The epidemiology of severe Streptococcus pyogenes disease in Europe

Diseases caused by the Lancefield group A streptococcus, Streptococcus pyogenes, are amongst the most challenging to clinicians and public health specialists alike. Although severe infections caused by S. pyogenes are relatively uncommon, affecting around 3 per 100,000 of the population per annum in developed countries, the case fatality is high relative to many other infections. Despite a long scientific tradition of studying their occurrence and characteristics, many aspects of their epidemiology remain poorly understood, and potential control measures undefined. Epidemiological studies can play an important role in identifying host, pathogen and environmental factors associated with risk of disease, manifestation of particular syndromes or poor survival. This can be of value in targeting prevention activities, as well directing further basic research, potentially paving the way for the identification of novel therapeutic targets. The formation of a European network, Strep-EURO, provided an opportunity to explore epidemiological patterns across Europe. Funded by the Fifth Framework Programme of the European Commission s Directorate-General for Research (QLK2.CT.2002.01398), the Strep-EURO network was launched in September 2002. Twelve participants across eleven countries took part, led by the University of Lund in Sweden. Cases were defined as patients with S. pyogenes isolated from a normally sterile site, or non-sterile site in combination with clinical signs of streptococcal toxic shock syndrome (STSS). All participating countries undertook prospective enhanced surveillance between 1st January 2003 and 31st December 2004 to identify cases diagnosed during this period. A standardised surveillance dataset was defined, comprising demographic, clinical and risk factor information collected through a questionnaire. Isolates were collected by the national reference laboratories and characterised according to their M protein using conventional serological and emm gene typing. Descriptive statistics and multivariable analyses were undertaken to compare characteristics of cases between countries and identify factors associated with increased risk of death or development of STSS. Crude and age-adjusted rates of infection were calculated for each country where a catchment population could be defined. The project succeeded in establishing the first European surveillance network for severe S. pyogenes infections, with 5522 cases identified over the two years. Analysis of data gathered in the eleven countries yielded important new information on the epidemiology of severe S. pyogenes infections in Europe during the 2000s. Comprehensive epidemiological data on these infections were obtained for the first time from France, Greece and Romania. Incidence estimates identified a general north-south gradient, from high to low. Remarkably similar age-standardised rates were observed among the three Nordic participants, between 2.2 and 2.3 per 100,000 population. Rates in the UK were higher still, 2.9/100,000, elevated by an upsurge in drug injectors. Rates from these northern countries were reasonably close to those observed in the USA and Australia during this period. In contrast, rates of reports in the more central and southern countries (Czech Republic, Romania, Cyprus and Italy) were substantially lower, 0.3 to 1.5 per 100,000 population, a likely reflection of poorer uptake of microbiological diagnostic methods within these countries. Analysis of project data brought some new insights into risk factors for severe S. pyogenes infection, especially the importance of injecting drug users in the UK, with infections in this group fundamentally reshaping the epidemiology of these infections during this period. Several novel findings arose through this work, including the high degree of congruence in seasonal patterns between countries and the seasonal changes in case fatality rates. Elderly patients, those with compromised immune systems, those who developed STSS and those infected with an emm/M78, emm/M5, emm/M3 or emm/M1 were found to be most likely to die as a result of their infection, whereas those diagnosed with cellulitis, septic arthritis, puerperal sepsis or with non-focal infection were associated with low risk of death, as were infections occurring during October. Analysis of augmented data from the UK found use of NSAIDs to be significantly associated with development of STSS, adding further fuel to the debate surrounding the role of NSAIDs in the development of severe disease. As a largely community-acquired infection, occurring sporadically and diffusely throughout the population, opportunities for control of severe infections caused by S. pyogenes remain limited, primarily involving contact chemoprophylaxis where clusters arise. Analysis of UK Strep-EURO data were used to quantify the risk to household contacts of cases, forming the basis of national guidance on the management of infection. Vaccines currently under development could offer a more effective control programme in future. Surveillance of invasive infections caused by S. pyogenes is of considerable public health importance as a means of identifying long and short-term trends in incidence, allowing the need for, or impact of, public health measures to be evaluated. As a dynamic pathogen co-existing among a dynamic population, new opportunities for exploitation of its human host are likely to arise periodically, and as such continued monitoring remains essential.

