Microbiologia per ostetricia

Microbiologia clinica

La microbiologia la si può definire come la scienza che studia i microrganismi, ovvero una gamma di agenti, che vengono definiti patogeni, se parliamo di microbiologia medica, che appartengono a gruppi molto differenti tra di loro. La microbiologia nasce sostanzialmente con il microscopio: da Antoni van Leeuwenhoek (uno dei principali fondatori della microscopia) in avanti, si comincia, attraverso i microscopi, a vedere delle strutture, degli organismi che non erano mai stati visti prima, perché non visibili a occhio nudo. Queste circostanze hanno di fatto determinato il concetto della microbiologia, ossia della biologia del piccolo.

Microbiologia medica: parte della microbiologia che si occupa di studiare i micro agenti eziologici (causali) delle malattie infettive. Può essere sia generale, quindi trattare delle caratteristiche di batteri, miceti, virus, elminti, protozoi; che speciale, quando si parla delle caratteristiche del microbo, infettività, epidemiologia, vie di trasmissione, terapia, profilassi, patologie correlate.

Profilassi:

• Vaccinale;
• Sierologia;
• Comportamentale...

Microbiologia generale

La microbiologia generale è sostanzialmente una descrizione delle caratteristiche generali (strutturali e di replicazione) dei vari gruppi di microrganismi costituiti dai:

• Batteri: sono procarioti che sviluppano la loro patogenicità (non tutti i batteri sono patogeni) mediante la produzione di tossine (ma non solo);
• Miceti (funghi) e protozoi: sono organismi eucarioti che possono provocare delle patologie contro cui è complesso avere dei farmaci efficaci...

Mentre la differenziazione strutturale eucariote-procariote aiuta molto nella ricerca di possibili molecole che possano ben differenziare le due strutture, quando parliamo di eucariote-eucariote, come nel caso dei miceti/protozoi e uomo, diventa un po’ più difficile differenziare le due strutture, perché quando si lavora in terapia dobbiamo trovare delle molecole che devono avere come caratteristica quella di poter definire con precisione una lesione all’agente patogeno o contrastare la sua azione, senza causare un danno all’ospite.

Questo è un po’ quello che il grande Paul Ehrlich teorizzò con il concetto di “proiettile magico”; lui disse che l’uomo è in grado di trovare tante molecole che possono essere efficaci per eliminare cellule tumorali o agenti patogeni; dobbiamo però pensare che questa molecola deve essere come un “proiettile magico”, ovvero deve essere in grado di riconoscere cosa deve distruggere e allo stesso tempo non deve toccare assolutamente, né alterare, le cellule che non sono coinvolte nei meccanismi patogenetici (assenza di effetti collaterali);

• Elminti: strutture pluricellulari eucarioti, la più conosciuta è la Taenia saginata (nell’uomo provoca l'infezione intestinale in seguito ad ingestione di carne di maiale contaminata), che ha nel suo ciclo replicativo delle parti microscopiche, ma la forma adulta è ampiamente macroscopica (diversi metri);
• Virus: strutture biologiche, che non presentano le caratteristiche né delle piante, né degli animali, che sono sostanzialmente dei genomi che codificano per una serie di RNA e proteine che hanno la capacità di entrare e controllare la cellula infettata rendendola una fabbrica della propria replicazione.

Microbiologia speciale

La microbiologia speciale riprende dei concetti della microbiologia generale, ovvero le caratteristiche generali dei microrganismi patogeni (forma, struttura, modalità di replicazione, ecc.). Ci sono, però, alcune caratteristiche che la microbiologia speciale studia con attenzione. La prima caratteristica è la patogenesi, ossia quali sono i meccanismi con cui un determinato patogeno riesce a provocare la patologia (il danno cellulare). La seconda questione studiata dalla microbiologia speciale sono le vie di trasmissione di un microrganismo patogeno; in questo caso si cerca di capire come fa un paziente ad infettarsi. Oltre alle vie di trasmissione, che sono diverse, abbiamo anche il discorso epidemiologico.

