Viridans-group Streptococci

Streptococcus pneumoniae

Ιωσήφ Παπαπαρασκευάς, Αν. Καθηγητής

Εργαστήριο Μικροβιολογίας, Ιατρική Σχολή ΕΚΠΑ

ipapapar@med.uoa.gr

Streptococcus pneumoniae

Viridans Group Streptococci

S. mitis, S. sanguinis, S. oralis, S. equi

Παθογόνα υπό εξέταση

β-Αιμολυτικοί στρεπτόκοκκοι

S. pyogenes (GAS)

S. agalactiae (GBS)

S. anginosus group, S. equi, S. constellatus group

α-Αιμολυτικοί στρεπτόκοκκοι

S. pneumoniae

Viridans group streptococci

Φαινοτυπική ταξινόμηση στρεπτοκόκκων

β-αιμόλυση α-αιμόλυση

Είδη αιμολύσεων

Είδη αιμολύσεων

Gram (+) διπλόκοκκοκος

Διάταξη σε ζεύγη

S. pneumoniae - Μορφολογία

α-Αιμόλυση

Μέση πυώδης ωτίτιδα, παραρινοκολπίτιδα

Λοβώδης πνευμονία, βρογχοπνευμονία

Φυσαλιδώδης κυτταρίτιδα

Μικροβιαιμία, μηνιγγίτιδα

Ενδοκαρδίτιδα, περικαρδίτιδα, θωρακικό εμπύημα

S. pneumoniae - Είδη λοιμώξεων

S. pneumoniae - Είδη λοιμώξεων και οδοί μετάδοσης

Προσαρμοσμένο από D. Bogaert et al, Lancet Infectious Diseases, 2004

Λοβώδης πνευμονία

Ο S. pneumoniae, σε αντίθεση με άλλους

στρεπτοκόκκους (κυρίως τον S. pyogenes), παράγει

μικρό αριθμό εξωτοξινών

Η παθογένεια της λοίμωξης οφείλεται στην

προσκόλληση, διείσδυση και αναπαραγωγή στους

ιστούς και στην συνεπακόλουθη φλεγμονώδη αντίδραση

S. pneumoniae – Παθογένεια

Πολυσακχαριδικό έλυτρο

Το πολυσακχαριδικό έλυτρο εμποδίζει την σύνδεση των

αντισωμάτων και των παραγόντων του συμπληρώματος (C3b)

Εξαιρετικά ετερογενές κύρια μέθοδος τυποποίησης (οροτυπία)

Η παραγωγή αντισωμάτων είναι προφυλακτική έναντι του

συγκεκριμένου ορότυπου (πολυδύναμο εμβόλιο)

Χρώση σινικής μελάνης, x2000

Αλληλεπίδραση επιθηλιακού κυττάρου - S. pneumoniae

Προσαρμοσμένο από D. Bogaert et al, Lancet Infectious Diseases, 2004

S. pneumoniae - τοξίνες

Πνευμονολυσίνη: Προκαλεί καταστροφή της κυτταρικής

μεμβράνης του ευκαρυωτικού κυττάρου και ενεργοποίηση του

συμπληρώματος. Παράγεται μετά τη λύση του βακτηριακού

κυττάρου

Αυτολυσίνη: Ένζυμο που επάγει τη λύση του βακτηριακού

κυττάρου και τη συνεπακόλουθη παραγωγή πνευμονολυσίνης

Streptococcus mutants

Streptococcus equi

Streptococcus salivarius

Streptococcus mitis

Streptococcus oralis

Streptococcus sanguinis

Viridans Streptococci - Είδη

Gram (+) παχύς κόκκος

Διάταξη σε αλυσίδες (στρεπτά)

Streptococcus spp.

