COCCHI GRAM-POSITIVI

Staphylococcus Staphylococcus spp.spp.

Streptococcus Streptococcus spp.spp.Enterococcus Enterococcus spp.spp.

Cocchi Gram-positiviCocchi Gram-positivi

FamigliaFamiglia GenereGenere Specie principaliSpecie principali

MicrococcaceaeMicrococcaceae StaphylococcusStaphylococcus S. aureusS. aureus

S. epidermidisS. epidermidis

Non assegnataNon assegnata StreptococcusStreptococcus S. pyogenesS. pyogenes

S. agalactiaeS. agalactiae

S. pneumoniaeS. pneumoniae

Non assegnataNon assegnata EnterococcusEnterococcus E. faecalis E. faecalis

E. faeciumE. faecium

Non assegnataNon assegnata LeuconostocLeuconostoc L. mesenteroidesL. mesenteroides

Non assegnataNon assegnata PediococcusPediococcus P. acidilacticusP. acidilacticus

Non assegnataNon assegnata AerococcusAerococcus A. urinaeA. urinae

Non assegnataNon assegnata GemellaGemella G. haemolysansG. haemolysans

Non assegnataNon assegnata AlloiococcusAlloiococcus A. otisA. otis

STAFILOCOCCHISTAFILOCOCCHI

Famiglia: MicrococcaceaeFamiglia: Micrococcaceae Genere: StaphylococcusGenere: Staphylococcus

Cocchi Gram-positivi (0.5um-1um)Cocchi Gram-positivi (0.5um-1um) Aggregazione a “grappolo d’uva”Aggregazione a “grappolo d’uva” Immobili Immobili Aerobi o Anaerobi FacoltativiAerobi o Anaerobi Facoltativi Catalasi positiviCatalasi positivi Alofili (crescono in presenza di cloruro di sodio 10%)Alofili (crescono in presenza di cloruro di sodio 10%)

Principali componenti della normale flora batterica Principali componenti della normale flora batterica cutecute nasonaso

STAPHYLOCOCCUSSTAPHYLOCOCCUS spp spp Famiglia: MicrococcaceaeFamiglia: Micrococcaceae Genere: Genere: StaphylococcusStaphylococcus

Cocchi Gram-positivi (0.5um-1um)Cocchi Gram-positivi (0.5um-1um) Aggregazione a “grappolo d’uva”Aggregazione a “grappolo d’uva” Immobili Immobili Aerobi o Anaerobi FacoltativiAerobi o Anaerobi Facoltativi Catalasi positiviCatalasi positivi Alofili (crescono in presenza di cloruro di sodio 10%)Alofili (crescono in presenza di cloruro di sodio 10%)

Principali componenti della normale flora batterica Principali componenti della normale flora batterica cutecute nasonaso

• Si riconoscono 20 specie di cui 12 sono state Si riconoscono 20 specie di cui 12 sono state riscontrate nell’uomoriscontrate nell’uomo

• Coagulasi-positiviCoagulasi-positivi– Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus (pigmenti carotenoidi)pigmenti carotenoidi)

• Coagulasi-negativiCoagulasi-negativi– Staphylococcus epidermidisStaphylococcus epidermidis– Staphylococcus saprophyticusStaphylococcus saprophyticus– Staphylococcus capitisStaphylococcus capitis– Staphylococcus haemolyticus, ecc..Staphylococcus haemolyticus, ecc..

