Streptococcus pyogenes

Artikel under utarbetande april 2012, ännu ej godkänd genom konsensusförfarande

---

Till innehållsförteckningen för Referensmetodik:Smittskyddslagens sjukdomar

och

falldefinitionen Beta-hemolyserande grupp A streptokocker (Streptococcus pyogenes, GAS) (invasiv infektion)

---

Streptococus pyogenes

Smittämnet

Av betahemolytiska streptokocker utgör grupp A, B, C och G de viktigaste humanpatogenerna. I det följande beskrivs huvudsakligen Grupp A streptokocker.

Streptococcus pyogenes (S. pyogenes, elementkod i NPU-kodsystemet ATCC 12344) är vid sidan av Grupp A streptokocker (GAS), referensbeteckning för betahemolyserande streptokocker som uttrycker grupp A-specifikt polysackaridantigen (enligt Lancefield, C-substans) i cellväggen, som kan påvisas genom exempelvis agglutination.

S. pyogenes är grampositiva kocker som i preparat framträder i långa kedjor om ett flertal individuella bakterieceller. S. pyogenes ger beta-hemolys (orsakad av syrestabilt S-lysin) på substrat innehållande blod, indelas serologiskt i ett 30-tal T-typer och ca 100 M-typer; med sekvenstypning av genen för M-protein, emm, har antalet kända typer ökat till över 150.

S. pyogenes förekommer inte sällan i luftvägarna hos asymptomatiska bärare, men kan ge upphov till en rad infektioner som halsfluss, scharlakansfeber, impetigo, erysipelas och sårinfektioner liksom sekundär glomerulonefrit och reumatisk feber. Invasiva infektioner som fasciiter och septikemi, med hög mortalitet, är anmälningspliktiga enligt smittskyddslagen.

Patogenes

M-protein, superantigener (sAg) och cystein protease (CP) är virulensfaktorer hos S. pyogenes som är av av särskild betydelse vid invasa infektioner. M-protein är ett antifagocytärt, typvariabelt ytprotein. Immunförsvaret mot S. pyogenes beror främst på typspecifika, opsoniserande anti-M antikroppar. I djurmodell har det visats att lösliga komplex av M-protein och fibrinogen vid bindning till endotel kan spela en central roll vid uppkomsten av akut lungskada. Ett tiotal sAg finns hos GAS och förekommer i varierande grad hos enskilda stammar; sAg speA och speC är identiska med erytrogena toxinerna A resp. C. Genom icke-immun bindning till T-celler samt till antigenpresenterande celler sker kraftigt cytokinpåslag med bl.a. cirkulatorisk påverkan och organsvikt som följd. CP (identiskt med erytrogent toxin B) kan ge frisättning av bradykinin, en viktig chockmediator.

Klinik

Som etiologiska agens till övre luftvägsinfektioner inom genus Streptococcus dominerar S. pneumoniae (otit, akut sinuit) och S. pyogenes (tonsillit). Även betahemolyserande streptokocker Lancefield grupp C (GCS) och betahemolyserande streptokocker Lancefield grupp G (GGS) är kända patogener framför allt vid tonsillit (15-20 % av odlingspositiva svalgprov). Streptococcus agalactiae (GBS) kan också isoleras vid symtomatisk svalginfektion men dess betydelse är omdiskuterad.

Tonsillit orskadad av S. pyogenes karakteriseras av smärta vid sväljning, lokal rodnad i farynx och tonsiller, ibland proppar och beläggningar på tonsillerna och adeniter på halsen. Feber, allmän sjukdomskänsla och trötthet är vanligt. Samtidig förekomst av petekier i mjuka gommen, impetigo, paronykier, skarlatina, infektioner i näs- och munvinklar, hudsår och perianal dermatit kan leda tanken till streptokocketiologi, men annars är etiologisk differentialdiagnostik enbart på basen av den kliniska svalgbilden osäker.

