Riassunto Microbiologia medica

Biologia della salute

Microbiologia medica: batteriologia

Firmicutes: stafilococchi

Gram (+), anaerobi/aerobi facoltativi, parassiti commensali patogeni occasionali o opportunisti. Hanno una spessa parete batterica con i peptidoglicani che sono uniti tra loro (a rendere salda la struttura) da 5 Gly. La parete è impermeabile (sono batteri alofili infatti, resistono quindi anche in presenza di alte concentrazioni saline), regola gli scambi attraverso porine. Hanno tutto un assetto antigenico (glicoproteine e proteine inserite nella parete che vengono riconosciute dal SI). → è un commensale parassita ed è un perfetto esempio di equilibrio tra SI e capacità patogene del batterio.

S. aureus

S. aureus adesine (vs collagene, coagulasi che lega il fibrinogeno → favorisce la formazione di coaguli di fattori di patogenicità: l’adesione batterica), esoenzimi (coagulasi, stafilochinasi → attiva il plasminogeno che degrada la fibrina promuovendo coaguli di fibrina al fine di promuovere la disseminazione virale, ciò viene fatto quando il batterio percepisce un aumento della sua densità di popolazione, proteina A che lega fc di IgG, nucleasi per degradare gli acidi nucleici che fuoriescono dalle cellule “vittime”, se permanessero in un ambiente torbido e denso non riuscirebbero a diffondersi inoltre così ottengono nutrienti, catalasi per degradare il perossido d’idrogeno e altre specie radicali rilasciate dai neutrofili, ialuronidasi, proteinasi, lipasi, ecc.), tossine citolitiche (alfa → pori TM, beta → sfingomielinasi, gamma → leucocitina, delta → ha azione detergente andando ad alterare e destabilizzare il doppio strato fosfolipidico), tossine superantigene (TSST-1 enterotossina → altera l’equilibrio idroelettrolitico con feci acquose e diarrea, resiste ai succhi gastrici; esfoliatina → tossina epidermolitica che determina la degradazione delle giunzioni, ovvero i desmosomi, degli epiteli, con loro disorganizzazione e sfaldamento, con sindrome della cute ustionata).

Quando l’equilibrio si sposta a favore del batterio (condizione immunologicamente non ottimale, a seguito di terapia antibiotica prolungata, stimoli esogeni di vario genere) con meccanismi di quorum sensing il batterio percepisce l’aumento di densità di popolazione (perché se cala il SI può espandersi maggiormente, non è più tenuto a bada) e da coagulasi si inizia a produrre stafilochinasi per promuoverne le passeggiate in circolo.

Patologia:

• A livello cutaneo: brufoli, foruncoli, favi, follicolite; in caso di esfoliatina in circolo si manifesta con sindrome della cute ustionata; infezione di ferite (sono tutte infezioni suppurative).
• A livello delle vie respiratorie: polmoniti (a seguito di batteriemia).
• A livello gastro-intestinale: tossoinfezioni, con l’enterotossina abbiamo diarrea, dissenteria e feci acquose.
• A livello ematico: con la batteriemia, il batterio nel sangue raggiunge i muscoli (endocarditi, osteomielite); abbiamo setticemia e una forte stimolazione infiammatoria a livello sistemico anche a causa della TSST-1.

S. epidermidis

S. epidermidis (Il fratello stronzo) non ha fattori di patogenicità se non una capsula polisaccaridica (per adesione, può formare biofilm). È un commensale che ritroviamo su cute e mucose, occasionalmente può infettare le ferite, più raramente le vie urinarie. Se troviamo questo batterio nel sangue è molto probabile ci sia stata contaminazione accidentale o in alternativa il paziente ha uno stato immunitario estremamente compromesso (→ miocarditi, setticemia, ecc.).

Streptococchi

Gram (+), sono anaerobi aerotolleranti, sono parassiti commensali su cute e mucose (delle vie aeree, delle vie urinarie e gastrointestinale), sono patogeni occasionali e opportunisti. Li distinguiamo sulla base dell’assetto antigenico (polisaccaride C e proteina M) o sulla base dell’attività emolitica (alfa → parziale, beta → totale e gamma → nulla).

