مواضيع المحاضرة: Streptococcus pyogenuso, Streptococcus agalactae, Streptococcus bovis, Streptococcus faecalis, Streptococcus pneumonia and Streptococcus viridians
background image

 

True bacteria – Cocci-  Gram positive cocci 

Streptococci 

 

         Most of Strep. species are commensal resident of mouth, throat, so 

several  may  act  as  opportunistic  pathogens,  also  few  spp.  like 

Streppyogenes and Strep. agalactiae act as primary pathogen. 

 

Classification of Streptoccoci 

       Strep. are classified by 2 major methods: 

1- Classification  by hemolytic activity: 

The  initial  classification  of  the  Strep.  depends  on  the  type  of 

hemolysin  produced  on  blood  agar  (under  anaerobic  conditions  about 

(5-10 % Co

2

): (Figure 1). 

a-  Strains  that  produce  soluble  hemolysin(Streptolysin  O  or  S) 

colonies  that  produce  streptolysin  causing  complete  clearness  around 
the colony in blood agar are called β-hemolytic Streptococci e.g  
Strep. pyogenes, Strep. agalactiae. 

b- Strains that produce insoluble hemolysin which causes partial lysis 
called α-hemolytic Streptococci e.g Strep. pneumonia, Strep.viridans.  
c- Starins that are non-hemolytic, give no change around the colonies 
called γ-hemolytic streptococci e.g Strep. faecalis

2- Serological classification (Lancefield classification).(Figure 2) 

 

Made  by  Lancefield,  based  on  the  presence  of  polysaccharide 

antigen 

called 

"C-substance"  or  "C-carbohydrate"  present  in  the  cell  wall  which  differ 

from  group  to  another  .A,B,C,D  which  are  implicated  in  human 

infections,  and  E,F,H,G  and  K-U  which  are  implicated  in  animal 

infections. 

 Group A causes tonsillitis in human. 
 Group B causes mastitis which is transmitted from cows to human 

through contaminated milk. 


background image

 Group C causes strangles disease which transmitted to human from 

horses.  

 Group D which are enterococci present as normal flora in intestine 

of human. 

     All above are β- hemolytic Strep. and the clinical important groups 

are types A and B. 

 


background image

 

 

 

   

 

 

Antigenic Structure of Streptococci: 

   Several antigentic substances are formed in the hemolytic Strep. cells: 

1-  Group-Specific cell wall antigen 

This  carbohydrate  is  contained  in  the  cell  wall  of  many 

Streptococci  and  forms  the  basis  of  serologic  grouping 

(Lancefield  A-U)which  is  determined  by  an  amino  sugar  which 

are: 

 Group A Rhamnose-N- acetylucosamine. 
 Group B Rhamnose-glucosamine polysaccharide.  
 Group C Rhamnose-N-acetylgatasamine. 
 Group D glycerol techoic acid containing D-alanine and glucose. 
2-  M-protein 

   This  protein  is  associated  with  virulence  of  group  A  and  occurs 

in  organisms  producing  mucoid  colonies.This  protein  resists  the 

phagocytosis. 

3-  T- substance 

    This antigen has no relationship to virulence of  Strep. and used 

to  differentiate  between  certain  types  of  Strep.  by  agglutination 

with specific antisera.  

4-  Nucleoproteins (P-substance)  

   That make up most of the Strep. cell body and a little of serologic 

specificity. 


background image

Groups of Streptococci 

A- β-hemolytic Streptococci 

1) Group A  Streptococcus pyogenes 

is  the  human  pathogen  of  primary  importance,  produce  human 

respiratory  infection,  such  as  Tonsillitis,  bronchopneumoniae,  scarlet 

fever,  erysipelas,  cellulitis,  glomerulonephritis  and  rheumatic  fever. 

Group A are usually bacitracin sensitive.  

2) Group B Streptococcus agalactiae 

are  endogenous  to  the  vaginal  mucosa  and  been  responsible  for 

puerperal  fever,  fatal  neonatal  meningitis  and  endocarditis.This  group  is 

rarely bacitracin sensitive. 

