Возбудитель Streptococcus pyogenes является типовым видом рода Streptococcus семейства Streptococcaceae. Неподвижный неспорообразующий каталазои оксидазо отрицательный факультативно-анаэробный грамположительный кокк, образующий цепочки разной длины. Микроорганизмы растут в интервале 25-45 о С, с оптимумом при температуре 35-37 о С. При выращивании на кровяном агаре S. pyogenes и некоторые другие виды образуют колонии диаметром до 1-2мм с большой зоной полного гемолиза эритроцитов (b-гемолиз). Это отличает их от других стрептококков (например, представителей нормальной флоры ротовой полости), при росте которых наблюдается другой вид гемолиза — α-гемолиз (характеризующийся гемоглобиновой полоской просветления зеленоватого цвета вокруг растущей колонии) или полное отсутствие гемолиза.
Стрептококки достаточно устойчивы во внешней среде, хорошо переносят высушивание и могут сохраняться месяцами в высохших гное и мокроте. В течение 30 мин. выдерживают нагревание до 60°С. Под действием дезинфицирующих веществ погибают в течение 15 мин.
Широкий спектр проявлений СГА-инфекции (около 40 клинических форм) в значительной степени обусловлен внушительным набором факторов патогенности. Одни из них являются ферментами и токсинами, выделяемыми в окружающую среду бактериальной клеткой, другие — структурными компонентами клеточной стенки микроорганизма. Их наличие и соотношение определяет различную степень вирулентности штаммов.
К экстрацеллюлярным факторам патогенности относят суперантигены (например, стрептококковые пирогенные экзотоксины SpeA, SpeC, SpeH, SpeI, SpeK, SpeL, SpeM и стрептококковый суперантиген (ssa) ассоциированные с профагами, а также SpeF/MF, SpeG, SpeJ и стрептококковый митогенный экзотоксин SmeZ, кодируемые в хромосоме), вызывающие массивную активацию T клеток и в дальнейшем мощный выброс цитокинов, оказывающий системный токсический эффект на организм (лихорадка, рвота, диарея, боли в мышцах, сыпь, снижение кровяного давления), что в конечном итоге клинически проявляется в форме скарлатины, стрептококкового токсического шока и некротизирующего фасциита.
Кроме того, стрептококки группы А способны синтезировать другие биологически активные вещества и токсины. Среди них:
стрептолизины О и S (связанный с поверхностью микроорганизма) - токсины, внедряющиеся в стенки эритроцитов и лейкоцитов и формирующие поры, что в конечном итоге приводит к разрушению клеточной мембраны — это проявляется в виде b-гемолиза;
SpeВ - или цистеин протеаза — фермент, с множеством патогенетических функций, направленных на противодействие иммунной системе, проникновение и распространение в тканях человека и др.;
гиалуронидаза - гидролизует гиалуроновую кислоту — компонент межклеточного матрикса, удерживающий клетки макроорганизма вместе, тем самым позволяя СГА проникать в межклеточные пространства и преодолевать их;
ДНКаза В - повышает мобильность микроорганизма снижая вязкость экссудата;
стрептокиназа — протеин, способствующий разрушению фибриновых сгустков — это позволяет патогену выходить из зон свернувшейся крови;
стрептодорназа, липопротеиназа, протеаза — ферменты, способные разрушать ткани макроорганизма, тем самым способствуя распространению в них бактерии и проникновению ее в кровоток;
C5a пептидаза - фермент, разрушающий компонент комплемента C5a, что позволяет бактерии избежать фагоцитоза.
Клетка S.pyogenes представляет собой цитоплазму, окруженную мембраной и клеточной оболочкой. Клеточная оболочка состоит из клеточной стенки, окруженной капсулой, или капсула может отсутствовать. Капсула образована гиалуроновой кислотой (повторяющиеся единицы D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-D-глюкозамина с 1-3 типом связи). Содержание гиалуроновой кислоты и наличие самой капсулы зависит от фазы роста культуры: наибольшее ее количество наблюдается в лог-фазе роста. Клеточная стенка состоит из связанных между собой биополимеров: пептидогликана, полисахарида, липотейхоевой кислоты и белков, основные черты химического строения которых в настоящее время изучены. Структурным компонентом клеточной стенки, отвечающим за ее целостность и прочность, является пептидогликан. Пептидогликан стрептококка группы А относится к пептидогликанам типа 2 (b).
Полисахарид содержит L-рамнозу и N-ацетилглюкозамин. Основная цепь полисахарида представляет собой гомополимер с чередующимися a-1,2 и a-1,3 связанными рамнозными остатками. В цепи полимера остаток рамнозы, замещенный другим остатком по C-2 атому, может быть замещен также и по C-3 атому b-N-
ацетилглюкозамином, который является основной антигенной детерминантой полисахарида СГА. Полисахарид составляет приблизительно 10% сухой массы клеточной стенки и является ее группоспецифическим компонентом, которому отводится важная роль в индукции аутоиммунных поражений при стрептококковой инфекции. Липотейхоевая кислота S.pyogenes представляет собой амфифильное соединение, в состав которого входит поли(глицерофосфатная) цепь с 1,3-типом связи, содержащая эфирносвязанные аланильные заместители, и гидрофобный компонент, состоящий из диглюкозилглицерина и жирных кислот. Длина поли(глицерофосфатной) цепи отличается у разных штаммов и , видимо, зависит от степени их вирулентности.
Одной из отличительных особенностей структуры клеточной стенки стрептококка группы A является наличие в ее составе большого количества белковых компонентов (приближается к сорока), гетерогенных по молекулярным массам. Наиболее изученным белком является М-белок, который рассматривается как один из главных факторов патогенности S. pyogenes, обеспечивающий устойчивость бактерий к фагоцитозу. Молекула М-белка состоит из двух a-спиральных полипептидных цепей, образующих суперспираль. В таком виде М-белок входит в состав фимбрий. М-белок делят обычно на две части: N-концевую, вариабельную (обладающую типоспецифичностью) и С-концевую, консервативную, несущую основную нагрузку в качестве фактора вирулентности и отвечающую за антифагоцитарную активность. Помимо М-белка клеточная стенка стрептококков содержит целый ряд других белков, играющих важную роль в патогенезе вызываемых ими заболеваний: Т, R, F-белки, белкирецепторы и др.
В состав клеточной стенки СГА также входят различные протеины, способные связывать некоторые внеклеточные белки макроорганизма (например, коллаген, фибронектин и др.). Фибронектин-связывающие стрептококковые протеины (F1 и F2 белок, SfbI и SfbII, SOF, PFBP, FbaA и FbaB) рассматриваются как факторы адгезии и инвазии микроорганизма. При этом, каждый из них соотносится с определенным М-типом стрептококка, а высоко вирулентные М-типы могут экспрессировать сразу несколько таких белков.