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ストレプトコッカス属は、古代ギリシャ語のστρεπτός（ streptós）「ねじれた」とκόκκος（ kókkos）「穀物」に由来し、バチルス門の乳酸菌目（ Lactobacillales）に属するストレプトコッカス科（ Streptococcaceae ）のグラム陽性球状細菌の属である。 [ 2 ]ストレプトコッカス属の細胞分裂は単一の軸に沿って起こるため、増殖時には対または鎖を形成する傾向があり、曲がったりねじれたりしているように見えることがある。これは、複数の軸に沿って分裂し、不規則なブドウ状の細胞塊を生成するブドウ球菌とは異なる。ほとんどのストレプトコッカス属はオキシダーゼ陰性でカタラーゼ陰性であり、多くは通性嫌気性菌（好気的にも嫌気的にも増殖できる）である。
この用語は、1877 年にウィーンの外科医アルベルト・テオドール・ビルロート (1829–1894) によって造語されました。[3] 古代ギリシャ語の στρεπτός (streptós) は「ねじれた」という意味で、[4] κόκκος (kókkos )は「穀物」という 意味です。[ 5 ] 1984年に、以前はStreptococcus属に分類されていた多くの細菌がEnterococcus属とLactococcus属に分離されました。[ 6 ]現在、この属には 50 種以上が認識されています。
連鎖球菌は、人間の健康と病気において大きな役割を果たしています。そのほとんどは、口、皮膚、腸、上気道など、人間のマイクロバイオームの一部として共生しています。 [ 7 ] [ 8 ]一部は病原体として存在し、連鎖球菌性咽頭炎（連鎖球菌性咽頭炎）、結膜炎[ 9 ] 、髄膜炎、細菌性肺炎、心内膜炎、丹毒、壊死性筋膜炎（「人食い」細菌感染症）など、連鎖球菌症として知られる感染症を引き起こします。ごく一部は日和見感染菌であり、味方と敵の間で切り替えることができます。[ 10 ]連鎖球菌は食品の製造にも使用されており、S. thermophilusはエメンタールチーズ（「スイス」チーズ）やヨーグルトの製造に使用されています。
連鎖球菌は、 16S rDNA配列に基づいて、 S. anginosus、S. gallolyticus、S. mitis、S. mutans、S. pyogenes、S. salivariusの6つのグループに分類されています。[ 12 ] 16Sグループは、全ゲノムシーケンスによって確認されています（図を参照）。重要な病原菌であるS. pneumoniaeとS. pyogenesは、それぞれS. mitisグループとS. pyogenesグループに属しています[ 13 ]。一方、う蝕の原因菌であるStreptococcus mutansは、連鎖球菌グループの基底部に位置しています。
近年の技術進歩により、 Streptococcus属のゲノム配列の入手可能性が増加し、より堅牢で信頼性の高い系統発生学的および比較ゲノム解析が可能になった。[ 14 ] 2018年、 PatelとGuptaは、4つの異なるタンパク質データセットに基づいて構築された包括的な系統樹の解析と、属全体またはその明確なサブクレードにのみ共通する134の非常に特異的な分子シグネチャ（保存されたシグネチャ挿入欠失の形）の同定を通じて、Streptococcus属内の進化関係を再検討した。 [ 14 ]
結果から、 Streptococcusの最上位レベルに 2 つの主要なクレードが存在することが明らかになり、これらは「Mitis-Suis」クレードと「Pyogenes-Equinus-Mutans」クレードと呼ばれています。[ 14 ]「Mitis-Suis」主要クレードは、Suis サブクレードと Mitis クレードで構成され、Mitis クレードには Angiosus、Pneumoniae、Gordonii、Parasanguinis サブクレードが含まれます。2 番目の主要クレードである「Pyogenes-Equinus-Mutans」には、Pyogenes、Mutans、Salivarius、Equinus、Sobrinus、Halotolerans、Porci、Entericus、Orisratti サブクレードが含まれます。Streptococcus属内には合計14の異なるサブクレードが同定されており、それぞれが系統樹における信頼できる分岐パターンと、これらの14のクレードのメンバーの特徴である異なるタンパク質における複数の保存された特徴的な挿入・欠失の存在によって裏付けられています。 [ 14 ]これらの研究に基づくStreptococcus属全体の関係を示す概要図がこのページの図に示されています。