Komplikationer till streptokockorsakad svalginfektion uppträder dels lokalt i form av framför allt peritonsillit, dels som fjärrkomplikationer som akut glomerulonefrit och reumatisk feber, vilka dock är sällsynta i Sverige. Svalget kan också vara ingångsport till en disseminerad streptokockinfektion med sepsis. S. pyogenes är ett ovanligt fynd vid infektioner i nedre luftvägar men samband med utbrott av allvarliga GAS-infektioner i slutet på 1980-talet sågs ett ökande antal fall med svår nedre luftvägsinfektion (trakeit, pneumoni och pleuraempyem). GCS/GGS är ovanliga som agens vid nedre LVI och förekommer främst hos patienter med nedsatt immunförsvar.

Exempel på svår invasiv mjukdelsinfektion orsakad av S. pyogenes är framför allt nekrotiserande fasciit (Nf). Denna före 1990-talet extremt sällsynta form av Nf benämns Typ II eller hemolytiskt streptokockgangrän. Undantagslöst S. pyogenes, oftast av T-typ 1, 3, 12 eller 28 etiologiskt agens. Produktion av pyrogena exotoxiner (i första hand SpeA och SpeB men också SpeC, SpeF, Ssa, SmeZ, SmeZ2, SpeG, SpeH och SpeJ) kan ge snabba och dramatiska septiska reaktioner p.g.a. sina superantigena egenskaper. Individer som saknar antikroppar mot exotoxiner och det aktuella M-proteinet tros utgöra en riskgrupp för svår sjukdom. Vissa gener som kodar för exotoxiner kan överföras horisontellt mellan olika stammar och är inte med nödvändighet bundna till viss M eller T-typ. I enstaka fall har S. aureus isolerats ihop med S. pyogenes.

Epidemiologi

Cirka 20 % vuxna och upp till 30 % barn är vid epidemier under vinterhalvåret bärare av grupp A, C eller G streptokocker. Asymtomatiskt bärarskap i svalget av S. pyogenes är sällsynt hos vuxna, < 1 %, men 6 % hos barn i skolåldern och 11 % hos barn < 4 år enligt en stor dansk studie; högre siffror har dock rapporterats från USA och vissa andra länder.

Streptokockutbrott på institutioner, som t.ex. daghem/förskolor, kan vara långdragna. Det krävs ofta samordnade insatser. Samtidig behandling av personer med sjukdomssymtom är ofta motiverad om streptokocker konstaterats.

Invasiva infektioner med S. pyogenes är sedan juli 2004 anmälningspliktiga. Under perioden 2005-2011 rapporterades årligen 252-461 fall till SMI, med en mortalitet upp till 17%.

Prevention

Vacciner mot S pyogenes saknas ännu. Beträffande GAS förefaller konjugat av flera M-proteiner tänkbart, men typrikedomen och vissa immunologiska korsreaktioner med human vävnad utgör betydande svårigheter

Provtagning

Indikation

Vid tonsillit bör prov tas för mikrobiologisk diagnostik med snabbtest för detektion av S. pyogenes i svalgprov. Utfaller detta negativt rekommenderas prov för odlingsdiagnostik innan antibiotikabahandling inleds. Aktuella målbakterier vid tonsillit kan förutom S. pyogenes i första hand vara GCS eller GGS, Arcanobacterium haemolyticum, Corynebacterium diphtheriae (C. ulcerans, C. pseudotuberculosis) eller Fusobacterium necrophorum.

Vid misstanke på streptokockorsakad NLI bör blod-, nasofarynx- och svalgodling tas, ev. även BAL med borstprov.

Vid misstanke om invasiv infektion med S. pyogenes tas prov från blod och annan relevant lokal.

Provtagning och transport

• Tonsillit: Se Munhåla, svalg-provtagning och odling
• Nedre luftvägar: Se Bakteriella nedre luftvägsinfektioner-provtagning
• Blod: Se Provtagning-blododling
• Invasiva infektioner: Se Hud och mjukdelar: Provtagning-praktiskt utförande

Laboratoriediagnostik

Allmänt

Odling är referensmetod för påvisande av S. pyogenes i kliniska prov. För mikrobiologisk diagnostik vid tonsilliter är någon av snabbtesterna för direktpåvisning av S. pyogenes goda alternativ för primärdiagnostik. För kartläggning av bärarskap är odling förstahandsval eftersom snabbtesterna generellt har för låg känslighet. Dessa tester är enbart godkända för diagnostik av svalgprover, men kan på grund av sin höga specificitet vara användbara som komplement för diagnosiken av nekrotiserande fasciiter.

