연쇄상구균

연쇄상구균은 연쇄상구균과(Streptococcus)에 속합니다. 1874년 T. Bilroth가 단독(erysipelas) 감염 중에 처음 발견했고, 1878년 L. Pasteur가 산후 패혈증 환자에서 발견했으며, 1883년 F. Feleisen이 순수 배양으로 분리했습니다.

연쇄상구균(그리스어 streptos - 사슬, coccus - 곡물)은 그람 양성, 시토크롬 음성, 카탈라아제 음성의 구형 또는 타원형 세포로 직경 0.6-1.0 μm이며 다양한 길이의 사슬 형태 또는 사구균으로 자랍니다. 운동성이 없습니다(혈청군 D의 일부 대표종 제외). DNA의 G + C 함량은 32-44 mol%(과에 대한)입니다. 이들은 포자를 형성하지 않습니다. 병원성 연쇄상구균은 낭을 형성합니다. 연쇄상구균은 통성 혐기성균이지만 절성 혐기성균도 있습니다. 최적 온도는 37 °C이고 최적 pH는 7.2-7.6입니다. 병원성 연쇄상구균은 일반적인 영양 배지에서 자라지 않거나 매우 잘 자라지 않습니다. 5%의 탈피브린 혈액을 함유한 설탕 배지와 혈액 한천이 일반적으로 배양에 사용됩니다. 배지에는 용혈을 억제하는 환원당이 포함되어서는 안 됩니다. 배지에서 증식은 부스러기 형태의 바닥벽에 나타나며, 배지는 투명합니다. 짧은 사슬을 형성하는 연쇄상구균은 배지의 탁도를 유발합니다. 진한 배지에서 혈청군 A 연쇄상구균은 세 가지 유형의 집락을 형성합니다.

• 점액성 - 크고 윤기가 나며 물방울을 연상시키지만 점성이 있는 형태입니다. 이러한 군체는 캡슐을 가진 새로 분리된 병원성 균주에 의해 형성됩니다.
• 거친(rough) - 점액성보다 크고, 편평하며, 표면이 고르지 않고 가장자리가 물결 모양으로 갈라져 있습니다. 이러한 군체는 M 항원을 가진 병원성 균주에 의해 형성됩니다.
• 매끄럽고 크기가 작으며 가장자리가 고르며 독성이 없는 배양균을 형성합니다.

연쇄상구균은 포도당, 엿당, 자당 및 기타 일부 탄수화물을 발효시켜 가스 없이 산을 형성하고(산과 가스를 생성하는 S. 케피어 제외), 우유를 응고시키지 않으며(S. 락티스 제외), 단백질 분해 특성이 없습니다(일부 장구균 제외).

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연쇄상구균의 병원성의 주요 요인

단백질 M은 주요 병원성 인자입니다. 연쇄상구균의 M 단백질은 A군 연쇄상구균의 세포벽 표면에 섬모를 형성하는 섬유성 분자입니다. M 단백질은 접착 특성을 결정하고, 식세포작용을 억제하며, 항원 유형 특이성을 결정하고, 초항원 특성을 지닙니다. M 항원에 대한 항체는 보호 특성을 지닙니다(T 및 R 단백질에 대한 항체는 이러한 특성을 지니지 않습니다). M 유사 단백질은 C군 및 G군 연쇄상구균에서 발견되며, 이들의 병원성에 영향을 미치는 요인으로 추정됩니다.

캡슐. 조직에서 발견되는 것과 유사한 히알루론산으로 구성되어 있어 식세포가 캡슐을 가진 연쇄상구균을 이물질 항원으로 인식하지 못합니다.

에리트로게닌은 성홍열 독소이자 TSS를 유발하는 초항원입니다. 세 가지 혈청형(A, B, C)이 있습니다. 성홍열 환자에게는 피부와 점막에 선홍색 발진이 나타납니다. 발열성, 알레르기성, 면역억제성, 세포 분열 촉진 효과가 있으며 혈소판을 파괴합니다.

용혈소(연쇄상구균 용혈소) O는 적혈구를 파괴하고 백혈구 독성과 심장 독성을 포함한 세포독성 효과를 나타내며 A, C, G 혈청군의 대부분 연쇄상구균에서 생성됩니다.

