Microbiologia - introduzione batteriologia

Rapporto ospite-parassita

Nel momento della nascita inizia una colonizzazione microbica descritta come:

• Selettiva: la cute e le mucose del neonato interagiscono prima con la mucosavaginale e poi con la componente microbica ambientale.
• Dinamica: dopo alcune settimane la flora del neonato diventa simile a quella dell’adulto.

Gli organi interni, che non sono a contatto con l’esterno, rimangono fisiologicamente sterili. L’insieme dei microrganismi presenti su cute e mucose di un individuo viene indicata come microbiota indigeno o flora microbica normale o flora commensale. La flora normale è in evoluzione, mutevole nel tempo e dipende dall’habitat che ci circonda.

Una cute più secca sarà colonizzata da pochi microrganismi rispetto a una cute più umida dove ci può essere una maggiore colonizzazione.

La presenza di ossigeno è importante in quanto alcuni batteri lo necessitano per sopravvivere, altri lo tollerano, mentre altri vivono in anaerobiosi, senza ossigeno.

Tropismo = tendenza di alcuni microrganismi e di particolari farmaci a localizzarsi o accumularsi prevalentemente in alcuni organi o apparati.

L’equilibrio tra microbiota e organismo umano è dinamico e può evolvere da un momento all’altro.

Fattori che modificano l’equilibrio ospite-parassita

1. Fattori esogeni che causano modificazione dell’equilibrio ospite-parassita:

• Dieta.
• Terapie antibiotiche.

2. Fattori endogeni che causano modificazione dell’equilibrio ospite-parassita:

• Debilitazione fisica.
• Infezioni pregresse che possono facilitare l’ingresso di ulteriori microrganismi dando una super infezione.

Se il bimbo viene allattato naturalmente allora acquisterà principalmente bifidobatteri, mentre se l’allattamento avviene con latte artificiale oltre ai bifidobatteri si troveranno anche dei cocchi e dei batteroidi.

Ogni persona è come se avesse una propria “nuvola microbica”.

Si parla di simbiosi quando due microrganismi, ospite e parassita, vivono e interagiscono insieme. Nell’ambito di questa simbiosi si possono manifestare diverse condizioni:

• Mutualismo: sia il microrganismo che l’ospite traggono beneficio dall’interazione (+,+).
• Commensalismo: non vi sono benefici né danni (=,=).
• Parassitismo: il parassita trae vantaggio dall’ospite causandogli un danno (-,+).

Nella maggior parte dei casi il rapporto tra microbiota e ospite rimane mutualistico o commensale. La flora normale protegge l’organismo umano dalla colonizzazione di microrganismi patogeni e contribuisce alla stimolazione per lo sviluppo di tessuti e la produzione di anticorpi.

I microrganismi che si trovano all’interno dell’organismo possono diventare opportunisti con diversi meccanismi:

1. Traslocazione da un sito all’altro: E. Coli trasloca dall’intestino alle vie urinarie diventando patogeno e causando cistiti.
2. Modificazioni locali di pH gastrico o vaginale.
3. Cambiamento legato alle risposte immunitarie in soggetti compromessi: come nei pazienti con AIDS o immunodepressi farmacologicamente.

Le infezioni che si verificano in seguito a riduzione delle difese dell’ospite vengono definite infezioni opportuniste.

Il parassitismo può essere definito:

• Facoltativo: il microrganismo conduce una vita a sé stante, ma può penetrare nell’ospite e vivere da parassita, generalmente a discapito dell’ospite.
• Obbligato: il parassita dipende dall’ospite almeno per un periodo di tempo. Esempi sono i virus che vengono definiti parassiti endocellulari obbligati.

Ci sono anche una serie di meccanismi di adattamento che vengono attuati in modo che aumenti la probabilità di interazione tra batteri e microrganismo: sporulazione che permette di resistere ad ambienti ostili per molto tempo, l’elevata velocità di replicazione o l’utilizzo di vettori come artropodi ematofagi per il passaggio da un soggetto malato a uno sano.

Quando il virus penetra nell’ospite quest’ultimo non rimane passivo ma inizia ad attuare risposte infiammatorie e immunitarie. Di conseguenza anche il microrganismo attiva dei meccanismi per eludere le difese dell’ospite con una o più strategie invasive. Si parla di coevoluzione.

Patogenicità

Koch ha lavorato sul Bacillus antrace e ha formulato 4 postulati:

1. Il microrganismo deve essere presente in tutti i soggetti malati.
2. Il microrganismo deve essere isolato in coltura pura del soggetto malato, ma non da quello sano.
3. La malattia deve essere riprodotta a seguito di inoculazione del microrganismo in un ospite sano sensibile.
4. Il microrganismo deve essere nuovamente isolato in coltura pura dell’ospite infettato sperimentalmente.