Metoder för påvisande av nukleinsyra har utvecklats för identifiering av S. pyogenes i svalgprov, men deras roll i diagnostiken är oklar.

Primärisolering

Svalgprov

• Referensmedium: Dubbelskiktad fårblodagar, se ÖLI-bilaga 3.

Den dubbelskiktade blodplattan underlättar bedömningen av hemolys men ger ingen ökad isoleringsfrekvens (1). Blod från till exempel häst hemolyseras av flera andra species och föranleder därför fler verifieringstester. Fårblod saknar tillräcklig mängd V-faktor (NAD) för att understödja växt av Haemophilus species.

• Selektivt medium (ej referenssubstrat): Interfererande mikroorganismer i normalfloran kan hämma utväxten av betahemolyserande streptokocker varför selektiva substrat har använts för att öka utbytet. Kristallviolett (dominerande komponenet i gentianaviolett), 1 g/L, har använts framför allt som hämmare av Staphylococcus aureus. Vid användning av selektiva substrat får man alltid en mer eller mindre uttalad hämning även av de betahemolyserande streptokockerna. Möjligheten att studera relationen till övrig svalgflora går förlorad vilket ger en sämre helhetsbedömning. Selektiva medier bör därför alltid användas tillsammans med ett icke-selektivt substrat.

• Utodling och inkubering: Hemolysen framträder bäst efter anaerob inkubering. Ett växlande antal stammar ger över huvud taget ingen hemolys vid aerob inkubering. Inkubering i CO₂-miljö kan ha negativ effekt genom att andra streptokockarter i normalfloran kan stimuleras och hämma S. pyogenes (2).

Prov inkuberas anaerobt i 36 ºC och avläses efter 1 och 2 dygn.

Avläsning, identifiering

• Presumtiv diagnos: Stora, katalsasnegativa kolonier med klar beta-hemolys överensstämmande med grupp A, C, G streptokocker identifieras med agglutination (kommersiellt reagens). S pyogenes, i motsats till GCS och GGS, uppvisar som regel känslighet för bacitracin, även om bacitracinresistens noteras i någon procent. Det skall observeras att en bacitracinzon endast indikerar misstänkt S. pyogenes eftersom även vissa grupp C och G streptokocker är bacitracinkänsliga. Positivt pyrrolidonylaminopeptidas (PYR)-test kan vid behov verifiera diagnosen S. pyogenes.
• Slutlig verifiering: Grupptillhörigheten säkerställs genom agglutination med specifika antisera.

I tveksamma fall utförs VP-test för att utesluta S. anginosus-gruppen (tidigare S. milleri-gruppen) som är VP-positiva och framträder med små ofta beta-hemolyserande kolonier (”pinpoint”).

Se också avsnitt Enterokocker och streptokocker-minimikriterier vid speciesbestämning för minimikriterier för flera olika bakteriearter.

Nedre luftvägar

Odlingspåvisningen följer de allmänna principerna i Bakteriella nedre luftvägsinfektioner-Odlingsmetodik.

Blododlingar

Odlingspåvisningen följer de allmänna principerna i Blododling-inkubering, avläsning och åtgärder vid fynd.

Hud och mjukdelar

Odlingspåvisningen följer principerna i Provsättning och Enterokocker och streptokocker-minimikriterier vid speciesbestämning

Övriga diagnostiska metoder

Direktpåvisning med snabbtest

Under 80-talet lanserades immunologiska snabbtest för detektion av S. pyogenes i svalgprov. De första testen grundades på agglutinationsteknik. Dessa test har inte lika goda prestanda som de enzymimmunologiska eller immunkromatografiska test, som nu dominerar marknaden, och de är heller inte lika enkla att bedöma. Numera finns test som i utvärderingar mot odling på bakteriologiskt laboratorium ger en känslighet på över 90 %, vid riklig växt, och en specificitet på över 95 %.

