Patogenéza, epidemiológia a kontrola streptokokovej infekcie skupiny A

Streptokoky pyogény(Skupina AStreptococcus; GAS) je vynikajúco prispôsobený ľudskému hostiteľovi, čo vedie k asymptomatickej infekcii, faryngitíde, pyodermii, šarlachu alebo invazívnym ochoreniam s potenciálom spúšťania postinfekčných imunitných následkov. GAS využíva celý rad determinantov virulencie, ktoré umožňujú kolonizáciu, šírenie v hostiteľovi a prenos, čím narúšajú vrodené aj adaptívne imunitné reakcie na infekciu. Fluktuujúca globálna epidemiológia GAS je charakterizovaná objavením sa nových klonov GAS, ktoré sú často spojené so získaním nových virulencií alebo antimikrobiálnych determinantov, ktoré sú lepšie prispôsobené oblasti infekcie alebo odvrátením imunity hostiteľa. Nedávny nápadntifikácia klinických izolátov GAS so zníženou senzitivitou na penicilín a zvyšujúcou sa makrolidovou rezistenciou ohrozuje tak frontovú, ako aj penicilín-adjuvantnú antibiotickú liečbu. Svetová zdravotnícka organizácia (WHO) vypracovala plán výskumu a technológie GAS a načrtla preferované charakteristiky vakcín, čím podnietila obnovený záujem o vývoj bezpečných a účinných vakcín proti GAS.

Čínska bylina cistanche rastlina-Protinádorová

Úvod

Streptococcus pyogenes (streptococcus skupiny A; GAS) je gram-pozitívny bakteriálny patogén prispôsobený hostiteľovi spôsobujúci benígne ľudské infekcie, ako je faryngitída a impetigo, až po zriedkavé, ale závažné invazívne ochorenia, ako je septikémia, syndróm podobný streptokokovému toxickému šoku (STSS) a nekrotizujúca fasciitída. Opakované infekcie GAS môžu vyvolať autoimunitné následky vrátane reumatickej horúčky, ktorá môže viesť k reumatickej chorobe srdca (RHD)1. Epidemiologicky možno GAS klasifikovať do viac ako 220 mm typov2 (na základe génovej sekvencie amino-konca povrchovo exponovaného M proteínu), ktoré vykazujú odlišné vzorce regionálnej a globálnej distribúcie3. Nedávne epidemiologické vyšetrovanie odhalilo multiklonálne prepuknutia šarlach v Ázii a Spojenom kráľovstve4–7, pričom prepuknutie v Spojenom kráľovstve je paralelné s nárastom invazívnych infekcií4. Prežitie GAS ako ľudského patogénu prispôsobeného hostiteľovi vyžaduje neprerušený cyklus prenosu, priľnavosť k miestu primárnej infekcie (koža alebo hrdlo), kolonizáciu a proliferáciu, obranu proti vrodenému aj adaptívnemu imunitnému systému a následné rozšírenie k novému hostiteľovi. Objavujú sa nové stratégie virulencie, ktoré GAS používa na manipuláciu s obrannými mechanizmami hostiteľa. Napríklad sa ukázalo, že štiepenie Gasderminu A (GSDMA) GAS proteázou streptokokový pyrogénny exotoxín B (SpeB) spúšťa pyroptózu hostiteľských buniek8,9, zatiaľ čo invariantné T bunky spojené so sliznicou (MAIT bunky) boli nedávno identifikované ako vysoko aktivovaný u pacientov so STSS a ako primárny prispievateľ k cytokínovej búrke spojenej s týmto ochorením10. Pri absencii komerčnej GAS vakcíny sa lekársky zásah proti GAS točí okolo použitia antibiotík na liečbu alebo prevenciu infekcie. Rezistencia na antibiotiká GAS je však na vzostupe a boli hlásené prvé mutácie, ktoré spôsobujú zníženú citlivosť na penicilín11–15; napriek tomu GAS zostáva citlivý na -laktámové antibiotiká. Na urýchlenie vývoja vakcíny proti GAS vypracovala Svetová zdravotnícka organizácia (WHO) plán výskumu a technológie GAS a načrtla preferované vlastnosti produktu16. Na definovanie globálnej štruktúry populácie GAS a predpovedanie pokrytia vakcínovým antigénom sa použila rozsiahla genomika17. Nové formulácie vakcíny GAS namierené proti M proteínovým a non-M proteínovým antigénom sú vo vývoji18. Model GAS faryngitídy primátov (okrem človeka) sa nedávno použil na hodnotenie účinnosti vakcíny GAS19 a vývoj modelu kontrolovanej ľudskej infekcie (CHIM) GAS faryngitídy20 poskytuje budúcu príležitosť na hodnotenie účinnosti vakcíny u ľudského hostiteľa. Posledné desaťročie bolo svedkom veľkého pokroku v oblasti výskumu GAS, ale aj napriek pokračujúcemu vývoju nových modelov experimentálnych infekcií a liečebných stratégií, obnovenému úsiliu o vývoj vakcín a úsiliu aktívneho dohľadu zostáva globálna záťaž chorôb GAS neuspokojená verejnosťou. zdravotná výzva. Výskyt a šírenie kmeňov odolných voči viacerým liekom a nových toxigénnych klonov GAS podčiarkuje naliehavú potrebu zlepšiť stratégie verejného zdravia na prevenciu alebo liečbu ľudských infekcií GAS. Keďže riešenie všetkých epidemiologických, klinických a molekulárnych aspektov infekcií GAS presahuje rámec tohto prehľadu, zameriavame sa tu na najnovší vývoj a pokroky vo výskume.

Choroby spôsobené GAS

Ako patogén dokonale prispôsobený človeku môže GAS spôsobiť široké spektrum prejavov ochorenia. Tabuľka 1 popisuje najčastejšie ochorenia spojené s GAS, ale ďalšie súvisiace ochorenia zahŕňajú zápal stredného ucha, sinusitídu, meningitídu, endokarditídu, pneumóniu, peritonitídu a osteomyelitídu1. Odhaduje sa, že GAS má na svedomí pol milióna úmrtí ročne, pričom za väčšinu úmrtí sú zodpovedné RHD a invazívne infekcie21. Nedávne odhady zdôraznili významnú zdravotnú záťaž spôsobenú infekciami GAS, čo naznačuje, že RHD je zodpovedná za viac ako 100 miliónov rokov života prispôsobených zdravotnému postihnutiu, pričom 0,1 % sa pripisuje GAS faryngitíde u detí22. Tieto odhady neboli stanovené pre iné ochorenia GAS a epidemiologické údaje, najmä v krajinách s nízkymi a strednými príjmami, sú stále vzácne. Štúdie z Austrálie a Nového Zélandu naznačujú, že celulitída je zodpovedná za najvyššiu zdravotnú a ekonomickú záťaž zo všetkých GAS ochorení v týchto prostrediach23, dokonca aj nad RHD. Globálne odhady pre zdravotnú a ekonomickú záťaž všetkých chorôb súvisiacich s GAS sú stále nedostatočne pochopené, čo zdôrazňuje naliehavú potrebu lepšieho zaťaženia údajmi o chorobách, aby bolo možné pochopiť vplyv tohto patogénu na celom svete. Za posledné desaťročie dôležité obhajovacie hnutie WHO zvýšilo povedomie o RHD a jej príspevku ku globálnej záťaži chorobami a prehlbovaniu sociálnych nerovností u už tak zraniteľných skupín obyvateľstva24,25. Štúdie zo Spojených štátov a Izraela navyše zdôraznili, že RHD je stále dôležitým problémom verejného zdravia aj v krajinách s vysokými príjmami26. Napriek tomu stále existujú významné medzery v našich vedomostiach o tejto chorobe. Pokračuje vedecké úsilie s cieľom získať spoľahlivé dôkazy, ktoré podporujú hypotézu o spojitosti medzi súbežnými kožnými infekciami a rozvojom imunitných následkov27,28. Šarlátová horúčka, choroba, ktorá do konca dvadsiateho storočia prakticky vymizla, sa nedávno znovu objavila s výskytom hláseným v Číne, Hongkongu, Južnej Kórei, Singapure a Spojenom kráľovstve4,5,29–31. K dnešnému dňu sú kmene prepuknutia prevažne multiklonálne a spojené s odlišnými epidemiologickými markermi, ako je prenášanie mobilných genetických prvkov, ktoré obsahujú exotoxíny a poskytujú rezistenciu voči viacerým liekom na tetracyklín a makrolidy6, najmä v Ázii. Epidemické klony podobné šarlachu boli zistené aj v niekoľkých ďalších geografických oblastiach32,33. Naďalej je rozhodujúce mať prístup k lepším lokálnym a globálnym systémom dohľadu na sledovanie ochorení GAS, keďže štúdie ukázali, že zraniteľné blízke kontakty pacientov s miernymi ochoreniami sú vystavené väčšiemu riziku invazívnych infekcií34. Okrem toho bol v niekoľkých krajinách zdokumentovaný významný nárast incidencie invazívnych ochorení GAS, najmä v znevýhodnených a zraniteľných populáciách4,35–37, čo opäť zdôrazňuje dôležitosť dôkladného monitorovania epidemiológie GAS. Treba poznamenať, že k zistenému nárastu mohli prispieť aj zlepšené centralizované systémy podávania správ o zdravotnej starostlivosti.