Ενδοκαρδίτιδα

Μικροβιαιμία, μηνιγγίτιδα

Τερηδόνα, περιοδοντίτιδα

Viridans Streptococci Είδη λοιμώξεων

Οι πρασινίζοντες στρεπτόκοκκοι προκαλούν λοιμώξεις

μέσω συγχρωτισμού και απαρτίας (quorum sensing)

Viridans Streptococci – Παθογένεια

QUORUM SENSING

Τρόπος επικοινωνίας και συνεργασίας των μικροβιακών κυττάρων προκειμένου να εκφράσουν την επιθετική ή την αμυντική τους συμπεριφορά

Στο επίπεδο της ομάδας βακτηριακών κυττάρων “συνεργασία” έναντι δυσμενών παραγόντων του περιβάλλοντος και των αμυντικών μηχανισμών του ξενιστή

Στο επίπεδο του ενός βακτηριακού κυττάρου συντονισμός των πολλαπλών παραγόντων παθογονικότητας

QUORUM απαρτία SENSING αίσθηση

Ελευθέρως δρώντα (κινούμενα) κύτταρα Ομαδικώς δρώντα κύτταρα

Planctonic cells (Ελευθέρως κινούμενα)

Σχηματισμός βιομεμβράνης (biofilm)

QUORUM SENSING – Ορισμοί

Η δημιουργία της βιομεμβράνης επάγει την επικοινωνία λόγω αύξησης του αριθμού των κυττάρων και της εγγύτητας τους (συγχρωτισμός), με αποτέλεσμα την επαγωγή της έκφρασης των παραγόντων παθογένειας ως άμυνα του πληθυσμού

Τα βακτηριακά κύτταρα, στα πλαίσια της βιομεμβράνης δεν δρουν ατομικά, αλλά με ομαδικό και συστηματικό τρόπο, που ομοιάζει με τις αντιδράσεις πολυκύτταρων οργανισμών

QUORUM SENSING – Ορισμοί

Τι είναι η βιομεβράνη (biofilm)

Κοινότητα μικροβιακών κυττάρων

εντός μήτρας πολυμερούς ουσίας, που

αυτά παράγουν και η οποία προσκολλάται

σε αδρανείς ή ζώσες επιφάνειες

>60% των λοιμώξεων οφείλονται σε

βιομεμβράνες

S. epidermidis - CoNS

S. aureus

P. aeruginosa

Viridans Streptococci

C. albicans Science 1999, 284: 1318

Antimicrob Agents Chemother, 2001, 45: 999

Είδη λοιμώξεων

Ενδοκαρδίτις

Οστεομυελίτις

Μέση πυώδης ωτίτις

Τερηδόνα-περιοδοντίτιδα

Βακτηριακή προστατίτιδα

Λοιμώξεις καθετήρων, καρδιακών βαλβίδων

Χαρακτηριστικά λοιμώξεων

Ήπιες, χρόνιες, με συχνές υποτροπές

Δυσκολία αντιβιοτικής θεραπείας για την εκρίζωση, Κυρίως θεραπεία υποτροπών

Τι λοιμώξεις προκαλούνται

Αρχική προσκόλληση - σχηματισμός μικροαποικίας

Πρώιμη εκθετική φάση ανάπτυξης βακτηρίων (λίγα κύτταρα) έκφραση επιφανειακών μορίων (πρωτεΐνες) QS έναρξη σχηματισμού βιομεμβράνης Παραγωγή πολυσακχαριδίου (slime)

Ωρίμανση biofilm Ελευθέρωση κυττάρων (υδρόλυση πολυσακχαριδίου, απόσπαση τμήματος)

Όψιμη εκθετική φάση ανάπτυξης (πολλά κύτταρα) έκφραση εξωκυττάριων πρωτεϊνών (τοξίνες, ένζυμα) παθογονικότητα

Διαδικασία σχηματισμού

J Biol Chem 2001,276:2658 Annu Rev Microbiol 2002, 56: 187

Μηχανισμοί αντοχής στα αντιβιοτικά

β-Λακταμικά

Μακρολίδες – Λινκοσαμίδες

Φθοριοκινολόνες

Ομάδες αντιβιοτικών

Μεταλλαγές στις PBPs (PBPs 1a, 1b, 2x, 2a, 2b) μειωμένη συνάφεια στην πενικιλλίνη (μωσαϊκισμός)