臨床微生物学 では、連鎖球菌の種は、迅速かつ簡単な生化学的検査を使用して表現型によって分類されます。最初のステップは、溶血性を調べることです。[ 15 ] α溶血性種は、赤血球内のヘモグロビン分子の鉄を酸化し、血液寒天培地で緑色になります。β溶血性種は、赤血球を完全に破壊します。血液寒天培地では、細菌コロニーの周囲に血球のない広い領域として現れます。γ溶血性種は溶血を起こしません。[ 16 ]
β溶血性連鎖球菌は、ランスフィールド群分類（細菌の細胞壁に存在する特定の炭水化物を記述する血清型分類）によってさらに分類される。 [ 6 ]記述されている21の血清型は、ランスフィールド群AからW（E、I、Jを除く）と名付けられている。この分類システムは、ロックフェラー大学の科学者であるレベッカ・ランスフィールドによって開発された。[ 17 ]
医療現場において最も重要なグループは、α溶血性連鎖球菌である肺炎球菌（S. pneumoniae）群と緑色連鎖球菌（Streptococcus viridans）群、およびβ溶血性連鎖球菌であるランスフィールドA群とB群（「A群連鎖球菌」および「B群連鎖球菌」とも呼ばれる）である。
表：医学的に関連のある連鎖球菌[ 15 ]
α溶血が起こると、コロニーの下の血液寒天培地は、ヘモグロビンが緑色のビリベルジンに変換されるため、暗緑色に見えます。肺炎連鎖球菌と口腔連鎖球菌群（緑色連鎖球菌または緑色連鎖球菌）はα溶血を示します。α溶血は、赤血球の細胞膜がそのまま残るため、不完全溶血または部分溶血とも呼ばれます。寒天培地の色の変化から、緑色溶血と呼ばれることもあります。
S. pneumoniae （肺炎球菌とも呼ばれる）は、細菌性肺炎の主要な原因であり、中耳炎、副鼻腔炎、髄膜炎、腹膜炎の原因もある。炎症は肺炎球菌が病気を引き起こす主な原因と考えられており、そのため、肺炎球菌に関連する診断には炎症が伴う傾向がある。ランスフィールド抗原は持っていない。 [ 2 ]
緑色連鎖球菌は、血液寒天培地で緑色を呈するα溶血性（そのため、ラテン語のvĭrĭdis 、緑に由来する「viridans」という名前が付けられている）または非溶血性の共生細菌の大きなグループである。ランスフィールド抗原は持っていない。[ 2 ]
「viridans」グループは、ゴミ箱分類群です。このグループには、この属の伝統的な6つの16Sグループすべての代表が含まれています。[ 18 ]
β溶血（β溶血）は、完全溶血とも呼ばれ、コロニーの周囲および下の培地中の赤血球が完全に溶解する現象です。この領域は明るく（黄色に）透明に見えます。ストレプトリシンは、細菌が産生する酵素で、赤血球を完全に溶解させる外毒素です。ストレプトリシンには、ストレプトリシンO（SLO）とストレプトリシンS（SLS）の2種類があります。ストレプトリシンOは、酸素感受性細胞毒素で、ほとんどのA群レンサ球菌（GAS）によって分泌され、真核細胞（主に赤血球、白血球、マクロファージ、血小板）の膜中のコレステロールと相互作用し、通常は血液寒天培地の表面下でβ溶血を引き起こします。ストレプトリシンSは、酸素安定性細胞毒素で、これもほとんどのGAS株によって産生され、血液寒天培地の表面を透明にします。 SLSは多形核白血球やリンパ球などの免疫細胞に影響を与え、宿主の免疫系による感染排除を阻害すると考えられている。化膿レンサ球菌（GAS）はβ溶血を示す。
β溶血性菌の中には、特定のブドウ球菌株と近接して培養すると強い溶血を引き起こすものがある。これはCAMP試験と呼ばれる。Streptococcus agalactiaeはこの性質を示す。Clostridium perfringensはこの試験で推定的に同定できる。Listeria monocytogenesもヒツジ血液寒天培地で陽性を示す。
A群レンサ球菌（S. pyogenes） は、広範囲にわたるA群レンサ球菌感染症（GAS）の原因菌です。これらの感染症は、非侵襲性または侵襲性である可能性があります。非侵襲性感染症は、より一般的で、重症度が低い傾向があります。これらの感染症の中で最も一般的なものには、レンサ球菌性咽頭炎（連鎖球菌性咽頭炎）と膿痂疹があります。[ 19 ]猩紅熱も、A群非侵襲性感染症の例です。