Výhody doplnku cistanche-ako posilniť imunitný systém

GAS infekcia, faktory virulencie a mechanizmy

Proces infekcie človeka GAS je zložitý a multifaktoriálny, zahŕňa hostiteľské aj bakteriálne faktory, ktoré prispievajú k patogenéze infekcie. GAS produkuje veľké množstvo faktorov virulencie spojených s bunkovou stenou a vylučovaných faktorov, ktoré majú rôzne účinky na tkanivá, bunky a zložky imunitnej odpovede (obr. 1), ktoré boli podrobne preskúmané inde1. Tu sa zameriavame na kľúčové faktory virulencie, ktoré sú dôležité pre kolonizáciu epiteliálnych tkanív a progresiu invazívneho ochorenia, pričom zdôrazňujeme najnovšie pokroky v tejto oblasti.

Faktory virulencie viazané na povrch

M proteín. GAS je klasifikovaný na základe sekvencie 5' konca génu kódujúceho M proteín (mm). Bolo identifikovaných viac ako 220 mm genotypov2. M proteín je dimérny coiled-coil fibrilárny proteín, ktorý siaha od bakteriálnej bunkovej steny 38. Pozostáva z konzervovaného karboxy-konca, ktorý prepožičiava kovalentné pripojenie M proteínu k bunkovej stene a hypervariabilného povrchovo exponovaného N-konca, ktorý obsahuje M typ definujúce 50 aminokyselín, ktoré vykazujú značnú antigénnu diverzitu39. Príspevok M proteínov k virulencii GAS sa pripisuje predovšetkým ich imunomodulačným účinkom. Môžu sa priamo viazať a získavať početné zložky hostiteľa, vrátane plazmínu (ogénu) a fibrinogénu, na streptokokový povrch, čím poskytujú odolnosť proti vrodeným a adaptívnym imunitným reakciám1. M proteíny tiež spúšťajú programovanú bunkovú smrť v makrofágoch indukciou zápalového mechanizmu NLRP3, čo vedie k spracovaniu a sekrécii prozápalových cytokínov interleukínu-1 (IL-1) a IL-18 ( odkazy 40, 41), aj keď spôsobom špecifickým pre typ M. Početné štúdie poskytli dôkaz, že M proteíny tiež prispievajú ku kolonizácii hostiteľa prostredníctvom adhéznej interakcie s receptormi epitelových buniek, ako je membránový kofaktorový proteín (MCP; tiež známy ako CD46)42 a glykány na bunkovom povrchu43,44, hoci sérotypovo špecifické rozdiely v tieto interakcie boli hlásené45.

Tabuľka 1|Choroby spôsobené infekciou GAS

Kapsula kyseliny hyalurónovej.

Kapsula s kyselinou hyalurónovou GAS sa skladá z opakujúcich sa disacharidových jednotiek kyseliny glukurónovej a N-acetylglukokaínu a dodáva charakteristickú morfológiu mokrých mukoidných kolónií. Kapsula GAS je štrukturálne identická s ľudskou kyselinou hyalurónovou, hlavnou zložkou extracelulárnych matríc nachádzajúcich sa v mnohých telesných tkanivách vrátane spojivových a epiteliálnych tkanív. Kapsula GAS teda pôsobí tak, že maskuje patogén z imunitného systému hostiteľa. Priamou väzbou na ľudský bunkový povrchový glykoproteín CD44, primárny receptor pre ľudskú kyselinu hyalurónovú46, kapsula GAS sprostredkuje priľnutie k epitelovým bunkám hltana a kože47. CD44-závislá väzba ďalej vedie k aktivácii bunkových signálnych dráh, ktoré narúšajú integritu epitelovej bariéry, čím umožňujú GAS preniknúť hlbšie do tkanív ležiacich pod nimi47. Ukázalo sa tiež, že zapuzdrenie GAS zvyšuje virulenciu a odolnosť voči fagocytárnemu zabíjaniu sprostredkovanému komplementom48. Strata produkcie kapsuly však bola hlásená u invazívnych aj neinvazívnych kmeňov z niekoľkých rôznych typov, ktorým buď chýba celý operón génu kapsuly hasABC (emm4, emm22 a emm89)49,50 alebo obsahujú inaktivačné mutácie v génoch hasAB ( emm28 a emm87) 51,52. Selektívna výhoda sprostredkovaná stratou kapsuly v týchto genetických podmienkach nie je úplne pochopená.

Obr. 1|Faktory virulencie GAS a ich úlohy v bunkovej adherencii, invázii a imunitnom úniku. a,

S proteín.

GAS vyvinul mnoho dômyselných stratégií, aby sa zabránilo imunitnému klírensu. Nedávno bola opísaná nová forma molekulárnej mimikry, v ktorej sa ukázalo, že vysoko konzervovaný proteín asociovaný s povrchom (S proteín) selektívne viaže membrány červených krviniek53. Membránový povlak bunkového povrchu GAS závislý od proteínu S chráni pred fagocytárnym zabíjaním a poskytuje kritické spojenie medzi charakteristickou hemolytickou aktivitou tohto patogénu a stratégiou imunitného maskovania, ktorá môže pomôcť uľahčiť prežitie a šírenie krvi.

Vylučované faktory virulencie

Degradácia chemokínov. Proteázy využívajú patogénne baktérie na špecifické štiepenie a neutralizáciu kľúčových signálnych molekúl vrodeného imunitného systému54. GAS vylučuje dve takéto proteázy známe ako proteináza bunkového obalu S. pyogenes (SpyCEP) a C5a peptidáza (ScpA), ktoré štiepia chemokín IL-8 (tiež známy ako chemokínový ligand 8 s motívom C–X–C (CXCL8)) a zložka komplementu 5a (C5a), respektíve55,56. Štiepenie týchto silných chemoatraktantov zhoršuje infiltráciu a aktiváciu neutrofilov, kľúčový obranný mechanizmus vrodenej imunity.

výhody doplnku cistanche-zvýšenie imunity

Deoxyribonukleázy.

Rôzne patogénne streptokoky produkujú extracelulárne deoxyribonukleázy (DNázy) na boj proti imunitnej obrane hostiteľa57. Všetky sekvenované kmene GAS obsahujú aspoň jednu extracelulárnu DNázu58. Celkovo bolo v GAS57 identifikovaných šesť génov DNázy kódovaných profágmi (sda1, sda2, spd1, spd3, spd4 a sdn) a dva chromozómami kódované (spnA a spdB). Z nich je SpnA jedinou DNázou ukotvenou v bunkovej stene, ktorá obsahuje požadovaný motív substrátu sortázy LPXTG59. Zdá sa, že primárnymi funkciami streptokokových DNáz je degradácia štruktúry DNA neutrofilných extracelulárnych pascí (NET), ktorá uľahčuje uvoľňovanie zachytených baktérií60–62, a autodegradácia bakteriálnej DNA, čím sa potláča rozpoznávanie9-závislé na TLR imunitnými bunkami63 . Výsledky niekoľkých infekčných modelov naznačujú kritickú úlohu DNáz v patogenéze ochorenia GAS60–62.

streptokináza.

Streptokináza (SK) je silný ľudský špecifický proteín aktivujúci plazminogén. Na rozdiel od iných aktivátorov plazminogénu nemá SK žiadnu vnútornú enzymatickú aktivitu. Komplex SK – plazminogén má aktivitu podobnú plazmínu a je rozhodujúci pre patogenézu invazívnych ochorení GAS, pričom napomáha šíreniu baktérií prostredníctvom proteolýzy obranných proteínov hostiteľa 64–67.

Enzýmy degradujúce imunoglobulíny.

Aby sa vyhol adaptívnej imunite, GAS vylučuje tri enzýmy degradujúce imunoglobulíny, známe ako IdeS/Mac-1, Mac-2 a EndoS, ktoré sa špecificky zameriavajú na opsonizujúce IgG protilátky. IdeS je cysteínová proteáza, ktorá štiepi ťažký reťazec IgG68. Mac-2 je alelický variant IdeS s podobnou aktivitou endopeptidázy IgG. Oba proteíny fungujú ako IgG endopeptidázy; avšak interagujú aj s Fc receptormi fagocytujúcich buniek, čím interferujú s Fc-sprostredkovanými obrannými mechanizmami hostiteľa. EndoS má naopak endoglykozidázovú aktivitu a špecificky hydrolyzuje jadrové glykány na ľudských IgG protilátkach, čím neutralizuje efektorové funkcie protilátok počas infekcie70.