Lancefield-ryhmän A streptokokin eli Streptococcus pyogenes-bakteerin aiheuttamat taudit ovat erittäin haasteellisia kliinikoille sekä kansanterveyden asiantuntijoille. Vaikka S. pyogenesin aiheuttamia vakavia infektioita esiintyy kehittyneissä maissa väestöpohjaisesti vain kolmella 100 000:sta vuosittain, on tapauskuolleisuus suuri verrattuna moniin muihin infektiotauteihin. Siitä huolimatta, että näiden infektioiden ominaisuuksia ja esiintymistä koskevalla tutkimuksella on pitkät perinteet, on niiden epidemiologia vielä useilta osin huonosti tunnettua ja mahdolliset torjuntakeinot määrittelemättä. Epidemiologisilla tutkimuksilla voi olla merkittävä rooli tautiriskiin, tiettyihin oireisiin tai huonoon selviytymiseen liittyvien isäntään, taudinaiheuttajaan ja ympäristötekijöihin liittyvien tekijöiden tunnistamisessa. Tämä voi osoittautua hyödylliseksi ehkäisytoimenpiteitä ja jatkotutkimuksia suunnitellessa, sekä toimia uraauurtavasti uusien hoidon kohteiden tunnistamisessa. Eurooppalaisen Strep-EURO- verkoston perustaminen mahdollisti epidemiologisten tekijöiden tutkimuksen ympäri Eurooppaa. Euroopan komission tutkimusdirektoraatin (QLK2.CT.2002.01398) viidennen puiteohjelman rahoittama Strep-EURO -verkosto perustettiin syyskuussa 2002. Hankkeeseen osallistui kaksitoista osanottajaa yhdestätoista maasta ruotsalaisen Lundin yliopiston johdolla. Tapauksiksi määriteltiin potilaat, joilta oli viljelty S. pyogenes joko normaalisti steriilistä tai epästeriilistä kohteesta yhdistettynä toksisen shokin taudinkuvaan (STSS). Prospektiivisen tehoseurantatutkimuksen avulla etsittiin kaikista osallistujamaista 1. tammikuuta 2003 ja 31. joulukuuta 2004 välisenä aikana diagnostisoituja potilastapauksia. Luotiin standardisoidu seurantatietokanta, joka sisälsi kyselylomakkeen avulla kerättyjä demografisia, kliinisiä ja riskitekijätietoja. Kansalliset asiantuntijalaboratoriot keräsivät bakteerilöydökset, ja tutkivat niiden M proteiineja perinteistä serologista ja emm -geenityypitystä hyödyntämällä. Deskriktiivinen tilasto- ja monimuuttuja-analyysi suoritettiin eri maiden välillä tautitapauksiin liittyvien ominaisuuksien sekä suurentuneeseen kuolemanriskiin tai STSS:n kehittymiseen liittyvien riskitekijöiden tunnistamiseksi. Infektioiden esiintymisluvut laskettiin sekä suoraan että ikäryhmiin mukautettuna kullekin maalle, jonka kohdeväestö oli määriteltävissä. Tunnistamalla 5522 tapausta kahden vuoden aikana, hanke onnistui luomaan ensimmäisen eurooppalaisen vakavien S. pyogenes infektioiden seurantaverkoston. Yhdessätoista maasta kerättyä materiaalia analysoimalla saatiin uutta, tärkeää tietoa vakavien S.pyogenes infektioiden epidemiologiasta Euroopassa 2000-luvulla. Kattavaa epidemiologista tietoa näistä infektioista oli saatavilla ensimmäistä kertaa Ranskasta, Kreikasta ja Romaniasta. Tapausten esiintymistiheys viittasi korkeasta alhaiseen