용혈소(연쇄상구균) S는 용혈 및 세포독성 효과가 있습니다. 연쇄상구균 O와 달리 연쇄상구균 S는 매우 약한 항원이며, 혈청군 A, C, G의 연쇄상구균에서도 생성됩니다.

스트렙토키나제는 전활성제를 활성제로 전환하고, 플라스미노겐을 플라스민으로 전환하며, 플라스민은 피브린을 가수분해합니다. 따라서 혈액 피브리노용해소를 활성화하는 스트렙토키나제는 연쇄상구균의 침습성을 증가시킵니다.

화학주성 억제인자(아미노펩티다제)는 호중구 식세포의 운동성을 억제합니다.

히알루로니다제는 침입 인자입니다.

탁도 인자는 혈청 지단백질의 가수분해입니다.

프로테아제 - 다양한 단백질을 파괴합니다. 조직 독성과 관련이 있을 수 있습니다.

DNase(A, B, C, D) - DNA 가수분해.

I 수용체를 통해 IgG의 Fc 단편과 상호작용하는 능력 - 보체계 및 식세포 활동을 억제합니다.

연쇄상구균은 신체에 민감성을 유발하는 알레르기성이 강합니다.

연쇄상구균 내성

연쇄상구균은 저온에 잘 견디고, 특히 단백질 환경(혈액, 고름, 점액)에서 건조에 상당히 강하며, 물체나 먼지에서 수개월 동안 생존합니다. 56°C로 가열하면 30분 후에 사멸하지만, D군 연쇄상구균은 예외입니다. D군 연쇄상구균은 70°C에서 1시간 동안 가열해도 사멸합니다. 3~5%의 석탄산과 라이솔 용액은 15분 이내에 사멸시킵니다.

감염 후 면역

항독소와 유형 특이적 M 항체가 성홍열 형성에 주요 역할을 합니다. 성홍열 이후 항독소 면역은 강력하고 오래 지속됩니다. 항균 면역 또한 강력하고 오래 지속되지만, M 항체의 유형 특이성으로 인해 그 효과가 제한됩니다.

연쇄상구균 감염의 역학

외인성 연쇄상구균 감염의 원인은 급성 연쇄상구균 질환(편도염, 성홍열, 폐렴) 환자와 그 후 회복기 환자입니다. 주요 감염 경로는 공기 중 전파이며, 그 외의 경우에는 직접 접촉, 그리고 매우 드물게는 우유 및 기타 식품을 통한 전파가 있습니다.

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연쇄상구균 감염의 증상

연쇄상구균은 상기도, 소화관, 비뇨생식기 점막에 서식하므로, 이들이 유발하는 질병은 내인성 또는 외인성일 수 있습니다. 즉, 연쇄상구균 자체 또는 외부 감염으로 인해 발생합니다. 손상된 피부를 통해 침투한 연쇄상구균은 국소 부위에서 림프계와 순환계를 통해 확산됩니다. 공기 중 비말이나 먼지에 의한 감염은 림프 조직 손상(편도염 ) 을 유발하며, 이 과정에는 국소 림프절이 관여하고, 병원균은 림프관을 통해 혈행성으로 전파됩니다.

연쇄상구균이 다양한 질병을 일으키는 능력은 다음에 따라 달라집니다.

• 진입 지점(상처 감염, 산욕기 패혈증, 단독 등; 호흡기 감염 - 홍열, 편도선염);
• 연쇄상구균에는 다양한 병원성 인자가 존재한다.
• 면역 체계의 상태: 항독 면역이 부족한 경우, A 혈청군의 독소성 연쇄상구균에 감염되면 홍열이 발생하고, 항독 면역이 있는 경우 편도염이 발생합니다.
• 연쇄상구균의 감작 특성; 이는 연쇄상구균 질병의 발병 기전의 특이성을 크게 결정하며 신염, 관절염, 심혈관계 손상 등과 같은 합병증의 주요 원인입니다.
• 연쇄상구균의 화농성 및 패혈성 기능
• M 항원에 따르면 A 혈청군 연쇄상구균의 많은 수의 혈청형이 존재합니다.