• Coagulasi - lega il fibrinogeno e lo converte in fibrina insolubileCoagulasi - lega il fibrinogeno e lo converte in fibrina insolubile

StaphylococcusStaphylococcus

Staphylococcus aureusStaphylococcus aureus

Fattori di virulenza di Staphylococcus aureus

• Componenti strutturali– Capsula– Proteina A

• Tossine– Citotossine– Enterotossine (A-E, G-I) 30-50% di ceppi di S. aureus– Tossine esfoliative (ETA e ETB) 5-10% di ceppi di S. aureus– TSST (Toxic Shock Syndrome Toxin-1)

• Enzimi– Coagulasi– Catalasi– Ialuronidasi– Fibrinolisina– Lipasi– Nucleasi– Penicillinasi

DiffusioneDiffusione

• Enzimi che degradano i tessuti– lipasi – ialuronidasi → acido ialuronico del

tessuto connetivo

La Proteina A inibisce la fagocitosiLa Proteina A inibisce la fagocitosi

Proteina AProteina Aimmunoglobulinaimmunoglobulina

recettore Fcrecettore Fc

MICRORGANISMO MICRORGANISMO

FagocitaFagocita

Causa importante di infezioni opportunistiche Causa importante di infezioni opportunistiche sia in ambito ospedaliero che comunitario:sia in ambito ospedaliero che comunitario:

• polmoniti

• osteomieliti

• artriti settiche

• batteremie

• endocarditi

• ascessi/infezioni cutanee

• sindrome dello shock tossico/pelle ustionata/

tossinfezioni alimentari

S. aureusS. aureus

• bambinibambini– Sindrome della pelle ustionataSindrome della pelle ustionata

* esfoliatinaesfoliatina

Sindrome dello shock tossicoSindrome dello shock tossico

• Tossina della “Sindrome da Shock Tossina della “Sindrome da Shock Tossico” (Toxic shock toxin) Tossico” (Toxic shock toxin)

– disseminazionedisseminazione

• MicrorganismoMicrorganismo

– nessuna disseminazione nessuna disseminazione

Sindrome dello shock tossico Sindrome dello shock tossico

• febbrefebbre

• eritemaeritema

• desquamazionedesquamazione

• vomitovomito

• diarreadiarrea

Associated with outbreak of toxic shock syndrome.

Tossinfezioni alimentariTossinfezioni alimentari

• Alimenti contaminati dall’uomo Alimenti contaminati dall’uomo – crescita batterica crescita batterica – produzione di enterotossineproduzione di enterotossine

• Insorgenza e risoluzione hanno Insorgenza e risoluzione hanno luogo nell’arco di poche oreluogo nell’arco di poche ore

Tossinfezioni alimentariTossinfezioni alimentari

• VomitoVomito

• NauseaNausea

• DiarreaDiarrea

• Dolori addominaliDolori addominali

Staphylococcus epidermidisStaphylococcus epidermidis

• principale componente della normale flora batterica della cute

• infezioni: batteriemie, endocarditi, ferite chirurgiche, vie urinarie

• infezioni opportunistiche/nosocomiali (cateteri, shunt, protesi e dialisati peritoneali)

Staphylococcus saprophyticusStaphylococcus saprophyticus

• infezioni delle vie urinarie/opportunistiche

• coagulasi-negativi – non facilmente differenziabili da S. epidermidis

Diagnosi di laboratorio

• Esame microscopico• Esame colturale

– Terreno selettivo:MSA

• Test sierologici• Identificazione

– Coagulasi– Fermentazione del mannitolo– Nucleasi termostabile

• Antibiogramma

Identificazione Identificazione S. aureusS. aureus

• beta emolitici – agar sangue

• Fermentano il mannitolo

• Pigmentazione giallo-oro (aureus)

• coagulasi-positivi

Identificazione Identificazione Stafilococchi coagulasi - negativiStafilococchi coagulasi - negativi

• Non-emolitico – su agar sangue

• Non fermenta il mannitolo

• Non-pigmentato

• Coagulasi-negativo

Terapia, Profilassi e Controllo

• Beta-lattamici: 30-50% di S. aureus e la maggior parte degli stafilococchi coagulasi negativi sono resistenti alle penicilline– Beta-lattamasi– mecA codifica per PBP 2A in MRSA

