Δημοσίευση : Front Microbiol. 2022; 13: 988671.
Δημοσιεύθηκε στο διαδίκτυο 20 Ιουλίου 2022. doi: 10.3389/fmicb.2022.988671
Στρεπτόκοκκοι σε μολυσματικές ασθένειες – παθογόνοι μηχανισμοί και ανοσοαποκρίσεις του ξενιστή
Από τους : Simone Bergmann , 1 Marcus Fulde , 2 και Nikolai Siemens 3
Διαβάστε το πρωτότυπο OPEN ACCESS άρθρο εδώ
Το γένος Streptococcus περιλαμβάνει πάνω από πενήντα είδη που ταξινομούνται σε αλφαβητικές ομάδες με βάση τα αντιγόνα της κυτταρικής επιφάνειας σύμφωνα με τον Lancefield (1928). Αν και η πλειονότητά τους αποτελούν μέρος της ανθρώπινης ή ζωικής μικροχλωρίδας, προκαλούν επίσης ασθένειες (Krzysciak et al., 2013 ). Οι περισσότερες στρεπτοκοκκικές λοιμώξεις είναι ήπιας φύσης. Ωστόσο, αυτά τα βακτηριακά είδη προκαλούν επίσης εξαιρετικά διεισδυτικές ασθένειες. Αυτές περιλαμβάνουν, ενδεικτικά, νεκρωτικές λοιμώξεις του δέρματος και των μαλακών μορίων (NSTIs, S. pyogenes ) (Siemens et al., 2020 ), πνευμονία, σήψη και μηνιγγίτιδα ( S. pneumoniae, S. suis ) (Votsch et al., 2018 , Steinert et al., 2020; Palmer and Kimmey, 2022 ), νεογνική σήψη ( S. agalactiae ) (Armistead et al., 2019 ) και ενδοκαρδίτιδα ( S. anginosus ) (Reissmann et al., 2010 ). Η επεμβατικότητα συνδέεται με μια πληθώρα βακτηριακών παραγόντων καθώς και παραγόντων ξενιστή. Οι λοιμογόνοι παράγοντες βοηθούν τα παθογόνα να ξεφύγουν από την ανοσολογική απόκριση του ξενιστή, ενώ η ανεξέλεγκτη και υπερβολική ενεργοποίηση των παραγόντων ξενιστή μπορεί να επιδεινώσει την εξέλιξη της νόσου (Doran et al., 2016; Siemens et al., 2020; Steinert et al ., 2020 ). Κατά συνέπεια, όλες αυτές οι ενέργειες μπορούν να οδηγήσουν σε σημαντική βλάβη του ιστού του ξενιστή, βακτηριακή διάδοση και επακόλουθο θάνατο του ξενιστή.
Για αυτό το Ερευνητικό Θέμα συγκεντρώσαμε οκτώ εργασίες, συμπεριλαμβανομένων επτά πρωτότυπης έρευνας και ενός άρθρου ανασκόπησης. Η ανασκόπηση και δύο πρόσθετες ερευνητικές εργασίες περιγράφουν την επιδημιολογία και τους καθοριστικούς παράγοντες λοιμογόνου δράσης του S. agalactiae (στρεπτόκοκκος ομάδας Β [GBS]). Furuta et al. και συζητήσουν τον κλινικό αντίκτυπο των νεογνικών διεισδυτικών λοιμώξεων από GBS. Οι συγγραφείς υπογραμμίζουν βασικές πτυχές της μετάδοσης του GBS από τη μητέρα στο βρέφος, την απόκτηση παθογόνου, την παθογένεση του GBS και προτείνουν ότι θα είναι κλειδί για μελλοντικές θεραπείες ο εντοπισμός κρίσιμων παθογόνων μηχανισμών του GBS στα βρέφη. Το GBS παράγει μεμβρανικά κυστίδια (MVs), τα οποία εμπλέκονται στην παθογένεση της νόσου (Armistead et al., 2021 ). McCutcheon et al.