A群β溶血性連鎖球菌による侵襲性感染症は、より重篤で発生頻度が低い傾向があります。これは、細菌が血液や臓器など、通常は存在しない部位に感染できる場合に発生します。[ 20 ]引き起こされる可能性のある疾患には、連鎖球菌性毒素性ショック症候群、壊死性筋膜炎、肺炎、菌血症などがあります。[ 19 ]世界的に、GASは毎年50万人以上の死亡を引き起こしていると推定されており、世界の主要な病原体の1つとなっています。[ 19 ]
GASによって、急性リウマチ熱や急性糸球体腎炎などの合併症が引き起こされる可能性があります。関節、腎臓、心臓弁に影響を与えるリウマチ熱は、細菌自体ではなく、免疫系が感染と戦うために作った抗体が体内の他のタンパク質と交差反応を起こし、治療されないA群連鎖球菌感染症の結果として起こります。この「交差反応」により、体は本質的に自分自身を攻撃し、上記の損傷につながります。A群β溶血性連鎖球菌（GABHS）感染によって引き起こされる同様の自己免疫メカニズムが、連鎖球菌感染症に関連する小児自己免疫神経精神障害（PANDAS）の原因であると仮説が立てられています。PANDASでは、自己免疫抗体が基底核に影響を与え、小児患者に精神症状、運動症状、睡眠障害、その他の症状が急速に発症します。
GAS感染症は一般的に、迅速連鎖球菌検査または培養検査によって診断される。
Streptococcus agalactiae、またはB群レンサ球菌、 GBSは、新生児や高齢者に肺炎や髄膜炎を引き起こし、まれに全身性菌血症を引き起こします。重要なことに、 Streptococcus agalactiaeは、生後1～3ヶ月の乳児における髄膜炎の最も一般的な原因です。また、腸管や女性の生殖器系に定着し、妊娠中の早期破水のリスクを高め、乳児への感染リスクを高めます。米国産科婦人科学会、米国小児科学会、疾病管理予防センターは、妊娠35～37週のすべての妊婦にGBS検査を受けることを推奨しています。検査で陽性となった女性には、分娩中に予防的抗生物質を投与し、通常は乳児への感染を防ぎます。 [ 21 ] III群多糖体ワクチンは、母子間GBS感染の予防に有効であることが証明されています。 [ 22 ]
英国は、米国で採用されている培養検査に基づくプロトコルではなく、リスク因子に基づくプロトコルを採用することを選択した。[ 23 ]現在のガイドラインでは、以下のリスク因子の1つ以上が存在する場合、分娩中の女性に抗生物質を投与すべきであるとされている。
このプロトコルにより、妊婦の15～20％に分娩中の抗生物質が投与され、早期発症GBS敗血症の65～70％の症例が予防される。[ 24 ]
このグループには、馬の鼻疽を引き起こすS. equi [ 25 ]と、牛や馬を含むいくつかの哺乳類種に感染症を引き起こすS. zooepidemicus ( S. equiは祖先S. zooepidemicusのクローン子孫または生物型)が含まれます。S . dysgalactiae subsp. dysgalactiae [ 26 ]もグループ C に属するβ 溶血性連鎖球菌であり、グループ A 連鎖球菌と同様に咽頭炎やその他の化膿性感染症を引き起こす可能性があります。グループ C 連鎖球菌は人獣共通感染症病原体と考えられており、動物から人間に感染が伝染する可能性があります。[ 27 ]
かつてD群レンサ球菌に分類されていた多くの菌種が再分類され、エンテロコッカス属（E. faecalis、E. faecium、E. durans、E. aviumなど）に分類されている。[ 28 ]例えば、Streptococcus faecalisは現在Enterococcus faecalisである。E . faecalisはα溶血性を示す場合があり、E. faeciumはβ溶血性を示す場合がある。[ 29 ]
残りの非腸球菌D群菌種には、Streptococcus gallolyticus、Streptococcus bovis、Streptococcus equinus、およびStreptococcus suisが含まれる。
非溶血性連鎖球菌が病気を引き起こすことはまれです。しかし、弱溶血性のD群β溶血性連鎖球菌やリステリア・モノサイトゲネス（実際にはグラム陽性桿菌）は、非溶血性連鎖球菌と混同してはなりません。
F群レンサ球菌は、1934年にLongとBlissによって「微小溶血性レンサ球菌」として初めて記載されました。 [ 30 ]また、ランスフィールド分類システムではStreptococcus anginosus 、ヨーロッパ分類システムではS. milleriグループのメンバーとしても知られています。