kulkevaan pohjois-etelä gradienttiin. Kolmen pohjoismaalaisen osallistujan välillä oli nähtävissä huomattavan yhdenmukaiset ikävakioidut arvot, noin 2,2 -2,3 tapausta 100 000 asukasta kohti. Ruiskuhuumeita käyttävien äkillisesti nousseesta lukumäärästä johtuen olivat kyseiset luvut Iso-Britaniassa vielä korkeampia, noin 2,9/100 000. Näistä Pohjois-Euroopan maista saadut luvut vastasivat suunnilleen USA:sta ja Australiasta samalla aikavälillä saatuja arvoja. Euroopan keski- ja eteläosan maissa (Tsekin tasavalta, Romania, Kypros ja Italia) havaittiin sen sijaan huomattavasti vähemmän tapauksia ja kyseiset luvut vaihtelivat 0,3:n ja 1,5:n tapauksen välillä 100 000 asukasta kohti. Tämän voidaan mitä todennäköisimmin katsoa heijastuvan mikrobiologisten diagnostisten menetelmien vähemmästä käytöstä kyseisissä maissa. Projektitulosten analysointi toi joitakin uusia näkökulmia vakavien S. pyogenes tautien riskitekijöistä. Etenkin Iso-Britanniassa ruiskuhuumeiden käyttö ja näiden potilaiden infektiot muokkasivat merkittävästi tautiepidemiologiaa tänä ajanjaksona. Tutkimus tuotti paljon uusia tuloksia, kuten vuodenaikavaihtelun samankaltaisuuden kaikissa maissa, ja vuodenajan vaikutuksen tapauskuolleisuuteen. Iäkkäät ja puolustusrajoitteiset potilaat sekä henkilöt, joille oli kehittynyt STSS tai joilla oli emm/M78, emm/M5, emm/M3 tai emm/M1 tauti, kuolivat todennäköisimmin infektion seurauksena, kun taas selluliittia, septistä artriittia, puerperaalista sepsistä tai yleisinfektiota (ei elinfokusta) sairastavien potilaiden keskuudessa kuolemanriski oli alhainen. Kuolleisuus oli alhaisempaa myös, jos infektio esiintyi lokakuussa. Iso-Britannian laajennetun tietokeräysmateriaalin analyysissa NSAID lääkkeiden käyttö assosioitui tilastollisesti merkitsevästi STSS:n kehittymiseen. Tämä löydös saattaa osaltaan kiihdyttää keskustelua, jota käydään NSAID lääkkeiden roolista vakavan taudin kehittymiseen. Koska vakavat S.pyogenes infektiot ovat pitkälti avohoitoperäisiä, ja ajallisesti ja maantieteellisesti harvakseltaan esiintyviä tauteja, ovat torjuntakeinot vähäiset. Ne rajoittuvat lähinnä lähikontaktien lääkeprofylaksiaan, jos todetaan tautirypäitä. Iso-Britannian Strep-EURO tuloksia käytettiin arvioimaan samassa taloudessa asuvien henkilöiden tautiriskiä; tämä loi pohjaa kansallisen hoito-ohjeen luonnille. Kehitteillä olevat rokotteet voisivat tulevaisuudessa tarjota tehokkaamman torjuntaohjelman. Vakavien S. pyogenes infektioiden seuranta on kansanterveydellisesti tärkeää nimenomaan pitkän ja lyhyen ajanjakson esiintyvyydessä tapahtuvien muutosten tunnistamiseksi, sekä kansanterveydellisten toimenpiteiden tarpeen ja vaikutusten arvioimiseksi. S. pyogenes, joka on muuntautumiskykyinen taudinaiheuttaja, osaa väestössä ja isännässä tapahtuvien muutosten myötä etsiä aika ajoin uusia taudinaiheuttamismuotoja. Tämän takia jatkuva seuranta on tärkeää.