Ursachen und Pathogenese der Streptokokkeninfektion

Ursachen einer Streptokokkeninfektion

Die Erreger einer Streptokokkeninfektion sind unbewegliche, fakultativ anaerobe, grampositive Kokken der Gattung Streptococcus aus der Familie der Streptococcaceae. Die Gattung umfasst 38 Arten, die sich in Stoffwechselmerkmalen, kulturellen und biochemischen Eigenschaften sowie ihrer antigenen Struktur unterscheiden. Die Zellteilung erfolgt nur in einer Ebene, daher sind sie paarweise (Diplokokken) angeordnet oder bilden Ketten unterschiedlicher Länge. Einige Arten besitzen eine Kapsel. Die Erreger können bei einer Temperatur von 25–45 °C wachsen, das Temperaturoptimum liegt bei 35–37 °C. Auf dichtem Nährboden bilden sie Kolonien mit einem Durchmesser von 1–2 mm. Auf Medien mit Blut sind Kolonien einiger Arten von einer Hämolysezone umgeben. Ein obligatorisches Merkmal, das alle Vertreter der Gattung Streptokokken kennzeichnet, sind negative Benzidin- und Katalasetests. Streptokokken sind in der Umwelt resistent; sie können viele Monate in getrocknetem Eiter oder Auswurf überleben. Eine Erhitzung auf 60 °C über 30 Minuten halten die Erreger aus: Unter dem Einfluss von Desinfektionsmitteln sterben sie innerhalb von 15 Minuten ab.

Basierend auf der Struktur gruppenspezifischer Polysaccharid-Antigene (Substanz C) der Zellwand gibt es 17 serologische Streptokokkengruppen, die mit lateinischen Buchstaben (AO) bezeichnet werden. Innerhalb der Gruppen werden Streptokokken basierend auf der Spezifität der Protein-M-, P- und T-Antigene in serologische Varianten unterteilt. Streptokokken der Gruppe A besitzen ein breites Spektrum an Superantigenen: erythrogene Toxine A, B und C, Exotoxin F (mitogener Faktor), Streptokokken-Superantigen (SSA), erythrogene Toxine (SpeX, SpeG, SpeH, SpeJ, SpeZ, SmeZ-2). Superantigene können mit Antigenen des Haupthistokompatibilitätskomplexes interagieren, die auf der Oberfläche antigenpräsentierender Zellen und mit variablen Regionen der Beta-Kette von T-Lymphozyten exprimiert werden. Dies führt zu deren Proliferation und einer starken Freisetzung von Zytokinen, TNF-α und γ-Interferon. Darüber hinaus sind Streptokokken der Gruppe A in der Lage, biologisch aktive extrazelluläre Substanzen zu produzieren: Streptolysine O und S, Streptokinase, Hyaluronidase, DNase B, Streptodornase, Lipoproteinase, Peptidase usw.

Die Zellwand von Streptokokken besteht aus einer Kapsel, einem Protein, einem Polysaccharid (gruppenspezifisches Antigen) und einer Mukoproteinschicht. Ein wichtiger Bestandteil von Streptokokken der Gruppe A ist Protein M, dessen Struktur den Fimbrien gramnegativer Bakterien ähnelt. Protein M (typspezifisches Antigen) ist der wichtigste Virulenzfaktor. Antikörper dagegen bieten langfristige Immunität gegen wiederholte Infektionen. Mehr als 110 serologische Typen unterscheiden sich jedoch in der Struktur von Protein M, was die Wirksamkeit humoraler Abwehrreaktionen deutlich verringert. Protein M hemmt phagozytische Reaktionen, indem es direkt auf Phagozyten einwirkt, Rezeptoren für Komplementkomponenten und Opsonine maskiert und Fibrinogen, Fibrin und deren Abbauprodukte an seiner Oberfläche adsorbiert. Es besitzt die Eigenschaften eines Superantigens und verursacht eine polyklonale Aktivierung von Lymphozyten und die Bildung niedrigaffiner Antikörper. Solche Eigenschaften spielen eine bedeutende Rolle bei der Verletzung der Toleranz gegenüber Gewebeisoantigenen und bei der Entwicklung von Autoimmunerkrankungen.