• Glicopeptidi• Controllo della diffusione di MRSA in ambito

nosocomiale• Chemioprofilassi per i portatori sani con

vancomicina e rifampicina

Antibiotico terapiaAntibiotico terapia

• Resistenza alla penicillina– penicillinasi

• Antibiotici beta lattamici (inclusa la meticillina) – spesso inefficaci– Modificazioni nelle PBP (PBP 2A)– Resistenza alla penicillina

• Vancomicina • Farmaco di prima scelta• Resistenza è già stata osservata

Streptococcus

• Cocchi Gram-positivi (diametro: 0.6-1μm) con caratteristica disposizione a catenella

• Aerobi-anaerobi facoltativi• Asporigeni• Immobili• Ossidasi negativi• Catalasi negativi gli stafilococchi sono catalasi positivi

Genere: Streptococcus

Caratteristiche generali

Streptococcus in chains

• Streptococci Streptococci

• Lancefield Lancefield groupsgroups*one or more species per groupone or more species per group*surface antigenssurface antigens

groupable streptococcistreptococci

• A, B and DA, B and D–most importantmost important

• C, G, F C, G, F –rarerare

Autolisi - identificazioneAutolisi - identificazione

BileBile

peptidoglicanopeptidoglicano

Membrana Membrana cellularecellulare(Acido lipoteicoico)(Acido lipoteicoico)

Acido teicoicoAcido teicoico

autolisinaautolisina

Reazione di QuellungReazione di Quellung

• utilizza antisieri specificiutilizza antisieri specifici

• capsula "fixed" capsula "fixed"

• visibile al microscopiovisibile al microscopio

Another Rapid “Strep” TestAnother Rapid “Strep” TestThroat swab extract Throat swab extract (+/- streptococcal antigen)(+/- streptococcal antigen)

AntibodyAntibody

Liposome

++

-

Streptococcal antigenStreptococcal antigen

Post-infectious diagnosis Post-infectious diagnosis (serology)(serology)

• antibodies to streptolysin O antibodies to streptolysin O • important if delayed clinical important if delayed clinical

sequelae occursequelae occur

Non-groupableNon-groupable

• S. pneumoniaeS. pneumoniae–pneumonia pneumonia

• viridans streptococciviridans streptococci–e.g.e.g. S. mutans S. mutans

* dental cariesdental caries

hemolysis reaction - sheep blood hemolysis reaction - sheep blood agaragar

• alphaalpha– partial hemolysis partial hemolysis

• green colorgreen color• betabeta

– complete clearingcomplete clearing– A and BA and B

• gammagamma– no lysisno lysis

HemolysisHemolysis

• Groups A an B Groups A an B – beta beta

• Group D Group D – alphaalpha

• S. pneumoniaeS. pneumoniae and viridans and viridans – alphaalpha

S. pneumoniaeS. pneumoniae

S. pneumoniae

• Diplococchi lanceolatiDiplococchi lanceolati• Alfa emoliticoAlfa emolitico• pneumolisinapneumolisina

– Degrada i globuli rossi in condizioni di Degrada i globuli rossi in condizioni di anaerobiosianaerobiosi

• cresce su agar-sanguecresce su agar-sangue• non possiede antigene di gruppo (Lancefield) non possiede antigene di gruppo (Lancefield)

CapsulaCapsula

• Importante fattore di patogenicità– Ceppi virulenti

• Proprietà anti-fagocitarie• Proprità antigeniche (carboidrati)

– Variabili nei vari stipiti – almeno 83 sierotipi diversi

CapsulaCapsula

• immunità – Sierotipo specifica

• vaccino contiene diversi sierotipi

Reazione di QuellungReazione di Quellung

• utilizza antisieri specificiutilizza antisieri specifici

• capsula "fixed" capsula "fixed"

