Appunti Microbiologia ed igiene completi

MICROBIOLOGIA

1

= Scienza che studia i microrganismi ossia organismi invisibili ad occhio nudo inclusi tutti i virus, i

batteri, i protozoi e alcuni parassiti

Dal greco:

- Micros -> piccolo

- Bios -> vita

- Logia -> studio

studia gli agenti infettivi nei loro vari aspetti

 studia le interazioni patologiche e non tra agenti infettivi ed esseri umani (= microbiologia “clinica”)

 offre una diagnosi eziologica di infezione individuando l’agente responsabile



Cosa si intende con microorganismo:

- Batteri

- Virus

- Protozoi

- Elminti -> es tenia

- Funghi

= gruppo molto eterogeneo di organismi viventi

Interazione microrganismo-ospite

- Patogeni franchi -> pochi batteri (1%) SEMPRE patogeni; in totale si conoscono circa 1'400

specie patogene per l’uomo (tra virus, batteri, funghi, protozoi ed elminti)

herpes



- Patogeni opportunisti -> patogeni solo in determinate condizioni

candida -> fa parte del nostro microbiota (è commensale) fino a che non c’è un fattore



conturbante (antibiotici, stress, …) che altera l’equilibrio; diventa opportunista

fibrosi cistica colpisce tutte le aree mucose del corpo ed in particolare i polmoni: i



microorganismi per i malati sono opportunisti della condizione

- Commensali -> possono instaurare relazioni benefiche con l’ospite

microbiota

 Microbiota

= il corpo umano contiene almeno 1000 specie diverse di batteri noti e questi contengono 150 volte i

geni di quelli che si trovano nell’intero genoma umano

Noi siamo un microrganismo -> insieme di noi e dei microbi e come insieme promuoviamo funzioni che

possono anche essere positive; abbiamo nel corpo:

12

- cellule

10 14 6

- batteri (microbiota) – con annessi -> geni (microbioma = batteri + geni)

10 10

microbiota = insieme dei microrganismi che convivono nel nostro corpo

 microbioma = microbiota + componente genetica che si porta dietro

 Metaboloma umano -> insieme di tutti i metaboliti di un organismo biologico, cioè di tutte le

 sostanze che sono in grado di partecipare ai processi di un organismo

Cosa agisce modificandolo?

A. Probiotico -> aiuta un ecosistema a sopravvivere o a ristabilirsi; beneficio della salute dell’ospite

es mangiare yogurt aiuta microbiota quindi anche candida



B. Prebiotico -> composti presenti negli alimenti (substrato) che inducono la crescita o l’attività di

microrganismi benefici come batteri o funghi

es sono fibre non digeribili che passano attraverso la parte superiore del tratto



gastrointestinale e funzionano da substrati stimolando la crescita o l’attività di batteri

vantaggiosi che colonizzano il colon

Microbiota (e conseguentemente microbioma) sono diversi a seconda del sito (es bocca o reni) ma

quello più ricco è quello intestinale (= microrganismi che vivono nel distretto intestinale)

2 Intestino -> tutto il tratto gastrointestinale che inizia con la bocca e finisce con l’ano. Ha specie



differenti a seconda del luogo specifico (stomaco, colon, duodeno, ileo, …), questo per varie ragioni

della quale la più importante il pH (nello stomaco molto basso, quindi batteri molti batteri non specifici

morirebbero velocemente qui)

Funzioni generali

- Sviluppo e mantenimento delle funzioni del sistema immunitario

- Mantenimento dell’integrità della barriera intestinale

- Limita l’attaccamento di patogeni -> per competizione di spazi

- Gut-microbiota-brain axis e influenze sulla fisiologia neuronale e sul comportamento

Da studi sembrerebbe che quello intestinale influenzi l’assorbimento dei nutrienti, l’estrazione delle

componenti energetiche dai nutrienti stessi e diverse di vie metaboliche dell’ospite; inoltre sono:

- Catabolismi delle tossine alimentari

- Catabolismi sostanze cancerogene

- Sintesi micronutrienti (vitamine)

- …

Equilibrio dinamico tra uomo e microbiota

Da quando nasciamo a quando moriamo si sviluppa e si modifica costantemente MA tende sempre

all’equilibrio iniziale (equilibrio dinamico) perché è molto resiliente; alcune alterazioni sono provocate

da: - Cambiamenti di vita

- Riduzione di alimenti salutari / vegetali / varietà animali / aumento consumo grassi / zuccheri

