Los estudios a nivel genómico y molecular han permitido la caracterización de un número importante de determinantes de virulencia de Streptococcus pyogenes (S. pyogenes) y este conocimiento ha conducido a la formulación de modelos de progresión de la enfermedad por este microorganismo con el objetivo de mejorar el tratamiento y las estrategias de intervención1,2. En este contexto la proteína M es el antígeno de superficie inmunodominante y un determinante de virulencia crítico de S. pyogenes, empleándose la secuencia de la región 5́ variable del gen emm, que codifica esta proteína, para tipificar las cepas. Dicha región es un dominio extremadamente variable lo que motiva una elevada diversidad de serotipos. Ciertos estudios muestran una asociación significativa entre algunos de estos serotipos y manifestaciones clínicas particulares3–5, de modo que la proteína M se postularía como un marcador principal de cepas clínicamente relevantes. En el caso de enfermedad invasora por S. pyogenes (EISP), esta relación se produce predominantemente con los serotipos M1 y M3, que son los más prevalentes globalmente1,3,4,6–13. Esta asociación no siempre acontece14, lo que no contradice que las tasas de mortalidad a ellos atribuidas excedan claramente las de los restantes serotipos.

Otros determinantes de virulencia como las exotoxinas pirogénicas estreptocócicas (EPE), codificados por el gen spe, se han relacionado también con EISP aunque su actuación parece estar modulada, entre otros factores, por la propia proteína M15 y, consecuentemente, ejercerían un efecto menos crucial en la virulencia de las cepas implicadas. De esta forma, el análisis del gen emm en ciertas cepas clínicamente relevantes podría predecir, en parte, y de forma indirecta, el curso de la infección.

El objetivo del estudio es confirmar la tendencia al alza observada de las EISP durante el periodo 2011-2018 en la población pediátrica atendida, y conocer qué serotipos pudieran tener una mayor implicación en las mismas. Este estudio, de carácter retrospectivo, encuentra su justificación en la necesidad de sentar las bases de futuras líneas de trabajo orientadas a disponer no solo de un registro de las EISP locales sino también de variables clínicas, epidemiológicas, de carácter genético… de interés que permitan documentar estas infecciones y contribuir a un mejor manejo de estos pacientes.

Los aislados de S. pyogenes fueron cultivados en agar sangre Columbia (Columbia agar-5% sangre de cordero, bioMeriéux, SA, Marcy-ĺEtoile, Francia) e incubados a 37°C durante 24 h en atmósfera de 5% CO2. La identificación fenotípica se realizó por la morfología de las colonias, β-hemólisis y detección de antígeno A de Lancefield (DiaMondiaL Strep Kit, DiaMondiaL, Langenhagen, Alemania). La identificación definitiva y sensibilidad antibiótica se realizó mediante pruebas bioquímicas y microdilución (Vitek®2 Compact, bioMeriéux, Inc., Durham, NC). Las cepas se remitieron al Instituto de Salud Carlos III para su caracterización genotípica: gen emm y gen spe. El análisis del gen emm determina el serotipo M de la cepa. Los criterios para la definición de shock séptico siguieron las directrices del documento de consenso SECIP-SEUP sobre manejo de sepsis grave y shock séptico en pediatría16.

Entre 2011 y 2018, en el Hospital Infantil Niño Jesús de Madrid, se aislaron 29 cepas de S. pyogenes responsables de EISP en 29 pacientes entre 13 días y 12 años (mediana: 2 años). La presentación clínica y caracterización molecular de los aislados se muestran en las tablas 1 y 2. La tabla 1 incluye serotipos M1 y M3. La tabla 2 comprende el resto de serotipos y asimismo la presentación clínica de tres pacientes con cepas no viables para el estudio de serotipos. No se observaron diferencias respecto a la edad y el sexo con relación al serotipo. En el periodo 2011-2014 se aislaron 5 cepas, de las cuales 2 fueron serotipos M1 y M3, y los tres casos restantes fueron cepas no viables para estudio de serotipo. En el periodo 2015-2018 se aislaron 24 cepas de las cuales 12 fueron serotipos M1 y M3, siendo las 12 restantes otros serotipos. Las cepas procedieron de sangre (16), derrame pleural (9), líquido sinovial (3) y líquido cefalorraquídeo (1). Las entidades clínicas más frecuentes fueron bacteriemia (10 casos) y neumonía con derrame pleural, asociada o no a bacteriemia (9 casos). Le siguen artritis séptica (6 casos), infecciones profundas de partes blandas (3 casos) y meningitis (un caso). Todos los pacientes cumplieron calendario de vacunación actualizado a su edad. Un paciente presentó una faringoamigdalitis por S. pyogenes simultáneamente al cuadro de bacteriemia. No se documentó la presencia de heridas o intervenciones quirúrgicas previas en ningún paciente. Veintiséis (90%) de las EISP fueron comunitarias.