S. pyogenes

S. pyogenes → ha il polisaccaride C di gruppo A, è l’unico ad avere la proteina M (fattore di aggregazione, struttura fibrillare che sporge dalla parete e permette l’adesione tra elementi cellulari) ed esiste in 80 sierotipi diversi. Fattori di patogenicità: adesine e proteina M, esoenzimi (streptochinasi che degrada fibrinogeno per favorire la disseminazione nel sangue, ialuronidasi, proteasi, nucleasi, C5a peptidasi), capsula polisaccaridica con acido ialuronico (mimetica rispetto al SI), tossine citolitiche (streptolisina O labile all’ossigeno induce una forte stimolazione infiammatoria, streptolisina S resistente all’ossigeno funziona da emolisina beta), esotossine (tossina pirogena che stimola la produzione di IL1 per promuovere febbre e sintomatologia infiammatoria, SPEA SPEC con effetto mitogeno su linfociti T che funzionano quindi come tossina superantigene TSST, con anche effetto eritrogenico che determina vasodilatazione dei capillari con eritema, SPEB è una proteasi con effetto necrotizzante su connettivo e muscoli).

Patologia:

• A livello cutaneo: impetigine, erisipela, scarlattina (per SPEA e SPEC).
• A livello delle vie aeree: tonsillite, faringite, polmoniti; per contiguità (sempre nel comparto craniale) possiamo avere meningiti, sinusiti, otiti.
• A livello delle vie urogenitali: endometrite; malattia post-infettiva per deposizione degli immunocomplessi a livello del setaccio del glomerulo renale, con glomerulonefrite.
• Batteriemia: il batterio si viene a trovare a livello dei muscoli (miositi, fasciti, endocarditi), a livello delle articolazioni (per malattia reumatica e cross reattività con antigeni “buoni” su valve cardiache e articolazioni), setticemia (sindrome da shock per tossina mitogena e per tossina pirogena).

S. agalactiae

S. agalactiae → è un commensale della mucosa rettale e delle vie urinarie ma può dare infezioni occasionali e opportuniste. Ha il polisaccaride C di gruppo B, è un beta emolitico, ha una capsula polisaccaridica che esiste in 9 forme diverse (sierotipi). Può causare malattie neonatali e intrauterine con meningite e polmoniti. Normalmente dà infezioni alle vie urinarie a livello cutaneo e dei tessuti molli. Può dare batteriemia con setticemia, polmoniti.

S. pneumoniae

S. pneumoniae → non ha il polisaccaride di tipo C, è un alfa emolitico. Ha una capsula polisaccaridica (antifagocitaria) con pili e adesine. Produce delle IgA1 proteasi e delle tossine citolitiche che sono pneumolisine (formano pori TM nella cellula bersaglio). Causa polmoniti (quando si approfondano in presenza di danneggiamento tissutale), otiti, sinusiti, meningiti (tutte infezioni suppurative a livello craniale); se arriva nel sangue può dare setticemia.

Enterococchi

Gram (+), anaerobi aerotolleranti, sono parassiti commensali che colonizzano le vie gastrointestinali e urinarie, patogeni occasionali e opportunisti. Possono causare infezioni del tratto urinario (cistiti, uretriti) e possono dare batteriemie con infezioni sistemiche (endocarditi).

Bacilli

Gram (+), aerobi obbligati o facoltativi, sono batteri ambientali sporigeni, altri sono parassiti: sono patogeni occasionali o opportunisti. La spora è formata da genoma condensato a proteina SASP adesa ad una membrana rudimentale; il citoplasma che contiene tutto ciò è altamente condensato e disidratato, viscoso e con soli pochi ribosomi (metabolicamente inerte). Esternamente abbiamo una parete rudimentale e troviamo fuori due tuniche (una interna e una esterna con una grande prevalenza di cisteine e metionina che impermeabilizzano la struttura) e ancora più esternamente abbiamo l’esosporio, una membrana di fosfolipoproteina. L’acido dipicolinico impermeabilizza la struttura e chela gli ioni calcio, compatta la struttura.

La sporificazione inizia con una divisione asimmetrica: ottengo una spora e uno sporangio. La prima va incontro a tutte le modificazioni cellulari e alla compattazione del genoma, lo sporangio gli fornirà tutti i rivestimenti necessari per sopravvivere alle condizioni ambientali avverse. Queste spore sono ubiquitarie, l’infezione può tranquillamente derivare anche da loro non per forza dal batterio “vivo” e questo perché non appena si ripresentano le condizioni ambientali favorevoli avviene il processo di germinazione: il genoma si libera dalle SASP, il citosol decondensa e riprendono le attività metaboliche. Le spore per essere uccise c’è bisogno di 120° in autoclave e 150° a calore secco.