M 단백질에 대한 항체에 의해 유발되는 항균 면역은 유형 특이적이며, M 항원에 대한 혈청형이 다양하기 때문에 편도염, 단독 및 기타 연쇄상구균 질환의 반복적인 발생이 가능합니다. 연쇄상구균에 의한 만성 감염의 병인은 만성 편도염, 류머티즘, 신염 등 더욱 복잡합니다. 다음과 같은 상황이 이러한 감염에서 혈청군 A 연쇄상구균의 병인학적 역할을 확인합니다.

• 이러한 질병은 일반적으로 급성 연쇄상구균 감염(편도염, 홍열) 이후에 발생합니다.
• 이런 환자의 경우, 특히 악화 시 혈액에서 연쇄상구균이나 L형 연쇄상구균 및 항원이 발견되는 경우가 많고, 일반적으로 인두 점막에서 용혈성 연쇄상구균이나 녹화성 연쇄상구균이 발견됩니다.
• 다양한 연쇄상구균 항원에 대한 항체를 지속적으로 검출합니다. 악화되는 류머티즘 환자의 경우, 혈액에서 고역가의 항-O-연쇄상구균용해소효소 항체와 항히알루로니다제 항체를 검출하는 것이 특히 진단에 유용합니다.
• 에리트로게닌의 열안정성 성분을 포함한 다양한 연쇄상구균 항원에 대한 감작이 발생합니다. 결합 조직과 신장 조직에 대한 자가항체가 각각 류머티즘과 신염의 발생에 영향을 미칠 가능성이 있습니다.
• 류마티스성 질환 발병 시 연쇄상구균에 대한 항생제(페니실린) 사용은 치료 효과가 뚜렷합니다.

성홍열

홍열(라틴어 학명 scarlatium - 밝은 붉은색)은 편도선염, 림프절염, 피부와 점막에 작고 뾰족한 밝은 붉은 발진이 생긴 후 벗겨지는 증상, 신체 전반의 중독 증상, 화농성-화농성 및 알레르기 합병증이 나타나는 경향을 보이는 급성 감염성 질환입니다.

성홍열은 M 항원을 가지고 에리트로겐을 생성하는 A군 베타용혈성 연쇄상구균에 의해 발생합니다. 성홍열의 병인학적 역할은 원생동물, 혐기성 및 기타 구균, 연쇄상구균, 여과성 연쇄상구균, 바이러스 등 다양한 미생물에 기인하는 것으로 여겨졌습니다. 러시아 과학자 GN 가브리체프스키, IG 사브첸코, 그리고 미국 과학자 딕(GF 딕과 GH 딕)은 성홍열의 진정한 원인을 규명하는 데 결정적인 공헌을 했습니다. IG 사브첸코는 1905년에서 1906년에 성홍열 연쇄상구균이 독소를 생성하며, 그가 얻은 항독소 혈청이 치료 효과가 우수함을 보였습니다. IG 사브첸코의 연구를 바탕으로 딕 부부는 1923년에서 1924년에 다음과 같은 사실을 증명했습니다.

• 홍열을 앓은 적이 없는 사람에게 소량의 독소를 피부내 투여하면 발적과 부기(딕 반응)의 형태로 양성 국소 독성 반응이 나타납니다.
• 홍열을 앓았던 사람의 경우 이 반응은 음성입니다(독소가 그들이 가지고 있는 항독소에 의해 중화됨).
• 홍열을 앓은 적이 없는 사람에게 피하 주사로 대량의 독소를 투여하면 홍열의 특징적인 증상이 나타납니다.

마지막으로, 자원봉사자들에게 연쇄상구균 배양액을 감염시켜 성홍열을 재현할 수 있었습니다. 현재 성홍열의 연쇄상구균 병인은 일반적으로 알려져 있습니다. 여기서 특이한 점은 성홍열이 특정 혈청형의 연쇄상구균이 아니라, M 항원을 가지고 에리트로게닌을 생성하는 베타용혈성 연쇄상구균에 의해 발생한다는 것입니다. 그러나 국가, 지역, 시기에 따라 성홍열의 역학에서 주된 역할을 하는 것은 M 항원의 혈청형(1, 2, 4 또는 기타)이 서로 다르고, 서로 다른 혈청형(A, B, C)의 에리트로게닌을 생성하는 연쇄상구균입니다. 이러한 혈청형의 변화는 가능합니다.