- Fattori genetici

- Attività fisica

- Farmaci usati smodatamente o non correttamente

- Riposo

- Stress

- Invecchiamento

- Patologie*

portano a DISBIOSI (= equilibrio rotto Vs EUBIOSI = acquisito), ciò provoca:



- > permeabilità intestinale -> più facilmente infezioni

- Alterazione sistema nervoso enterico

- Alterazioni sistema nervoso centrale

- Liberazione citochine pro-infiammatorie

- Alterazione mobilità intestinale

- Cattiva digestione

- Gonfiore / meteorismo / dolori addominali

*diarrea (Vs dissenteria è associata a sangue e può portare alla morte) / malattia di Crohn (= malattia

cronica) / diarrea antibiotico-correlata / invasione patogena / vaginosi batterica / parto prematuro

Sviluppo: dalla nascita alla vita adulta

Periodo perinatale -> Comincia a svilupparsi durante la vita fetale infatti:

- Placenta non è sterile -> c’è DNA batterico con un microbiota proprio: il sequenziamento del

DNA batterico ha mostrato la somiglianza con i batteri presenti nella cavità orale oltre ad esserci

nel liquido amniotico e nel meconio

Fattori neonatali:

- Con il parto il bambino si arricchisce del microbiota vaginale (la modalità di parto cambia il

microbiota del bambino, preferenza parto naturale)

- Latte materno -> insegna con i “bifido batteri” come digerire gli oligosaccaridi, come digerire la

maggior parte degli zuccheri e soprattutto quelli più complessi --> il metabolismo degli zuccheri

coinvolge moltissimi geni e questi sono condivisi nel microbiota

Fattori postnatali -> microbiota matura con l’età:

- Da quando si introducono cibi solidi

3 La comunità microbica tende ad essere stabile dall’introduzione dei cibi solidi alla vecchiaia ed è



personale e unica per ciascuno (infatti detta “impronta microbiotica”); ognuno di noi quindi vive bene

con diverse composizioni all’interno e la disbiosi è la variazione dall’equilibrio per me: le analisi di

laboratorio non hanno scopo perché non ci sono valori “standard” ai quali vanno paragonati

Come si studia

Si studia come si studia un ecosistema:

Alta diversa di specie:



- Ecosistema sano

- Bilanciato

- Funzionalmente ridondante

- Resistente alle patologie

Bassa diversità di specie:



- Perdita di specie chiave

- Non bilanciato

- Funzionamento precario

- Sensibile alle malattie

meno resiliente, risponde male agli urti => meno sano

 Ricchezza in specie ed equità della specie sono i 2 caratteri fondamenti:

- Alpha diversity -> Ricchezza; numero di specie che ho nell’ecosistema

- Beta diversity -> Equità; quanto le specie siano equamente distribuite

Importante per fare paragoni: dal campione fecale si estrae il DNA microbico e si analizza

 sequenziandolo. Il computer analizza i dati e fa un’indagine tra sani e malati: la quantità in

specie si raggruppa tra i sani ed i malati ma tra loro sono diverse: sicuramente la malattia

influenza il microbiota e forse il microbiota può influenzare l’esito della malattia

Gut microbiota brain axis

Diversi studi hanno visto che alcuni metaboliti microbici possono migrare in distretti lontani e avere un

effetto diretto sul paziente e sono per esempio gli SCSA (acidi grassi a corta catena: acetato,

propionato e butirrato) o i BCFA (acidi grassi ramificati) o alcuni neurotrasmettitori. Questa

comunicazione è bidirezionale: microbiota parla con SNC e SNC invia alcune molecole che possono

informare il microbiota intestinale e modulare la risposta

Effettivamente siamo quello che mangiamo infatti la dieta è il principale fattore che influenza il



microbiota -> può affamare per composizione o numero di specie il nostro intestino.

+ Dieta mediterranea non esclude nessuna categoria e quindi fa bene al microbiota ed anche

psicologicamente non porta a disagi sociali perché permette di non saltare occasioni di convivialità

Malattie infettive

Malattia mediata da un microrganismo

Ci sono vari tipi di trasmissione:

- Orizzontale -> avviene da un segmento all’altro della popolazione; può essere:

Diretta -> per contatto diretto con ospite infetto o con le sue secrezioni:

o Goccioline di saliva

 Rapporti sessuali

 Trasmissione verticale

 Contatto con animali



Indiretta -> attraverso un veicolo o un vettore:

o Oggetti e superfici sporche e infette

 Alimenti e bevande contaminate

 Microgocce e polveri sospese nell’aria

 Zanzare, zecche, pidocchi, pulci, … (la zanzara non è malata e quindi il contatto è ind Vs

 cane con rabbia è diretto)