ποσοτικοποιήθηκε η παραγωγή MV από διαφορετικά προϊόντα απομόνωσης GBS και εξετάστηκε η σύνθεση πρωτεΐνης. Η μελέτη αποκάλυψε ότι η παραγωγή και η σύνθεση του MV εξαρτάται από το στέλεχος. Περιέχουν λοιμογόνους και ανοσοτροποποιητικούς παράγοντες. Οι συγγραφείς καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι τα GBS MV δυνητικά έχουν συγκεκριμένες λειτουργίες της γενεαλογίας στη λοιμογόνο δράση. Η μελέτη των Jones et al. παρουσιάζει σημαντικά επιδημιολογικά αποτελέσματα. Χαρακτηρίστηκαν 100 απομονώσεις GBS, 50 που ελήφθησαν από επιχρίσματα ορθοκολπικού ελέγχου εγκύων γυναικών και 50 από καλλιέργειες αίματος επεμβατικών λοιμώξεων. Ο καψικός γονότυπος Ia ήταν κυρίαρχος σε στελέχη αποικισμού ενώ ο γονότυπος V ήταν κυρίαρχος στα διηθητικά στελέχη. Όλα τα στελέχη ήταν ευαίσθητα στην πενικιλίνη. Ανησυχητικό, δύο στελέχη έδειξαν μειωμένη ευαισθησία στην κεφτριαξόνη και βρέθηκαν να έχουν μοναδικά αλληλόμορφα σεpbp2X και pbp1A . Αρκετές μελέτες εντόπισαν σημειακές μεταλλάξεις στο pbp2x , οι οποίες συσχετίστηκαν με μειωμένη ή μη ευαισθησία στα αντιβιοτικά β-λακτάμης στους στρεπτόκοκκους (Southon et al., 2020 ; Mcgee et al., 2021 ; Beres et al., 2022 ). Επομένως, η εμφάνιση τέτοιων κλώνων απαιτεί συνεχή παρακολούθηση.
Δεδομένου ότι το S. pyogenes προκαλεί οξείες λοιμώξεις στον άνθρωπο, δεν θεωρήθηκε ως κύριο είδος που σχηματίζει βιοφίλμ. Μια πρόσφατη μελέτη εντόπισε βιομεμβράνες στο 32% των ασθενών με NSTI, οι οποίες μπορεί να είναι ανησυχητικές για τη θεραπεία αυτών των λοιμώξεων (Siemens et al., 2016 ). Επομένως, οι Skutlaberg et al. ανέλυσε την ικανότητα σχηματισμού βιοφίλμ 57 απομονώσεων S. pyogenes NSTI διαφορετικών τύπων emm και τα συσχέτισε με δημογραφικά στοιχεία ασθενών και κλινικές μεταβλητές. Η μελέτη δείχνει ότι τα στελέχη emm 1 διαθέτουν την καλύτερη ικανότητα σχηματισμού βιοφίλμ σε σύγκριση με άλλους επεμβατικούς τύπους emm . Ωστόσο, η επίδραση του σχηματισμού βιοφίλμ στα κλινικά αποτελέσματα παραμένει αβέβαιη και απαιτεί περαιτέρω μελέτες.
Δύο ερευνητικές μελέτες ασχολούνται με συστατικά που σχετίζονται με το κυτταρικό τοίχωμα του S. suis . Το S. suis είναι ένα κοινό παθογόνο των χοίρων. Για να ξεφύγουν από την ανοσοκάθαρση, οι στρεπτόκοκκοι τροποποιούν το LTA ενσωματώνοντας D-αλανίνη (Percy and Grundling, 2014 ). Η μελέτη των Öhlmann et al. καταδεικνύει ότι η D-αλανυλίωση των LTAs σχετίζεται με μειωμένη εναπόθεση συμπληρώματος παράγοντα C3 στην επιφάνεια του S. suis , αυξημένη αντίσταση σε αντιμικροβιακά πεπτίδια και μειωμένη φαγοκυττάρωση. Οι συγγραφείς συμπεραίνουν ότι το S. suis τροποποιεί την επιφάνειά του για να αποφύγει την αναγνώριση και την κατάποση από τα φαγοκύτταρα. Η μελέτη των Cabezas et al.παρουσιάζει νέα ευρήματα σχετικά με την εξειδίκευση του υποστρώματος της πρωτεΐνης SntA αγκυροβολημένης στο κυτταρικό τοίχωμα. Το SntA είναι μια φωσφοϋδρολάση, η οποία υδρολύει το c-di-AMP. Στα περισσότερα βακτήρια, το c-di-AMP εμπλέκεται κυρίως στη διατήρηση της σωστής πίεσης στρεβλώσεων (Commichau and Stulke, 2018 ). Ωστόσο, όταν τα παθογόνα βρίσκονται ενδοκυτταρικά, η εκκρινόμενη c-di-AMP ανιχνεύεται από τα κύτταρα-ξενιστές. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την εξαρτώμενη από το STING επαγωγή IFN από τον ξενιστή, η οποία διευκολύνει την ανοσοκάθαρση. Ως εκ τούτου, είναι ζωτικής σημασίας για το S. suis να εκφράζει μια υδρολάση υψηλής συγγένειας, η οποία ελέγχει την ποσότητα της εκκρινόμενης c-di-AMP.