성홍열에서 연쇄상구균의 병원성을 나타내는 주요 요인은 외독소(에리트로게닌), 연쇄상구균과 그 에리트로게닌의 화농성-패혈증성 및 알레르기성 특성입니다. 에리트로게닌은 열에 불안정한 단백질(독소 자체)과 알레르기성을 가진 열안정성 물질, 두 가지 성분으로 구성됩니다.

성홍열은 주로 공기 중 비말을 통해 전파되지만, 어떤 상처 표면이든 감염 경로가 될 수 있습니다. 잠복기는 3~7일이며, 때로는 11일입니다. 성홍열의 발병 기전은 병원균의 특성과 관련된 세 가지 주요 요인을 반영합니다.

• 성홍열 독소의 작용으로 인해 중독증(질병의 초기 단계)이 발생합니다. 말초 혈관 손상, 밝은 붉은색의 작은 점상 발진, 발열 및 전신 중독이 특징입니다. 면역 발달은 혈액 내 항독소의 생성 및 축적과 관련이 있습니다.
• 연쇄상구균 자체의 작용입니다. 비특이적이며 다양한 화농성 패혈증 과정(중이염, 림프절염, 신염은 질병 발생 2~3주차에 나타남)의 진행으로 나타납니다.
• 신체의 민감화. 이는 발병 2~3주차에 신신염, 다발성 관절염, 심혈관 질환 등 다양한 합병증의 형태로 나타납니다.

성홍열 임상에서는 화농성 염증 및 알레르기 합병증이 관찰되는 1기(중독증)와 2기로 구분합니다. 성홍열 치료에 항생제(페니실린)를 사용함으로써 합병증의 빈도와 중증도가 크게 감소했습니다.

감염 후 면역

항독소와 면역 기억 세포에 의해 발생하는 강하고 오래 지속되는(재발성 질환이 2~16%의 사례에서 관찰됨) 질환입니다. 이 질환에서 회복된 사람들은 성홍열 알레르겐에 대한 알레르기 반응을 유지합니다. 이는 사멸된 연쇄상구균을 피내 주사하여 확인할 수 있습니다. 이 질환에서 회복된 사람들은 주사 부위에 발적, 부기, 그리고 통증이 있습니다(아리스토프스키-판코니 검사). 딕 반응은 소아의 항독소 면역을 확인하는 데 사용됩니다. 이 검사를 통해 생후 1년 된 소아의 수동 면역이 생후 3~4개월 동안 유지된다는 것이 밝혀졌습니다.

홍열의 실험실 진단

전형적인 경우, 성홍열의 임상 양상이 매우 명확하여 세균학적 진단을 시행하지 않습니다. 다른 경우에는 모든 성홍열 환자의 인두 점막에서 발견되는 베타용혈성 연쇄상구균의 순수 배양액을 분리하는 것으로 진단이 이루어집니다.

에어로코쿠스(Aerococcus), 류코노코쿠스(Leuconococcus), 페디오코쿠스(Pediococcus), 락토코쿠스(Lactococcus) 속으로 분류되는 호기성 그람 양성 구균은 병원성이 약한 것이 특징입니다. 이들이 사람에게 유발하는 질병은 드물며, 주로 면역 체계가 손상된 사람에게서 발생합니다.

연쇄상구균의 분류

연쇄상구균속(Streptococci)은 약 50종으로 구성되어 있습니다. 그중 병원성 4종(S. pyogenes, S. pneumoniae, S. agalactiae, S. equi), 조건부 병원성 5종, 그리고 기회성 20종 이상이 있습니다. 편의상 전체 연쇄상구균속을 다음과 같은 특징을 기준으로 4개 그룹으로 구분합니다. 10°C에서 생장; 45°C에서 생장; 6.5% NaCl 배지에서 생장; pH 9.6 배지에서 생장; 40% 담즙 배지에서 생장; 0.1% 메틸렌 블루를 첨가한 우유에서 생장; 60°C에서 30분간 가열한 후 생장.

대부분의 병원성 연쇄상구균은 첫 번째 그룹에 속합니다(나열된 모든 징후는 대개 음성입니다). 다양한 인간 질병을 유발하는 장내구균(혈청군 D)은 세 번째 그룹에 속합니다(나열된 모든 징후는 대개 양성입니다).