Epidemiologia

L’epidemiologia (la terza caratteristica) è una branca che viene studiata molto soprattutto a livello dell’igiene (medicina preventiva) e delle malattie infettive, ma viene trattata anche dalla microbiologia, perché studia, ad esempio, la prevalenza e l’incidenza di un’infezione, dal punto di vista geografico cerca di individuare le zone del mondo che, per varie ragioni, potrebbero essere colpite da una determinata patologia piuttosto che da un’altra. L’epidemiologia ci fornisce, quindi, molte informazioni che ci permettono di comprendere lo sviluppo di una patologia. La quarta caratteristica, definita dalla microbiologia speciale, è essenzialmente la correlazione tra varie patologie e un determinato patogeno.

Patologie

Le patologie non vengono studiate solo come espressione di malattie, ma, in molti casi, anche come ciclo del patogeno rispetto all’organismo umano e questo determina anche la comprensione di come questo patogeno si muove all’interno dell’ambiente e nell’interazione con l’uomo. Un altro capitolo molto interessante della microbiologia speciale è la diagnosi d’infezione.

Diagnosi

La microbiologia, di solito, non fa diagnosi di malattia, ma questo potrebbe verificarsi, in rari casi, quando l’infezione è coincidente con il concetto di malattia (esempio: infezione del virus dell’HIV; la persona prima o poi esprimerà la patologia terminale ovvero l’AIDS). La diagnosi di infezione consiste nel fatto che il microbiologo, attraverso vari esami molecolari e sierologici, una volta sollecitato dal clinico, trova prove dirette o indirette del patogeno nel campione clinico che gli viene assegnato. Possiamo quindi dire che la diagnosi d’infezione è un momento essenziale della microbiologia, insieme alla patogenesi.

Terapia

Il penultimo punto della microbiologia speciale è la terapia. La microbiologia aiuta nella terapia su due livelli: il primo livello è la ricerca di base di nuove molecole, mentre nel secondo livello, una volta isolato il patogeno, vengono richieste delle indagini parallele che servono a definire la migliore combinazione, o singola somministrazione, di un farmaco per una terapia. Ad esempio, quando viene isolato un batterio da un campione clinico una cosa che viene fatta in automatico è quella di vedere se questo batterio è sensibile a tutta una serie di antibiotici. Con questi test possiamo vedere se il batterio isolato è più o meno sensibile ai farmaci in modo da far sapere al clinico quali sono i farmaci più adatti per una determinata terapia. In questo modo il medico, guardando l’antibiogramma, può scegliere se continuare con la terapia iniziata, mentre vengono fatti gli esami di laboratorio, oppure variarla a seconda delle notizie arrivate da questi test.

Profilassi

L’ultimo punto che riguarda la microbiologia speciale è la profilassi, ovvero tutte quelle procedure con cui si lavora per prevenire l’infezione (i vaccini, la sieroterapia e la chemioprofilassi che viene utilizzata in alcuni casi, in quanto i farmaci utilizzati sono molto tossici). La profilassi più importante è il vaccino; il vaccino rappresenta una metodologia che è riuscita a risolvere molte problematiche (poliomielite, vaiolo, ecc.) ed è quindi di fondamentale importanza per l’eliminazione delle problematiche molto serie.

È importante ricordare che i patogeni che provocano malattie nell’essere umano sono rappresentati soprattutto dai procarioti (i batteri) e dagli eucarioti, ma non dagli archeobatteri, in quanto, ad oggi, non ci sono prove che dimostrino la patogenicità di questi microrganismi appartenenti al dominio degli Archaea.

L’albero della vita è cambiato molto nel corso dei decenni, ma quello mostrato nell’immagine è uno dei sistemi conclusivi; è difficile trovare dei miglioramenti al momento perché è basato su analisi molecolari (è stato analizzato l’rRNA di vari organismi per definirlo in maniera precisa). Sappiamo comunque che i microrganismi possono interagire con gli animali con varie modalità: possono essere parassiti (come nel caso della patologie), possono avere una relazione di commensalismo, di simbiosi, di mutualismo e tutto ciò ci fa vedere come il mondo dei microrganismi ha un forte scambio con gli altri esseri viventi. In effetti le nostre superfici esterne non sono sterili, ma presentano microrganismi che hanno la caratteristica di mantenere il nostro organismo in un certo equilibrio. I microrganismi presenti nell’uomo sono di vario tipo e oggi sono molto studiati sia dal punto di vista qualitativo che quantitativo per capire se questa coabitazione possa rappresentare un rischio per l’insorgenza delle malattie. I microrganismi che noi trattiamo, però, sono i patogeni.