SpeB. Široká substrátová špecifickosť SpeB vedie k štiepeniu širokého spektra hostiteľských a bakteriálnych proteínov, vrátane proteínov medzibunkovej bariéry na epitelových spojeniach71, proteínov extracelulárnej matrice hostiteľa72, doplnkových faktorov73, antimikrobiálneho peptidu odvodeného od katelicidínu LL-37 (odkaz. 74), komponenty autofágie75 a chemokíny76. SpeB tiež vykazuje prozápalové vlastnosti priamym štiepením a aktiváciou prekurzorov IL-1 (ref. 77) a epitelového IL-36 (ref. 78), dvoch silných prozápalových cytokínov, ktoré sú rozhodujúce pre obranné reakcie hostiteľa na infekciu a poranenie. Ďalší nedávno objavený prozápalový mechanizmus zahŕňa štiepenie a aktiváciu pórotvorného GSDMA v kožných epiteliálnych bunkách, čo spúšťa pyroptózu, lytickú formu smrti zápalových buniek8,9. Štiepenie GSDMA pomocou SpeB nezávislé od kaspázy je vysoko selektívne a vyžaduje, aby SpeB vstúpil do cytosólu infikovaných buniek. Je zaujímavé, že hoci sa SpeB vyžaduje počas skorých štádií infekčného procesu, SpeB-negatívne varianty často vznikajú z imunitnej selekcie počas závažných invazívnych infekcií v M1T1 GAS79–81 a v menšej miere v non-M1 GAS82. Strata expresie SpeB v dôsledku mutácie v regulačnom systéme covR/S vedie k akumulácii povrchovo viazanej plazmínovej aktivity, ktorá spúšťa systémové šírenie GAS in vivo83.

Streptolyzíny a NAD glykohydroláza. Takmer všetky klinické izoláty GAS vylučujú dva silné cytolytické toxíny, streptolyzín S (SLS) a streptolyzín O (SLO), ktoré spôsobujú tvorbu pórov v membránach eukaryotických buniek. Oba cytolyzíny sú cytotoxické proti širokému spektru hostiteľských buniek, vrátane epitelových a imunitných buniek. SLS a SLO boli priradené rôzne funkcie, od poškodenia mäkkých tkanív, invázie tkaniva a úniku vrodenej imunity až po aktiváciu prozápalových reakcií – 88. Periférny nervový systém je ďalším špecifickým cieľom pre SLS, ktorý aktivuje senzorické neuróny, aby vyvolávali bolesť a potláčali nábor imunitných buniek, čím podporujú prežitie baktérií počas infekcie89. V GAS je aktivita cytolyzínu SLO závislého od cholesterolu funkčne vzájomne závislá s koexprimovaným toxínom NAD glykohydrolázou (NADase; tiež známou ako SPN alebo NGA)90, ktorá vyčerpáva hostiteľské bunky o zásoby bunkovej energie91. SLO a NADáza fyzicky interagujú a spolustabilizujú sa po sekrécii92. Membránová väzba závislá od NADázy podporuje tvorbu pórov pomocou SLO93, čo naopak uľahčuje translokáciu NADázy do hostiteľských buniek94. V kombinácii SLO a jeho kotoxín NADáza podporujú intracelulárne prežitie a cytotoxicitu GAS v makrofágoch a epitelových bunkách95,96, zhoršujú obranyschopnosť hostiteľa v týchto typoch buniek prostredníctvom Golgiho fragmentácie97 a prispievajú k patogenéze in vivo98. Vznik a epidémia streptokokového kmeňa sú spojené s vysokoaktívnou rekombináciou promótora v lokuse NADase-SLO, čo vedie k zvýšenej expresii toxínov NADase a SLO50, 52, 99, 100. Táto remodelácia genómu súvisiaca s rekombináciou sa často pozoruje u akapsulárnych izolátov, čo naznačuje, že produkcia kapsúl môže byť u kmeňov s vysokou expresiou toxínov 50, 52, 100, ale mechanický základ pre tento vzťah je potrebné určiť.

cistanche výhody pre mužov - posilnenie imunitného systému

Superantigény. Superantigény, bežne označované aj ako Spes, sú silné exotoxíny, ktoré nešpecifickým spôsobom prepájajú variabilnú oblasť reťazcov receptora T buniek (TCR V ) s molekulami MHC triedy II buniek prezentujúcich antigén (APC). pri širokej aktivácii T buniek a nekontrolovaných cytokínových odpovediach101. Streptokokové superantigény sa podieľajú na celom rade ľudských chorôb, najmä pri syndróme toxického šoku a šarlachu101. Doteraz bolo v GAS identifikovaných 13 odlišných superantigénov (chromozómovo kódované: speG, speJ, speQ, speR a smeZ; profágovo kódované: speA, speC, speH, speI, speK–M a ssa) 102. tri superantigény (SpeA, SpeC a SSA) sa spájajú so zvýšenou zdatnosťou a virulenciou súčasných kmeňov GAS spôsobujúcich šarlach a invazívne ochorenia4,61,103. Významný pokrok sa dosiahol v oblasti biológie superantigénov s použitím transgénnych myší, ktoré exprimujú molekuly ľudského leukocytového antigénu (HLA) MHC triedy II ako model infekcie citlivý na superantigén, čo pomohlo stanoviť dôležitú úlohu SpeA a SpeC pri akútnej infekcii nosohltanu prostredníctvom GAS61. 103,104.

Reakcie hostiteľa na infekciu GAS

Ako patogén obmedzený na človeka majú zvieracie modely chorôb GAS obmedzenú vernosť s ľudskou chorobou, čo je prekážkou mechanistických imunologických štúdií. Nedávno bol vyvinutý CHIM pre GAS faryngitídu, ktorý poskytuje jedinečnú príležitosť na skúmanie bunkových a humorálnych faktorov, ktoré riadia skorú ľudskú imunitnú odpoveď na povrchovú infekciu GAS20, 105. Analýza sér odobratých od dobrovoľníkov CHIM odhalila, že skorá systémová odpoveď je charakterizovaná zvýšením IFN , IL-6, CXCL10 a IL{5}}Ra nad východiskovú hodnotu 105. To bolo spojené s úmerným zvýšením IL-1Ra, IL{8}}, IFN a IP-10 nad východiskovou hodnotou v slinách pacientov, u ktorých sa rozvinula faryngitída, čo bolo menej výrazné u pacientov, ktorí zostali asymptomatickí. Zvýšenie prozápalových cytokínov bolo spojené so zvýšeným počtom monocytov a dendritických buniek a znížením konvenčných CD4+ T buniek (T folikulárne pomocné bunky, T pomocné bunky 17 (TH17 bunky), TH1 bunky) a B bunky v krvi, ako aj zvýšenú expresiu aktivačných markerov ôT bunkami. Rýchly nábor T folikulárnych pomocných buniek a B buniek do miesta infekcie v CHIM je v súlade so zistením, že rekurentná tonzilitída je ochorenie imunitnej náchylnosti spojené s defektnými T folikulárnymi pomocnými bunkami a funkciou B buniek. Dôležité je, že bunky MAIT boli aktivované po expozícii GAS a IL-18, ktorý aktivuje bunky MAIT, bol zvýšený v slinách testovaných subjektov, čo nebolo hlásené zo štúdií s použitím myších modelov infekcie nosohltanu.