Εξέλιξη αντοχής Αρχικά μειωμένη ευαισθησία (ΕΑΠ 0,03 – 0,06 mg/L)

Στη συνέχεια ενδιάμεση αντοχή (ΕΑΠ 0,12 – 1 mg/L)

Τελικά πλήρως ανθεκτικά (ΕΑΠ ≥ 2 mg/L)

Μεταλλαγές στις 2χ, 2β χαμηλού επιπέδου αντοχή

Μεταλλαγές στην 1α υψηλού επιπέδου αντοχή

Αντοχή στα β-λακταμικά - S. pneumoniae

Παράδοξο φαινόμενο Αντοχή στις 3ης γενεάς κεφαλοσπορίνες

Μειωμένη ευαισθησία στην πενικιλλίνη G

Μεταλλαγές στην PBP2χ (μεγαλύτερη συνάφεια με κεφαλοσπορίνες παρά πενικιλλίνη G)

Αντοχή στα β-λακταμικά - S. pneumoniae

1993: 10% (Ενδ) (Paraskakis I., Eur J Clin Microbiol Inf Dis, 1998)

1996: 21% (17% Ενδ, 4% Α) (Koupari G., Clin Microbiol Infect, 1999)

1999: 26% (22% Ενδ, 4% Α) (Tsolia M. Microb Drug Resist, 2002)

2004: 45% (32% Ενδ, 13% Α) (Paraskakis I, Clin Microbiol Infect, 2006)

1993 – 2005: Αύξηση των τιμών ΕΑΠ, 1 – 2 mg/L -> 4 – 6 mg/L

Η αντοχή στις Γ’ γενεάς κεφαλοσπορίνες εξαιρετικά χαμηλή

2004: 2% (1% Ενδ, 1% Α) (Paraskakis I, Clin Microbiol Infect, 2006)

PenNS Streptococcus pneumoniae

S. pneumoniae, Penicillin Resistance, 2011

European Antimicrobial Resistance Surveillance System www.earss.rivm.nl

Μακρολίδες

14-μελής δακτύλιος λακτόνης (ερυθρομυκίνη, κλαριθρομυκίνη)

15-μελής δακτύλιος λακτόνης (αζιθρομυκίνη)

16- μελής δακτύλιος λακτόνης (σπυραμυκίνη, γιοσαμυκίνη)

Λινκοσαμίδες (κλινδαμυκίνη)

Στρεπτογραμμίνες

Αντιβιοτικά της ομάδας MLS

Σύνδεση στο ριβόσωμα, παρεμπόδιση σύνδεσης του tRNA

MR Jacobs et al, Clin Lab Med, 2004

Μηχανισμός δράσης μακρολιδών και λινκοσαμιδών

EryR Streptococcus pyogenes 1992: 0% (Σκανδάμη Β., Εφαρ Κλιν Μικροβ Εργ Διαγν, 1994)

1997: 18% (Tzelepi E., J Antimicrob Chemother, 1999)

1998: 21% (Zachariadou L., Clin Microbiol Infect, 2003)

1999: 29% (Syrogiannopoulos G., Ped Infect Dis, 2001)

2001: 19% (Petinaki E., Int J Antimicrob Agents, 2003)

EryR Streptococcus pneumoniae 1992-1995: 4% (Paraskakis I., Eur J Clin Microbiol Inf Dis, 1998)

1993-1997: 8% (Fotopoulou N., Int J Antimicrob Agents, 1999)

1995-1997: 10% (Syrogiannopoulos G., Clin Infect Dis, 1998)

2001-2004: 45% (Paraskakis I, Clin Microbiol Infect, 2006)

EryR Streptococcus spp.