B. cereus

B. cereus → è un batterio ambientale, l’uomo ci entra in contatto accidentalmente per ingestione di spore. Presenta alcuni esoenzimi (gli servono normalmente per degradare l’ambiente circostante per ottenere sostanze nutritive) e produce anche delle esotossine (emolisine e fosfolipasi C). Inoltre produce la tossina emetica che stimola, appunto, il vomito a livello centrale. Si parla prevalentemente di tossoinfezione (ingestione della tossina) ma anche di infezioni alimentari (ingestione di spore): abbiamo gastroenteriti (forma emetica o diarroica), possiamo avere infezioni oculari opportunistiche per autoinoculazione.

B. anthracis

B. anthracis → è un batterio ambientale, il contatto con l’uomo è solo accidentale. È parassita dell’intestino di grossi animali, rilasciato tramite deiezioni. Ha due plasmidi accessori che ne determinano interamente la patogenicità: pX01 che codifica per la tossina carbonchiosa e pX02 che codifica per la capsula antifagocitaria. Se viene a mancare anche solo uno di questi due plasmidi il batterio è innocuo.

La tossina carbonchiosa è formata da 2 subunità proteiche e abbiamo un fattore protettivo II (che è indispensabile perché l’altro fattore entri all’interno della cellula: lega un recettore sulla cellula, stimola la furina ad effettuare un taglio proteolitico in modo da permettere l’internalizzazione dell’altro fattore), un fattore edematogeno I (è una adenilato ciclasi: aumenta la produzione di cAMP con aumento del flusso elettrolitico con conseguente edema, fuoriuscita di ioni e acqua verso il liquido interstiziale) e un fattore letale III (è una metallo proteasi che va ad inibire le MAPK e la loro via di segnalazione causando necrosi tissutale.

Le infezioni possono essere sia per infezione di ferite (si formano delle zone necrotiche infiammate che assumono un colore nerastro, da qui il nome antrace), più raramente abbiamo infezione per inalazione (armi chimiche) o per via orale (infezioni gastrointestinali gravi). Esistono dei vaccini somministrati agli operatori del settore e ai militari che vengono realizzati rimuovendo uno dei due plasmidi dal batterio, che risulterà innocuo.

Clostridi

Gram (+), anaerobi obbligati (raramente aerotolleranti), sporigeni. Sono grandi produttori di tossine. Sono parassiti commensali di animali di grossa taglia (a livello intestinale), raramente anche dell’uomo (come C. difficile che è commensale nel 5% della popolazione, sana); sono altrimenti batteri ambientali e il contatto con l’uomo è accidentale.

C. botulinum

C. botulinum → è un batterio ambientale o dell’intestino di grossi animali. Distinguiamo il botulismo alimentare (tossoinfezione per presenza della tossina in un alimento contaminato) dal botulismo infantile (infezione per ingestione di spore che germinano nell'intestino e producono tossina in loco). Nel primo caso si può efficacemente intervenire con preparazioni specifiche di Ab mirate contro l’eliminazione della tossina, nel secondo caso la situazione è più complessa. La tossina resiste all’acidità gastrica ma non alle temperature di cottura.

Produce delle esotossine che ADP-ribosilano actina G e proteina Rho (citoscheletriche o cofattori che regolano i rimaneggiamenti citoscheletrici) ma soprattutto è famoso per la tossina botulinica: è una tossina di tipo AB la cui porzione B lega il recettore sulla superficie delle terminazioni nervose che innervano i muscoli, la A entra e va a degradare le vescicole di Ach (neurotrasmettitore eccitatorio). Se non viene più rilasciato Ach, la terminazione nervosa non trasmette più l’impulso e ciò si traduce con paralisi flaccida (si inizia con la perdita della mimica facciale, poi delle palpebre e si arriva a perdere anche innervazione dei muscoli respiratori). La tossina agisce a livello periferico.

C. tetani

C. tetani → anche questo è un batterio ambientale o parassita di animali che entra in contatto con noi accidentalmente. Lui infetta le ferite: qui abbiamo la spora che germina, la tossina va ad agire a livello del SNC e va ad inibire la produzione e il rilascio del GABA, neurotrasmettitore inibitorio che blocca la contrazione muscolare. Non venendo più prodotto, la paralisi sarà spastica (con iperestensione della contrazione muscolare).