MAIT bunky

Zdôrazňujúc potrebu starostlivej interpretácie mechanistických poznatkov získaných z myších modelov infekcií GAS, bunky MAIT neboli stredobodom pozornosti v kontexte chorôb GAS. Ďalej sa pôvodne uvádzalo, že myšie MAIT bunky nie sú aktivované GAS107, zatiaľ čo ľudské MAIT bunky sú aktivované GAS prostredníctvom dvoch odlišných mechanizmov10,108,109. Nedávno sa ukázalo, že bunky MAIT sú vysoko aktivované u pacientov so STSS a boli identifikované ako primárni prispievatelia k asociácii cytokínovej búrky s týmto ochorením10. Napriek tomu, že predstavujú iba 1–10 % populácie T-buniek periférnej krvi, počas ex vivo stimulácie mononukleárnych buniek periférnej krvi od pacientov so STSS s GAS, bunky MAIT predstavovali 41 % T-buniek produkujúcich IFN a 15 % T-buniek produkujúcich TNF. . U niektorých pacientov predstavovali bunky MAIT takmer 60 % T-buniek produkujúcich IFN10 a deplécia buniek MAIT z mononukleárnych buniek periférnej krvi pred stimuláciou GAS znížila produkciu IFN, IL-1, IL{{15 }} a TNF, ktoré riadia imunopatológiu počas búrky cytokínov STSS110. Podobne sú bunky MAIT vysoko zvýšené v krvi pacientov s aktívnou akútnou reumatickou horúčkou (ARF) au tých, ktorí boli nedávno prepustení z hospitalizácie kvôli ARF, v porovnaní so zdravými jedincami111. Okrem toho bunky MAIT od pacientov s ARF vykazujú vyššiu konštitutívnu produkciu IFN a TNF ako bunky získané od zdravých jedincov, čo pravdepodobne prispieva k imunopatológii112, 113. Tieto pozorovania sú v súlade so vznikajúcou paradigmou, ktorá naznačuje, že bunky MAIT majú centrálnu patologickú úlohu pri iných autoimunitných ochoreniach vrátane diabetu 1. typu114, ankylozujúcej spondylitídy115 a zápalových ochorení čriev116. Celkovo tieto zistenia implikujú bunky MAIT v patogenéze faryngitídy, invazívneho GAS a ARF (obr. 2), a hoci to zostáva hypotetické, je lákavé špekulovať, že terapie, ktoré selektívne zhoršujú aktivitu buniek MAIT, môžu mať širokú použiteľnosť ako liečby pre choroby GAS, najmä pre STSS, kde úmrtnosť zostáva neprijateľne vysoká117. Hoci imunoterapie riadené bunkami MAIT ešte len nevstúpili na trh, intervencie proti bunkám MAIT ako liečba iných zápalových ochorení sú vo vývoji118. Naše chápanie bunkovej biológie MAIT je však stále nezrelé a bude potrebné presne objasniť presný príspevok jednotlivých podtypov buniek MAIT k ochoreniam GAS.

Imunologické pohľady na patogenézu ARF a RHD

Zvieracie modely ARF a RHD nedokážu rekapitulovať mnohé z hlavných čŕt patofyziológie chorôb, čo obmedzuje ich použiteľnosť na skúmanie imunopatogenézy týchto chorôb. Nedávne štúdie však poskytli mechanistický pohľad na imunologické procesy, ktoré riadia patogenézu týchto ochorení, konkrétne na existenciu osi IL-1 –GM–CSF, ktorá by mohla vysvetliť selektívny prenos buniek TH1 do mitrálnych chlopní srdce 119. Tieto bunky sú hlavným zdrojom GM-CSF u ľudí spomedzi CD4+ T buniek120 a sú nezávisle zapojené do patogenézy myokarditídy121,122. Ďalej, ligandy pre CXCR3 uľahčujú nábor T-buniek do lézií chlopňového tkaniva spojeného s progresiou ARF na RHD123. Pretrvávanie uvoľňovania IL{10}} v mononukleárnych bunkách periférnej krvi od pacientov s ARF alebo RHD naznačuje, že dysregulované inhibičné mechanizmy spätnej väzby môžu byť rizikovým faktorom pre nástup oboch ochorení, okrem iných ochorení GAS, ako je nekrotizujúca fasciitída ktorej patologická úloha nadmernej produkcie IL{11}} je dobre známa124.

Obr. 2|Prehľad patogénnych mechanizmov aktivácie MAIT buniek počas infekcie GAS

Epidemiológia a evolúcia GAS

Primárny epidemiologický marker GAS je založený na imunodominantnom proteíne M, ktorý bol ústredným prvkom pri definovaní kmeňov GAS v minulom storočí. Pôvodne vyvinutá ako sérologická metóda125 sa schéma typizácie M stala založená na génoch v 1990 rokoch po tom, čo molekulárne metódy identifikovali, že hypervariabilná N-terminálna oblasť génu emm prenáša sérošpecifickosť proteínu M126,127. Globálna epidemiológia GAS na základe typu emm bola zhrnutá v roku 2009, keď bola hlásená prevaha dominantných typov emm GAS v prostredí s vysokými príjmami, čo je v protiklade k prostrediam s nízkymi príjmami (napríklad v Afrike a Tichomorí), kde tieto typy GAS sa pozorujú zriedkavo a v obehu je všeobecný nedostatok dominantných typov emm GAS3. Nedávno sa na definovanie vzťahov medzi populáciami GAS použili prístupy založené na celom genóme na základe variácií v celkovom obsahu génov a súvisiacej sekvenčnej variácii17, 128. Korelácia medzi epidemiologickými markermi, ako sú zhluky sekvencií typu emm a celého genómu, sa v globálnom kontexte líši, ale metódy založené na génoch, ako je typizácia mm, sa ukázali ako účinné pri lokálnych, krátkodobých rámcových vyšetrovaniach. Nedávne prehľadové články poskytujú komplexné pozadie prieniku genomiky a epidemiológie GAS129–131 a tu sa zameriavame na najnovšie pokroky v populačnej biológii GAS. Neustály pokrok v znalostiach v týchto oblastiach poskytuje nové paradigmy v patogenéze, lepšie rámce pre sledovanie patogénov, dynamiku prenosu a vývoj vakcín, ktoré sa zase použijú na zlepšenie klinickej kontroly a kontroly verejného zdravia infekcií GAS. Populačné genómové štúdie ukázali, že celková veľkosť genómu GAS je relatívne stabilná pri 1, 7 – 2, 0 Mbp, kóduje medzi 1 500 a 2 000 génmi. Vo všetkých typoch GAS je konzervovaných približne 1 300 „jadrových“ génov, pričom nahromadený obsah „doplnkového“ alebo variabilného génu je približne 5-krát väčší ako hlavný genóm17,129. Ústredný príbeh globálnej populačnej genomiky GAS sa točí okolo toho, že ide o geneticky rôznorodý patogén so stovkami spoločne sa vyvíjajúcich „zhlukov“ alebo „línií“ genómu, pričom relatívna hojnosť a fluktuácia týchto zhlukov sa podstatne líši naprieč geografiou aj časom. Aj keď sú tieto línie geneticky odlišné, ich evolučné trajektórie sú silne ovplyvnené homologickými a nehomologickými rekombinačnými udalosťami, ktoré hrajú hlavnú úlohu v evolučnom úspechu globálnych línií GAS. Kontrastná populačná štruktúra GAS medzi rôznymi geografickými nastaveniami je ilustrovaná na obr. 3, kde striedajúce sa sivé rámčeky predstavujú ~ 300 evolučne odlišných línií GAS, ako bolo predtým definované17, a geografická oblasť, kde bola táto línia hlásená, je farebne odlíšená. Čiary spájajúce tieto dva aspekty (geografia a genómová línia) naznačujú, že hoci mnohé línie sú globálne rozptýlené, tichomorské a africké geografické oblasti obsahujú línie GAS, ktoré sú zriedkavo pozorované na iných miestach. Kontrastná populačná štruktúra GAS medzi rôznymi geografickými prostrediami je ilustrovaná v predbežných zisteniach z Gambie132, Kene133 a vzdialenej Austrálie17,134, kde sú cirkulujúce línie GAS do značnej miery evolučne odlišné od tých, ktoré pochádzajú z prostredia s vysokými príjmami. Jednou z interpretácií týchto údajov je, že frekvencia línií GAS sa globálne líši, v ktorých sa udržiava vyšší počet genotypov GAS z geografických oblastí, kde je záťaž chorobou najvyššia. Hoci hnacie sily na udržanie týchto časovo-priestorových rozdielov v štruktúre populácie zostávajú nejasné, táto dynamika je pravdepodobne komplexnou súhrou rôznych prenosových ciest, sociálno-ekonomických faktorov a udalostí selekcie génov patogénov / hostiteľov. Genomická epidemiológia bola kľúčová pri identifikácii a sledovaní kmeňov GAS v uzloch dohľadu nad verejným zdravím, najmä v jurisdikciách s vysokými príjmami, kde je centralizované a financované sekvenovanie genómu pre vybrané patogény podliehajúce oznamovacej povinnosti. Práve v rámci týchto nastavení bol identifikovaný nedávno objavený klon GAS emm1 (nazývaný M1UK), ktorý sa líšil od populácie progenitorov M1 prítomnosťou 27 jednonukleotidových polymorfizmov naprieč jadrom (~ 1,7 Mbp) genómom4. „Rýchle“ šírenie tohto variantu obáv bolo pozorované v iných uzloch dohľadu s vysokými príjmami135–137, čo zdôrazňuje pandemickú povahu tohto klonu. Molekulárne udalosti vedúce k selektívnemu nahradeniu klonov GAS zahŕňajú aj získanie mobilných genetických prvkov nesúcich markery antimikrobiálnej rezistencie a streptokokové superantigény, udalosti homologickej rekombinácie spojené s kľúčovými lokusmi virulencie (najmä lokus NADase-slo) a variácie v regulačných sieťach50, 52, 129. Hoci základné faktory, ktoré ovplyvňujú vývojovú trajektóriu populácie GAS, sa stále riešia, je jasné, že evolúcia je dynamický a pokračujúci proces, silne ovplyvnený časovými a priestorovými faktormi, čo predstavuje výzvu pre globálny dohľad nad plynom a jeho dizajn. terapeutických zásahov. Napriek tejto prekážke sa populačné genómové rámce nedávno použili na podporu globálneho vývoja vakcíny GAS prostredníctvom identifikácie navrhovaných antigénov vakcíny GAS, ktoré vykazujú vysoké globálne pokrytie sekvencií17. Nedávne poznatky sú príkladom toho, ako rozlíšenie, ktoré poskytuje sekvenovanie celého genómu, môže vrhnúť nové svetlo na prenosové cesty, ktoré by nebolo možné ľahko pozorovať pomocou tradičných epidemiologických nástrojov. Štúdia skúmajúca zoskupenia prepuknutia invazívnych chorôb naprieč niekoľkými monitorovacími uzlami v Spojených štátoch zistila súvislosti medzi zoskupeniami prenosu predovšetkým v rámci populácií so sociálnym znevýhodnením138. Dôležitým rozšírením tejto štúdie bolo pozorovanie, že faryngitída a genómové zhluky invazívnych chorôb pravdepodobne zdieľajú rovnakú prenosovú sieť. Hoci príspevok prenosu z prostredia a fomitu je menej dobre charakterizovaný, nedávne prepuknutia invazívnych plynov GAS v subakútnych zdravotníckych zariadeniach140, 141 a prepuknutia šarlachu v školských monitorovacích zariadeniach142 naznačujú, že prenos sprostredkovaný fomitom, aerosólom a domácnosťami prispieva k šíreniu ochorenie, ktorého výsledkom sú klony GAS, ktoré v niektorých podmienkach môžu pretrvávať a stať sa dominantnými141. Tieto zistenia naznačujú, že prepuknutia choroby GAS zvyčajne nie sú z jedného bodového zdroja, čo poukazuje na potrebu intervenčných stratégií, ktorých cieľom je znížiť záťaž GAS na primárnych miestach infekcie (hrdlo a koža), ako doplnok k iniciatívam primordiálnej prevencie zameraným na zvýšenie zdravotnej výchovy. , zlepšenie hygienických postupov a zlepšenie podmienok bývania, najmä v prostredí so sociálnym znevýhodnením143.