3) Group C and G 

     Causes  erysipelas,  puerperal  fever,  throat  infection,  sinusitis, 
bacteremia or endocarditis, occur sometimes in pharynx and produce β-
hemolysin on sheep blood agar e.g. Strep. equisimilis and Strep.equi 

4) Group D 

     Includes  Enterococci,  e.g.  Strep.  faecalis  and  non-Enterococci,e.g., 

Strep.  bovis  produces  α  and  γ  hemolysin  which  may  causes  UTI  or 

endocarditis.   

5) Group E, F, H and K, U 

     Occur primarily in animals others can infect humans.  

 

B-  Non β-hemolytic Streptococci 

     These  usually  produce  α-hemolysis  or  no  hemolysis  on  blood  agar. 

This group includes: 

1Strep. pneumoniae (pneumococci)  

    (1)    bile  soluble  ,  (2)  inhibited  by  optochin  disks  ,  (3)  Quellung 

reaction  positive  (capsule  swelling  test)  (4)    can  cause  pneumomia  and 

other infection processes. 

2- Strep. viridans 

   (1) not bile soluble , (2)  not inhibited by optochinn disks , (3) Quellung 

reaction  negative, (4) they are normal flora in upper respiratory tract in 

human and may cause endocarditis.  

 

 


background image

C- Peptostreptococci 

     They  are  members  of  the  normal  flora  of  the  gut  and  female  genital 

tract,  grow  under  aerobic  or  microaerophilic  condition  and  produce 

variable hemolysin. 

 

Group A Hemolytic Streptococci : 

The  most  clinically  important  species  of  this  group  is  Strep

pyogenes  it  can  invade  in  the  skin  or  mucous  membrane  and  cause 

infection . 

 

Structural Features : 

These are involved in the identification of Group A Streptococci

Capsule: 

    Hyaluronic acid resemble to that found in human connective tissue, 

it is not recognized as foreign by the body, so it is non-immunogenic. 

Cell wall:  

    Contains no. of clinically important components: 

a.  Fimbriae: contain the major Streppyogenes virulence factor, 

the M protein .  

b.  Group A specific C-carbohydrate: composed of rhamnose & 

N-acetylglucoseamine (all gp A Strep. contain this antigen). 

c.  Protein  F  (Fibronectin  binding  protein):  which  mediated 

attachment to fibronectin in pharyngeal epithelium . 

Extracellular products play a role in the pathogenesis (Figure3) 

      More than 20 extracellular products (exotoxins) that are antigenic are 

produced by group A Strep. including :- 

1- Streptokinase (Fibrinolysin) 

produced by many strains of group A hemolytic Strep. Transforms 

the  plasminogen  of  human  plasma  into  plasmin,  which  is  an  active 

proteolytic enzyme that digests fibrin and other proteins.  

2- Streptodornase (DNase) 

This  E.  depolymerizes  DNA  in  exduates  and  purulent  exudates, 

their  viscosity  to  deoxyribonucleoprotein,  both  streptokinase  and  DNase 

help to liquefy exudates and facilitate removal of pus and necrotic tissue, 

both enzymes are used for diagnosis test of Strep. in general. 


background image

3-Hyaluronidase 

E.    splits  hyaluronic  acid,  an  important  component  of    connective 

tissue.  This  hyaluronidase  aids  in  spreading  infecting  microorganisms 

(Spreading factor), it's antigenic. 

4- Diphosphopyridine Nucleotidase

 

 

E  is    kill  leukocytes.  Proteinase  and 

amylase are produced by some strains.  

5-Erythrogenic Toxin (Pyrogenic exotoxins) 

It  causes  the  rash  in  scarlet  fever  and 

elaborated 

by 

lysogenic 

Strep. 

(Strep

pyogenes) also called Dick toxin, and detected 

by dick test (anti toxin). 

6- Hemolysin 

 In 

β-hemolytic  group  A  Strep. 

pyogenes 

elaborates 

two 

hemolysins 

(streptolysins): 

   a-  Streptolysin  O=  labile  and  inactivated  in  

O

, this antigen is responsible for the produce 

of  Ab  called  (antistreptolysin  O)  (ASO)  in 

human  following  infection  and  act  as  a  titers 

for  diagnosis  if  the  serum  titers  of  160-200 

units suggests recent infection.  

    b-  Streptolysin  S=stable  in  O

2

  and  causes 

hemolytic  zones  around  Strep.  colonies  on 

blood agar this is not antigenic. 