Snabbtest för detektion av S. pyogenes i svalgprov skall användas för diagnostik vid klinisk misstanke om S. pyogenes-infektion. Vid asymtomatiskt bärarskap, då bakterietalet ofta är lågt, har dessa test inte tillräcklig känslighet. Såväl intern som extern kvalitetssäkring är ett villkor. Man skall vara medveten om att streptokocker grupp C och G ej påvisas med snabbtest.

Vid särskilda frågeställningar kan testet även användas på provmaterial från sår, exempelvis vid svåra infektionstillstånd som nekrotiserande fasciiter. Det skall observeras att testerna inte är validerade för detta ändamål.

Serologi

Antistreptolysintitrering (ASO) och antideoxyribonukleas B test (ADnaseB) kan vara av värde i selekterade fall, speciellt vid misstanke på reumatisk feber eller akut poststreptokocknefrit samt vid utredning av postinfektiös artrit.

Nukleinsyradetektion

Kommersiella tester för amplifiering av nukleinsyra från S. pyogenes i svalgprov marnadsförs som alternativ till direkttesterna och odling. Jämfört med odling har de uppvisat en känslighet på drygt 90 % och en specificitet drygt 98 %. Deras roll i diagnostiken är ännu oklar.

Indikationer för resistensbestämning

Hos grupp A streptokocker ses en ökning av isolat med resistens mot makrolidantibiotika (erytromycin, roxitromycin, klaritromycin och azitromycin). Lokala screeningundersökningar bör genomföras regelbundet t ex 1-2 månader/år. Om incidensen av erytromycinresistens är >5 % bör införande av rutinmässig resistensbestämning av grupp A streptokocker övervägas.

Epidemiologisk typning

Epidemiologisk typning av S. pyogenes kan vara aktuell vid större anhopning av streptokockinfektioner för att klarlägga spridningen men också för att följa förändringar i serotypmönstret över tid i relation till uppträdandet av speciella streptokocksjukdomar, tex reumatisk feber och, akut glomerulonefrit. Utbrott av allvarliga, stundom dödligt förlöpande streptokockinfektioner har också visat värdet av en epidemiologisk typning. Serotypning av streptokocker är inte rutinmetod vid diagnostik av S. pyogenes från övre luftvägarna.

Klassisk T-typning av S. pyogenes har numera begränsat epidemiologiskt värde. Sera för T-typning finns visserligen ännu kommersiellt tillgängliga, men andra typningsmetoder har blivit vanligare. T-proteinet, som utnyttjats för agglutination mot T-sera, har på senare tid visats vara en del av bakteriens pilus-struktur . Vidare kan bakterierna serologiskt indelas i ett 90-tal olika typer efter antigena skillnader i deras M-protein. M-typningen baseras på precipitation i kapillärrör eller i Ouchterlonyplatta (diffusion-i-gel) med specifika antisera. Numera har sekvensering av emm-genen, som kodar för M-proteinet, i stort ersatt den serologiska M-typningen. Antalet kända sekvenstyper är fler än 150. T-typningsresultatet skiljer sig från M/emm-typingens på så sätt att flera M/emm-typer kan återfinnas i en T-typsgrupp och vice versa. Därmed är de båda typningsmetoderna inte alltid rakt översättningsbara till varandra även om vissa givna kombinationer är de vanligast förekommande (2 referenser).

Klonal identifiering sker med pulsfältsgelelektrofores (PFGE) eller multilocus sequence typing (MLST); den senare metoden, som baseras på sekvensdata, är reproducerbar och därför att föredra vid samarbete mellan olika laboratorier.

Kvalitetskontroll

• Referensstammar för odling:
  • S. pyogenes CCUG 25570,
  • S. agalactiae CCUG 4208T,
  • GCS ATCC 12388,
  • GGS CCUG 27298,
• Referensstammar för typning:
  • GAS CCUG 4207 (ATCC 12344)
  • GBS CCUG 4208 (ATCC 13813)
  • GCS CCUG 4211 (ATCC 35666, NCTC 8543)
  • GGS CCUG 7975 (NCTC 9603)
  • GGS CCUG 33802

Svarsrutiner

Isolat som uppfyller minimikriterierna enligt ovan utsvaras: Växt av Streptococcus pyogenes

Laboratorierapportering

Luftvägsisolat eller isolat från hud rapporteras ej. Invasiv infektion med S. pyogenes är anmälningspliktig. Detta innebär att även STSS och nekrotiserande fasciit, även utan blododlingsfynd, är anmälningspliktiga enligt falldefinitionerna.

