Streptococcus pneumoniae: Microbiology & Pathogenesis
ความสำคัญทางการแพทย์
Streptococcus pneumoniae เป็นเชื้อก่อโรคสำคัญทั่วโลก
โดยเฉพาะใน
- เด็กเล็ก
- ผู้สูงอายุ
- ผู้ป่วย immunocompromised
- ผู้ไม่มีม้าม (asplenia)
เป็นสาเหตุสำคัญของ
- Community-acquired
pneumonia (CAP)
- Acute
otitis media
- Sinusitis
- Bacteremia
- Meningitis
- Endocarditis
- Septic
arthritis
Microbiology
ลักษณะสำคัญ
- Gram-positive
diplococci
- Alpha-hemolytic
- Catalase
negative
- Encapsulated
organism
- Facultative
anaerobe
- เจริญได้ดีใน 5–10% CO₂
ลักษณะในห้องปฏิบัติการ
- Alpha
hemolysis บน blood agar
- Optochin
sensitive
- Bile
soluble
ใช้แยกจาก viridans streptococci
Capsule: Virulence Factor ที่สำคัญที่สุด
Capsule คืออะไร
เป็น capsular polysaccharide ที่หุ้มผิวแบคทีเรีย
หน้าที่
- ยับยั้ง phagocytosis
- หลบ complement-mediated killing
- เพิ่ม survival ใน bloodstream
เชื้อที่ไม่มี capsule
→ แทบไม่ก่อโรค
ดังนั้น capsule ถือเป็น
Major virulence factor
ของ pneumococcus
Serotype
ปัจจุบันพบมากกว่า
>100 serotypes
การป้องกันโรคด้วยวัคซีนอาศัย
- anti-capsular
antibody
เป็นหลัก
Transmission
แพร่เชื้อโดย
- Respiratory
droplets
- Aerosol
- Close
contact
มนุษย์เป็น reservoir เดียวที่สำคัญ
Pathogenesis
ขั้นตอนที่ 1: Nasopharyngeal
Colonization
เริ่มจาก
Colonization
บริเวณ nasopharynx
โดยอาศัย adhesins หลายชนิด
เช่น
- PspA
- PspC
(CbpA)
- Choline-binding
proteins
- Pili
ขั้นตอนที่ 2: Biofilm Formation
เชื้อสามารถสร้าง
Biofilm
ใน
- Nasopharynx
- Sinus
- Middle
ear
ผลคือ
- อยู่รอดได้นาน
- เพิ่ม horizontal gene transfer
- เพิ่ม antibiotic resistance
- เพิ่ม virulence
ขั้นตอนที่ 3: Invasion
เชื้อผ่าน epithelial barrier
โดย
Transcytosis
ผ่าน host cell
อาศัย
- Platelet
activating factor receptor (PAFR)
- Laminin
receptor
หลังจากนั้นเข้าสู่
- Bloodstream
- CSF
- Deep
tissue
ทำไม Influenza จึงเพิ่มความเสี่ยง
Pneumococcal Infection
เป็น classic board question
Influenza ทำให้
1. Mucociliary clearance ลดลง
2. Neuraminidase ของไวรัสเปิด receptor
ให้ pneumococcus จับได้ง่ายขึ้น
3. เพิ่ม bacterial adherence
4. เพิ่ม bacterial growth
จึงเกิด
Secondary bacterial pneumonia
ได้บ่อย
โดยเฉพาะ
- S.
pneumoniae
- S.
aureus
Virulence Factors สำคัญ
1. Capsule
หน้าที่
- Anti-phagocytic
- ป้องกัน complement
สำคัญที่สุด
2. Pneumolysin
เป็น exotoxin
ออกฤทธิ์
- ทำลาย cell membrane
- สร้าง pore formation
- ทำลาย epithelium
- ทำลาย neurons
- เพิ่ม tissue invasion
มีบทบาทสำคัญใน
- Pneumonia
- Meningitis
3. Cell Wall Components
ประกอบด้วย
- Teichoic
acid
- Lipoteichoic
acid
- Peptidoglycan
กระตุ้น
- Complement
- Cytokines
- Inflammation
เป็นตัวสำคัญที่ก่ออาการของโรค
Host Inflammatory Response
อาการส่วนใหญ่ของโรคเกิดจาก
Host inflammatory response
มากกว่าตัวเชื้อเอง
ตัวอย่าง
Pneumonia
เกิดจาก
- Bacteria
- Neutrophils
- Plasma
exudate
สะสมใน alveoli
ทำให้
- ไข้
- ไอ
- เสมหะ
- Consolidation
Complement และ Innate Immunity
Cell wall ของ pneumococcus
กระตุ้น
- Alternative
complement pathway
- Toll-like
receptor 2 (TLR2)
- Cytokine
cascade
เกิด
- IL-1
- TNF-α
- Chemokines
ส่งผลให้
Neutrophil influx
จำนวนมาก
Pneumococcus กับ Meningitis
ใน bacterial meningitis
หลังให้ antibiotic
เกิด
Bacterial lysis
↓
ปล่อย
- Cell
wall fragments
- Pneumolysin
↓
Inflammation รุนแรงขึ้น
↓
Neuronal injury
นี่คือเหตุผลของการให้
Dexamethasone
ก่อนหรือพร้อม antibiotic
ใน pneumococcal meningitis
Cardiac Complications
ปัจจุบันพบว่า pneumococcal infection สามารถสัมพันธ์กับ
- Acute
MI
- Arrhythmia
- Myocardial
dysfunction
กลไก
Type 1 MI
Plaque rupture จาก inflammation
Type 2 MI
Increased oxygen demand
Direct myocardial invasion
เกิด microlesions ภายใน myocardium
Chronic Granulomatous Disease (CGD)
แม้ pneumococcus จะเป็น catalase-negative
แต่สร้าง
Hydrogen peroxide
ได้เอง
จึงยังสามารถก่อโรคในผู้ป่วย
Chronic Granulomatous Disease
ได้
Replacement Strains
หลังการใช้ PCV อย่างแพร่หลาย
serotype เดิมลดลง
แต่เกิด
Replacement strains
เข้ามาแทนที่
จึงเป็นเหตุผลที่วัคซีนรุ่นใหม่
- PCV15
- PCV20
- PCV21
ต้องเพิ่ม serotype ใหม่เรื่อย
ๆ
Clinical Pearls
Pneumococcus = encapsulated organism
ผู้ป่วยที่ไม่มีม้ามมีความเสี่ยงสูงมากต่อ IPD
Capsule = virulence factor ที่สำคัญที่สุด
Anti-capsular antibody เป็นกลไกป้องกันหลัก
Pneumolysin = toxin สำคัญ
ก่อ tissue injury และ neuronal
damage
Influenza infection เพิ่มความเสี่ยง secondary
pneumococcal pneumonia อย่างมาก
อาการส่วนใหญ่ของโรคเกิดจาก host
inflammatory response มากกว่าการทำลายโดยเชื้อโดยตรง
ใน pneumococcal meningitis การตายของเชื้อหลังให้ antibiotic อาจกระตุ้น inflammation
มากขึ้น จึงต้องให้ dexamethasone ร่วม
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น