  

Clinical Findings 

A-  Disease  due  to  invasion  :  by  β-hemolytic 

group 

(A) 

such 

as 

Strep. pyogenes  :  Pathogenicity  is  determined 

by  (1)    portal    of  entry  of  the  Strep.,  (2) 

diffusion of spreading of  Strep.  to different parts of the  body  (3)  extend 

along lymphatic pathways   to the blood stream. 

 

 

  

3

 


background image

1- Erysipelas 

If  the  portal  of  entry  is  the  skin,  erysipelas  results  with  massive 

brawny edema, and rapidly advancing margin of infection.  

2- Puerperal fever 

If  the  Strep.  enters  the  uterus  after  delivery,  puerperal  fever 

develops  which  is  essentially  a  septicemia  originating  in  the  infected 

wound. 

3- Sepsis/ bacteremia  

Infection  of  traumatic  or  surgical  wounds  with  Strep.  results  in 

bacteremia/ sepsis, which can be fatal rapidly.  

 

B- Diseases due to local infection:  by 

-hemolytic group (A) 

1- Streptococcal sore throat  

      Patients have intensive nasopharyngitis, tonsillitis and intense redness 

and edema of the mucous membrane, with purulent exudates, and usually 

a  high  fever.If  the  infecting  Streptococci  produce  erythrogenic  toxin 

scarlet fever rash will be produced.  

2- Streptococcal pyoderma  

     Local  infection  of  superficial  layers  of  skin,  in  children,  called 
“impetigo”.  
 

C- Infection of endocarditis 

1- Acute endocarditis  

     Rapid destruction of the valves leads to fatal cardiac failure. 

2- Subacute endocarditis 

      Due  to  members  of  the  normal  flora  of  respiratory  or  intestinal  tract 

that have accidently reached the blood.  

 

D- Other infection 

Various 

Strep., 

such 

as 

Enterococci 

can 

cause 

UTI, 

Peptostreptococci    which  occurs  in  the  female  genital  tract,  the  gut  and 

intestine causes suppurative lesion in the genital tract of the female. 

 

 

 

  


background image

E- Post streptococcal disease 

1- Acute glomerulonephritis 

occurs after 3 weeks of the infection by  Strep. group A and about 

23% of children with skin infection with type 49 strain develops nephritis 

or hematuria.  

2- Rheumatic fever 

This  is  the  most  serious  of  Strep.  group  A  infections,  because  it 

results in damage to heart muscles and valves, appears after 1-4 weeks of 

infection, causes a complex infection  all parts of the heart (endocardium 
– mycocardium – pericardium). 
 

Diagnostic laboratory tests 

Specimens : depend upon the nature of Strep. infection, as swab, pus, 

blood is obtained for culture. Serum is obtained for Ab determination.  

Microscopic examination

 :  G+ spherical or ovoid bacteria that are 

arranged  in  chains  of  varying  length,  nonsporing  ,  nonmotile 

,noncapsulated .  

   Macroscopic  examination

:  facultative  anaerobes  require  enriched 

media as blood agar for growth. On blood agar incubated aerobically 

and  anaerobically  to  show  the  type  of  hemolysis  and  colonial 

appearance.  catalase negative 

    Strep. group A  sensitive for bacitracin . 

Serologic  test  :  by  using  ELISA,  or  Agglutination  test,  also 

antistreptolysin 

(anti 

ASO) 

in 

respiratory 

infections, 

antihyaluronidase  in  skin  infection.  Antistreptokinase,  anti-M  type  – 

specific  Abs  and  others  of  these.  The  anti  ASO  titer  is  most  widely 

used. 

 

Treatment  

All 

-hemolytic group A Strep. are still susceptible to penicillin G 

and most are sensitive to erythromycin.  

     In  endocarditis,  which  caused  by  enterococci,  a  combination  of 

penicillin G and aminoglycoside is used as treatment.  

     Penicillin  prophylacticin  is  given  to  person  with  rheumatic  fever,  to 

prevent recurrence of the disease (monthly for several years).  

    Amoxicillin is used for dental procedure.  


background image

Streptococcus agalactiae (group B, 

-hemolytic) 

Found  as  normal  flora  in  vagina  in  5-25%  of  woman  and  in 

urethral mucous membranes of male carriers as well as in the G.I.T.  