Catorce pacientes (48%) ingresaron en Cuidados Intensivos Pediátricos (CIP) por agravamiento de su estado. De ellos, 6 pacientes cumplieron criterios de shock séptico. Dos de ellos, con bacteriemia y neumonía, precisaron oxigenación de membrana extracorpórea (ECMO) y un tercero, con fascitis necrosante, requirió desbridamiento quirúrgico. Tres de los pacientes ingresados en CIP con sock séptico y bacteriemia como manifestación de EISP presentaron como enfermedad de base un estado de inmunodeficiencia primaria o adquirida (osteosarcoma en un caso y déficit de inmunoglobulinas en los 2 restantes).

En todos los casos de EISP, el tratamiento antibiótico empírico se adecuó una vez obtenida la confirmación del aislamiento de S. pyogenes, y su sensibilidad antibiótica, a la administración de penicilina, con o sin clindamicina. Ningún paciente del estudio falleció. Tres cepas no pudieron recuperarse para caracterización genotípica, 2 implicadas en neumonía y una en artritis séptica.

El serotipo M más frecuente fue M1 (11 cepas), seguido de M3 (3 cepas), siendo ambos serotipos responsables del 54% de las EISP. Las cepas restantes se caracterizaron como serotipos M5, M6 y M44/61 (2 cepas por serotipo) y, M4, M12, M22, M29, M75 y M118 (una cepa por serotipo). Las cepas con serotipos M1 y M3 se asociaron predominantemente a neumonía con derrame (6 de 7 casos) y a infecciones profundas de partes blandas (3 de 3 casos). Todos los pacientes con neumonía por S. pyogenes con serotipos M1 y M3 requirieron ingreso en CIP, presentando 2 de ellos shock séptico. De los 3 pacientes con infecciones profundas de partes blandas por estos serotipos, uno (fascitis necrosante) ingresó en CIP con diagnóstico de shock séptico. Las entidades clínicas asociadas con menor frecuencia a los serotipos M1 y M3 fueron bacteriemia y artritis séptica. Considerando la totalidad de pacientes con serotipos M1 y M3, el 64% precisó ingreso en cuidados intensivos frente al 25% de pacientes con otros serotipos, el 36% de pacientes con serotipos M1 y M3 presentaron shock séptico comparado con el 8% de pacientes con otros serotipos, el 43% de pacientes con serotipos M1 y M3 presentaron neumonía con derrame pleural frente al 8% de pacientes con otros serotipos y el 29% de pacientes con serotipos M1 y M3 presentaron bacteriemia frente al 50% de pacientes con otros serotipos. La comorbilidad fue del 21% en los pacientes con serotipos M1 y M3 mientras que en los pacientes con otros serotipos fue del 17%.

Respecto a la caracterización de las cepas según la expresión del gen spe, se obtuvieron 12 perfiles diferentes, siendo los patrones más frecuentes (ABFGJZ) presente en 5 cepas y (ABCFGJZ) en 4 cepas, todas ellas con serotipo M1. El análisis de las cepas con serotipos M1 y M3, mostró que ambos perfiles eran asimismo mayoritarios y aparecían asociados con cepas M1 pero no todas las cepas con este serotipo los expresaron. Un tercer perfil (ABFGssa), menos frecuente, estuvo presente exclusivamente en cepas con serotipo M3, implicadas en infecciones clínicas diferentes: artritis séptica, neumonía y bacteriemia.