Nárast rezistencie na antibiotiká

Antibiotická terapia zostáva základným bodom starostlivosti pri liečbe neinvazívnych aj invazívnych infekcií GAS144. Aj keď GAS zostáva univerzálne citlivý na -laktámové antibiotiká, mechanizmy spôsobujúce rezistenciu na prvoradové doplnkové a alternatívne liečebné režimy s penicilínom (t. j. makrolidové a linkozamidové antibiotiká) často vedú k rekurentnej infekcii, zlyhaniu liečby a zlému výsledku u pacienta145–147 (obr. 4). Okrem toho pretrvávajúcim problémom zostáva výskyt subklinickej rezistencie na laktám v GAS11–13.

Rezistencia na makrolidy a linkozamid

Ribosomal target site modification in GAS (that is, methylation of a single adenine in 23S ribosomal RNA (rRNA)), mediated by erythromycin resistance methylase (Erm) proteins, confers resistance to macrolides, lincosamides, and streptogramin B, subsequently giving rise to the MLSB phenotype. The MLSB phenotype is frequently attributed to the constitutive or inducible expression of ermB, ermTR (an ermA gene subclass), or ermT methylase encoding genes148. The ermB gene is widely carried on transposons Tn6002 and Tn6003, both derived from the insertion of ermB in Tn916-family mobile genetic elements149. The integrative and mobilizable element IMESp2907 is a primary carrier of ermTR150. Further, the plasmid-borne ermT gene — initially discovered in GAS in 2008 (ref. 151) — has become a significant source of macrolide and clindamycin resistance in GAS152. During invasive GAS disease, inducible erm expression has been associated with high rates of clindamycin-treatment failure13,153,154. The mefA (macrolide efflux pump A) gene in GAS, which is frequently associated with prophage phage φ1207.3 (formerly Tn1207.3), confers resistance to 14 and 15 carbon-ring macrolides (that is, erythromycin and azithromycin)155. Globally, rates of erythromycin and clindamycin resistance vary greatly. Between 2011 and 2019, the US Centers for Disease Control and Prevention (CDC) Active Bacterial Core surveillance program reported an increase from 11.9% to 24.7% and from 8.9% to 23.8% of invasive GAS isolates that were non-susceptible to erythromycin and clindamycin, respectively156, which was largely driven by the expansion of types emm77, emm58, emm11, emm83 and emm92 (ref. 157). Notably, in the United States, both erythromycin and clindamycin resistance have been identified as most frequent among persons experiencing homelessness, incarceration, drug use, and long-term admission to care facilities. In China, GAS surveillance spanning the past three decades suggests that the incidence of both clindamycin and erythromycin non-susceptible ermB expressing GAS has been high since the 1990s (>95 % vo vybraných geografických oblastiach), čo znižuje klinickú užitočnosť klindamycínu154. Integračný a konjugačný prvok ICEemm12 bol identifikovaný ako primárna hnacia sila makrolidovej rezistencie v izolátoch prepuknutia šarlachu emm12 z tejto oblasti6. Nedávna multicentrická severoeurópska štúdia zistila, že rezistencia na erytromycín aj klindamycín sa pohybuje od 1 % do 2 % u pacientov s infekciami mäkkých tkanív nekrotizujúcich GAS158. Globálne aj národné rozdiely v mierach rezistencie na erytromycín a klindamycín možno často pripísať rozdielom v geografickom percente exprimujúcich mefA v porovnaní s izolátmi exprimujúcimi erm, ktoré poskytujú vyššie úrovne rezistencie na klindamycín154. Klonálna a subklonálna expanzia vybraných rezistentných kmeňov, ako aj dočasná variácia fenotypov kódovaných mefA a erm naprieč a v rámci typov emm cirkulujúcich v špecifických geografických oblastiach, to všetko sú faktory, ktoré riadia frekvenciu rezistencie na makrolidy a linkozamid v GAS6. 152,159,160.

Obr. 3|Globálna genetická diverzita GAS.

Obr. 4|Mechanizmy rezistencie na antibiotiká GAS. a,

Rezistencia na tetracyklín

V GAS je rezistencia na tetracyklín spôsobená ribozomálnymi ochrannými génmi tetM a tetO a génmi systému efluxnej pumpy tetK alebo tetL161. Gény tet získané prostredníctvom horizontálneho prenosu génov sú zvyčajne prezentované na širokom spektre mobilných genetických prvkov, ktoré sa často nachádzajú spoločne s génmi erm a mef6. V retrospektívnej štúdii uskutočnenej v rokoch 2000 až 2019 na Taiwane sa zistilo, že 12,3 %, 99,2 % a 13,1 % GAS rezistentných na makrolidy obsahuje gény tetO, tetM a tetK162. Spolu s klonálnou expanziou GAS sa tiež navrhlo použitie antibiotík triedy tetracyklínov na riadenie rezistencie na makrolidy a naopak1. Získavanie determinantov rezistencie na tetracyklín si ako také vyžaduje osobitnú pozornosť počas prebiehajúcich a budúcich epidemiologických štúdií sledovania GAS.

Fluorochinolónová rezistencia

Aj keď sa fluorochinolóny (FQ) nepovažujú za riadenú liečbu na zvládnutie infekcie GAS, fenotypy rezistencie voči FQ na nízkej a vysokej úrovni v GAS sa vyskytujú s rôznou frekvenciou163. Rozsiahle a aktuálne informácie o globálnych mierach rezistencie GAS FQ sú stále vzácne. Dve nedávne nezávislé štúdie zistili, že miera necitlivosti FQ v Japonsku sa pohybovala od 11,1 % (v rokoch 2011 až 2013) do 14,3 % (v rokoch 2012 až 2018), čo sa pripisuje najmä rozšíreniu emm6 a emm11 GAS164,165. V rokoch 2011 až 2016 bola frekvencia necitlivosti GAS FQ v Šanghaji v Číne hlásená na úrovni 1,3 %, pričom 80 % necitlivých izolátov FQ obsahovalo determinanty rezistencie na ermB aj tetM. V Šanghaji v Číne sa necitlivosť FQ pripisovala šíreniu emm1, emm6, emm11 a emm12 GAS166. Je zaujímavé, že mutácie topoizomerázy IV ParC-S79A spôsobujúce nízku úroveň rezistencie FQ sú často spojené s komplexom emm6 GAS13. Výnimočne vysoké miery spotreby FQ boli zaznamenané na celom svete. Ako pravdepodobná hnacia sila FQ rezistencie v GAS, spotreba FQ antibiotík v kombinácii so vznikom FQ multirezistentných klonov podčiarkuje potrebu globálnych zlepšení v postupoch FQ správcovstva.

