Streptococcus pyogenes, manchmal auch Strep pyogenes genannt, kann in „strepto“, was Kette bedeutet, „coccus“, was sich auf die runde Form bezieht, „pyo“, was Eiter bedeutet, und „genes“, was sich auf die Bildung bezieht, zerlegt werden.
So, Strep pyogenes sind runde Bakterien, die in Ketten wachsen und für eine Reihe von Infektionen verantwortlich sind, die oft mit Eiter auftreten. Strep pyogenes werden in der von der amerikanischen Mikrobiologin Rebecca Lancefield entwickelten Lancefield-Klassifikation auch als Group A Strep – GAS – bezeichnet.
So, Strep pyogenes hat eine dicke Peptidoglykan-Zellwand, die bei der Gram-Färbung einen violetten Farbstoff aufnimmt – es handelt sich also um ein gram-positives Bakterium.
Es ist unbeweglich und bildet keine Sporen, und es ist auch ein fakultativer Anaerobier, was bedeutet, dass es sowohl in aerober als auch in anaerober Umgebung überleben kann.
Schließlich ist Strep pyogenes katalase-negativ, was bedeutet, dass es ein Enzym namens Katalase nicht herstellt.
Im Gegensatz zu anderen gewöhnlichen Kokken wie Enterokokken ist Strep pyogenes jedoch Pyrrolidonyl-Arylamidase-positiv, weil es ein Enzym namens L-Pyrrolidonyl-Arylamidase herstellt.
Um darauf zu testen, wird einer verdächtigen Bakterienkolonie eine kleine Probe entnommen und dann auf ein Scheibenpad geimpft, das mit Pyrrolidonyl-Beta-Naphthylamid eingebettet ist – noch so ein schönes Wort.
Bei Strep pyogenes hydrolysiert die Pyrrolidonyl-Arylamidase das Pyrrolidonyl-Beta-Naphthylamid, um Beta-Naphthylamid zu produzieren.
Versuchen Sie, das dreimal schnell zu sagen! Schließlich wird ein anderes Reagenz namens N-Methylamino-Cinnamaldehyd zu der Scheibe hinzugefügt, das mit beta-Naphthylamid reagiert, was zu einer leuchtend roten Farbe führt, die bestätigt, dass Strep pyogenes pyrrolidonyl-Arylamidase-positiv ist.
Wenn Strep pyogenes-Kolonien auf einem Medium namens Blutagar kultiviert werden, verursachen sie beta-Hämolyse, auch vollständige Hämolyse genannt. Das liegt daran, dass Strep pyogenes Toxine herstellt, die als Streptolysine bekannt sind und das Hämoglobin in den roten Blutkörperchen zu transparenten, gelb gefärbten Nebenprodukten hydrolysieren.
Aber auch einige andere Streptokokkenarten, wie Strep agalactiae, sind beta-hämolytisch. Daher wird ein Bacitracin-Test durchgeführt, um Strep pyogenes zu unterscheiden.
Dabei wird dem Blutagar eine Bacitracinscheibe zugesetzt. Strep pyogenes ist bacitracinempfindlich, so dass die Kolonien absterben, während bei Strep agalactiae die Kolonien intakt bleiben.
Nun hat Strep pyogenes eine Reihe von Virulenzfaktoren, die wie Angriffswaffen wirken, die ihm helfen, die Wirtszellen anzugreifen und zu zerstören und dem Immunsystem zu entgehen.
So ist Strep pyogenes erstens eingekapselt, was bedeutet, dass es von einer Polysaccharidschicht, einer sogenannten Kapsel, umhüllt ist.
Und auf der Kapsel befinden sich Adhärenzproteine wie Lipoteichonsäure, das Streptococcus-Fibronektin-Bindungsprotein – kurz Sfbl – und das M-Protein, die Strep pyogenes dabei helfen, sich an die Wirtszellen zu heften, etwa an die der Haut oder der Rachenschleimhaut.