S. pyogenes ocasiona un amplio espectro de enfermedades agudas y crónicas, predominantemente en niños y adultos jóvenes, de las cuales las EISP, aunque constituyen solo una pequeña parte de la carga total de enfermedad por S. pyogenes, suponen una proporción significativa de morbimortalidad1. En 2005, la OMS estimó una incidencia global de 663.000 nuevos casos/año y 163.000 muertes/año por EISP (casi un 25% de mortalidad anual en esos casos)17. Su incidencia y mortalidad han sido bien estudiadas en numerosos países industrializados, no sucede así en países en vías de desarrollo y los escasos estudios poblacionales de calidad en estos países apoyan que la infección invasora es más común y severa de lo que pudiera deducirse de las estimaciones iniciales. En la población pediátrica atendida en nuestra institución, se detectó una tendencia al alza en la incidencia de EISP entre 2011 y 2018. Un incremento del número de casos del orden de más de 4 veces en los dos periodos estudiados: de 5 casos en el primer periodo (2011-2014) a 24 casos en el segundo periodo (2015-2018). La mayoría de las EISP estudiadas corresponden a infecciones de adquisición comunitaria en pacientes sin comorbilidad o factores de riesgo tales como faringoamigdalitis por S. pyogenes, intervenciones quirúrgicas o heridas previas o varicela18,19, delatando la naturaleza no oportunista de S. pyogenes. No obstante las 3 EISP no comunitarias de nuestra serie, todas ellas bacteriemias, tienen como punto común pacientes con comorbilidad como enfermedad crónica debilitante (esclerosis tuberosa), tratamiento inmunosupresor (osteosarcoma), o edad extrema (neonato), no encuadrándose ninguno de los casos en un contexto epidemiológico de posible brote nosocomial. Al tratarse de bacteriemias no se aplicaron medidas preventivas que solo contemplan el aislamiento de los pacientes con EISP en caso de neumonía (aislamiento de gotas) y de afectación cutánea (aislamiento de contacto).

Con objeto de situar nuestro estudio en el conocimiento actual de las EISP en nuestro país, la bibliografía más reciente ofrece un interesante estudio realizado por Suárez-Arrabal et al.20 en el que comunican un incremento de EISP en población pediátrica, si bien no realizan análisis de serotipo o factores de virulencia de las cepas. En la discusión del estudio, los autores consideran esta carencia como una limitación de su trabajo al impedir conocer la posible implicación de ciertos serotipos en la gravedad de las EISP estudiadas. Como se discutirá más adelante, los resultados de nuestro trabajo pueden aportar, aun con las restricciones inherentes a su carácter retrospectivo y al pequeño número de casos presentados, información al respecto.

Numerosos estudios desde la década de los años 70 documentan un incremento de estas infecciones en distintas áreas geográficas, profundizando además en su caracterización molecular y la posible asociación de factores de virulencia (proteína M) con manifestaciones clínicas específicas8,10,11,21–23. Se ha descrito, entre 1970 y 1980 en Norteamérica y Reino Unido, un incremento de EISP relacionado con un aumento de serotipos M1, M3 y M18, de reconocida virulencia15,24,25. Estudios posteriores en diversos países europeos, inciden en este aspecto haciéndose eco de la necesidad de una red europea de seguimiento de las EISP que pudiera paliar la dispersión de información disponible acerca de la carga de enfermedad por S. pyogenes26–28. Recientemente, un estudio sobre prevalencia de serotipos en EISP en Europa y Norteamérica, con revisión bibliográfica entre 2000 y mayo de 2017, confirma que el serotipo M1 es predominante3. Dicho estudio incluye un artículo español que en el periodo 1998-2009 refiere también dicho serotipo como mayoritario en España relacionándolo con elevadas tasas de mortalidad, seguido del serotipo M322. Otros artículos españoles secundan estos hallazgos4,22,29,30.