Cosa caratterizza i microrganismi patogeni da quelli non patogeni? I microrganismi patogeni sono capaci di replicarsi nei tessuti di organismi pluricellulari e provocano, sostanzialmente, con vari meccanismi, diversi processi morbosi. Questi batteri, funghi, virus, devono essere capaci di moltiplicarsi (capacità riproduttive) per aumentare la loro capacità di produrre tossine (capacità tossica), e devono essere capaci di danneggiare i tessuti, inibendo ad esempio la sintesi proteica. In seguito a uno studio eseguito più di 10 anni fa, si è arrivati a stimare il numero dei microrganismi potenzialmente patogeni per l’uomo che si aggira intorno a 1300-1400 specie di diversi microrganismi. L’impatto patologico di questi gruppi è molto importante sia come quantità che qualità. C’è da dire però che di questi 1300-1400 circa 1/5 copre l’80% circa del numero dei casi.

Postulati di Koch

Come si fa a definire se un certo microrganismo è la causa di una malattia? Oggi si utilizzano dei criteri molecolari molto complessi, però il primo tentativo che ha prodotto delle regole che, se soddisfatte, anche oggi inducono la certezza della relazione tra patogeno e malattia, sono i postulati di Robert Koch. Robert Koch fu un grandissimo microbiologo tedesco della fine dell’Ottocento che scoprì agenti che causano patologie, come il microrganismo per la tubercolosi e il colera e i suoi postulati dicono che per definire l’associazione patogeno malattia dobbiamo essere certi che il microrganismo preso in esame è presente in tutti i casi della malattia (primo punto) e che questo microrganismo deve essere isolato dal malato e fatto crescere in una coltura (secondo punto). Analizzando il secondo punto si capisce che i postulati sono fatti per patologie causate da batteri, perché i virus vennero scoperti nel 1917 e caratterizzati successivamente, per cui Koch non li conosceva. Questi postulati, quindi, non vanno bene per la virologia, ma sono applicabili nella maggior parte dei casi in microbiologia e micologia. Una volta isolato il microrganismo la malattia deve essere riprodotta in un ospite animale sano e suscettibile attraverso l’inoculazione della coltura pura (terzo punto). Queste due azioni risultano impossibili da realizzare quando vengono studiati i virus, perché alcuni non si replicano in vitro su un terreno di coltura come i batteri, ma necessitano di colture molto particolari; altri non possono replicarsi in un animale qualsiasi, perché sono fortemente specie-specifici, quindi si replicano in un solo tipo di animale. Il virus dell’epatite B è un classico: non cresce in coltura, tranne in situazioni molto particolari e a bassissima intensità e non c’è un animale che possa essere infettato eccetto l’uomo. Il quarto punto dei postulati di Koch è che il microrganismo deve essere nuovamente isolato in una forma pura dall’animale infettato e questo microrganismo deve essere uguale al microrganismo isolato nel paziente.

Noi abbiamo zone completamente sterili, ma anche molte strutture ricoperte completamente da microrganismi. L’apparato digerente è l'ambiente esterno che ci attraversa. I microrganismi patogeni sanno replicarsi in tessuti di organismi pluricellulari provocando diversi processi morbosi, portando a un danno tessutale. I patogeni opportunisti, se il sistema immunitario funziona bene, non danno patologia. Un esempio di questi è HIV: lui non uccide mai di prima persona, ma pone condizioni favorevoli al processo; si replica nei linfociti T, determinando il crollo delle difese immunitarie.

538 specie batteriche che danno patologie, 208 virus...

Come dire che un patogeno ha una correlazione con una malattia? Tramite il “Postulato di Koch”:

• Presenti in tutti i casi di malattia;
• Isolabile nella malattia;
• Riproducibile nell’animale;
• Deve essere di nuovo isolabile.

In realtà non è così semplice determinare la presenza e la correlazione con microrganismi patogeni, l'infezione non è malattia.

Infezione

Situazione microbiologica che delinea un microrganismo che ha contatto con una persona e questa ha una reazione immunitaria.

