeśli chodzi o rozprzestrzenianie się zakażeń paciorkowcowych81
- Palenie tytoniu lub narażenie na bierne palenie może podrażniać gardło i drogi oddechowe, co sprawia, że są one bardziej podatne na infekcje82
- Sezonowość – zakażenia paciorkowcem mogą występować przez cały rok, ale mają sezonowe wahania z większą liczbą przypadków późną zimą i wczesną wiosną83
- Wcześniejsze zakażenie wirusowe, takie jak grypa, może zwiększyć podatność na zakażenia paciorkowcowe84
W rzeczywistości istnieje prawdopodobnie połączenie czynników, w tym zwiększone mieszanie się społeczne w porównaniu z poprzednimi latami, a także wzrost liczby innych wirusów oddechowych85. Warto zauważyć, że dzieci, które niedawno przebyły ospę wietrzną, są bardziej narażone na rozwój poważnych form zakażenia paciorkowcem grupy A, chociaż pozostaje to bardzo rzadkie. Wysypka ospy wietrznej może ułatwić przedostanie się paciorkowca grupy A do organizmu, co może prowadzić do infekcji inwazyjnej86.
Teorie dotyczące mechanizmów zakażenia
Istnieje kilka teorii dotyczących dokładnych mechanizmów, poprzez które paciorkowiec grupy A powoduje różne infekcje i powikłania. Zrozumienie tych mechanizmów jest kluczowe dla opracowania skutecznych strategii leczenia i profilaktyki87.
Mechanizmy inwazyjne
GAS może istnieć w gardle jako bezobjawowy stan nosicielstwa lub jako patogen powodujący zapalenie gardła88. Bakterie mogą kolonizować gardło, odbyt i błonę śluzową narządów płciowych89. Aby wywołać infekcję, paciorkowiec grupy A musi najpierw przylgnąć do komórek gospodarza, a następnie je zinwadować.
GAS może powodować zakażenie mięśni i powięzi, prowadząc do zapalenia mięśni i martwiczego zapalenia powięzi, zwykle po niewielkim urazie, i może powodować zespół wstrząsu toksycznego90. Zmiany skórne zostały zidentyfikowane jako najczęstszy czynnik predysponujący do ciężkich zakażeń S. pyogenes91.
Inwazyjne infekcje GAS rozwijają się, gdy bakterie GAS przedostają się do części ciała, w których bakterie nie są normalnie obecne, takich jak krew, płuca, mięśnie, stawy i kości lub płyn otaczający mózg i rdzeń kręgowy92.
Reakcje immunologiczne
Objawy związane z pourazowymi chorobami zapalnymi paciorkowca nie są spowodowane przez samą bakterię paciorkowca, ale raczej przez odpowiedź układu odpornościowego na wcześniejszą infekcję93. Mechanizm, w którym wcześniejsza infekcja paciorkowcowa prowadzi do gorączki reumatycznej, nie jest jasny, ale wydaje się, że bakterie oszukują układ odpornościowy. Układ odpornościowy organizmu, który zwykle atakuje bakterie, atakuje zamiast tego własne tkanki, szczególnie tkanki serca, stawów, skóry i ośrodkowego układu nerwowego. Powoduje to zapalenie lub obrzęk, który może trwać od kilku tygodni do kilku miesięcy94.
Bakteria Streptococcus jest wyjątkowa, ponieważ przeżywa w organizmie, umieszczając na swojej ścianie komórkowej cząsteczki, które są prawie identyczne z cząsteczkami znajdującymi się w tkankach skóry, serca, stawów i mózgu95. Zaburzenia pourazowe paciorkowca występują, gdy przeciwciała, które układ odpornościowy wytworzył do walki z GAS, błędnie zaczynają atakować zdrowe komórki96.
Superantygeny i toksyny
Bakterie GAS wytwarzają różne toksyny, które przyczyniają się do ciężkości chorób. Niektóre szczepy wytwarzają toksyny, które mogą powodować wstrząs i uszkodzenie narządów, a także enzymy powodujące zniszczenie tkanek97.
Superantygeny bakteryjne wyzwalają niespotykany sposób aktywacji limfocytów, który prowadzi do niekontrolowanej produkcji cytokin zapalnych, co może przyczyniać się do ciężkości choroby98. Ten mechanizm jest szczególnie istotny w streptokokowym zespole wstrząsu toksycznego, który jest jednym z najcięższych, choć rzadkich, form inwazyjnej infekcji paciorkowca grupy A99.