En nuestra serie, entre 2015 y 2018, los serotipos M1 y M3 son asimismo los más prevalentes en EISP, observándose una tendencia a asociarse mayoritariamente con neumonía e infecciones profundas de partes blandas, pudiendo hablarse de cierto tropismo tisular. La sintonía que nuestros resultados muestran con los documentados por otros estudios era previsible pero no es menos cierto que era desconocido. En este sentido los resultados no aportan novedad. Sin embargo, su confirmación, aun con los condicionamientos metodológicos comentados, nos permite establecer un punto de partida para el desarrollo de potenciales trabajos prospectivos. No observamos concordancia, por el contrario, con la referida elevada tasa de mortalidad asociada a las EISP. En nuestra serie ningún paciente falleció pero en ocasiones estos muestran una afectación más severa con desarrollo de shock séptico, de modo que no solamente se produce un aumento de casos en la serie estudiada en el periodo 2015 a 2018, sino que además asocian morbilidad con presentación de shock e ingreso en cuidados intensivos, tal como se describe en la literatura. Esta presentación más agresiva de las EISP se pone de manifiesto especialmente en los pacientes afectados de neumonía. La totalidad de estos pacientes fueron ingresados en CIP por agravamiento de su estado, precisándose en el caso de un paciente con neumonía necrosante varios drenajes ante la persistencia del empiema. Otros dos pacientes presentaron shock séptico, uno con requerimiento de ECMO. No sucede así en el caso de los pacientes con bacteriemia, la otra manifestación clínica más frecuente en nuestra serie, donde una minoría de pacientes requiere ingreso en CIP. Por lo que respecta a los tres casos de infecciones profundas de partes blandas, la gravedad del cuadro de fascitis necrosante se pone de manifiesto no solo en la necesidad de ingreso en CIP sino también en el requerimiento de desbridamiento quirúrgico.

De no constatarse factores predisponentes o comorbilidad, cabría pensar que una forma clínica más severa pudiera atribuirse, al menos en parte, al carácter virulento de las cepas implicadas en virtud del serotipo que presentan. Vlaminckx et al.6 observan en el análisis multivariante de un estudio donde los serotipos M1 y M3 fueron también predominantes (21% y 11%, respectivamente), una asociación independiente con shock tóxico estreptocócico y mortalidad. En nuestro trabajo, la virulencia de las cepas M1 y M3 se evidencia en que son mayoritariamente los pacientes con estos serotipos los que requieren ingreso en CIP, algunos con diagnóstico de shock séptico, frente a aquellos con EISP por otros serotipos. En el caso concreto de los pacientes con neumonía, nuestros resultados parecen apoyar un manejo más intervencionista de estos pacientes.

Además, Vlaminckx et al.6 refieren que la frecuencia relativa del serotipo M1 en aislados faríngeos fue, a diferencia de la observada en las EISP, solo del 4,5%, apoyando la noción de su elevado potencial invasivo. Sería muy interesante comprobar este hecho también en los serotipos M1 y M3 más prevalentes y virulentos de nuestra serie pudiendo constituir una línea argumental de posibles trabajos. Ello no debe, sin embargo, desplazar el foco de atención sobre los otros serotipos menos prevalentes ya que, si bien no parecen asociarse con manifestaciones clínicas específicas, podrían emerger en un futuro. Estudios epidemiológicos a gran escala revelan una variabilidad temporal en las tasas de aislamiento de serotipos concretos, dibujando una prevalencia de ciertos serotipos en un periodo determinado para ser reemplazados por otros en los años siguientes7,31. En este punto, pensamos que nuestro estudio, por aportar datos actuales y tratarse de una serie española, puede ser de interés al poner de manifiesto la importancia de disponer de bases de datos locales que, sumadas a las de otros centros nacionales o internacionales, contribuyan al conocimiento de la epidemiología de estos serotipos así como a su vigilancia y control periódico.

La severidad de las EISP está determinada, además de por la proteína M, por un cortejo de otras proteínas de las que destacan las EPE15,24,32,33. Junto al predominio de los serotipos M1, M3 y M18, se ha observado una asociación con la exotoxina speA, presente en cepas responsables de EISP en Norteamérica pero no en las del Reino Unido34. Esta discrepancia pudiera obedecer a que las EPE actuasen en grupo para producir efectos específicos, y por ello resulte complejo determinar su relación con determinadas EISP de estudiarse su contribución individualmente. Por ello, en el presente estudio, hemos denominado patrones o perfiles al conjunto de EPE en que se traduce la expresión del gen spe. Estos perfiles proteicos reflejarían mejor su comportamiento como factores de virulencia permitiendo un mejor manejo de los resultados obtenidos.