• visibile al microscopiovisibile al microscopio

PatogenesiPatogenesi

• Acido Teicoico– Attivazione del complemento

– Richiamo di un elevato numero di cellule infiammatorie al sito d’infezione

S. pneumoniae

• Principale agente eziologico delle polmoniti nell’uomo– Particolarmente nei bambini e negli anziani– In seguito a “danno” delle vie respiratorie e.g. dopo infezione virale

• Batteremie/Setticemie• Meningiti• Otiti medie

Streptococcus pneumoniae: TRANSMISSION AND COLONISATION

Fedson, Musher, in Vaccines, 1994Musher, in Principles and Practice of Infectious Diseases, 1995

Nasopharyngeal carriage may occur in up to 60% of healthy pre-schoolchildren and up to 30% of healthy older children and adults

Nasopharynx: siteof colonisation

Trachea

Dissemination

Inhalation

Patient withpneumococcaldisease

Asymptomaticcarrier

Aerosol

Nasal cavity

DISEASES CAUSED BY DISEASES CAUSED BY STREPTOCOCCUS PNEUMONIAESTREPTOCOCCUS PNEUMONIAE

Non-invasive disease• Sinusitis (sinuses)• Otitis media (middle ear)• Pneumonia (lungs)

Musher, in Principles and Practice of Infectious Diseases, 1995

Invasive disease

• Bacteraemia (blood)

• Meningitis (CNS)• Endocarditis (heart)• Peritonitis (body cavity)• Septic arthritis (bones and joints)• Others (appendicitis, salpingitis,

soft-tissue infections)

PNEUMOCOCCAL INFECTION

PNEUMOCOCCUS: PATHOGENESIS

Salyers, Whitt, in Bacterial Pathogenesis, 1994

Diagnosi - liquorDiagnosi - liquor

• Colorazione di Gram diretta• Test per determinare la presenza di antigeni

capsulari• Esame colturale• Identificazione• Antibiogramma

Diagnosi di laboratorioDiagnosi di laboratorio

• Microscopia e colorazione di Gram diretta• Esame colturale

• Colonie alpha emolitiche• “Ombellicate”

• Identificazione• Sensibilità all’optochina• Solubilità al bile• Reazione di “Quellung”

• Antibiogramma

Sensibile all’optochina

IdentificazioneIdentificazione

TerapiaTerapia

• S. pneumoniaeS. pneumoniae –penicillina penicillina

–problema terapeutico dovuto ad problema terapeutico dovuto ad un aumento nella resistenzaun aumento nella resistenza

Group A streptococcusGroup A streptococcus ((S. pyogenesS. pyogenes))

Habitat • Presenti nell’uomo

– Tratto respiratorio– Cute– Tratto intestinale

• Portatori sani 4-25%(le % più alte nei bambini)

Trasmissione• Interumana

(principalmente secrezioni alte vie respiratorie)

Soggetti colpiti• Particolarmente comune in età pediatrica (5-15 anni)

Streptococcus pyogenes

• Cellulari– Capsula (non immunogena)

• Potere antifagocitario

– Proteina M (ca 80 tipi - principale fattore di virulenza)• Potere antifagocitario• Potere immunogeno

– Principale target dell’immunità naturale– Variabilità antigenica nell’ambito della specie– Possibili reinfezioni con tipi antigenici diversi

• Patogenesi sequele post-infettive• Super antigene

– Proteina F1 • responsabile per l’internalizzazione del microrganismo

Fattori di virulenza

Streptococcus pyogenes

Ulteriormente suddivisibile in base allecaratteristiche antigeniche di alcuneproteine di parete

• Proteina M

• Proteina T

• Proteina R

β emolitico di Gruppo A (responsabile di circa il 90% delle infezioni streptococciche umane)