4

- Verticale -> si può verificare da madre a figlio (attraverso placenta, parto, allattamento, …)

effetto iceberg delle malattie: quello che noi vediamo quindi morti, malattia gravi e lievi sono solo la



punta dell’iceberg perché tutta la grande parte di infezione asintomatica non è da noi percepibile

perché si arriva ad un equilibrio tra microrganismo ospite e:

- Malattia infettiva -> il MO supera le difese dell'ospite e riesce a provocare un danno, causando

la comparsa di sintomi clinici, e cioè di malattia. Anche la malattia clinica può avere esiti molto

diversificati

- Infezione asintomatica -> il MO è capace di penetrare e moltiplicarsi nell'ospite, ma tra MO e

ospite si crea una situazione di equilibrio, per cui non si ha comparsa di malattia; il soggetto

spesso non è consapevole dell'avvenuta infezione

Sorgenti e serbatoi di infezioni

Sorgente -> Uomo o animale (ospite di un agente patogeno) in grado di trasmettere ad altri soggetti

recettivi della stessa specie o di specie diversa l’agente patogeno; dopo c’è:

- Soggetto malato

- Soggetto sano

Serbatoio -> Specie animale o vegetale o substrato inanimato in cui l’agente patogeno ha il suo habitat

naturale e da cui può essere trasmesso ad ospiti recettivi

Determinanti di malattie infettive

Fattori che influiscono sullo stato di salute non agiscono quasi mai singolarmente ma attraverso

meccanismi di interazione reciproca (in senso positivo o negativo); riguardano:

1. Agente patogeno -> determinante primario; necessario ma non sufficiente quindi genere,

specie, virulenza, tropismo, …

2. Ospite -> determinanti interni all’sopite quindi specie, sesso, età, abitudini, stato immunitario,

…

3. Ambiente –> determinanti esterni all’ospite (esogeni) quindi clima, microclima, ricoveri,

alimentazione, …

1. Ruolo del microrganismo

I patogeni possono manifestare la loro aggressività in maniera diversa a seconda delle caratteristiche

specifiche della loro specie:

- Virulenza -> diverso grado con cui la patogenicità dello stipite microbico si esprime

- Carica infettante -> numero minimo di MO necessari per dare origine all’infezione

2. Caratteristiche dell’ospite

L’organismo umano non subisce passivamente l’ingresso dei microrganismi infettanti ma attiva fattori

di resistenza:

- Resistenza aspecifica -> meccanismo generale di difesa:

barriera fisica -> cute e mucose

o azione meccanica di lacrime, saliva, urina, muco, e azione di sostanze in essi contenute,

o come lisozima, acidi grassi cutanei, acido cloridrico gastrico

fagocitosi -> da parte di macrofagi, leucociti polimorfonucleati

o

- Resistenza specifica -> immunità:

resistenza verso un agente infettivo specifico attraverso la produzione di anticorpi o

o attraverso la ricezione di anticorpi dall’esterno (vaccinazione, profilassi, trasmissione

materna al feto)

3. Ambiente

Esercita la sua influenza sia sui microrganismi sia sulle vie di trasmissione:

- Ambiente fisico:

Clima -> effetti immediati sull’organismo, può favorire lo sviluppo di vettori di malattia

o (es. insetti)

5 Suolo -> caratteristiche geologiche, scarsità di acqua potabile, smaltimento delle acque

o reflue.

- Ambiente sociale -> abitazione, lavoro, condizioni socio-economiche

MICRORGANISMI

Cosa sono

= forme di vita unicellulari (es tenia) o pluricellulari in grado di replicarsi autonomamente; ne esistono

di vari tipi:

- Batteri (procarioti)

- Protozoi, funghi (eucarioti)

- Virus (acellulari)

Importanza

Sono ubiquitari; possono essere:

- Causa di malattie (infettive) che colpiscono il regno vegetale ed animale

- Causa di degradazione degli alimenti

- Essenziali per la vita (microbiota intestinale produce vit B12 / vit K)

- Necessari per i cicli geochimici e la fertilizzazione del suolo

- Utilizzati come produttori di farmaci (antibiotici), sieri, vaccini e molecole (vitamine) per uso

industriale

Cellula procariote Vs eucariote

Differenti per flagello MA soprattutto dimensione, infatti in una cellula batterica possono essere

contenuti più di 500 particelle virali

Batteri e virus BATTERI VIRUS

Dimensione di 0,001 mm 0,00001 mm

Sono organismi viventi Non sono organismi viventi

Si autoriproducono Necessitano di un ospite per propagarsi

Trattati con antibiotici Trattati con antivirali

BATTERI

Le componenti fondamentali, ossia necessarie alla vita, della cellula sono il citoplasma, i ribosomi, il

nucleoide ed i corpi di inclusione (no mitocondri)