Encontramos una gran diversidad de perfiles de expresión del gen spe en las cepas estudiadas, de hecho hay estudios que demuestran que las cepas responsables de EISP no se caracterizan por un perfil común de EPE15,35. En nuestro trabajo, esta multiplicidad de patrones parece simplificarse al analizar aquellos expresados por las cepas con los serotipos predominantes M1 y M3, motivo por el que nos parece justificado centrar la discusión de este aspecto en las cepas con estos serotipos. Los dos perfiles mayoritarios de exotoxinas se asocian con cepas M1 pero ello no se traduce en una vinculación con manifestaciones clínicas específicas. Ni siquiera sucede así para el perfil exclusivo de cepas con serotipo M3. En este sentido, Metzgar et al.15 apuntan un aspecto interesante al proponer para la proteína M, además de su contribución como factor de virulencia per se, un papel modulador de la acción de otros factores de virulencia como las EPE. Este poder predictivo atribuido a la proteína M explicaría, en parte, la mayor consistencia del análisis de los resultados obtenidos respecto a la asociación de determinados serotipos M con manifestaciones clínicas específicas en oposición al análisis, nada concluyente en nuestro estudio, de los perfiles de exotoxinas expresados por las cepas estudiadas. Por lo expuesto y por nuestra propia experiencia en este trabajo, el análisis de los perfiles de EPE no contribuiría a delimitar la repercusión clínica de las cepas de S. pyogenes por lo que la predicción del potencial invasivo de estas debería centrarse en su tipificación por la proteína M.

No obstante, y sin menoscabar la contribución del estudio de serotipos, no puede establecerse una asociación inequívoca entre serotipo, perfil de EPE y entidad clínica. Un hecho, hasta cierto punto, esperado pues la importancia de un serotipo M concreto en la proporción de EISP debe relativizarse, ya que probablemente resulte de la combinación de la frecuencia relativa de cepas circulantes de un determinado serotipo en una comunidad, la capacidad invasora de la cepa y el grado de inmunidad individual y poblacional a las cepas: nivel de anticuerpos frente a la proteína M o las EPE8,36–38.

En conclusión, nuestro estudio constata una tendencia al incremento de las EISP resultando mayoritarios, conforme a la bibliografía, los serotipos M1 y M3, los cuales parecen asociarse con neumonía e infecciones profundas de partes blandas, de carácter severo en términos generales. La aplicación del análisis de serotipos especialmente a pacientes con neumonía por S. pyogenes podría alertar, en el caso de los serotipos M1 y M3, de la posibilidad de una evolución clínica desfavorable.

El estudio presenta obvias limitaciones ya que nuestros resultados carecen, por una parte, de significación estadística al tratarse de una serie muy pequeña y, por otra, están determinados por un diseño retrospectivo que restringe la diversidad de las variables a estudio. Consideramos, no obstante, que la importancia de nuestro trabajo radica en contribuir a establecer las bases de la ejecución de futuros estudios de diseño prospectivo, sustentados en un análisis estadístico robusto y con participación de equipos multidisciplinares que permitan obtener resultados de calidad. Estos estudios darían respuesta a aspectos tan sugerentes como el conocimiento de los cambios en la prevalencia de los serotipos implicados en EISP mediante el establecimiento de registros fiables o el conocimiento de las tasas de colonización/infección no invasoras (faringitis) por S. pyogenes, ya que los casos de EISP podrían reflejar solo la punta del iceberg respecto a la carga de colonización en la comunidad de un clon invasivo específico39. En este sentido, Shea et al.7 observan un aumento de cepas responsables de faringitis con serotipo M3 coincidente con el aumento de casos de enfermedad invasora causada por estas mismas cepas. Esta superposición es consistente con un modelo en el que cepas invasoras de S. pyogenes se originan de cepas responsables de faringitis y en el que brotes cíclicos de infección invasora coinciden o siguen a brotes recientes de faringitis. Todo el conocimiento obtenido podría finalmente desembocar en el establecimiento de documentos de consenso que estandaricen la actuación de todos los profesionales hacia un mejor abordaje de esta patología.

Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.