Referensfunktioner

Ej beslutade

REFERENSER

• 1. Dykstra MA, Mc Laughlin JC, Sankte RC. Comparison of medhods and techniques for detection of group A streptococci in throat swab specimens, J Clin Microbiol 1979;9:236-238.
• 2. Kellogg JA. Minireview. Suitability of throat culture procedures for detection of group A streptococci and as reference standards for evaluation of streptococcal antigen detection kits. J Clin Microbiol 1990;28:165-159.
• 3. Prisa DN. Colistin-Oxolinic acid-blood agar: a new selective medium for streptococci. J Clin Microbiol 1954;19:4-7.
• 4. Efstratiou A, Colman 0. Halm 0, Timoney, Boefgras JF, Monges D. Biochemical differences among human and animal streptococci of Lancefield group C or group G. J Med Microbiol 1994;41:145-148.
• 5. Maxted WR, Widdowson JP, Fraser CAM, Ball LC, Bassett DCJ. The use of the serum opacity reaction in the typing of group A streptococci. J Med Miorobiol l973;6:83-O0.
• 6 Seppälä H, Wuopio-Varkila J, österblad M, Jahkola M, Rummukainen M, Holm SE, Huovinen P. Evaluation of antibodies for epidemiologic typing of Group A streptococci. J Infect Dis 1994;169:519-525.
• 7. Klein GC, Baker CN, Addison BV, Moody MD. Microtest for Streptococcal Antideoxyribonuclease B. Appl. Microbiol 1969;18:204-206.
• Facklam R. 2002. What happened to the sreptococci: Overview of taxonomic and nomenclature changes. Clin Microbiol Rev 15: 613-630.
• Herwald H, Cramer H, Mörgelin M et al. 2004. M protein, a classic bacterial virulence determinant, forms complexes with fibrinogen that induce vascular leakage. Cell 116:367.
• Holm S, Norrby A, Bergholm AM, Norgren M. 1992. Aspects of pathogenesis of severe group A streptococcal infections in Sweden, 1998-1989. J Infect Dis 166:31.
• Larsson C, Stålhammar-Carlemalm M, Lindahl G. 1996. Experimental vaccination against group B streptococcus, an encapsulated bacterium, with highly purified preparations of cell surface proteins Rib and α. Infect Immun 64:3518.
• Mora M, Bensi G, Capo S, Falugi F, Zingaretti C, Manetti AG, Maggi T, Taddei AR, Grandi G, Telford JL. Group A Streptococcus produce pilus-like structures containing protective antigens and Lancefield T antigens. Proc Natl Acad Sci USA. 2005;102:15641-6.
• Johnson DR, Kaplan EL, VanGheem A, Facklam RR, Beall B. Characterization of group A streptococci (Streptococcus pyogenes): correlation of M-protein and emm-gene type with T-protein agglutination pattern and serum opacity factor. J Med Microbiol 2006; 55:157-164.
• Luca-Harari B, Darenberg J, Neal S, Siljander T, Strakova L, Tanna A, Creti R, Ekelund K, Koliou M, Tassios PT, van der Linden M, Straut M, Vuopio-Varkila J, Bouvet A, Efstratiou A, Schalén C, Henriques-Normark B; Strep-EURO Study Group
• Jasir A. Clinical and microbiological characteristics of severe Streptococcus pyogenes disease in Europe. J Clin Microbiol 2009;47:1155-1165.
• Darenberg J, Luca-Harari B, Jasir A, Sandgren A, Pettersson H, Schalén C, Norgren M, Romanus V, Norrby-Teglund A, Normark BH. Molecular and clinical characteristics of invasive group A streptococcal infection in Sweden. Clin Infect Dis. 2007;45:450-8.
• Chapin, K.C., et al. Performance characteristics and utilization of rapid antigen test, DNA probe, and culture for detection of group A streptococci in an acute care clinic. J Clin Microbiol. 2002;40:4207-4210.