가장 간단한 분류는 연쇄상구균과 적혈구의 비율을 기준으로 합니다. 다음과 같이 구분할 수 있습니다.

• β-용혈성 연쇄상구균 - 혈액 한천에서 자랄 때, 집락 주위에 명확한 용혈대가 나타납니다.
• α-용혈성 연쇄상구균 - 집락 주변이 녹색을 띠고 부분적 용혈이 일어납니다(녹색화는 옥시헤모글로빈이 메트헤모글로빈으로 전환되어 발생합니다).
• a1-용혈성 연쇄상구균은 b-용혈성 연쇄상구균에 비해 덜 두드러지고 흐린 용혈대를 형성합니다.
• α- 및 α- 연쇄상구균은 S. viridans(녹색 연쇄상구균)라고 합니다.
• γ-비용혈성 연쇄상구균은 고체 영양 배지에서 용혈을 일으키지 않습니다. 혈청학적 분류는 실질적으로 매우 중요합니다.

연쇄상구균은 복잡한 항원 구조를 가지고 있습니다. 전체 속에 공통된 항원과 다양한 다른 항원을 가지고 있습니다. 그중 세포벽에 국한된 그룹 특이적 다당류 항원은 분류에 특히 중요합니다. R. Lansfeld의 제안에 따라 이러한 항원에 따라 연쇄상구균은 A, B, C, D, F, G 등의 문자로 지정된 혈청학적 그룹으로 나뉩니다. 현재 연쇄상구균의 혈청학적 그룹 20개(A에서 V까지)가 알려져 있습니다. 인간에게 병원성이 있는 연쇄상구균은 그룹 A, 그룹 B, D에 속하며, 드물게는 C, F, G에 속합니다. 이와 관련하여 연쇄상구균의 그룹 소속을 결정하는 것은 연쇄상구균이 유발하는 질병의 진단에 결정적인 순간입니다. 그룹 다당류 항원은 침전 반응에서 해당 항혈청을 사용하여 결정됩니다.

그룹 항원 외에도 용혈성 연쇄상구균에서 유형 특이적 항원이 발견되었습니다. A군 연쇄상구균에서는 M, T, R 단백질이 있습니다. 단백질 M은 산성 매질에서 내열성을 띠지만 트립신과 펩신에 의해 파괴됩니다. 이 단백질은 연쇄상구균을 염산으로 가수분해하여 침전 반응을 통해 검출됩니다. 단백질 T는 산성 매질에서 가열하면 파괴되지만 트립신과 펩신에는 저항성을 나타냅니다. 응집 반응을 통해 검출됩니다. R 항원은 혈청군 B, C, D의 연쇄상구균에서도 발견되었습니다. R 항원은 펩신에는 민감하지만 트립신에는 민감하지 않으며, 산 존재 하에서 가열하면 파괴되지만 약알칼리 용액에서는 중간 정도의 가열에는 저항성을 나타냅니다. M 항원에 따르면, 혈청군 A의 용혈성 연쇄상구균은 약 100여 종의 다양한 혈청형으로 나뉘며, 이들의 검출은 역학적으로 중요합니다. T-단백질에 따르면, 혈청군 A 연쇄상구균도 수십 개의 혈청형으로 나뉩니다. 혈청형 B에서는 8개의 혈청형이 구별됩니다.

연쇄상구균은 피부 상피 기저층 세포와 흉선 피질 및 수질 영역의 상피 세포 항원과 공통적으로 교차 반응하는 항원을 가지고 있으며, 이는 이러한 구균에 의한 자가면역 질환의 원인일 수 있습니다. 연쇄상구균의 세포벽에서 항원(수용체 I)이 발견되었는데, 이는 단백질 A를 가진 포도상구균처럼 IgG 분자의 Fc 단편과 상호작용하는 능력과 관련이 있습니다.

연쇄상구균에 의한 질병은 11가지 군으로 나뉩니다. 이러한 질병의 주요 그룹은 다음과 같습니다.