これらの連鎖球菌は通常、β溶血性であるが、必ずしもそうではない。Streptococcus dysgalactiae subsp. canis [ 26 ]は、最も多く見られる亜種である。これは、動物によく見られるが、ヒトでは特に一般的な GGS である。S . phocaeは、海洋哺乳類や海洋魚類で発見されている GGS の亜種である。海洋哺乳類では、主に髄膜脳炎、敗血症、心内膜炎に関連しているが、他の多くの病態にも関連している。海洋哺乳類におけるその環境リザーバーと伝播経路は十分に解明されていない。G 群連鎖球菌は、人獣共通感染症病原体とも考えられている。
H群レンサ球菌は中型の犬に感染症を引き起こします。H群レンサ球菌は、人間が犬の口に直接触れない限り、人間に病気を引き起こすことはまれです。最も一般的な感染経路の1つは、人間と犬の間での口と口の接触です。しかし、犬が人間の手を舐めることでも感染が広がる可能性があります。[ 31 ]
臨床現場では、 A群レンサ球菌に対するPYRテストなどの簡単なベンチテストで、最も一般的なレンサ球菌群を区別することができます。[ 32 ]また、臨床現場で見られる主要なグループをそれぞれ区別できるラテックス凝集キットもあります。[ 33 ]
連鎖球菌感染症は、ペニシリン系の抗生物質で治療できます。最も一般的には、β溶血性連鎖球菌感染症の治療にはペニシリンまたはアモキシシリンが使用されます。これらの抗生物質は、細胞壁のペプチドグリカン産生を阻害することによって作用します。[ 34 ]治療は、多くの場合、10日間の経口抗生物質サイクルで行われます。ペニシリンアレルギーのある患者や皮膚感染症にかかっている患者には、クリンダマイシンを使用できます。クリンダマイシンは、細胞内のタンパク質合成を阻害することによって作用します。
数百種のゲノムが配列決定されている。[ 36 ] Streptococcus属のゲノムのほとんどは1.8～2.3 Mbのサイズで、1,700～2,300個のタンパク質をコードしている。重要なゲノムのいくつかは表に示されている。[ 37 ]表に示されている4種（S. pyogenes、S. agalactiae、S. pneumoniae、S. mutans）は、平均して約70%のペアワイズタンパク質配列同一性を持っている。[ 37 ]
Streptococcus属の多くの種についてバクテリオファージが報告されている。S . pneumoniaeでは、サイズが38～41 kbで、それぞれ42～66個の遺伝子をコードする18個のプロファージが報告されている。 [ 38 ]最初に発見されたStreptococcusファージには、Dp-1 [ 39 ] [ 40 ] とω1（別名ω-1）[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]がある。 1981年には、Cp（Complutense phage 1、正式にはStreptococcus virus Cp1、Picovirinae）ファミリーが発見され、Cp-1がその最初のメンバーとなった。[ 44 ] Dp-1とCp-1は、S. pneumoniaeとS. mitisの両方に感染する。[ 45 ]しかし、ほとんどの連鎖球菌ファージの宿主範囲は体系的に調査されていません。
自然遺伝子形質転換は、周囲の培地を介してある細菌から別の細菌へDNAが伝達されることを伴う。形質転換は、多数の遺伝子の発現に依存する複雑なプロセスである。形質転換を行うためには、細菌はコンピテンスと呼ばれる特別な生理状態に入る必要がある。S . pneumoniae、S. mitis、S. oralisはコンピテンスになることができ、その結果、捕食的な同胞殺しメカニズムによって形質転換のための相同DNAを積極的に獲得する[ 46 ]。 この同胞殺しメカニズムは主に同じニッチに存在する非コンピテンスの兄弟を利用する[ 47 ]。S. pneumoniae の高度にコンピテンスな分離株の中で、Liら[ 48 ]は、鼻腔コロニー形成の適応度と病原性（肺感染性）が完全なコンピテンスシステムに依存することを示した。コンピテンスにより、連鎖球菌病原体は宿主の酸化攻撃によって引き起こされたDNA損傷の組換え修復に外部の相同DNAを使用できる可能性がある。[ 49 ]
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