Rezistencia na sulfametoxazol

Kombinácia sulfametoxazolu a trimetoprimu (tvoriaceho kotrimoxazol) sa nedávno použila na liečbu GAS infekcie kože v endemických podmienkach168. Prostredníctvom zacielenia na GAS folátový cyklus kotrimoxazol inhibuje de novo syntézu folátu aj folátový cyklus. GAS rezistencia na sulfametoxazol a trimetoprim sa pripisuje mutácii cieľových enzýmov FolP a Dyr, v danom poradí, alebo získaniu variantov Dyr rezistentných na trimetoprim (DfrF a DrfG)169,170. Nedávna práca ďalej zistila, že gén komponentu transportéra faktora spájania energie (thfT) umožňuje GAS získavať extracelulárne redukované folátové zložky priamo od hostiteľa, čím sa obchádza inhibícia biosyntézy folátu sulfametoxazolom171. ThtF vyžaduje pre aktivitu hostiteľské metabolity; ako také je štandardné testovanie minimálnej inhibičnej koncentrácie (MIC) nedostatočné na detekciu ThtF-sprostredkovanej rezistencie na sulfametoxazol. Aj keď je v súčasnosti medzi globálnymi izolátmi GAS zriedkavý, je teraz nevyhnutné monitorovať vznik a šírenie thfT-pozitívneho GAS, aby bolo možné viesť vhodnú liečbu pacienta.

- Citlivosť na laktám

mutáciami v proteínoch viažucich penicilín (PBP), cieľovom mieste pre -laktámové antibiotiká. Hoci rezistencia na penicilín nad klinickými prahmi v GAS ešte nebola zdokumentovaná, prepuknutie GAS v komunite v Seattli (Washington, USA) viedlo k identifikácii dvoch súvisiacich klinických izolátov emm43.4 GAS s osemnásobne zníženou citlivosťou na ampicilín aj amoxicilín. V súlade s prvým krokom vo vývoji -laktámovej rezistencie boli v PBP2x identifikované missense mutácie (substitúcia T553K) (odkaz 14). V troch nasledujúcich nezávislých štúdiách autori skúmali genómové sekvencie 7 025, 9 667 a 13 727 izolátov GAS. V prvej štúdii bolo identifikovaných 137 zo 7 025 kmeňov GAS, ktoré obsahujú nesynonymné mutácie v 36 kodónoch pbp2x (odkaz 11). V druhej štúdii malo 84 z 9 667 kmeňov variácie aminokyselín PBP2x spojené s toleranciou na subklinický penicilín MIC12. V tretej štúdii, ktorá skúmala invazívne izoláty GAS v Spojených štátoch v rokoch 2015 až 2021, 388 variantov PBP2x preukázalo zvýšené MIC -laktámu, pričom prevládajúca línia bola emm4/PBP2x-M593T/ermT; predtým opísaný variant emm43.3/PBP2x-T553K bol prítomný v dvoch izolátoch a vykazoval najvyššiu subklinickú MIC15 ampicilínu. V súlade s počiatočnými zisteniami iba posledná štúdia identifikovala prítomnosť substitúcie T553K v PBP2x v emm43.4 GAS, čo naznačuje výskyt nedávnej udalosti antimikrobiálnej selekcie. Zvýšená subklinická rezistencia na -laktámové antibiotiká vo variantoch emm43.3/PBP2x-T553K sa pripisuje niekoľkým non-PBP mutáciám prítomným v tomto mimoriadne vzácnom fenotype15. Hoci sa kedysi predpokladalo, že mutácie spôsobujúce PBP s nízkou afinitou spôsobujú v GAS172 náklady na kondíciu, substitúcia T553K v PBP2x exprimujúcom GAS neovplyvnila bakteriálny rast in vitro14. Ďalej, izogénne mutantné izoláty GAS s mutáciami PBP2x (P601L), ktoré spôsobujú zníženú citlivosť na laktám, nevykazujú žiadnu zmenu vo virulencii in vivo, ale vykazujú zvýšený rast in vitro173. Tieto správy podporujú ostražitosť potrebnú pri monitorovaní fenotypov rezistencie na laktám v GAS.

Vývoj GAS vakcíny

Zložitosť vývoja bezpečnej a globálne účinnej GAS vakcíny je dobre známa18. Napriek viac ako storočnému výskumu sa GAS vakcína nedostala do komerčného využitia. Návrh a vývoj vakcíny GAS musí obísť problémy rozsiahlej genetickej diverzity, potenciálnych autoimunitných epitopov a problémov spojených s používaním zvieracích modelov na posúdenie ochrannej účinnosti proti výlučne človeku prispôsobenému patogénu zodpovednému za rôznorodé prejavy ochorenia18. K týmto vedeckým prekážkam sa ešte viac pridali historické regulačné a komerčné prekážky vývoja vakcíny proti GAS. Nepochybne najvýznamnejšou z týchto prekážok bol 25-ročný zákaz amerického Federálneho úradu pre liečivá (FDA) na podávanie GAS a jeho produktov ľuďom, vydaný v reakcii na obavy týkajúce sa autoimunitného potenciálu antigénov GAS174. Aj keď bolo rozhodnutie v roku 2005 zrušené, iba štyria kandidáti na vakcínu odvtedy postúpili do počiatočných štádií humánnych skúšok (tabuľka 2).

cistanche tubulosa - zlepšenie imunitného systému

Kliknite sem pre zobrazenie produktov Cistanche Enhance Immunity

【Požiadať o viac】 E-mail:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

Kandidáti vakcíny proti M-proteínu

To date, all vaccine candidates in the clinical pipeline target the GAS M protein. M protein vaccines are specifically designed to exclude auto-epitopes and contain either a mixture of hypervariable N-terminal fragments from various clinically relevant M serotypes or conserved epitopes derived from the protein's C-repeat region. The most advanced multivalent N-terminal peptide-based candidate (StreptAnova) was well tolerated and immunogenic among participants in a 2019 phase I clinical trial175. StreptAnova was formulated based on the 30 M serotypes responsible for >90% of pharyngitis and invasive disease cases in North America and Europe176, but vaccine antisera from rabbits cross-opsonize numerous structurally similar non-vaccine serotypes that dominate diverse geographic regions176,177. Although cross-opsonization of non-vaccine serotypes is predicted to increase coverage of the 30-valent vaccine among populations in both Mali (from 37% to 84%)178 and South Africa (from 63% to >90%)179, nedávna analýza naznačuje, že pokrytie by bolo stále nedostatočné medzi populáciami severnej Austrálie, kde je RHD endemická180. Zacielenie na vysoko konzervované epitopy v oblasti C-repeat M proteínu má preto významnú výhodu v poskytovaní globálnej ochrany bez ohľadu na súčasné alebo budúce epidemiologické trendy. Fáza I klinického skúšania vakcíny MJ8VAX, obsahujúcej C-repeat region B bunkový epitop J8, preukázala zvýšené titre J8- špecifických protilátok u očkovaných dobrovoľníkov po jednej intramuskulárnej injekcii181. MJ8VAX bol odvtedy preformulovaný ako MJ8CombiVax s dodatočným modifikovaným epitopom od SpyCEP, ktorý poskytuje ochranu proti hypervirulentným mutantom covR/S v myšom modeli infekcie kože GAS182. Vakcíny StreptInCor a P*17, obe tiež založené na oblasti C-repeat, stimulujú ochranné reakcie v modeloch GAS u myší183,184. Rozsiahle profilovanie bezpečnosti MJ8CombiVax a StreptInCor sa uskutočnilo na modeloch potkanov a miniprasiat v rámci prípravy na fázy I skúšok. Nebol pozorovaný žiadny dôkaz autoimunity alebo toxicity súvisiacej s vakcínou u žiadneho kandidáta.