Die Eigenschaften typspezifischer Antigene besitzen auch das T-Protein der Zellwand und die Lipoproteinase (ein Enzym, das lipidhaltige Bestandteile des Säugetierbluts hydrolysiert). Streptokokken verschiedener M-Varianten können den gleichen T-Typ oder einen Komplex von T-Typen aufweisen. Die Verteilung der Lipoproteinase-Serotypen entspricht genau bestimmten M-Typen, jedoch wird dieses Enzym von etwa 40 % der Streptokokkenstämme produziert. Antikörper gegen T-Protein und Lipoproteinase haben keine schützenden Eigenschaften. Die Kapsel enthält Hyaluronsäure, einen der Virulenzfaktoren. Sie schützt Bakterien vor dem antimikrobiellen Potenzial von Phagozyten und erleichtert die Adhäsion am Epithel. Hyaluronsäure hat die Eigenschaften eines Antigens. Bakterien sind in der Lage, die Kapsel bei Gewebeinvasion durch Synthese von Hyaluronidase selbstständig zu zerstören. Der drittwichtigste Pathogenitätsfaktor ist die C5a-Peptidase, die die Aktivität von Phagozyten unterdrückt. Das Enzym spaltet und inaktiviert die Komplementkomponente C5a, die als starker Chemoattraktant wirkt.

Streptokokken der Gruppe A produzieren verschiedene Toxine. Antikörpertiter gegen Streptolysin O haben prognostischen Wert. Streptolysin S zeigt unter anaeroben Bedingungen hämolytische Aktivität und verursacht oberflächliche Hämolyse auf Blutmedien. Beide Hämolysine zerstören nicht nur Erythrozyten, sondern auch andere Zellen: Streptolysin O schädigt Kardiomyozyten und Streptolysin S Phagozyten. Einige Stämme von Streptokokken der Gruppe A synthetisieren kardiohepatisches Toxin. Es verursacht Schäden an Myokard und Zwerchfell sowie die Bildung von Riesenzellgranulomen in der Leber.

Die Mehrzahl der Streptokokken-Isolate der Gruppe B sind S. agalactiae. In den letzten Jahren haben sie zunehmend die Aufmerksamkeit von medizinischem Personal auf sich gezogen. Streptokokken der Gruppe B besiedeln üblicherweise den Nasopharynx, den Magen-Darm-Trakt und die Vagina. Man unterscheidet folgende serologische Varianten von Streptokokken der Gruppe B: la, lb, Ic, II und III. Bakterien der Serovare 1a und III wirken tropisch auf das Gewebe des Zentralnervensystems und der Atemwege und verursachen häufig Meningitis bei Neugeborenen.

Von großer diagnostischer Bedeutung sind unter anderem Pneumokokken (S. pneumoniae), die die meisten ambulant erworbenen Lungenentzündungen beim Menschen verursachen. Sie enthalten kein Gruppenantigen und sind serologisch heterogen. Je nach Struktur der Kapselantigene werden 84 serologische Varianten von Pneumokokken unterschieden.

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Pathogenese der Streptokokkeninfektion