     Their colonies on blood agar are larger and less hemolysis than Group 

-hemolytic Strepococci (Strep. pyogenes).  

    It can transfer from infected mothers to infants at birth and may cause 

(1)  meningitis  and  septicemia  in  neonates  with  high  mortality  rate, 

(2) endocarditis endometritis, 

(3) septicemia or pneumonia in impaired immune systems individuals . 

(4) diabetic foot infections. 

     Sensitive  to  penicillin  G  and  ampicilline.  Strep.  group  B    resistant 

for bacitracin .  

 

Streptococcus pneumonia

 

 

Antigenic Structures 

   It posses a number of Ags: 

A- The capsular polysaccharides (SSS) 

    Specific 

Soluble 

Substance 

in 

capsulated 

form. 

Capsular 

polysaccharides  are  used  to  determine  the  type  specificity  of  organisms 

and virulence.Typing can carried out by: 

 

1-  Agglutination  of  cocci  with  type  –  specific  antisera  (Ag  +  Ab 

reaction). 

2-  Precipitation of capsular polysaccharide with specific serum.  

3-  Capsular  swelling  reaction  (Quellung  reaction).  Suspension  of 

pneumococci  is  mixed  with  specific  anti-polysaccharide  serum  of 

the  same  type  or  the  polyvalent  antiserum  on  slide,  the  capsule 

swells.This reaction useful for rapid identification and for typing of 

the microorganism (Figure 4).  

B- M- Protein 

    It's characteristic for each type of Strep. pneumonia 

 

 

 

  


background image

C- Group – Specific Carbohydrate  

    This  is  common  in  all  pneumococci  ,  which  it  can  be  precipitated  by 

(c-reactive proten)  in the serum of patients. 

 . 

 

Toxin and Virulence Factors  

1- Pneumolysin O 

an oxygen sensitive toxin, cytolytic for cells.  

2- Neuraminidase 

E degrades surface structure of host tissues.  

3- Capsular polysaccharide  
It’s  SSS  which  protects  the  microorganism  from 
phagocytosis and has association with virulence.  

4- C- substance 

The cell wall of pneumococci contain teichoic acid 

(C-sub) that react with a certain antiserum protein, 

C- reactive protein (CRP) and causes activation of 

some nonspecific host immune response.  

5- Leucocidin 

Kills leukocytes W.B.C. 

 

Pathogenesis  

It’s  a  normal  flora  of  nasopharynx  and 

oropharynx in 15% of children and 5% of adults.  

They  produce  disease  through  their  ability 

to  multiply  in  the  tissues  and  the  virulence  of 
pneumococci  is  a  function  of  it’s  capsule  which 
prevents ingestion  by phagocytes.  

The  normal  respiratory  mucosa  posses 

natural  resistance  to  the  pneuomococci,  many 

factors  lower  this  resistance  and  predispose  to 

infection, like:  

1-  Respiratory  viral  infection,  bronchial  obstruction,  respiratory  tract 

injury, alcohol or drug intoxication .  

2- Organism passes from person to another via respiratory secretions  and 

aerosols. 

4

 


background image

  

Clinical Findings 

The  onset  of  pneumococcal  pneumonia  is  usually  sudden  with 

fever,  chills  and  sharp  pleural  pain,  with  blood  or  rusty  sputum.  In  the 

early  disease, when  the  fever is high, bacteremia  is  present  in about  10-

20%  of  cases,  causes  severe  complication  as  meningitis,  which  is  the 

most serious infection common in children, endocarditis, septic arthritis.  

 

1- Acute bacterial pneumonia  

A leading causes of death in the aged and those whose resistance is 

impaired. This disease caused mostly by Strep. pneumonia. Pneumonia is 

preceded  by  an  upper  or  middle  respiratory  viral  infection,  which 

predisposes to Strep. pneumonia infection of pulmonary parenchyma, by 

the mechanisms of:  

1) increased volume and viscosity of secretions that are more difficult to 

clear,  

2) Secondary, inhibition of the action of bronchial cilia by viral infection.  

