세균학각론 : Streptoccoci 사슬알균
Classification of Gram positive bacteria Coagulase (+) Catalase (+) Coagulase (-) Lancefield group A Lancefield group B Lancefield group C * : anaerobes Staphylococcus aureus Staphylococcus epidermidis (Coagulase negative staphylococci, CNS) Streptococcus pyogens Streptococcus agalactiae Streptococcus equisimilis Cocci Lancefield group D Enterococci, Streptococcus bovis Catalase (-) Lancefield group E Streptococcis canis Streptococcus pneumoniae Non-group Viridans streptococci Intermedius, milleri group Peptostreptococcus magnus* Spore (+) Bacillus Clostridium* Bacillus anthracis, Bacillus cereus C. tetani, C.perfringens, C. botulinum, C. difficile Rods/ Bacilli Spore (-) Corynebacterium Listeria Erysipelothrix C. diphtheria L. monocytogenes E. rhsiopathiae Propionibacterium* Lactobacillus*
The Genus Streptococci 사슬알균 - Gram-positive - facultative anaerobe - chains or pairs - non-motile - culture on blood agar plate - catalase negative (Staphylococci are catalase positive) catalase test
Classification scheme for Streptococci Lancefield Groups - based on specific carbohydrates in the bacterial cell wall (A-H, K-M, O-V) - 베타 (β) 용혈균의분류에중요 - A, B and D - most important Hemolysis reaction - blood agar plate 1) α: 불완전한용혈과집락주변의녹색 2) β: 완전한용혈에의한혈색소의방출로집락주변의투명대 3) γ: 비용혈 Biochemical characteristics - Viridans group 과폐렴사슬알균감별에중요
Streptococcus pyogens 고름사슬알균 1. 구조및생리 특징 - Group A b-hemolytic Streptococci - 비말통해인두정착 : 인두염 - 피부통해감염 : 연조직감염
2. 발병기전 (Pathogenesis & Virulence factors) Adhesion / Invasion - 상피세포부착및침입인자 : LTA, M protein, F protein - M protein 상피세포부착 - M 단백이없으면 infection 불가 C3b의결합차단à포식작용억제 N-terminus 부분이 variable하여 80여개의 antigenic type을보임 I 종 : 류마티스열유발 I, II종 : 화농성감염, 사구체신염유발 - F protein : 상피세포 fibronectin에결합
면역회피 - Capsule : Resistance to phagocytosis - C5a peptidase : C5a 분해하여기능억제 Toxin - 발열외독소 (Pyrogenic exotoxins, Spe) : Superantigen à scarlet fever, streptococcal toxic shock syndrome - 사슬알균용혈소 (Streptolysin) Streptolysin S 산소에안정적, 적혈구, 백혈구, 혈소판용해, 베타용혈유발 Streptolysin O 산소에불안정적, 세포용해, 항원성 à antistreptolysin O (ASO) 항체생성유발 ( 최근감염확인에사용 ) 분해효소 - Streptokinase : plasminogen의활성화 à fibrin 분해 à 세균의신속한확산유발 - Streptodnase : 유리된 DNA를분해하여고름의점도를낮춤 à 세균의확산촉진 - Hyaluronidase : Hyaluronic acid의분해 à 세균의확산촉진
3. 역학 (Epidemiology) - 주로건강한어린이와젊은이의입인두 (oropharynx) 에일시적인집락형성 - 피부에집락을이루고, 피부의갈라진틈을통해표면혹은심부조직으로침투하여연조직감염을유발 - 균주의 M 단백에대한특이면역을갖는개인의능력과인두안의경쟁적 normal flora에의해좌우됨 - 5-15세어린이 : pharyngitis ( 인두염 ) strep throat - 낮은위생의 2-5세어린이 : pyoderma ( 화농피부증 ) - impetigo - 연조직에감염된환자 : streptococcal toxic shock syndrome ( 사슬알균독소쇼크증후군 ) - 이전에사슬알균에의한인두염을앓았던환자 : rheumatic fever ( 류머티즘열 ), glomerulonephritis ( 사구체신염 )