Am häufigsten treten Erkrankungen auf, nachdem Streptokokken in die Schleimhäute des Rachens und Nasopharynx eingedrungen sind. Lipoteichonsäure, die Teil der Zellwand ist, sowie M- und F-Proteine sorgen für die Adhäsion des Erregers an der Oberfläche der Mandeln oder anderer lymphatischer Zellen. Protein M fördert die bakterielle Resistenz gegen das antimikrobielle Potenzial von Phagozyten, bindet Fibrinogen, Fibrin und deren Abbauprodukte. Bei der Vermehrung von Streptokokken werden Toxine freigesetzt, die eine Entzündungsreaktion des Mandelgewebes auslösen. Wenn Streptokokken über die Lymphbahnen in die Lymphknoten gelangen, tritt eine regionale (submandibuläre) Lymphadenitis auf. Toxische Bestandteile, die ins Blut gelangen, verursachen eine generalisierte Erweiterung kleiner Gefäße (klinisch - Hyperämie und punktförmiger Ausschlag). Die allergische Komponente, die die Gefäßpermeabilität stört, gilt als Ursache für Glomerulonephritis, Arthritis, Endokarditis usw. Die septische Komponente führt zur Anreicherung des Erregers in verschiedenen Organen und Systemen und zur Entwicklung eitriger Entzündungsherde. Das Vorhandensein gemeinsamer kreuzreagierender Antigendeterminanten in Streptokokken der Gruppe A (Protein M, nicht typspezifische Proteine, A-Polysaccharid usw.) und im Sarkolemm der Myofibrillen des Herz- und Nierengewebes bestimmt die Entwicklung von Autoimmunprozessen, die zu Rheuma und Glomerulonephritis führen. Die molekulare Mimikry ist der wichtigste pathogenetische Faktor der Streptokokkeninfektion bei diesen Erkrankungen: Antikörper gegen Streptokokkenantigene reagieren mit den Autoantigenen des Wirts. Andererseits weisen Protein M und erythrogenes Toxin Eigenschaften von Superantigenen auf und verursachen eine Proliferation von T-Zellen, wodurch eine Kaskadenreaktion der Effektorverbindung des Immunsystems und die Freisetzung von Mediatoren mit zytotoxischen Eigenschaften aktiviert werden: IL, TNF-α, Interferon-gamma. Lymphozyteninfiltration und lokale Wirkung von Zytokinen spielen eine wichtige Rolle in der Pathogenese invasiver Streptokokkeninfektionen (bei Zellulitis, nekrotischer Fasziitis, Hautläsionen, inneren Organen). Eine wichtige Rolle in der Pathogenese invasiver Streptokokkeninfektionen spielen TNF-α, LPS der körpereigenen gramnegativen Mikroflora und ihre synergistische Interaktion mit dem erythrogenen Toxin S. pyogenes.

Epidemiologie der Streptokokkeninfektion

Reservoir und Infektionsquelle sind Patienten mit verschiedenen klinischen Formen akuter Streptokokkenerkrankungen und Träger pathogener Streptokokken. Die größte Gefahr aus epidemiologischer Sicht geht von Patienten aus, deren Herde in den oberen Atemwegen lokalisiert sind (Scharlach, Mandelentzündung). Sie sind hoch ansteckend und die von ihnen ausgeschiedenen Bakterien enthalten die wichtigsten Virulenzfaktoren - eine Kapsel und ein M-Protein. Eine Infektion bei solchen Patienten führt bei anfälligen Personen am häufigsten zur Entwicklung einer manifesten Infektion. Patienten, deren Streptokokkeninfektionsherde außerhalb der Atemwege lokalisiert sind (Streptokokkenpyodermie, Otitis, Mastoiditis, Osteomyelitis usw.), sind nicht so ansteckend, was mit einer weniger aktiven Ausscheidung von Krankheitserregern aus dem Körper verbunden ist.

Die Dauer der Infektionsperiode bei Patienten mit akuter Streptokokkeninfektion hängt von der Behandlungsmethode ab. Eine rationale Antibiotikatherapie bei Patienten mit Scharlach und Mandelentzündung befreit den Körper innerhalb von 1,5 bis 2 Tagen vom Erreger. Medikamente (Sulfonamide, Tetracycline), gegen die Streptokokken der Gruppe A ganz oder teilweise ihre Empfindlichkeit verloren haben, bilden bei 40 bis 60 % der Genesenen einen Rekonvaleszenzträger.