Tabuľka 2|Klinické skúšky kandidátov na vakcínu GAS (po roku 2004)

Kandidáti non-M proteínovej vakcíny

Numerous studies have identified non-M protein antigens that are protective against GAS challenge in animal models. Multicomponent formulations of selected antigens with high gene carriage and low sequence variation within the global GAS population can theoretically offer high vaccine coverage17, and several experimental vaccines employing this strategy are efficacious in animal models. Leading candidates include the GlaxoSmithKline three-component vaccine (SLO, S. pyogenes adhesion and division protein (SpyAD) and SpyCEP)187, Vaxcyte's VAX-A1 (ScpA, SLO, and SpyAD conjugated to GAS cell wall carbohydrate containing only poly rhamnose (SpyAD-GACPR) 188, Combo#5 (arginine deiminase (ADI), trigger factor (TF), SpyCEP, ScpA, and SLO)189,190, 5CP (Sortase A (SrtA), ScpA, SpyAD, SpyCEP, and SLO)191 and Spy7 (ScpA, SpyAD, oligopeptide-binding protein (OppA), pullulanase A (PulA), Spy1228, Spy1037 and Spy0843)192, which when formulated with alum (or CpG oligodeoxynucleotides in the case of the 5CP vaccine) all stimulate protective immune responses in mouse models of GAS infection. Combo#5/alum vaccination also significantly reduces symptoms of pharyngitis and tonsillitis in non-human primates19. Another candidate, TeeVax, targets multiple T antigens of GAS pili using a multivalent approach analogous to the strategy employed for the StreptAnova vaccine. TeeVax/alum induces modest protection in an invasive GAS mouse model and antiserum from vaccinated rabbits reacts to all 21 T antigens included within the vaccine (representing >95 % všetkých známych sérotypov tee), ako aj tri nevakcinačné podtypy193.

Vyhliadky na výskum a vývoj vakcín GAS

V posledných rokoch došlo k oživeniu úsilia kľúčových zainteresovaných strán o koordináciu a vedenie výskumu vakcín proti GAS. Výskum a vývoj vakcín GAS bol vyhlásený za prioritu globálnej rezolúcie WHO 2018 o ARF a RHD194 a WHO ho uvádza ako kľúčový zásah proti rastúcim trendom invazívnych infekcií GAS a nadmernému používaniu antibiotík16. Svetová zdravotnícka organizácia (WHO) teraz vydala Cestovnú mapu technológie vývoja vakcín GAS, ktorá podrobne uvádza preferované vlastnosti produktu a prioritné výskumné činnosti s cieľom riešiť vedecké medzery, podporovať klinické hodnotenie a usmerňovať politické rozhodovanie16. Výskum a vývoj vakcín GAS v minulosti trpel nedostatkom finančných investícií, ale nedávna zdravotno-ekonomická analýza odhaduje, že vakcína, ktorá spĺňa preferované vlastnosti produktu WHO, by v roku Spojené štáty americké195. Očakáva sa, že pokroky vo formulácii a dodávaní vakcíny zlepšia stratégie očkovania proti GAS. Všetky kandidátske vakcíny GAS, ktoré boli doteraz testované v klinických štúdiách, boli formulované s kamencom, a preto uprednostňujú reakcie typu (protilátky) buniek TH2, hoci nedávne predklinické štúdie s experimentálnym adjuvans CAF® 01 a emulziami obsahujúcimi saponín QS21 poukazujú na dôležitosť vyvolania bunkové (TH1 bunky) aj protilátkové reakcie v GAS imunite184,190. Aplikácia mikročipovej náplasti vakcíny ponúka výhody potenciálneho šetrenia dávky so zlepšenou imunogenicitou, dlhšou skladovateľnosťou a jednoduchosťou použitia v porovnaní s intramuskulárnou vakcináciou. Kandidát na vakcínu J8-DT bol nedávno hodnotený z hľadiska účinnosti s použitím mikročipovej náplasti s vysokou hustotou, čo preukázalo indukciu TH1 buniek/TH2 buniek a lepšiu ochranu oproti intramuskulárnej vakcinácii proti infekcii kože GAS u myší196. Aj keď to nie je dokonalé znázornenie ľudskej choroby GAS, boli vytvorené a štandardizované hodnotné zvieracie modely na štúdium kandidátov na vakcínu GAS, vrátane humanizovaného myšacieho modelu na hodnotenie invazívnej infekcie GAS197, modelu infekcie kože myší198 a modelu faryngitídy GAS primátov (okrem človeka19) . Okrem toho sa očakáva, že model testovania ľudského GAS, ktorý nedávno vytvorili výskumníci v Austrálii, odhalí koreláty imunitnej ochrany a urýchli klinické hodnotenie súčasných a budúcich vakcín20.

Závery a perspektívy do budúcnosti

Ohniská GAS sa naďalej objavujú na celom svete, čo spôsobuje významný výskyt chorôb a vyžaduje si bdelé monitorovanie s neustálym úsilím integrujúcim výskumné laboratóriá a laboratóriá verejného zdravia, ktoré sú kľúčové pre definovanie evolučných trajektórií patogénnych populácií GAS. Hoci sa epidemiológia infekcie GAS za posledné storočie v niektorých rozvinutých krajinách podstatne posunula v súlade s meniacimi sa sociálno-ekonomickými faktormi, koordinované úsilie o vybudovanie kapacít a uzlov dohľadu v prostredí s nízkymi zdrojmi je nevyhnutné na definovanie prenosových reťazcov GAS a poskytnutie rámca na posúdiť vplyv budúcich preventívnych opatrení. Hoci existuje významný súbor prác popisujúcich mechanizmy virulencie GAS, dokumentujú sa nové interakcie medzi hostiteľom a patogénom, ako je štiepenie prozápalového mechanizmu GSDMA GAS cysteínovou proteázou SpeB, čo spúšťa pyroptózu. Priama štúdia ľudí infikovaných GAS poskytla nové perspektívy, ako napríklad úlohu buniek MAIT u pacientov so STSS. Ďalšia práca s použitím materiálu ľudského pacienta je jednoznačne zaručená a poskytne cenné poznatky pre vývoj budúcich terapií a profylaktík. Identifikácia mutácií PBP2x v prvom kroku v GAS, ktoré viedli k necitlivosti na penicilín u iných druhov streptokokov, vyvoláva značné obavy. Svetová zdravotnícka organizácia, vývojári vakcín a ďalšie kľúčové zainteresované strany teraz jasne uznávajú, že vývoj bezpečnej a účinnej vakcíny GAS na zníženie záťaže spôsobenej ochorením GAS je prioritou. Komercializácia, distribúcia a rozšírené používanie takejto vakcíny by výrazne prispelo k zníženiu záťaže GAS chorobou, ktorej súčet je hlavnou príčinou úmrtí na infekčné choroby na celom svete.

Referencie

1. Walker, MJ a kol. Prejavy choroby a patogénne mechanizmy streptokokov skupiny A. Clin. Microbiol. Rev. 27, 264–301 (2014).

2. McMillan, DJ a kol. Aktualizovaný model proteínov Streptococcus M skupiny A na základe komplexnej celosvetovej štúdie. Clin. Microbiol. Infikovať. 19, E222 – E229 (2013).

3. Steer, AC, Law, I., Matatolu, L., Beall, BW & Carapetis, JR Globálna distribúcia typu emm streptokokov skupiny A: systematický prehľad a dôsledky pre vývoj vakcín. Lancet Infect. Dis. 9, 611-616 (2009).

4. Lynskey, NN a kol. Vznik dominantného toxigénneho klonu M1T1 Streptococcus pyogenes počas zvýšenej aktivity šarlachu v Anglicku: populačná molekulárna epidemiologická štúdia. Lancet Infect. Dis. 19, 1209 – 1218 (2019). Tento dokument uvádza dominantnú novú líniu emm1 GAS (M1UK), ktorá sa vyznačuje zvýšenou produkciou SpeA, čo môže prispievať k nárastu šarlachu a invazívnych infekcií v Anglicku.

5. Tse, H. a kol. Molekulárna charakterizácia prepuknutia šarlachu v Hongkongu v roku 2011. J. Infect. Dis. 206, 341 – 351 (2012).

6. Davies, MR a kol. Výskyt šarlach Streptococcus pyogenes emm12 klonov v Hong Kongu je spojený so získavaním toxínov a rezistenciou voči viacerým liekom. Nat. Genet. 47, 84 – 87 (2015).

7. Turner, CE a kol. Vzostup šarlach v Anglicku a molekulárno-genetická analýza v severozápadnom Londýne, 2014. Vznik. Infikovať. Dis. 22, 1075 – 1078 (2016).

8. Deng, W. a kol. Streptokokový pyrogénny exotoxín B štiepi GSDMA a spúšťa pyroptózu. Príroda 602, 496–502 (2022). Táto práca ukazuje, že SpeB spúšťa pyroptózu keratinocytov štiepením GSDMA, čo poskytuje mechanizmus stimulácie zápalovej reakcie na vrstve epitelových buniek.