I postulati di Koch avevano delle lacune:

• Ci sono dei batteri che pur essendo presenti non danno una sintomatologia evidente. Sono stati introdotti i concetti di infezioni latenti o subcliniche in un soggetto portatore sano.
• Talvolta le infezioni sono polimicrobiche.
• Alcuni batteri non possono essere coltivati in coltura.
• Possono essere usati talvolta dei modelli in vivo per riprodurre la malattia in un soggetto sano, ma per quanto riguarda la ricerca scientifica nel nostro paese modelli umani non possono essere utilizzati.

I 7 postulati di Evans:

1. L’incidenza o la prevalenza dovrebbero essere più elevate negli esposti che nei non-esposti.
2. L’esposizione dovrebbe essere più comune negli ammalati che nei sani.
3. L’esposizione dovrebbe precedere la malattia.
4. L’ospite esposto dovrebbe reagire con uno spettro di risposte misurabili.
5. La rimozione dell’esposizione dovrebbe indurre una diminuzione della frequenza della malattia.
6. La prevenzione o la modifica della risposta dell’ospite, vaccinazione, dovrebbe ridurre o eliminare la malattia.
7. La malattia dovrebbe essere riproducibile in condizioni sperimentali.

Patogenicità

La patogenicità è la capacità di un microrganismo patogeno di causare un danno e/o una malattia. La patogenicità influenza il rapporto ospite-parassita così come la sensibilità dell’ospite parassita stesso. La patogenicità ha una sua misura che viene definita virulenza. Normalmente ve ne sono 3 tipologie:

1. Determinanti strutturali: capsula, parete, LPS, proteine della membrana esterna.
2. Determinanti biochimici: produzione di esotossine, metaboliti o enzimi tossici nei confronti dell’organismo ospite.
3. Determinanti genetici: plasmidi di resistenza, isole di patogenicità, crescita ad alte densità che assicura lo sviluppo di mutanti altamente adattivi.

La virulenza risulta dalla sommatoria di 2 fattori:

• Invasività: è la capacità di proliferare in un tessuto raggiungendo delle concentrazioni così elevate da inibire la risposta e la funzione dell’ospite.
• Tossigenicità: dovuta alla produzione di tossine o molecole che danneggiano direttamente le cellule dell’ospite.

Come si sviluppa un processo patogenetico?

1. Esposizione.
2. Adesione.
3. Invasione.
4. Proliferazione.

1 Esposizione

• Infezione esogena: il microrganismo proviene dall’ambiente.
• Infezione endogena: il microrganismo è già presente nell’ospite ma subisce una traslocazione microbica.
• Infezione zoonotica o zoonosi: un animale trasmette all’ospite umano un batterio, un virus o un parassita.

La penetrazione avviene principalmente a livello di 3 vie/porte d’ingresso:

• Bocca.
• Naso.
• Tratto urogenitale.

Le strutture del nostro corpo hanno un’attività di difesa intrinseca contro la penetrazione da parte di microrganismi.

Meccanismi di difesa specifici della cute:

• Fisici: integrità e spessore della cute.
• Chimici: acidità delle ghiandole sebacee e sudoripare, peptidi con attività antisebacea, lisozima presente nella saliva e nelle lacrime.
• Meccanici: rimozione meccanica di cellule e microrganismi appoggiati ad esse data dal continuo rinnovamento degli epiteli.
• Biologici: attività pro infiammatoria e anti-streptococcica dei cheratinociti stessi.

Meccanismi di difesa specifici della mucosa:

• Fisici: integrità della mucosa e le sue secrezioni che fanno da filtro.
• Chimici: attività batterica del lisozima, delle fosfolipasi nelle lacrime e nel sudore.
• Meccanici: muco ciliare delle mucose respiratorie, la tosse e il vomito.
• Biologici: competizione con il microbiota residente e risposta immunitaria con secrezione di IgA.

2 Adesione

Una volta raggiunta la superficie dell’epitelio, il batterio comincia un processo di adesione per complementarità adesina-recettore. Con il meccanismo chiave-serratura si instaura un’adesione principalmente meccanica. Ci sono delle strutture specializzate che favoriscono la colonizzazione. Ad esempio, la capsula favorisce la formazione di biofilm. La capsula è di natura polisaccaridica. La stessa capsula ha una funzione antifagocitaria: favorendo sempre di più l’adesione che rende vana l’azione da parte dei macrofagi che dovrebbero intervenire ed eliminare il batterio. I maggiori produttori di biofilm sono:

• Pseudomonas che interessa l’epitelio polmonare.
• E. Coli soprattutto nelle donne e l’Enterococcus negli uomini nei casi di prostatite.
• Lo Streptococcus Mutans responsabili delle carie.

3 Penetrazione e 4 invasione

Distruzione epiteliale mediata da esoenzimi:

• Ialuronidasi.
• Collagenasi.
• Pneumolisina.
• Mucinasi.

Sistemi di penetrazione:

• Neisseria spp: endocitosi da parte dell’epitelio e liberazione nella sottomucosa.
• Haemophilus spp: penetra l’epitelio attraverso le giunzioni intercellulari.
• Shigella spp: adesione a cellule mucosali, proliferazione citoplasmatica e rilascio batteri.
• Salmonella spp: invasione polarizzata della mucosa c