+ ci sono anche componenti non essenziali come pili, plasmide, flagello e capsula

- Citoplasma -> si intende tutta la porzione di una cellula contenuta all’interno della membrana

cellulare. Composta all’80% di acqua, per il restante è fatta da proteine, carboidrati, lipidi e tutti

questi contribuiscono ad alzare la pressione osmotica cellulare. Ha consistenza simil-gelatinosa

e qui sono immersi gli organuli cellulari

- Ribosomi -> sono la sede della sintesi proteica e hanno struttura diversa da quelli delle cellule

eucariotiche. Composti da due subunità (50S / 30S) ognuna delle quali costituita da proteine e

RNA ribosomiale. La differenza strutturale del ribosoma è alla base della tossicità selettiva (nei

confronti dei batteri) di alcuni antibiotici (es. aminoglicosidi)

- Genoma batterico -> l’informazione genetica del batterio è contenuta nel cromosoma e negli

elementi extra-cromosomici (plasmidi):

Cromosoma:

o A localizzazione periferica (nucleoide)

 singola molecola circolare DNA super-avvolta

 A replicazione autonoma



6 Contiene geni (circa 3.000) essenziali per la vita cellulare



Plasmidi:

o Struttura e replicazione simili al cromosoma, ma ridotte dimensioni

 Alcuni presenti in più copie (fino a 20)

 Possono essere trasferiti ad altre cellule

 Contengono geni non essenziali per sopravvivenza: fino a 5-100 geni/plasmide che

 codificano per fattori di virulenza (tossine, pili, adesine, enzimi legati ad antibiotico-

resistenza)

- Corpi di inclusione -> depositi (riserve) di nutrienti a cui il batterio attinge a fini energetici

(soprattutto in condizioni non ottimali per la crescita)

- Membrana -> fatta da doppio strato fosfolipidico e con vari scopi:

Regola il flusso di nutrienti

o Sede di processi biosintetici

o Produzione di energia

o Sito di ancoraggio per strutture accessorie

o Funzione di secrezione

o Funzione di regolazione

o

come si classificano i batteri:

 - Struttura della parete*

- Forma

- Temperatura di crescita

- pH di crescita

- Concentrazione di O2 per la crescita

- Pressione di crescita

- Concentrazione di soluti di crescita

*organizzazioni diverse della parete si classificano in:

- Gram+ -> hanno lo strato di peptidoglicano più spesso. Questo è fatto da lunghe catene di 2

subunità: acido muranico + N-acetil-glucosammina. Ci sono anche acidi tecoici che a volte

terminano esposti verso l’esterno mentre altre volte formano gli acidi lipotecoici verso l’interno

(questi acidi non ci sono nei -)

- Gram– -> il peptidoglicano è molto piccolo e sottile; in ordine hanno: membrana citoplsmatica,

spazio detto periplasma, lo strato dipeptidoglicano, poi di nuovo periplasma e verso l’esterno la

membrana esterna che ha una struttura particolare detta lipopolisaccaride: sa far reagire il

sistema immunitario infatti è considerata una delle endotossine

 LPS (lipopolisaccaride) si può dividere in 3 parti:

1. Catena laterale O-specifica -> quello che lo rende una tossina

2. Core centrale

3. Lipide A -> quello in grado di ancorarsi alla membrana

- Acido-alcool resistenti (micobatteri) -> presente un involucro esterno al peptidoglicano costituito

da: 1. Arabino-galattani

2. Ccidi micolici -> sono loro che danno acido-alcool resistenza

3. Glicolipidi

4. Proteine

+ micoplasmi non hanno la parete cellulare

colorazione di Gram mette in evidenza 2 grandi classi di batteri e rende possibile siano visibili al

 microscopio ottico. La colorazione si fa applicando il colorante crystal violetto che aderisce a

tutto, in seguito applicando il lugol che è un mordensante (potenza l’applicazione e quindi la

durata del colore crystal), infine con una soluzione alcolica decoloro. Quindi quelle che hanno

uno spesso strato di peptidoglicano rimangono colorate viola mentre quelle che un sottile strato

perdono il viola e si colorano con il secondo colorante di rosa

+ strutture accessorie sono:

- Flagelli -> appendici cellulari, lunghe e sottili, disposte in modo differente in vari organismi

monocellulari. Il suo corpo basale funge da ancoraggio del filamento e costituisce il motore del

7 flagello, dopo si trova l’uncin