Οι βακτηριοσίνες είναι αντιμικροβιακά πεπτίδια που παράγονται από βακτήρια που στοχεύουν άλλα, συχνά στενά συγγενικά είδη, για να αποκτήσουν πλεονέκτημα στις βακτηριακές κοινότητες (Vogel and Spellerberg, 2021 ). Ο Streptococcus anginosus παράγει αγγικίνη. Η αγγικίνη αναστέλλει άλλα είδη στρεπτόκοκκου, τη Listeria spp., και διάφορους εντερόκοκκους. Η παραγωγή αγγικίνης ρυθμίζεται από το σύστημα ανίχνευσης απαρτίας Sil το οποίο, μεταξύ άλλων, περιέχει τη γενετική πληροφορία για την πρωτεάση CAAX SilX. Είναι γνωστό ότι οι στρεπτόκοκκες πρωτεάσες CAAX από συστάδες βακτηριοσίνης εμπλέκονται στην ανοσία στις βακτηριοσίνες, τις επεξεργάζονται ή λειτουργούν ως υποδοχείς. Vogel et al.έχουν βρει στοιχεία για μια νέα λειτουργία των πρωτεασών CAAX: με την επεξεργασία του SilCR, του πεπτιδίου σήματος του συστήματος Sil, το SilX θα μπορούσε τώρα να είναι λιγότερο ενδεικτικό μιας πιθανής αυτοανοσίας ή μιας άμεσης αλληλεπίδρασης βακτηριοσίνης, αλλά μάλλον τη βάση για έναν έμμεσο ρυθμιστικό μηχανισμό παραγωγής και επεξεργασίας βακτηριοσίνης.
Οι λοιμώξεις της κυκλοφορίας του αίματος από στρεπτόκοκκους και/ή πνευμονιόκοκκους συνοδεύονται συχνά από κατεστραμμένο ενδοθήλιο (Steinert et al., 2020 ). Ως εκ τούτου, είναι ζωτικής σημασίας να καθιερωθούν πειραματικά μοντέλα in vitro που μιμούνται τις συνθήκες ροής. Η εργασία των Kopenhagen et al. παρουσιάζει μια κομψή προσέγγιση για τη μελέτη της μετανάστευσης και του πολλαπλασιασμού των ενδοθηλιακών κυττάρων ως δύο βασικές προϋποθέσεις για την αναγέννηση των ιστών υπό διατμητική τάση. Αυτή η τεχνική παρέχει ένα ισχυρό εργαλείο για την ανάλυση των επιπτώσεων των πνευμονιοκοκκικών λοιμώξεων σε πραγματικό χρόνο και θα πρέπει να ληφθεί υπόψη για μελλοντικές μελέτες οποιουδήποτε τύπου λοιμώξεων της κυκλοφορίας του αίματος.
Συμπερασματικά, τα οκτώ άρθρα παρέχουν νέες συναρπαστικές γνώσεις για το καλειδοσκόπιο της παθογένεσης του στρεπτόκοκκου και προσφέρουν θεμελιώδη νέα σε σχέση με τα διάφορα επιστημονικά θέματα. Ευχαριστούμε ειλικρινά όλους τους συγγραφείς και τους κριτές για τη συμβολή τους σε αυτό το ερευνητικό θέμα.