C. perfringens

C. perfringens → è il batterio della cancrena, ha un vasto corredo esoenzimatico (solito batterio ambientale o parassita animali): ha tossine citolitiche ad attività permeasica e fosfolipasica (con la membrana come bersaglio) che quelle ad attività ADP-ribosilasica su actina G e UDP-glucosio transferasica su proteina rho (in questo caso il bersaglio è il citoscheletro). In entrambi i casi abbiamo la morte della cellula. Queste tossine prendono il nome di emolitiche, enterotossine (quelle ad attività permeasica), tossine letali, ecc. Causano miosite, mionecrosi e cellulite batterica. Entrano in contatto con l’uomo accidentalmente, tramite infezione di ferite da parte di spore: non appena germinano iniziano a produrre tutte queste tossine letali che danno effetto necrotico nei tessuti circostanti. Nel caso di ingestione di spore abbiamo enterite necrotizzante. (questo in pratica dove va da necrosi atomica gravissima)

C. difficile

C. difficile → commensale intestinale anche umano, possibile patogeno (in alternativa batterio ambientale che sta nel suolo). Ha una enterotossina e delle citotossine, causa necrosi dei tessuti mucosali e sottomucosali: colite necrotizzante pseudomembranosa che può portare fino a situazioni emorragiche. In alternativa può dare solo delle diarreine.

Spirochete

Sono tutte Gram (-), hanno degli endoflagelli (legati ad un polo della cellula a livello dello spazio periplasmico, andando a formare un’impalcatura di supporto e dando la forma alla cellula) e sono caratterizzati dal fatto che praticamente non hanno fattori di patogenicità ma la loro sola presenza e capacità adesiva e proliferativa si traduce in una grande stimolazione infiammatoria (quasi tutto il danno patologico è appunto dovuto alla risposta del SI piuttosto che a loro). Non hanno LPS e hanno pochi antigeni di superficie, di conseguenza questo li rende più difficilmente identificabili da parte del nostro SI. Hanno metabolismo variegato, possono essere sia batteri ambientali che parassiti patogeni a circolazione interumana, tramite vettori e zoonosi. In linea di massima sono responsabili di malattia a lunga durata, con decorso cronico.

Treponema

T. pallidum

T. pallidum → è il batterio responsabile della sifilide: ha trasmissione sessuale per contatto diretto; possiamo avere anche trasmissione transplacentare con malformazioni, aborto, ritardi. Gli unici simil-fattori di patogenicità che ha sono delle adesine e delle ialuronidasi e un rivestimento di fibronectina antifagocitario. Sono responsabili della sifilide che si manifesta in diversi stadi: sifilide primaria (abbiamo sifiloma, ovvero una lesione ulcerativa, a livello del sito di ingresso, c’è un gran richiamo del sistema immunitario della risposta infiammatoria), sifilide secondaria (il batterio va nel sangue e si osservano lesioni diffuse, sono lesioni cutanee e mucose che si manifestano come esantemi e possono esserci anche ulcere), raramente si va verso risoluzione spontanea (Con anticorpi neutralizzanti e una buona risposta immunitaria, e questo è dovuto al fatto che c’è scarso assetto antigenico e rivestimento antifagocitario) più spesso se non c’è trattamento farmacologico si va verso evoluzione tardiva della sifilide o fase terziaria (il batterio raggiunge organi sensibili come SNC con stato di inebetimento e sistema cardiocircolatorio con aneurismi, lesioni dei vasi e fenomeni emorragici; anche qui si formano lesioni infiammatorie granulomatose che causano tutto ciò). È una malattia che ha un decorso prolungato e cronico.

Borrelia

B. recurrentis

B. recurrentis → causa la febbre ricorrente, trasmessa tramite pidocchi per autoinoculazione. L’infezione si manifesta immediatamente con una infezione sistemica che consiste in episodi febbrili (associati a sintomatologia infiammatoria) ricorrenti, alternati da periodi di remissione.

B. burgdorferi

B. burgdorferi → è trasmessa da zecche e causa la sindrome di Lyme. A differenza della febbre ricorrente che si manifesta immediatamente come una infezione sistemica, la sindrome di Lyme inizia con un eritema a livello della sede di inoculo che può espandersi alle zone adiacenti. Segue poi una risoluzione apparente della condizione eritematosa e della febbre ma non per una risoluzione dell’infezione; si ripropone anche dopo diverso tempo. Causa malattie con decorso cronico degenerativo: borrelia può causare cardiopatie, artralgie, neuropatie.

Leptospira

In linea di massima sono batteri ambientali o parassiti di animali che vengono disseminati tramite urine e deiezioni. Il contatto con l’uomo è accidentale e sono responsabili di malattie molto gravi (leptospirosi): si prende raramente per ingestione diretta, molto più frequentemente per contaminazione di ferite. Il batterio sta nel sangue e pertanto può raggiungere tanti organi diversi: reni (non per forza ho dell...