4. 임상특징 (Clinical findings) 유발질환 1) 화농성사슬알균병 (Supprurative Streptococcal diseases) - 인두염 (Pharyngitis), 성홍열 (Scarlret fever) - 고름피부증 (Pyoderma), 단독 (Erysipelas) - 연조직염 (Cellulitis), 괴사근막염 (Necrotizing fasciitis) - 사슬알균독성충격증후군 (Streptococcal toxic shock syndrome) - 균혈증 (Bacteremia) 2) 비화농성사슬알균병 (Non-Supprurative Streptococcal diseases) - 류마티스열 (Rheumatic fevers) - 급성사구체신염 (Acute glomerulonephritis)
인두염 (Pharyngitis) - 병원균 노출 후 2~4일에 인후통, 열, 권태감, 후인두 삼출물 및 홍반성 관찰 à 바이러스성 인두염과 감별필요 - 세균성 인두염을 시사하는 소견 : High fever, Exudative phar yngitis, Tonsilitis, LN enlargement - 정확한 진단 위해서는 throat culture 성홍열 (scarlet fever) - 사슬알균 인두염의 합병증, 발열외독소에 의해 발생 - 인두염 증상 나타난 후 1~2일에 홍반성 발진 시작해 온몸으로 퍼짐. 손바닥 및 발바닥, 입주변은 sparing - Stawberr y tongue, circumoral pallor - 5~7일 후 발진사라지면서 표피층 탈락 Scarlet fever Circumoral pallor
고름피부증 (Pyoderma), 고름딱지증 (Impetigo) - 주로노출된부위 ( 얼굴, 팔, 다리 ) 에발생하는국소적화농성피부염 - S. pyogenes 가피부에집락을형성 à 피부가긁혀지거나곤충에물린상처를통해세균이피하조직으로유입 à 고름물집이되어터지고그위에딱지가생긴다 - 전신적감염증후는없음 단독 (Erysipelas) - 피부의급성감염 ( 피부에보라색의융기된병소 ), upper dermis 감염 - S. pyogenes 에의한호흡기감염또는피부감염선행흔함 - 감염부위는특징적으로융기되고, 감염부위와비감염부위가뚜렷하게구분 - 전신징후 ( 오한, 열, 백혈구증가증 ) 동반 연조직염 (Cellulitis) - 세균이 dermis, subcutaneous 층에침범 - 병변부위구분이뚜렷하지않음, 병변이융기되지않음 - 국소염증과전신징후동반 Impetigo Erysipelas Cellulitis
Necrotizing fasciitis (괴사근막염) - 피하조직 깊숙이 나타나고, 근막의 면을 따라 확산되는 감염, 근육과 지방이 심하게 손상 - 피부의 상처 (베인상처, 외상, 수포성바이러스 감염, 화상, 수술)를 통해 조직으로 유입 - 초기에는 세포염, 그 후 큰 수포가 생기고, 괴저와 전신증상이 나타남 - 근육괴사는 없음 (Gas gangrene과의 감별점) - 전신적 독성, 여러 장기의 부전 (multiorgan failure), 사망이 특징 : 즉각적인 치료가 요구 - 항생제 치료보다는 괴사조직 제거술 (debridement) 치료 우선 Necrotizing fasciitis
Streptococcal toxic shock syndrome ( 사슬알균독소쇼크증후군 ) - 초기증상은감염부위의연조직염증과통증및비특이적증상 ( 열, 오한, 구역질, 구토, 설사 ) - 쇼크와장기부전 ( 신장, 폐, 간, 심장 ) 으로진행되면서통증이심해짐 - 폐혈증과괴사근막염동반 Rheumatic fever ( 류마티스열 ) - 류마티스열은 S. pyogenes 인두염의비화농성합병증, 인두염발생 2~4주후에발병 - S. pyogenes 의 M protein에대한항체가심근의근형질막단백 (myocardial sarcolemmal protein) 과 myosin을교차반응하여일어남 - 증상 : fever, rash, multiple painful joint ( 이동양상 ), heart failure Erythema Marginatum Subcutaneous nodules
Acute glomerulonephritis ( 급성사구체신염 ) : Post-streptococcal glomerulonephritis (PSGN) - 인후염후약 10일, 피부감염후약 3주정도지나서항원항체면역복합체가사구체에집착하여발병됨 - S. pyogenes 감염에의해일어나는비화농성합병증으로부종, 고혈압, 혈뇨, 단백뇨가관찰됨 - 대개어린이는무사히회복되나, 성인은예후가명확하지않고콩팥기능에진행성의손상이나타남
5. 실험실진단 (Laboratory diagnosis) 현미경검사 - 연조직감염, 고름피부증 : 그람염색관찰 - 인두염 : normal flora이기때문에의미없음 배양 - 인후면봉 (throat swab) 은입인두뒤 ( 편도 ) 에서채취 - 고름딱지증환자의경우는화농성물질또는병소의바닥에서채취 - 괴사근막염환자는조직혹은혈액을채취 동정 - Bacitracin sensitivity test : sensitive 하면 group A streptococci - Antisteptolysin O (ASO) 항체 : 류마티스열, PSGN 진단에유용 - Anti-DNase B test : PSGN 진단에유용
6. 치료및관리 치료 - 페니실린감수성높음 - 인두염 : Penicillin, Amoxicillin à 류마티스열예방 - 류마티스열병력있을경우장기간예방요법필요 - Necrotizing fasciitis : surgical excision이우선
Streptococcus agalactiae 젖마름증사슬알균 1. 구조및생리 특징 - Group B b-hemolytic Streptococci (GBS) - 신생아감염병주요원인균 : 신생아패혈증, 폐렴, 수막염 - 그람염색으로는 S.pyogens와구별할수없음 : Bacitracin resistance - CAMP test : positive S.aureus와함께있을때 hemolysis 증가함 - Type-specific capsular polysaccharide (Ia, Ib, II-VIII): 중요한역학적표지