Aktualne trendy i badania
W ostatnich latach zaobserwowano wzrost liczby inwazyjnych zakażeń GAS w krajach uprzemysłowionych, zwłaszcza w Europie100. Badania nad nowymi metodami zapobiegania i leczenia tych infekcji są w toku101.
Trendy epidemiologiczne
Globalny zasięg ciężkich zakażeń GAS szacuje się na 18,1 miliona przypadków, z 1,78 miliona nowych przypadków i 616 milionów przypadków paciorkowcowego zapalenia gardła występujących rocznie102. Według raportu Światowej Organizacji Zdrowia (WHO), GAS jest dziewiątą wiodącą przyczyną śmiertelności ludzi z powodu zakażeń103.
W grudniu 2022 r. co najmniej pięć państw członkowskich w regionie europejskim zgłosiło WHO wzrost liczby przypadków inwazyjnej choroby paciorkowcowej grupy A (iGAS) i, w niektórych przypadkach, również płonicy104. WHO ocenia obecnie ryzyko dla ogółu populacji stwarzane przez zgłoszony wzrost zakażeń iGAS w niektórych krajach europejskich jako niskie, biorąc pod uwagę umiarkowany wzrost przypadków iGAS, endemiczność GAS, brak nowo pojawiających się typów sekwencji genów emm oraz brak zaobserwowanych wzrostów oporności na antybiotyki105.
Pomimo tego, od grudnia 2022 roku w szpitalu dziecięcym MUSC Shawn Jenkins zdiagnozowano ponad tuzin dzieci z inwazyjnymi zakażeniami paciorkowcem grupy A106. Krajowy wzrost liczby inwazyjnych zakażeń paciorkowcem grupy A u dzieci jest badany przez Centra Kontroli i Zapobiegania Chorobom (CDC)107.
Hipotezy dotyczące wzrostu zakażeń
Istnieje kilka hipotez próbujących wyjaśnić obserwowany wzrost liczby przypadków inwazyjnych zakażeń GAS:
- Możliwe, że wzrost przypadków jest związany z faktem, że dzieci nie były tak często narażone na kontakt z paciorkowcem grupy A podczas pandemii i mają niższy poziom przeciwciał ochronnych108
- Inna hipoteza dotyczy efektu po przebytym COVID-19, gdzie u niektórych pacjentów występuje obniżona odporność po zakażeniu wirusem, co czyni ich bardziej podatnymi na inne infekcje109
- Niektóre szczepy mogą mieć czynniki zjadliwości, które czynią je bardziej agresywnymi w niektórych przypadkach i u niektórych pacjentów110
- Obecnie nie ma dowodów na to, że pojawił się nowy szczep. Wzrost jest najprawdopodobniej związany z dużą ilością krążących bakterii111
Nie jest jasne, dlaczego niektóre zdrowe dzieci bez czynników ryzyka zapadają na cięższe infekcje GAS niż inne112. Chociaż to ta sama bakteria, która powoduje paciorkowcowe zapalenie gardła i iGAS, istnieje wiele różnych szczepów lub podtypów paciorkowca grupy A. Tylko niektóre szczepy powodują chorobę inwazyjną i mogą się one różnić od tych, które powodują powszechne infekcje paciorkowcowe113.
Postępy w badaniach i leczeniu
Pomimo że istnieje międzynarodowa presja na opracowanie szczepionki przeciwko paciorkowcowi grupy A, obecnie nie ma lekarstwa114. Leczenie nawracającego paciorkowcowego zapalenia gardła jest trudne w zależności od przyczyny nawrotu115.
Obecne opcje leczenia obejmują:
- Antybiotyki, które są głównym sposobem leczenia zakażeń GAS116
- W przypadku inwazyjnych infekcji GAS, pacjent jest zwykle hospitalizowany i leczony antybiotykami117
- W przypadku osób z martwiczym zapaleniem powięzi często potrzebna jest wczesna i agresywna operacja w celu usunięcia uszkodzonych tkanek i zatrzymania rozprzestrzeniania się choroby118
- Oprócz antybiotyków, w przypadku tych chorób niezbędna jest opieka wspomagająca na oddziale intensywnej terapii, a czasami operacja119
Badania koncentrują się na lepszym zrozumieniu mechanizmów choroby i opracowaniu skuteczniejszych metod zapobiegania i leczenia zakażeń GAS120. Istnieje nadzieja, że te wysiłki doprowadzą do opracowania szczepionki lub nowych terapii, które mogą zmniejszyć obciążenie tymi infekcjami121.
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.