Streptococcus pyogenes

M protein M protein

M proteinM protein

fibrinogenfibrinogen

rrr

peptidoglycanpeptidoglycan

rrr

IgGIgG

Complement Complement IMMUNEIMMUNE

NON-IMMUNENON-IMMUNE

Internalizzazione diInternalizzazione di S. S. pyogenespyogenes

fibronectinfibronectin

lipoteichoic acidlipoteichoic acidF-proteinF-protein

epithelial cellsepithelial cells

• Extra Cellulari– Esoenzimi

• Ialuronidasi• Streptochinasi• NADasi• DNAsi• C5a peptidasi

– Tossine• Eritrogenica (scarlattina)

– Ceppi lisogeni portatori di un fago che codifica per la tossina

– 4 varietà antigeniche (A, B, C e D)

• Citotossine/emolisine– Streptolisina O– Streptolisina S

Fattori di virulenza

Streptococcus pyogenes

Manifestazioni cliniche• Acute/Suppurative

(infezioni primarie)

• Non suppurative(complicanze dell’infezione primaria)

Streptococcus pyogenes

Manifestazioni Acute/Suppurative• Angina streptococcica

± Scarlattina(Complicanze suppurative)

• Ascesso peritonsillare• Otite media• Mastoidite• Polmonite• Meningite

• Infezioni cutanee e sottocutanee– Impetigine– Erisipela– Cellulite

• Sindrome da shock tossico/fascite necrotizzante

• (Febbre puerperale)

Streptococcus pyogenes

Manifestazioni Non Suppurative• 1-3 mesi dall’episodio acuto• 0.1-1% dei casi

– Glomerulonefrite post-streptococcica

– Febbre reumatica acuta

– Eritema nodoso

Streptococcus pyogenes

Rheumatic fever -etiologyRheumatic fever -etiology

M protein M protein – cross-reacts heart myosin cross-reacts heart myosin – autoimmunityautoimmunity

cell wall antigens cell wall antigens – poorly digested poorly digested in vivoin vivo– persist indefinitelypersist indefinitely

Diagnosi di laboratorio Test rapido

Tampone colturale:

Esame colturale– Semina su agar sangue:

• Colonie 1-2 mm di diametro (aspetto ± mucoso) circondate da β emolisi

Identificazione– Cocchi Gram +vi– Catalasi negativi– Sensibili alla bacitracina– Gruppo A con test al lattice

(agglutinazione antigene-anticorpo)

Streptococcus pyogenes

Prove sierologiche • Determinazione del titolo ASL ca. 2-3 settimane dopo

l’infezione (particolarmente importante per la diagnosi delle sequele non suppurative)

quantità note di streptolisina S +

quantità scalari di siero

incubazione a 37° per 1 h

aggiunta di 5% di sangue di coniglio

incubazione a 37° per 45’

EMOLISI ASSENZA DI EMOLISI (neutralizzazione della streptolisina)Titolo di Todd: reciproco della più alta diluizione di siero in grado di inibire l’emolisi

Streptococcus pyogenes

Another Rapid “Strep” TestAnother Rapid “Strep” TestThroat swab extract Throat swab extract (+/- streptococcal antigen)(+/- streptococcal antigen)

AntibodyAntibody

Liposome

++

-

Streptococcal antigenStreptococcal antigen

Post-infectious diagnosis Post-infectious diagnosis (serology)(serology)

• antibodies to streptolysin O antibodies to streptolysin O • important if delayed clinical important if delayed clinical

sequelae occursequelae occur

Terapia

• Penicillina(farmaco di prima scelta)

• Macrolidi(farmaci di seconda scelta)

Streptococcus pyogenes

Rheumatic feverRheumatic fever

• penicillinpenicillin- terminates pharyngitisterminates pharyngitis

- decreases carditisdecreases carditis

Streptococcus agalactiaeStreptococcus agalactiaeGroup B streptococcusGroup B streptococcus