3. 역학 - 10~30% 의산모에서 vaginal, rectal colonization à 신생아중 50% 가량에서 colonization à 1~2% infection - Risk factors : Premature baby, prolonged labor, obstetric complication, maternal fever
4. 임상특징 Early-onset neonatal disease ( 조기발현신생아병 ) - 자궁또는분만시에획득된질병의증상은생후첫주에나타남 - 균혈증, 폐렴, 수막염이발생할수있음. - 감염된모든경우에서뇌척수액검사가필수적 - 사망률은 5% 이하이나, 수막염생존신생아 15-30% 에서신경학적후유증 ( 실명, 난청, 정신지체 ) Late-onset neonatal disease ( 후기발현신생아병 ) - 외부의감염원 ( 어머니, 다른신생아로부터 ) 으로부터획득되고, 1 주 -3 개월된유아에서발생됨 - 생존율은높으나, 수막염을앓은어린이에게신경학적합병증이흔함
신생아수막염 Neonatal meningitis - 생후 2개월이내발생하는수막염 - 원인균 : GBS (m/c), E.coli, Listeria monocytogenes - 증상 : 기면, 천문팽대, 경련, 수막자극증상 (Brudzinski sign, Kernig sign), high pitch cry, 구토등 - 진단 : 뇌척수액배양및항원검사 - 치료 : 경험적항생제 Ampicillin + Gentamicin
Streptococcus pneumoniae 폐렴사슬알균 1. 구조 및 생리 특징 - 세균성 폐렴의 주요 원인균 : community acquired pneumonia의 60~70%가 S.pneumoniae에 의함 - 직경 0.5-1.2 타원형 구균, 쌍/짧은 사슬 형태로 성장 - 혈액우무배지에서 알파용혈 : 폐렴사슬알균용혈소 (pneumolysin)에 의해 hemoglobin 분해해 녹색물질 생성 - 협막 보유균과 비보유균으로 나뉘며 모든 병원성 균은 협막 보유균임 : 90여개의 capsular type 발견됨.
2. 발병기전 (Pathogenesis & Virulence factors) 포식작용억제 - 협막 (capsule) 은세균이포식작용에의해제거되지않도록하는주요 virulence factor 협막보유균주 (smooth colony) : 사람과실험동물에병을유발협막비보유균주 (rough colony) : 독력이없음 - Type-specific capsular polysaccharide에대한항체 : 면역학적으로연관된다른세균에대해방어력보임 à 협막항원을대상으로다당체 vaccine 제조
3. 임상특징 Sinusitis and otitis media ( 부비동염과중이염 ) - 부비동과귀에급성감염을일으킴 - 대개는바이러스성상기도감염이선행 Pneumonia ( 폐렴 ) - 폐포공간 (alveolar space) 에균이증식할때발병 à 흡입한세균이영양이많은부종액 (edema fluid) 에서빠르게증식 à 울혈된모세혈관 (congested capillaries) 으로부터적혈구, 중성구, 큰포식세포순으로폐포 (alveoli) 에모이게됨 à 협막에대한특이항체가생성되면포식작용및살균작용이촉진되어회복 - 임상증상 : 갑자기오한과높은열 (39-41 ) 이지속, 혈액이함유된가래를동반한젖은기침 (productive cough) 과흔히가슴통증 (pleurisy) 이있음 - 적절한항균제치료를하면신속히해결되고, 방사선과적으로완전히해결됨 - 비장기능장애자및비장적출환자는심각한 S. pneumoniae에의한병을갖게됨
Meningitis ( 수막염 ) - S. pneumoniae는균혈증, 중이염또는머리외상을통해서중추신경계로전파될수있음. - 신생아에게는드물지만어린아이와어른에서수막염의주요원인 - S. pneumoniae 균에의한수막염환자의사망과심각한신경학적손상은다른세균에의한수막염의경우보다 4-20배더높음 Bacteremia ( 균혈증 ) - 균혈증은 S. pneumoniae 폐렴환자의 25-30% 에서, 수막염환자의 80% 이상에서발생 - Sinusitis and otitis media 환자는일반적으로균혈증이없음.
4. 치료및관리 치료 - 일차선택 : penicillin - 심각한감염이나내성균 : 3세대 cephalosporin (cefotaxime, ceftriaxone), vancomycin 예방 - Pneumococcal conjugate vaccine (PCV13) : 5세미만의모든아이, 65세이상모든노인 + 고위험군 - Pneumococcal polysaccharide vaccine (PPSV23) : 65세이상모든노인 + 고위험군 - 고위험군 : 면역저하, asplenia, 기저질환
* Streptococcus pyogens - 독성인자 : M protein, ASO - 유발질환 1) 화농성사슬알균균병 : 인두염, 성홍열, 고름피부증, 단독, 연조직염, 괴사근막염, 사슬알균독성충격증후군, 균혈증 2) 비화농성사슬알균병 : 류마티스열 (Rheumatic fevers), 급성사구체신염 (Acute glomerulonephritis) * Streptococcus agalactiae - 독성인자 : Capsule - 유발질환 : 신생아수막염, 신생아패혈증 - 예방적항생제 * Streptococcus pneumoniae - 독성인자 : Autolysin à pneumolysin, Capsule - 유발질환 : 중이염, 폐렴, 균혈증, 수막염 - 예방접종