In Gruppen mit 15–20 % Langzeitträgern zirkulieren Streptokokken normalerweise ständig. Man geht davon aus, dass die Übertragung für andere gefährlich ist, wenn die Größe des mikrobiellen Herdes mehr als 10 ³ KBE (koloniebildende Einheiten) pro Tampon beträgt. Das Ausmaß einer solchen Übertragung ist signifikant – etwa 50 % der gesunden Träger von Streptokokken der Gruppe A. In den von Trägern isolierten Kulturen des Erregers kommen virulente Stämme um ein Vielfaches seltener vor als in der Umgebung der von Patienten isolierten Stämme. Die Übertragung von Streptokokken der Gruppen B, C und G im Rachen wird viel seltener beobachtet als die Übertragung von Streptokokken der Gruppe A. Verschiedenen Daten zufolge ist die Übertragung von Streptokokken der Gruppe B in Vagina und Rektum für 4,5–30 % der Frauen typisch. Die Lokalisierung des Erregers im Körper bestimmt weitgehend die Art seiner Ausscheidung.

Der Übertragungsmechanismus der Infektion erfolgt über Aerosole (in der Luft), seltener über Kontakt (Lebensmittelweg und Übertragung durch kontaminierte Hände und Haushaltsgegenstände). Eine Infektion erfolgt in der Regel bei engem, längerem Kontakt mit einer kranken Person oder einem Träger. Der Erreger gelangt am häufigsten beim Ausatmen (Husten, Niesen, aktive Unterhaltung) in die Umwelt. Eine Infektion erfolgt durch Einatmen des entstehenden Aerosols in der Luft. Menschenansammlungen in Räumen und längerer enger Kontakt erhöhen das Infektionsrisiko. Es ist zu beachten, dass dieser Übertragungsweg in einer Entfernung von mehr als 3 m praktisch unmöglich ist.

Faktoren, die zur Übertragung des Erregers beitragen, sind schmutzige Hände, Haushaltsgegenstände und kontaminierte Lebensmittel. Weitere Faktoren, die zur Übertragung des Erregers beitragen, sind niedrige Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit im Raum. Streptokokken der Gruppe A können sich beim Eindringen in bestimmte Lebensmittel vermehren und ihre virulenten Eigenschaften lange Zeit aufrechterhalten. So sind Ausbrüche von Mandelentzündungen oder Pharyngitis beim Verzehr von Milch, Kompott, Butter, gekochtem Eiersalat, Hummer, Schalentieren, Sandwiches mit Eiern, Schinken usw. bekannt.

Das Risiko eitriger Komplikationen der Streptokokken-Genese besteht bei Verletzten, Verbrannten, Patienten in der postoperativen Phase sowie bei Frauen in der Wehenphase und Neugeborenen. Eine Autoinfektion ist möglich, ebenso wie die Übertragung von Streptokokken der Gruppe B, die urogenitale Infektionen verursachen, durch Geschlechtsverkehr. In der Neugeborenenpathologie sind die Übertragungsfaktoren infiziertes Fruchtwasser. In 50 % der Fälle ist eine Infektion während der Passage des Fötus durch den Geburtskanal möglich.

Die natürliche Anfälligkeit des Menschen ist hoch. Die Antistreptokokken-Immunität ist antitoxisch und antimikrobiell. Darüber hinaus kommt es zu einer Sensibilisierung des Körpers durch den DTH-Typ, die mit der Pathogenese vieler poststreptokokkaler Komplikationen assoziiert ist. Die Immunität bei Patienten mit einer Streptokokkeninfektion ist typspezifisch. Bei einer Infektion mit einem anderen Serovar des Erregers ist ein Rezidiv möglich. Antikörper gegen Protein M werden bei fast allen Patienten ab der 2. bis 5. Krankheitswoche und 10–30 Jahre nach der Erkrankung nachgewiesen. Sie werden häufig im Blut von Neugeborenen nachgewiesen, verschwinden aber bis zum 5. Lebensmonat.

Streptokokkeninfektionen sind weit verbreitet. In Gebieten mit gemäßigtem und kaltem Klima beträgt die Inzidenz von Rachen- und Atemwegsinfektionen 5–15 Fälle pro 100 Personen. In südlichen Gebieten mit subtropischem und tropischem Klima stehen Hautläsionen (Streptodermie, Impetigo) im Vordergrund, wobei die Inzidenz bei Kindern in bestimmten Jahreszeiten 20 % oder mehr erreicht. Kleinere Verletzungen, Insektenstiche und mangelnde Hauthygiene begünstigen ihre Entwicklung.