Il sistema immunitario è il progresso dei sistemi di difesa degli animali. Il sistema innato è il più antico, basato su cellule che quando riconoscono estranei lo distruggono. Lo specifico ha linfociti T e anticorpi. I due sistemi agiscono insieme, ma con tempi diversi. Se l’innato è sufficientemente valido l’acquisito non entra nemmeno in azione. Il sistema immunitario riesce a riconoscere tutto ciò che è esterno, dentro certe quantità. Nelle malattie autoimmuni invece, il sistema immunitario non sa più distinguere self e non self.

La malattia avviene in seguito all’infezione, quando vengono superati i sistemi di barriera del sistema immunitario, si ha normalmente un danneggiamento tissutale, con comparsa di segni o sintomi di sofferenza soggettivamente avvertibili e/o oggettivamente rilevabili.

Infezioni di tipo endogeno

I microrganismi del nostro corpo sono in uno stato di equilibrio, senza dare patologia, grazie a barriere efficaci o competizioni con altri. Ad esempio vaginiti da candida: può capitare per rapporti sessuali, ma spesso per uso eccessivo di antibiotico, anticoncezionali, detergenti con pH scorretto → abnorme sviluppo. Un’altra causa di infezioni endogene è il trasferimento dei microrganismi nei siti scorretti es E. coli.

Infezioni di tipo esogeno

Provengono da animali, oggetti inanimati, ecc. ed entrano attraverso la via respiratoria, il passaggio di saliva, aerosol, via fecale-orale, venerea (particolare perché spesso i patogeni che la usano hanno una bassa sopravvivenza all’esterno. es Treponema pallidum, agente eziologico della sifilide. Il braccio destro di Colombo fu il primo uomo europeo a prendere la sifilide), serbatoi animali (es. rabbia trasmessa sempre da mammifero a mammifero, quindi cani, volpi, pipistrelli. La mortalità è altissima, necessita di un vettore o un’interazione diretta, anche Yersinia pestis funziona così).

Trasmissione orizzontale: da uomo a uomo.

Trasmissione verticale: da uomo a feto. Può avvenire per:

• Via prenatale;
• Perinatale (durante il parto);
• Postnatale (tramite il latte);
• Linea germinale.

Circa il 7% del nostro genoma è di tipo retrovirale, questa caratteristica ci ha portato anche dei vantaggi (si è scoperto perché non ha introni). Secondo la loro riattivazione può portare a malattie croniche, anche se probabilmente molti di loro sono stati metilati.

Infezioni:

• Acute: arriva e c’è una risoluzione;
• Persistenti: dura 6 mesi, dopo i quali diventa cronica (es. epatite C e B);
• Latenti: es. herpesvirus 1 → si trasmette per via salivare, ci devono essere microlesioni che permettono al virus di entrare. Rimane a livello delle terminazioni nervose sensoriali, senza farsi notare dal sistema immunitario, così il paziente sembra guarito. L’esposizione al sole ha la capacità di riattivarlo. Sono tra i virus che si sono adattati meglio all’uomo.

Quando un virus fa un salto di specie spesso o non funziona o è completamente mortale (com’è successo per ebola e per MERS), il che per lui non è conveniente, perché non può sopravvivere. L’obiettivo dei virus è diventare come herpes, quindi adattarsi e rimanere latente.

Il virus sfrutta il fatto che noi siamo animali sociali, abbiamo bisogno del contatto. Nel 1917/18, durante la guerra c’è stata un’influenza che uccideva i giovani e non gli anziani, probabilmente c’era stato un virus precedente più leggero che aveva circolato anni prima. All’epoca della spagnola i movimenti erano molto più limitati, quindi non si possono più usare le barriere. Una volta si usava il cordone sanitario, ossia il villaggio veniva isolato e circondato dall’esercito, finché l’infezione non finiva.

Lente: infezione acuta che poi sparisce. Si ha un momento di apparente guarigione fino a un attacco finale, in cui è mortale (es. HIV che va all’interno del nostro genoma, non si guarisce ma si cerca di non farlo riattivare).

I batteri

Introduzione

Il batterio è un organismo procariote ed è strutturalmente molto distante dalla cellula eucariote. Questo aspetto costituisce un vantaggio per quando vengono prodotte delle molecole specifiche che hanno la capacità di interferire con la replicazione dei batteri e non con la cellula/l’organismo ospite, in quanto i batteri possiedono delle strutture specifiche che rappresentano un bersaglio per le nuove molecole sintetizzate, evitando in questo modo gli effetti collaterali sulle cellu