 

2- Otitis media 

Which is the most common bacterial infection of children, is most 

caused  by  pneumococcus,followed  by  Haemophils  influenza  and 

Moraxella catarrhalis  

The traditional treatment of it with a 

-lactam antibiotics (with or 

without a  penicillinase  – inhibitor) has  been  threatened  by  the spread of 

penicillin – resistant pneumococci. 

  

3- Bacteremia/ sepsis 

In  the  absence  of  a  focus  of  infection  is  commonly  caused  by 

pneumococcus, especially in splenectomized individuals. 

  

4- Meningitis  

H.  influenzae  was  leading  cause  of  bacterial  meningitis  in  U.S. 

After  a  vaccine  was  developed  against  this  organism,  Strep.  pneumonia 

became the most common cause, which is high mortality rate even when 

treated.  

 


background image

Laboratory identification (Table 1) : 

Specimens →  nasopharyngeal swab, pus, sputum or spinal fluid.  

Microscopic  examination

  :  show  many  polymorphonuclear 

neutrophiles and many RBC.  (1) G + , (2) lancet shaped (3) diplococci, 

(4) nonmotile, (5) nonsporing, (6) capsulated. 

     Macroscopic  examination  :  need  enriched  media  with  blood  or 

serum  for  growth,  produce 

-hemolysin  on  blood  agar  growth  is 

enhanced by 5-10% CO

2

. On solid media → form a small round colonies 

dome-shaped  at  first,  few  hours  later  it  undergoes  some  autolysis  in  the 

center of the colony and become flat while the edges are arised.         

   Biochemical tests →  

1-  Optochin sensitivity  

2-  Lysis the cell by bile acids 

3-  Capsular swelling (the Quellung reaction, see figure 4) is observed 

when  sputum  treated  by  type–  specific  antisera  as  immunological 

test. 

4-  Inuline fermentation to different from Sterp. viridans  

    Animal  pathogenicity  →  mice  are  most  susceptible  to 

pneumococcal infection and used for diagnosis, animal will die in 18-

48h.   

   

 

Treatment and Prevention  

Pneumococci  are  sensitive  to  sulfonamides  and  penicillin. 

Amoxicillin,  cephalosporins,  erythromycin,  cortimoxazole  ,vancomycin 

and  penicillin  G.  Recently  some  drug  resistance  has  appeared,  e.g. 

tetracycline, erythromycin and lincomycin.  

Prevention

  by 

pneumococcal  polysaccharides  vaccine  ppv, 

immunizes against 23 serotype of Sterp. pneumoniae and is indicated for 

the protection of high risk individuals older than 2 years, for 85-90% of 

infections, including prominent penicillin-resistant strains.  

Pneumococcal  conjugate  vaccine  pcv7,  is  effective  in  infants    (6 

weeks – 5 years of age). Its made up of 7 pneumococci Ags conjugated to 

CRM  197  (a  mutant  nontoxic  diphtheria  toxin).  This  vaccine  protect 

invasive  pneumococcal  disease,  in  older  children  and  adults,  effects  on 


background image

pneumococci  transmission  (indirect  effects  on  herd  immunity)  than 
through it’s direct effect of protecting vaccinated children.  
 

Streptococcus viridans

  

     Include species :   Sterp. nitis , Sterp. mutans and Sterp. salivarins  

There growth is not inhibited by optochin disk , not soluble in bile 

salt and not ferment Inuline (see table 1).  

It’s a members of the normal flora of the upper respiratory tract, it 

cause endocarditis, some like Strep. mutans produce large polysaccharide 

which contribute to the genus of dental caries.  

 

Table  1:  Differentiation  between  Streptococcus  pneumococcus  and 

Streptococcus viridans 

 

Strepto. pneumonia  

Strepto viridans  

Microscopical 

morphology  

Capsulated 

flame-

shaped diplococci 

Non capsulated oval or 

round 

arranged 

in 

chains  

Culture colonies  

Initially  dome-shaped 

later flated colonies  

Dome – shaped  

Quelling test 

Growth in liquid media  Uniform turbidity  

Granular  turbidity  and 

powdery deposits  

Bile solubility  

Inuline fermentation   

Optochin sensitivity  

Sensitive  

Resistant  

Intraperitoneal 

inoculation in mice  

Cause fatal infection  

non pathogenic  

 




رفعت المحاضرة من قبل: Dunya Isam
المشاهدات: لقد قام 8 أعضاء و 219 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل