Microbiologia

CONIUGAZIONE F’/F-

Trasferimento del plasmide

F’ (plasmide F

precedentemente integrato

nel cromosoma, ma escisso

in maniera non corretta) ad

un batterio F-.

In seguito a escissione

illegittima, F può acquisire

una porzione di cromosoma

batterico. 108

fi ffi Il destino del DNA trasformante: il DNA lineare può essere conservato nel genoma del ricevente

mediante ricombinazione omologa. La lunghezza, la concentrazione ed il grado di omologia con

quello del ricevente determinano se avverrà o meno la ricombinazione.

Meccanismi per proteggersi da un DNA esogeno: in particolare se il DNA esogeno è fagico.

- Sistemi di restrizione e modi cazione: enzimi di

questi sistemi si basano sull’attività degli

modi cazione, i quali riconoscono delle particolari sequenze target sul cromosoma del batterio

enzimi di restrizione,

e le modi cano, solitamente tramite mutilazione di adenina o citosine; e gli

i quali riconoscono e tagliano il DNA non precedentemente metilato.

Neisseria meningitidis,

i sistemi di RM osservati in ceppi patogeni di ma non nei ceppi

↳

commensali. I ceppi patogeni hanno evoluto dei sistemi di protezione dal DNA esogeno per

“proteggere” il loro patrimonio

genetico e conservare il loro

“potenziale patogeno”.

- Sistema CRISPR-Cas (sistema di

difesa speci ca dalle infezioni

fagiche): la porzione Cas sta ad

indicare un gruppo di proteine,

mentre la sigla CRISPR è un

acronimo che vuol dire clustered

regularly interspaced short

palindromic repeats, ossia “brevi

sequenze palindromiche ripetute

raggruppate e distanziate in modo

regolare”. Sul genoma dei batteri

ci sono queste regioni CRISPR-

Cas che contengono un gruppo di

geni, i quali codi cano per le

proteine Cas. La regione CRISPR è

formata da regioni palindromiche

intersperse con piccole porzioni di

DNA eterologo che è entrato in

precedenza nel batterio oppure in

generazioni precedenti al batterio.

L’espressione dei geni cas porta

alla produzione delle proteine Cas, mentre la regione CRISPR è trascritta come una lunga

molecola di RNA (pre-crRNA) che viene immediatamente tagliata (con l’intervento di altre

proteine Cas) a livello delle sequenze ripetute producendo così frammenti detti crRNA,

ciascuno dei quali formati da una porzione a loop associata a una di DNA eterologo.

Successivamente, il fago inietterà il proprio genoma all’interno del batterio, se ha in comune

una porzione di DNA con un fago per il quale il batterio produce il crDNA, allora questo RNA

ibriderà con il DNA del fago. Alcune proteine Cas riconosce il complesso crRNA-DNA fagico,

mentre un’altra lo degraderà.

Nel caso di superamento di questi sistemi RM e CRISPR-CAs si ha:

109

fi fi fi fi fi

Interazione ospite-parassita dinamico

Le relazioni che si stabiliscono tra un microrganismo ed un ospite sono di tipo e

dipendono sia dall’ospite che dal microrganismo. Perciò, dipendono dipendono sia dai

meccanismi patogeni dei microrganismi, sia dai meccanismi di difesa dell’ospite.

• commensalismo

Quando si va verso uno stato di salute dell’ospite si ha (agente è un

commensale e compete con i batteri della ora, perciò può rimanere con nato); mentre,

→

parassitismo.

quando si ha un evoluzione verso uno stato di malattia si ha Quando avrò un

dismicrobismo (alterazione della ora) il commensale può replicarsi e diventare patogeno,

come, per esempio succede nel caso della Candida.

• meccanismi

L’evoluzione verso lo “stato di salute” o “stato di malattia dipende da: (1)

patogenetici dei microrganismi infettanti meccanismi di difesa dell’ospite infettato.

e (2)

(1) in base ai fattori di patogenicità o virulenza che i batteri mettono in gioco, esistono:

microrganismi patogeni veri e propri o franchi, i quali determinano malattia nell’ospite

microrganismi patogeni opportunisti,

altrimenti sano; i quali invece sono commensali che

possono determinare insorgenza di un episodio sintomatico nell’ospite immunocompromesso.

meccanismi di difesa aspeci ci,

(2) I meccanismi di difesa dell’ospite possono essere: ossia

barriere anatomiche naturali e risposta immune aspeci ca (risposta in ammatoria);

meccanismi di difesa speci ci, ossia la risposta immunitaria rivolta verso l’agente infettante.

→ Questo tipo di difesa è più lenta.

Eventi inerenti lo sviluppo di una malattia

infettiva

1. Contagio (esposizione dell’ospite al patogeno): sorgente di

infezione, serbatoio naturale (per esempio: l’epidemie in Africa del

2014 di ebola avevano come serbatoio naturale il pipistrello della

frutta il quale tollera la presenza del virus), portatore sano, trasporto

del patogeno all’ospite.

2. Adesione del patogeno ai tessuti dell’ospite

3. Invasione (penetrazione nei tessuti dell’ospite)

4. Colonizzazione/infezione: moltiplicazione dell’agente infettante ed

e etto della produzione di fattori di virulenza, che favoriscono

l’invasività, e/o fattori di patogenicità, che favoriscono il danno

tissutale.

5. Malattia: sviluppo di un episodio sintomatico il cui esito dipende

dalle caratteristiche patogenetiche del microrganismo e dalle

condizioni dell’ospite.

la patogenicità microbica è generalmente un evento multifattoriale.

Perciò,

• I meccanismi con cui i microrganismi causano malattia comprendono tutti quei fattori/prodotti

microbici che consentono all’agente infettante di aderire, invadere, moltiplicarsi (fattori di

virulenza) e provocare speci ci danni (fattori di patogenicità) ai tessuti dell’ospite, inclusi quelli

che favoriscono l’elezione delle difese dell’ospite da parte dell’agente infettante.

Fattori di virulenza/patogenicità del microrganismo

- Tossine (fattori di patogenicità): determinano danno ai tessuti dell’ospite

- Invasine (fattori di virulenza): facilitano l’invasione dei tessuti dell’ospite

- Adesine (fattori di virulenza): facilitano l’adesione ai tessuti dell’ospite.

110

ff fi fi fl fl fi fi fi fi

Si stimava che il 60% delle

infezioni umane sono

generate da bio lm, ora si

pensa addirittura che lo sia

no all’80%.

- DL50 è la dose letale 50, ossia la dose del

batterio che porta a morte il 50% della

popolazione che è stata inoculata. Questo è il

parametro che ci indica quanto è virulento un

microrganismo.

- S. Pneumoniae (rosso nel gra co) riesce ad

uccidere il 50% della popolazione con 50 cellule

ed è considerato altamente patogeno.

- Salmonella

Per sono necessarie più cellule.

111

fi fi fi Tossine batteriche

Caratteristica Endotossine

*

Esotossine

Composizione chimica Proteine spesso con più subunità Lipopolissaccaride, la porzione

secondo un modello A-B tossica è il lipide A (presente nei

Gram-)

Esempi di malattie Botulismo, difteria, tetano Infezioni gram negativi,

meningococcemia

E etto sull’ospite È variabile a seconda del tipo di È simile per tutte perchè entra in

tossine coinvolte gioco sempre il LPS

Febbre Non producono generalmente Generano febbre

febbre

Genetica Generalmente i geni che Sintetizzati dai geni del

codi cano per le esotossine cromosoma

possono essere nel genoma

batterico o nei plasmidi o dal

contributo di un’infezione fagica

Stabilità al calore Sono sensibili al calore e inattivati Non hanno una natura proteica

a 60-80% (la maggior parte) quindi sono più stabili al calore

Risposta immunitaria Anticorpi antitossina fungono da Risposta non ottima

protezione

Locazione Sono secrete all’esterno e Fanno parte delle membrane

agiscono anche in luoghi molto esterne dei batteri Gram-

lontani rispetto a quello dove

sono state secrete

Produzione Prodotte sia dai batteri gram + Trovate solamente nei batteri

che i batteri gram- gram-

Tossicità Altamente tossiche Meno potenti e meno speci che

rispetto alle esotossine; causano

shock settico.

Produzione di tossoidi (tossine Esistono vaccini in cui viene Non possono essere fatti tossoidi

prive dell’e etto patogeno) inoculato un tossoide

* le esotossine batteriche sono classi cate in 3 gruppi in base alla loro struttura e alla loro attività

siologica:

Tossine A-B

Tossine ad azione biologica complessa che si svolge a livello intracellulare. Si tratta di tossine

dimeriche, composte da una porzione B “binding” (una o più subunità) che si lega ad uno

speci co recettore della cellula ospite ed una porzione A “active” che penetra nel bersaglio, dove

→

esercita l’attività tossica (generalmente enzimatica spesso è ADP-ribosilazione). La porzione B

di legame serve quindi per portare la tossina sul suo bersaglio cellulare ed agevolare l’ingresso del

frammento attivo. 112

fi ff fi fi ff fi fi La subunità B si lega al

recettore speci co della cellula

bersaglio (1), e determina la

formazione di un porto per il

transito di A nel solubile

cellulare (2). Il frammento A

penetra nella cellula dell’ospite

(3), il poro si chiude e B si

→

dissocia dal recettore (4)

esempio: tossina tetanica,

botulinica

I frammenti A-B si legano, tramite B, al recettore e

penetrano nella cellula bersaglio per endocitosi

formando vescicole endosomiali in cui il pH scende

a 5.0- le porzioni A e B si separano: A entra nel

solubile cellulare mentre B rimane inclusa

→

nell’endosoma e trasferita all’esterno. Esempio:

tossina difterica

Tossine citolitiche

Sono tossine che non presentano porzioni A-B separate o separabili. La loro attività è citolitica (lisi

della cellula) e consiste nella disorganizzazione della membrana cellulare.

- tossine che formano pori nello spessore della membrana determinano la fuoriuscita di soluti ed

ingresso di acqua: la cellula si gon a e quindi scoppia.

- Tossine che idrolissano i fosfolipidi (sono lipasi e varie fosfo-lipasi)

Tossine che agiscono su speci ci bersagli dell’ospite (in parte riconducibili alle tossine A-B)

Sono distinte in neurotossine, enterotossine, citotossine ecc…

Principali esotossine batteriche e il loro “target”

Tossina Struttura Meccanismo d’azione

Tossina difterica A + B ADP-ribosila il fattore di elongazione 2 (EF-2), inibendo la

sintesi proteica

Tossina colerica A + 5B ADP-ribosila le proteine G, stimola l’adenilato ciclasi,

promuovendo la secrezione di uidi ed elettroliti nel lume

intestinale

Tossina pertossica A +