Microbiologia

INTERAZIONI MICRORGANISMO-OSPITE

Non sempre i microrganismi sono in grado di portare ad infezione perché la maggior parte hanno con noi

rapporti di mutualismo o commensalismo. In questo caso si dice che possono colonizzare il nostro

organismo, cioè sta sulle superfici corporee e si replica senza alterazioni strutturali/funzionali dei tessuti.

Altra possibilità è che il microrganismo trae vantaggio dall’ospite che però risulta danneggiato e questo è il

caso di parassitismo che porta ad alterazione dei tessuti e si parla quindi di infezione. L’infezione può essere

asintomatica o sintomatica che porta a malattia. Questi microrganismi sono detti patogeni.

PATOGENI

-classici/convenzionali: agiscono sempre come patogeni che causano malattia anche nel soggetto normale

-opportunisti: possono causa malattia solo in presenza di condizioni predisponenti cioè in un ospite

compromesso. MICROBIOTA UMANO

Insieme di microrganismi che colonizzano il nostro organismo con rapporti di mutualismo o

commensalismo. N.B. il microbioma è la totalità dei microrganismi e del loro patrimonio genetico. Nel

nostro organismo vi sono più cellule microbiche che umane; microbioma considerato come un secondo

genoma e come organo virtuale.

La colonizzazione da parte del microbiota inizia alla nascita e persiste per tutta la vita. MANCA PARTE

I distretti più popolati sono cute, intestino….

Esiste una variabilità elevata tra i diversi distretti anatomici che possono essere colonizzati. Grande

variazione anche per lo stesso distretto anatomico in individui diversi. Vi sono dei distretti corporei

normalmente sterili cioè dove i microrganismi non devono essere presenti (sistema nervoso centrale,

fegato, pancreas, vie respiratorie, occhio, organi, apparato cardio vascolare ecc.).

MICROBIOTA DELLA CUTE

Il microbiota della cute rappresenta più del 20% di quello totale e vi appartengono gli organismi che

colonizzano la nostra epidermide, i quali si nutrono di sebo e di sudore. Il microbiota, infatti, è più

abbondante nelle zone più ricche di ghiandole sudoripare e sebacee. Al microbiota cutaneo appartengono

organismi coltivabili e non. Quelli coltivabili sono: stafilococchi (epidermidis), micrococchi, corinebatteri,

propionibacterium acnes. Microbiota della cute ha un ruolo importante nella genesi degli odori (deodoranti

con attività antibatterica). I componenti del microbiota cutaneo producono metaboliti volatili che

attraggono gli insetti vettori del plasmodio malarico (esistono tessuti con attività antibatterica per questo).

MICROBIOTA INTESTINALE

La componente più abbondante. La sua formazione inizia subito dopo la nascita e la sua composizione varia

nelle varie età della vita per dieta e condizioni fisiologiche dell’organismo. Poco rappresentato nei primi

anni di vita. L’infanzia è il momento critico per lo sviluppo del microbiota.

Metodi di studio: -coltivazione (campione di feci; solo in parte coltivabile). -approccio metagenomico

(campione di feci da cui viene estratto il DNA batterico, amplificazione di rDNA 16S con PCR, infatti, hanno

una sequenza 16S diversa per ogni specie, sequenzio i frammenti di DNA e dalla sequenza risalgo al tipo di

specie qualitativa e quantitativa). La composizione media del microbiota intestinale comprende 1000-1200

specie. I principali sono: bacteroides (bacilli Gram negativi anaerobi); clostridi (bacilli Gram positivi

anaerobi); bifidobatteri (bacilli Gram positivi anaerobi); lattobacilli (bacilli Gram positivi anaerobi

facoltativi); streptococchi/enterococchi (cocchi Gram positivi anaerobi facoltativi/aerobi) enterobatteri (es

E. Coli bacilli Gram negativi aerobi facoltativi). Questo perché nell’intestino c’è un ecosistema altamente

diversificato, cambiano le condizioni ambientali, nella parte del duodeno (parte alta) si hanno zone ricche di

ossigeno, a mano a mano che scendo l’ossigeno si abbassa e il pH diventa basico. Quindi gli organismi si

trovano in posizioni diverse in base alle loro esigenze. Il microbiota è quindi molto più ricco nella parte più

bassa costituito da batteri anaerobi. Nelle parti più alte, infatti, si trovano pochi microorganismi come

aerobi/facoltativi.