Dann verwendet Strep pyogenes Toxine wie Hyaluronidase, die Hyaluronsäure zerstört, eine Kitt-Substanz, die die Zellen des Bindegewebes und der Blutgefäße fest zusammenhält.
Die Zerstörung der Hyaluronsäure führt zu einer lokalen Entzündung und ermöglicht es den Bakterien, in die Blutbahn zu gelangen.
In der Blutbahn setzt Strep pyogenes die Toxine Streptolysin O und S ein, die eine Hämolyse, also die Zerstörung der roten Blutkörperchen, verursachen.
Es verwendet auch erythrogene Toxine, die auch als Streptococcal Pyrogenic Exotoxins, kurz Spe, bezeichnet werden und die es in drei Varianten gibt: SpeA, SpeB, und SpeC.
Dies führt zu einer erhöhten Hämolyse in den dermalen und submukösen Blutkapillaren. Darüber hinaus sind SpeA und SpeC Superantigene, d.h. sie müssen nicht von einer Antigen-präsentierenden Zelle wie einem Makrophagen aufgefressen und verarbeitet werden, um eine Immunantwort von T-Zellen auszulösen.
Stattdessen interagieren sie sofort mit dem Klasse-II-MHC-Molekül auf der Oberfläche des Makrophagen und bilden einen Superantigen-MHC-Komplex, der dann mit dem T-Zell-Rezeptor interagiert und bis zu 30 % der gesamten T-Zell-Population stimuliert.
Dies ist 300-mal stärker als herkömmliche Antigene, und es stimuliert die Freisetzung einer ganzen Reihe von Entzündungszytokinen.
Speziell wird dies als Zytokinsturm bezeichnet und kann zu einem toxischen Schocksyndrom oder TSS führen, das auftritt, wenn ein solcher Zytokinsturm eine weit verbreitete systemische Vasodilatation auslöst, wodurch der Blutdruck sinkt, was zu einer schlechten Durchblutung der lebenswichtigen Organe führt.
Von der Blutbahn aus können sich Streptokokken-Bakterien auf andere Organe ausbreiten, z. B. auf die Lunge, wo sie Lungenentzündungen oder Lungenabszesse verursachen, oder auf das Herz, wo sie Klumpen, so genannte Vegetationen, auf den Herzklappen bilden und eine infektiöse Endokarditis verursachen.
Außerdem können sie, wenn sie sich auf das zentrale Nervensystem ausbreiten, Hirnabszesse oder Meningitis verursachen.
Überraschenderweise kann Strep pyogenes trotz dieses mächtigen Arsenals die Haut, die Schleimhäute des Rachens, die Vagina und das Rektum friedlich besiedeln.
Sie richten keinen Schaden an, solange das Immunsystem sie in Schach hält, ihr Wachstum einschränkt und sie daran hindert, sich irgendwo anders im Körper auszubreiten.
Probleme treten bei Menschen mit geschwächtem Immunsystem auf, etwa bei Säuglingen und älteren Menschen. Andere immunschwächende Erkrankungen sind HIV-Infektionen, Diabetes oder bösartige Erkrankungen.
In diesen Fällen gelangt Strep pyogenes in der Regel durch eine Verletzung der Haut, einen Schleimhautriss oder nach einer Operation in die Blutbahn.
Am häufigsten verursacht Strep pyogenes eine Streptokokken-Pharyngitis, auch Streptokokken-Rachenentzündung genannt, also eine Entzündung der Rachenschleimhaut und der Mandeln.
Strep-Pharyngitis kann auch mit Scharlach einhergehen, wenn die intrakapillare Hämolyse zu einem hellroten Hautausschlag führt.
Wenn Strep pyogenes die Epidermis infiziert, verursacht es Impetigo, das sind oberflächliche Hautläsionen, die wie Honigtrichter aussehen.