Czynnik etiologiczny
Paciorkowce β-hemolizujące zostały podzielone przez Lancefielda27 na 20 grup serologicznych (od A do H i od K do V) na podstawie różnic immunochemicznych w ich polisacharydach ściany komórkowej. Streptococcus β-hemolizujący grupy A jest najczęstszym patogenem bakteryjnym związanym z zapaleniem migdałków gardłowych i jest jedynym członkiem tej grupy, który może wywołać ARF. Zidentyfikowano kilka składników komórkowych i produktów zewnątrzkomórkowych wytwarzanych przez ten paciorkowiec in vivo i in vitro.
Bakteria paciorkowca składa się z cytoplazmy otoczonej błoną składającą się głównie z lipoprotein. Struktura ta otoczona jest ścianą komórkową składającą się z trzech składników. Podstawowym składnikiem jest peptydoglikan, który nadaje ścianie komórkowej sztywność. Kompleks tego składnika i polisacharydu ściany komórkowej wywołuje zapalenie stawów i nawracającą reakcję guzkową po wstrzyknięciu w skórę zwierząt doświadczalnych.28-30 W peptydoglikan wbudowany jest polisacharyd ściany komórkowej lub węglowodan specyficzny dla danej grupy, którego struktura immunochemiczna określa swoistość serologiczną. Stwierdzono, że ten polisacharyd ma wspólne determinanty antygenowe z glikopeptydem obecnym w tkance zastawki mitralnej.31 Przez ścianę komórkową przechodzi i rozciąga się na zewnątrz w postaci włosowatych fimbrii białko M, część mozaiki obejmującej również białka R i T. Białko M jest białkiem zwiniętym, o strukturze α-helikalnej, składającym się z wolnego, dystalnego, hiper-zmiennego końca aminowego i proksymalnego końca karboksylowego zakotwiczonego do ściany komórkowej.32 Białko to jest antygenem swoistym dla typu GAS.
Zidentyfikowano ponad 200 białek M na podstawie różnic w składzie immunochemicznym zmiennego końca aminowego. Główną właściwością biologiczną białka M jest jego zdolność do hamowania fagocytozy paciorkowca; efekt ten jest neutralizowany przez przeciwciała przeciwko jego aminokońcowemu regionowi. Odporność na zakażenia GAS jest zatem specyficzna dla danego typu, uwarunkowana wytworzeniem przeciwciał dla określonych białek M. Niektóre serotypy są związane z potencjalną patogennością i wirulencją. Dane uzyskane podczas nawrotu ARF potwierdziły, że serotypy 3 i 18, szczególnie szczepy, które wytwarzały śluzowate kolonie podczas hodowli na agarze z krwią, były głównie związane z tą chorobą.33,34 Te dwa serotypy oraz serotyp M1 były również związane z ciężką, inwazyjną chorobą paciorkowcową grupy A, w tym z zespołem wstrząsu toksycznego wywołanego przez paciorkowce.35. Badania wykazały, że szczepy bakteryjne, które mają zachowane części terminalnej części karboksylowej cząsteczki białka M odsłoniętej na ich powierzchni komórkowej (szczepy klasy I) były związane z ARF, podczas gdy szczepy, które nie miały tej cechy (klasa II) nie były związane z ARF.36 Donoszono, że fagi i elementy fagowe były źródłem zmienności w genomie izolatu M18, odzyskanego od pacjenta z ARF, i szczepu M1.37
Za patogenetycznym znaczeniem białek M przemawiają dane wskazujące, że kilka epitopów cząsteczki białka M reaguje antygenowo z ludzkim mięśnia sercowego, miozyną i tkanką mózgową, rzekomo prowadząc do zapalenia tkanek.38,39 Białko M funkcjonuje również jako „superantygen „40 . Wyniki te wskazują, że ta cząsteczka paciorkowca może indukować odpowiedź zapalną w niektórych tkankach poprzez wywoływanie przeciwciał „autoimmunologicznych” oraz zapalenie tkanek poprzez nieswoistą stymulację odporności pośredniej komórek jako superantygen.
Komórkowym składnikiem GAS, który został włączony do patogenezy zapalenia stawów, jest kapsułka hialuronianowa. Podobnie jak białko M, cząsteczka ta wydaje się nieść epitopy, które wywołują przeciwciała reagujące krzyżowo z ludzką chrząstką i hialuronianem maziowym.41 Niektóre badania udokumentowały, że składniki epitopów M3 i M18 agregują kolagen typu IV, składnik ludzkiej błony podstawnej. Reakcja ta jest wywoływana w szczepach M3 przez produkcję czynnika wiążącego kolagen. Szczepy M18 wiążą kolagen poprzez kapsułkę z kwasem hialuronowym. Pacjenci z ARF mają wyższe poziomy przeciwciał przeciwko kolagenowi (IV) niż osoby z grupy kontrolnej;42 myszy immunizowane rekombinowanym białkiem M3 wytwarzają przeciwciała antykolagenowe. Poza składnikami komórkowymi, pozakomórkowe produkty GAS wykazują ważną aktywność biologiczną i mają praktyczną wartość w diagnostyce zakażeń GAS i ich powikłań pozapurulentnych. Większość z tych produktów to białka o właściwościach enzymatycznych, które posiadają specyficzną aktywność biologiczną i antygenową. Szczególne zainteresowanie budzą paciorkowcowe egzotoksyny pirogenne (SPE) A, B, C i F (tj. czynnik mitogenny) oraz superantygen paciorkowcowy (SSA), ponieważ działają one jako superantygeny indukujące proliferację limfocytów T in vitro oraz syntezę i uwalnianie kilku limfokin in vivo.38-44 Ta aktywność biologiczna odzwierciedla zdolność SPE do jednoczesnego wiązania się z głównymi ludzkimi antygenami leukocytów klasy II (HLA) komórek prezentujących antygen oraz z regionem Vβ receptora komórek T. Wytwarzanie tych egzotoksyn jest związane in vivo z odpowiedzią gorączkową, zmianą przepuszczalności błon i zwiększeniem podatności na wstrząs śmiertelny wywołany endotoksyną.45 Selektywną aktywację limfocytów przypisano różnym SPE. SPE A aktywuje komórki T noszące segmenty łańcucha β receptora komórek T Vβ8, Vβ12 i Vβ14, podczas gdy SPE B aktywuje komórki T noszące segmenty Vβ2 i Vβ8.46 SPE B został zidentyfikowany jako proteaza cysteinowa, która hamuje fagocytozę i zwiększa rozprzestrzenianie się organizmu in vivo. Indukuje również apoptozę komórek fagocytarnych.47
Częstotliwość występowania genów SPE i ich ekspresja różnią się wśród paciorkowców grupy A; SPE A występuje u 45% szczepów, SPE B u prawie wszystkich szczepów, a SPE C u 30% szczepów. SPE A ulega ekspresji u 43%, a SPE B u 76% szczepów.35,48,49 Częstości genów SPE A i ich produktów są podobne wśród serotypów M1 i M3.48 Powiązanie niektórych serotypów z różnymi objawami klinicznymi zakażeń paciorkowcowych, takimi jak zespół wstrząsu toksycznego, przypisywano zdolności szczepu zakażającego do wytwarzania jednego z SPE.35,46,48 Jednakże wszechobecność produkcji tych toksyn sprawia, że potwierdzenie specyficzności tych powiązań jest wątpliwe.49
.