• neonatal meningitisneonatal meningitis

• septicemiasepticemia

• transmission transmission – vaginal floravaginal flora

Group B streptococcus - Group B streptococcus - identificationidentification

• Beta hemolysisBeta hemolysis

• hippurate hydrolysishippurate hydrolysis

• CAMP reactionCAMP reaction

– increases beta hemolysis of increases beta hemolysis of S. S. aureusaureus

Group D streptococcusGroup D streptococcus

• Growth on bile esculin agarGrowth on bile esculin agar– black precipitate black precipitate

• 6.5% saline6.5% saline• growgrow

– enterococcienterococci• no growth no growth

– non-enterococcinon-enterococci

EnterococciEnterococci

• distantly related to other streptococcidistantly related to other streptococci• genus genus EnterococcusEnterococcus • gut floragut flora

– urinary tract infection urinary tract infection • fecal contaminationfecal contamination

– opportunistic infectionsopportunistic infections• particularly endocarditisparticularly endocarditis

• most common most common E. (S.) faecalisE. (S.) faecalis

ENTEROCOCCHIENTEROCOCCHI

• (Gruppo D di Lancefield)(Gruppo D di Lancefield)– Enterococcus faecalisEnterococcus faecalis– Enterococcus faeciumEnterococcus faecium– Enterococcus duransEnterococcus durans

• Habitat Habitat • presenti in natura, nell’intestino dell’uomo, negli presenti in natura, nell’intestino dell’uomo, negli

alimentialimenti

• ColturaColtura• Agar sangue (non emolitici/alfa emolisi)Agar sangue (non emolitici/alfa emolisi)

• IdentificazioneIdentificazione• Capaci di crescere in presenza di bileCapaci di crescere in presenza di bile• Idrolizzano l’esculinaIdrolizzano l’esculina

ENTEROCOCCHIENTEROCOCCHI• Principali patologiePrincipali patologie

– Infezioni delle vie urinarieInfezioni delle vie urinarie– Endocarditi subacuteEndocarditi subacute– SetticemieSetticemie– Ascessi intraaddominaliAscessi intraaddominali– Infezioni dei tessuti molliInfezioni dei tessuti molli

• Terapia – Terapia – • Patogeni frequentemente antibiotico-resistenti Patogeni frequentemente antibiotico-resistenti • Aminopenicilline/UreidopenicillineAminopenicilline/Ureidopenicilline• GlicopeptidiGlicopeptidi

EnterococciEnterococci

• resistant to many antibiotics resistant to many antibiotics – including vancomycinincluding vancomycin

• terminal D-ala replaced by D-lactate terminal D-ala replaced by D-lactate

Minute colony streptococciMinute colony streptococciVarious groups (e.g. group A)Various groups (e.g. group A)

– genetically distinct genetically distinct * from large colony (e.g S. pyogenes)from large colony (e.g S. pyogenes)

– no rheumatic feverno rheumatic fever

Large colonyLarge colony Minute colonyMinute colony

Viridans streptococciViridans streptococci• diverse species diverse species • oral oral • dental cariesdental caries• alpha hemolytic and negative for other tests alpha hemolytic and negative for other tests • non-groupable.non-groupable.• includes includes S. mutansS. mutans• endocarditis endocarditis

– tooth extractiontooth extraction

GRAM POSITIVE COCCI

S. aureus hemolyticmannitol yellow

+ -Staphylococcus (Clusters) Streptococcus (pairs & chains)

Catalase

• BETA: Bacitracin S.pyogenes (group A)

CAMP/Hippurate S. agalactiae (group B)

HemolysisCoagulase

S. epidermidisnonhemolytic (usually)mannitol white

(2) ALPHA: Optochin/Bile Solubility S. pneumoniae

• GAMMA: Bile Esculin 6.5% NaCl Group D* Enterococcus

Bile Esculin 6.5% NaCl Group D* Non-Enterococcus

(*can also be beta or alpha hemolytic)

Note: Strep. viridansare alpha hemolytic andnegat ive for all the testsbelow

+

++

++

+

+

-

-

Summary Figure (Identification Scheme)