S. pneumoniae, EryR, 2011

European Antimicrobial Resistance Surveillance System www.earss.rivm.nl

ΕΑΠ (mg/L)

Κλινδαμυκίνη Ερυθρομυκίνη (14-μελής)

Αζιθρομυκίνη (15-μελής)

Τελιθρομυκίνη (Κετολίδη)

S. pneumoniae Ευαίσθητα ≤ 0.06 ≤ 0.06 ≤ 0.12 ≤ 0.06

Μεθυλίωση ermB 0.06 – >64 2 – >64 4 – >64 0.004 – 2

ermA 0.06 – 0.125 1 – 4 2 – 8 0.03

Εν. απέκκριση mefA 0.06 – 0.125 1 – 16 1 – 16 0.016 – 0.5

Μεταλλαγή 23S rRNA 0.78 – 12.5 ≥ 64 > 64 < 0.016 – 0.5

L4 0.03 – 0.125 ≥ 64 > 64 0.06 – 0.25

L22 ≤ 0.06 1 – 4 2 – 4 0.25 – 0.5

S. pyogenes Ευαίσθητα ≤ 0.06 ≤ 0.06 ≤ 0.12 ≤ 0.06

Μεθυλίωση ermB 0.125 – >64 > 64 > 64 2 – 32

ermA/TR 0.06 – >64 0.5 – >64 2 – >64 < 0.008 – 8

Εν. απέκκριση mefA 0.03–0.125 4–16 8 0.125 – 0.5

Μεταλλαγή 23S rRNA 2 0.12 2 0.06

L4 0.06 – 0.125 0.5 – 2 1 – 8 0.06 – 0.125

S. aureus Ευαίσθητα ≤ 0.06 ≤ 0.06 ≤ 0.12 ≤ 0.06

Μεθυλίωση ermC 0.06 – >64 2 – >64 4 – >64 0.004 – 2

ermA 0.06 – 0.125 1 – 4 2 – 8 0.03

Εν. απέκκριση msrA 0.06 – 0.125 1 – 16 1 – 16 0.016 – 0.5

Μηχανισμοί αντοχής MLSB

Φαινότυποι αντοχής MLS Δοκιμασία δύο δισκίων

Φαινότυπος CR-MLSB Φαινότυπος IR-MLSB Φαινότυπος M

E C E C E C

Χώρα S. pneumoniae S. pyogenes

ΗΠΑ mefA mefA

Καναδάς mefA mefA

Ιαπωνία ermB mefA

Χονγκ Κονγκ mefA ermB

Φιλανδία mefA mefA

Ρωσική Ομοσπ. mefA ermTR

Γερμανία mefA ermB mefA ermB

Βέλγιο ermB ermB

Πολωνία ermB ermTR

Γαλλία ermB ermB

Ελλάδα mefA mefA

Ισπανία mefA mefA

Ιταλία ermB ermB

Ρουμανία ermB ermTR

Σλοβακία ermB ermTR

Βουλγαρία mefA mefA

Σλοβενία ermB ermTR

Δημ. Τσεχίας ermB ermB

Σύγκριση των επικρατούντων μηχανισμών MLSB

Φθοριοκινολόνες στην θεραπευτική

RN Jones, Diagn Microbiol Infect Dis, 2002

Μηχανισμός αντοχής στις φθοριοκινολόνες

Μέσω σημειακών μεταλλαγών στα γονίδια των ενζύμων DNA γυράση και τοποϊσομεράση

Μέσω αντλίας ενεργούς εξώθησης (efflux pumps) ή ανεπάρκειας πορινών

Προσοχή: οι κινολόνες έχουν κοινό μηχανισμό δράσης και η αντοχή είναι διασταυρούμενη

Η αντοχή στις φθοριοκινολόνες “χτίζεται” μέσω αλλεπάλληλων μεταλλαγών

Αντοχή στις φθοριοκινολόνες - S. pneumoniae

MR Jacobs et al, Clin Lab Med, 2004

Ευχαριστώ για την προσοχή σας