Nosokomiale Streptokokkeninfektionen sind in Entbindungskliniken, Kinderkliniken, chirurgischen, HNO- und Augenkliniken möglich. Die Infektion erfolgt sowohl endogen als auch exogen (durch Streptokokkenträger unter Personal und Patienten) bei invasiven medizinischen und diagnostischen Eingriffen.

Zyklizität ist eines der charakteristischen Merkmale des epidemischen Verlaufs bei Streptokokkeninfektionen. Neben der bekannten Zyklizität mit einem Intervall von 2–4 Jahren gibt es eine Periodizität mit einem Intervall von 40–50 Jahren und mehr. Die Besonderheit dieses wellenförmigen Verlaufs ist das Auftreten und Verschwinden besonders schwerer klinischer Formen. Eine beträchtliche Anzahl von Fällen von Scharlach und Tonsillopharyngitis wird durch eitrig-septische (Otitis, Meningitis, Sepsis) und immunpathologische (Rheuma, Glomerulonephritis) Prozesse kompliziert. Schwere generalisierte Infektionsformen mit begleitenden tiefen Weichteilverletzungen wurden früher mit dem Begriff „Streptokokkengangrän“ bezeichnet. Seit Mitte der 80er Jahre ist in vielen Ländern ein Anstieg der Inzidenz von Streptokokkeninfektionen zu verzeichnen, der mit Veränderungen in der nosologischen Struktur der durch S. pyogenes verursachten Erkrankungen einhergeht. Es wurden erneut Gruppenfälle schwerer generalisierter Formen registriert, die oft tödlich verlaufen (Toxisches Schocksyndrom (TSS), Septikämie, nekrotische Myositis, Fasziitis usw.). In den USA werden jährlich 10.000 bis 15.000 Fälle einer invasiven Streptokokkeninfektion registriert, von denen 5 bis 19 % (500 bis 1.500 Fälle) eine nekrotische Fasziitis sind.

Durch den weit verbreiteten Einsatz von Laborforschungsmethoden konnte festgestellt werden, dass die Rückkehr invasiver Streptokokkenerkrankungen mit einer Veränderung der in der Bevölkerung zirkulierenden Serotypen des Erregers einhergeht: Rheumatogene und toxigene Serotypen haben die M-Serotypen ersetzt. Darüber hinaus hat die Inzidenz von rheumatischem Fieber und toxischen Infektionen (toxische Tonsillopharyngitis, Scharlach und TSS) zugenommen.

Der wirtschaftliche Schaden durch Streptokokkeninfektionen und deren Folgen ist etwa zehnmal höher als der durch Virushepatitis. Unter den untersuchten Streptokokken sind Mandelentzündung (57,6 %), akute Atemwegsinfektionen mit Streptokokken-Ätiologie (30,3 %), Erysipel (9,1 %), Scharlach und aktiver Rheuma (1,2 %) und schließlich akute Nephritis (0,7 %) die wirtschaftlich bedeutendsten.

Primäre Streptokokkeninfektionen machen 50–80 % der saisonalen Morbidität aus. Respiratorische Streptokokkeninfektionen weisen eine ausgeprägte Herbst-Winter-Frühjahrs-Saisonalität auf. Die saisonale Morbidität wird hauptsächlich bei Kindern in Vorschuleinrichtungen festgestellt.

Der Zeitpunkt des saisonalen Anstiegs der Morbidität wird entscheidend durch die Bildung oder Erneuerung organisierter Gruppen und deren Anzahl beeinflusst.

In organisierten Gruppen, die einmal jährlich erneuert werden, ist ein einmaliger saisonaler Anstieg der Infektionen zu beobachten. Bei einer doppelten Erneuerung ist ein doppelter saisonaler Anstieg der Morbidität zu beobachten, der insbesondere für Militärgruppen charakteristisch ist. Das erste Morbiditätsmaximum, das mit der Wehrpflicht im Frühjahr verbunden ist, wird im Juni/Juli beobachtet, das zweite, verursacht durch die Wehrpflicht im Herbst, im Dezember/Januar.

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