9. LaRock, DL a kol. Streptococcus skupiny A indukuje pyroptózu závislú od GSDMA v keratinocytoch. Príroda 605, 527–531 (2022). Tento článok demonštruje úlohu SpeB v kaspázovej 1-nezávislej aktivácii GSDMA v kožných bunkách.

10. Emgård, J. a kol. Bunky MAIT sú hlavnými prispievateľmi k cytokínovej odpovedi pri syndróme streptokokového toxického šoku skupiny A. Proc. Natl Acad. Sci. USA 116, 25923–25931 (2019).

11. Musser, JM a kol. Znížená in vitro citlivosť Streptococcus pyogenes na -laktámové antibiotiká spojená s mutáciami v géne pbp2x je geograficky rozšírená. J. Clin. Microbiol. 58, e01993-19 (2020).

12. Hayes, A., Lacey, JA, Morris, JM, Davies, MR & Tong, SYC Obmedzená sekvenčná variácia v proteínoch viažucich penicilín Streptococcus pyogenes. mSphere 5, e00090-20 (2020). 13. Chochua, S. a kol. Populácia a charakterizácia celogenómových sekvencií invazívnych streptokokov skupiny A sa obnovila v Spojených štátoch v roku 2015. mBio 8, e01422-17 (2017). Táto práca predstavuje podrobnú rozsiahlu populačnú genómovú charakterizáciu invazívnych izolátov GAS v Spojených štátoch.

14. Vannice, KS a kol. Mutácia Streptococcus pyogenes pbp2x spôsobuje zníženú citlivosť na -laktámové antibiotiká. Clin. Infikovať. Dis. 71, 201 – 204 (2020).

15. Chochua, S. a kol. Invazívne varianty streptokokového proteínu viažuceho penicilín skupiny A 2x spojené so zníženou citlivosťou na -laktámové antibiotiká v Spojených štátoch, 2015–2021. Antimikrob. Agents Chemother. 66, e0080222 (2022).

16. Vekemans, GR & Kim Cesta k vakcínam proti streptokokom skupiny A: plán technológie výskumu a vývoja WHO a preferované vlastnosti produktu. Clin. Infikovať. Dis. 69, 877 – 883 (2019).

17. Davies, MR a kol. Atlas kandidátov na streptokokovú vakcínu skupiny A zostavený pomocou komparatívnej genomiky vo veľkom meradle. Nat. Genet. 51, 1035 – 1043 (2019). Táto štúdia využíva globálne súbory genómových údajov GAS na vývoj platformy

18. návrh vakcíny na základe genomiky. Dale, JB & Walker, MJ Aktualizácia vývoja vakcíny proti streptokokom skupiny A. Curr. Opin. Infikovať. Dis. 33, 244 – 250 (2020).

19. Rivera-Hernandez, T. a kol. Experimentálna vakcína proti streptokokom skupiny A, ktorá znižuje faryngitídu a tonzilitídu na modeli primátov (okrem človeka). mBio 10, e00693-19 (2019).

20. Osowicki, J. a kol. Model kontrolovanej ľudskej infekcie Streptococcus pyogenes pharyngitis (CHIVAS-M75): observačná štúdia na zistenie dávky. Lancet Microbe 2, e291–e299 (2021). Tento orientačný dokument uvádza prvý kontrolovaný GAS model ľudskej infekcie faryngitídy.

21. Hand, RM, Snelling, TL & Carapetis, JR Streptococcus skupiny A. v Hunter's Tropical Medicine and Emerging Infectious Diseases (eds. Ryan, ET, Hill, DR, Solomon, T., Aronson, NE & Endy, TP) 429–438 (Elsevier, 2020).

22. Miller, KM a kol. Globálna záťaž bolesti hrdla a streptokoková faryngitída skupiny A: systematický prehľad a metaanalýza. EClinicalMedicine 48, 101458 (2022).

23. Cannon, JW a kol. Ekonomická a zdravotná záťaž chorôb spôsobených streptokokmi skupiny A na Novom Zélande. Int. J. Infect. Dis. 103, 176 – 181 (2021).

24. Ordunez, P. a kol. Záťaž, trendy a nerovnosti reumatických srdcových chorôb v Amerike, 1990 – 2017: populačná štúdia. Lancet Glob. Zdravie 7, e1388–e1397 (2019).

25. Lv, M. a kol. Globálna záťaž reumatických chorôb srdca a jej súvislosť so sociálno-ekonomickým vývojom, 1990–2019. Eur. J. Predch. Cardiol. 29, 1425 – 1434 (2022).

26. de Loizaga, SR a kol. Reumatické ochorenie srdca v Spojených štátoch: zabudnuté, ale nezmiznuté: výsledky 10-ročného multicentrického hodnotenia. J. Am. Heart Assoc. 10, e020992 (2021).

27. Oliver, J. a kol. Predchádzajúca infekcia kože a hrdla Streptococcus skupiny A sú individuálne spojené s akútnou reumatickou horúčkou: dôkazy z Nového Zélandu. BMJ Glob. Zdravie 6, e007038 (2021).

28. Barth, DD a kol. Chýba protokol kusovej štúdie: prospektívny dohľad na určenie epidemiológie streptokokovej faryngitídy skupiny A a impetigo vo vzdialenej západnej Austrálii. BMJ Open 12, e057296 (2022).

29. Park, DW a kol. Výskyt a charakteristika šarlachu, Južná Kórea, 2008–2015. Emerg. Infikovať. Dis. 23, 658 – 661 ​​(2017).

30. Yung, CF & Thoon, KC 12-ročné prepuknutie šarlachu v Singapure. Lancet Infect. Dis. 18, 942 (2018).

31. Lamagni, T. a kol. Oživenie šarlachu v Anglicku, 2014 – 2016: populačná pozorovacia štúdia. Lancet Infect. Dis. 18, 180 – 187 (2018).

32. Cubria, MB, Delgado, J., Shah, BJ, Sanson, MA & Flores, AR Identifikácia kmeňov epidemického šarlachu skupiny A Streptococcus v detskej populácii Houston, TX, USA. Prístup. Microbiol. 3,000274 (2021).

33. Walker, MJ a kol. Detekcia epidemického streptokoka šarlach skupiny A v Austrálii. Clin. Infikovať. Dis. 69, 1232 – 1234 (2019).

34. Watts, V. a kol. Zvýšené riziko invazívnej streptokokovej choroby skupiny A pre prípady šarlachu v domácnostiach, Anglicko, 2011–2016. Emerg. Infikovať. Dis. 25, 529 – 537 (2019).

35. Ron, M. a kol. Invazívny multirezistentný emm93.0 Kmeň Streptococcus pyogenes, ktorý skrýva nový genómový ostrov, Izrael, 2017–2019. Emerg. Infikovať. Dis. 28, 118 – 126 (2022).

36. Tyrrell, GJ, Bell, C., Bill, L. & Fathima, S. Zvyšujúci sa výskyt invazívnej choroby Streptococcus skupiny A v populácii prvých národov, Alberta, Kanada, 2003–2017. Emerg. Infikovať. Dis. 27, 443 – 451 (2021).

37. Valenciano, SJ a kol. Invazívne streptokokové infekcie skupiny A medzi ľuďmi, ktorí injekčne užívajú drogy, a ľuďmi bez domova v Spojených štátoch, 2010–2017. Clin. Infikovať. Dis. 73, e3718 – e3726 (2021).

38. Phillips, GN Jr, Flicker, PF, Cohen, C., Manjula, BN & Fischetti, VA Streptococcal M proteín: -helical coiled-coil štruktúra a usporiadanie na povrchu bunky. Proc. Natl Acad. Sci. USA 78, 4689 – 4693 (1981).

39. Li, Z. a kol. Súbor podtypov génu M proteínu v 1064 nedávnych invazívnych izolátoch Streptococcus skupiny A získaných z aktívneho dohľadu nad bakteriálnym jadrom. J. Infect. Dis. 188, 1587 – 1592 (2003).

40. Valderrama, JA a kol. Streptokokový M proteín skupiny A aktivuje zápal NLRP3. Nat. Microbiol. 2, 1425 – 1434 (2017). Táto komplexná správa ukazuje, že proteín M1 spúšťa aktiváciu zápalu NLRP3 závislú od kaspázy 1-, čo vedie k smrti pyroptotickej makrofágovej bunky.

41. Richter, J. a kol. Streptolyzíny sú primárne aktivátory zápalu v makrofágoch počas infekcie Streptococcus pyogenes. Immunol. Cell Biol. 99, 1040 – 1052 (2021).

42. Okada, N., Liszewski, MK, Atkinson, JP & Caparon, M. Membránový kofaktorový proteín (CD46) je keratinocytový receptor pre M proteín skupiny A streptokokov. Proc. Natl Acad. Sci. USA 92, 2489 – 2493 (1995).