• 다양한 화농성 과정 - 농양, 가래, 중이염, 복막염, 흉막염, 골수염 등.
• 단독 - 상처 감염(피부와 피하 조직의 림프관 염증)
• 상처의 화농성 합병증(특히 전쟁 중) - 농양, 가래, 패혈증 등.
• 편도염 - 급성 및 만성;
• 패혈증: 급성 패혈증(급성 심내막염); 만성 패혈증(만성 심내막염); 산후(산후) 패혈증;
• 류머티즘;
• 폐렴, 수막염, 각막궤양(폐렴구균)
• 성홍열;
• 치아 우식증 - 원인균은 대부분 S. mutatis입니다. 치아와 잇몸 표면에 연쇄상구균이 정착하도록 하는 효소 합성을 담당하는 우식성 연쇄상구균의 유전자가 분리되어 연구되었습니다.

인간에게 병원성을 갖는 연쇄상구균의 대부분은 A 혈청군에 속하지만, D 혈청군과 B 혈청군 연쇄상구균 또한 인간 병리학에서 중요한 역할을 합니다. D 혈청군 연쇄상구균(장구균)은 상처 감염, 다양한 화농성 외과 질환, 임산부, 분만 중인 여성 및 부인과 환자의 화농성 합병증의 원인균으로 알려져 있습니다. 또한 신장과 방광을 감염시키고 패혈증, 심내막염, 폐렴, 식중독(장구균의 단백분해 변이)을 유발합니다. B 혈청군 연쇄상구균(S. agalactiae)은 신생아에게 호흡기 감염, 수막염, 패혈증과 같은 질병을 유발하는 경우가 많습니다. 역학적으로, 이들은 산모와 산부인과 병원 직원들의 이러한 유형의 연쇄상구균 보균과 관련이 있습니다.

건강한 사람의 호흡 기관, 입, 비인두, 장, 질의 미생물총의 일부로 발견되는 혐기성 연쇄상구균(Peptostreptococcus)은 화농성 패혈증 질환(맹장염, 산후 패혈증 등)의 원인이 될 수도 있습니다.

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연쇄상구균 감염의 실험실 진단

연쇄상구균 질환 진단의 주요 방법은 세균학적 검사입니다. 검사 대상은 혈액, 고름, 인두 점액, 편도선 플라크, 그리고 상처 분비물입니다. 분리 순수 배양물 검사의 결정적인 단계는 혈청군을 확인하는 것입니다. 이 목적을 위해 두 가지 방법이 사용됩니다.

• 혈청학적 - 침전 반응을 이용하여 그룹 다당류를 결정합니다. 이를 위해 해당 그룹 특이적 혈청을 사용합니다. 균주가 베타 용혈성인 경우, 다당류 항원을 HCl로 추출하고 A, B, C, D, F 및 G 혈청군의 항혈청으로 검사합니다. 균주가 베타 용혈성을 일으키지 않는 경우, 항원을 추출하고 B 및 D 혈청군의 항혈청으로만 검사합니다. A, C, F 및 G 그룹의 항혈청은 종종 알파 용혈성 및 비용혈성 연쇄상구균과 교차 반응합니다. 베타 용혈성을 일으키지 않고 B 및 D 그룹에 속하지 않는 연쇄상구균은 다른 생리학적 검사로 식별합니다. D 그룹 연쇄상구균은 별도의 속인 Enterococcus로 분리합니다.
• 이 분류법은 아미노펩티다제(혈청군 A 및 D 연쇄상구균에서 생성되는 효소)가 피롤리딘-나프틸아마이드를 가수분해하는 능력에 기반합니다. 이를 위해 혈액 및 배지 배양액에서 A군 연쇄상구균을 검출하는 데 필요한 시약 키트가 시판되고 있습니다. 그러나 이 방법의 특이도는 80% 미만입니다.

A 혈청형 연쇄상구균의 혈청형 판별은 역학적 목적으로만 침전 반응(M 혈청형을 결정)이나 응집 반응(T 혈청형을 결정)을 사용하여 수행됩니다.

혈청군 A, B, C, D, F, G의 연쇄상구균을 검출하는 혈청학적 반응으로는 응고응집반응과 라텍스 응집반응이 사용됩니다. 항히알루로니다제 항체와 항O-연쇄상구균 항체의 역가 측정은 류머티즘 진단 및 류머티즘 과정의 활성도를 평가하는 보조적인 방법으로 사용됩니다.

IFM은 연쇄상구균 다당류 항원을 검출하는 데에도 사용될 수 있습니다.