RUOLO DEL MICROBIOTA UMANO

-ruolo metabolico di sintesi di vitamine e amminoacidi e degradazione di alimenti (digestione di composti

complessi).

-ruolo nell’accumulo di grasso corporeo: esperimenti con topi germ-free. In uno è stato impiantato un

microbiota di un topo obeso e si è visto come il topo è ingrassato.

-ruolo nello sviluppo normale di alcuni tessuti (es. sviluppo del sistema nervoso): topo germ-free hanno

attività motorie e comportamenti ansiosi; colonizzandoli con il microbiota intestinale normale mostrano

attività motorie come i topi normali. I topi germ-free hanno organi diversi e ridotti, tessuto linfatico non

ben sviluppato, parete intestinale sottile, basso rendimento cardiaco e titolo anticorpale, elevata

suscettibilità alle infezioni.

-ruolo nello sviluppo e nel training del sistema immunitario

Il microbiota cambia nel tempo, nell’infanzia si ha il momento critico per il training del sistema immunitario.

I ricercatori hanno visto che un alterazione del microbiota durante l’infanzia porta ripercussioni anche a

livello del sistema immunitario e questo porta ad un aumento delle allergie.

-ruolo nella resistenza a microbi patogeni. Questo lo può fare in due modi: tramite difesa diretta cioè i

microrganismi del microbiota ci difende direttamente o tramite un sistema di competizione-> quando

arriva il patogeno trova la nicchia già occupata da altri organismi e quindi non trova spazio. Oppure

producono sostanze con attività antibatterica->producono peptidi antimicrobici. Difesa indiretta e cioè il

microbiota fa il training del sistema immunitario e “insegnano” i componenti cellulari dei patogeni.

PROBIOTICI PER PRESERVARE IL MICROBIOTA

L’integrità del microbiota intestinale ci protegge dalle malattie. Vi sono sostanze chiamate probiotici che

sono microrganismi vitali somministrati ad una certa concentrazione che permettono di mantenere integro

il microbiota. Essi devono: essere di origine umana, sicuri, resistenti ai succhi gastrici, capaci di aderire e

colonizzare il microbiota intestinale, non devono essere portatori di antibiotico resistenza. Questi si

differenziano dai prebiotici che è invece un costituente degli alimenti non vitale che sono importanti per la

sopravvivenza del microbiota intestinale, forniscono nutrimento.

RAPPORTI TRA MICROORGANISMI E OSPITE

Microrganismi patogeni sono opportunisti o classici. La mattia deriva da una rottura del rapporto tra

microrganismo e ospite. Quindi deriva da uno sbilanciamento tra patogenicità del microrganismo e difese

dell’ospite. La patogenicità è la capacità che il microrganismo ha di dare la malattia. La virulenza è la

misura del grado di patogenicità ed è legata a variabili geneticamente determinate. I fattori di virulenza

sono: -tossine -meccanismi che facilitano la sopravvivenza dei microrganismi sulla cute e sulle mucose. -

meccanismi di sfuggire alle difese immunitarie (es. costruzione della capsula).

In alcune situazioni i batteri commensali possono dare origine a processi infettivi sfruttando: -il

cambiamento di sede cioè si trovano in una sede diversa da quella abituale (es. cistiti da parte di E. Coli di

origine intestinale) -meccanismo di disbiosi o dismicrobismo cioè uno sbilanciamento dell’ecosistema del

microbiota che porta a generare le patologie (es. infezioni vaginali da candida dopo la terapia antibiotica).

I fattori che influenzano la composizione del microbiota sono la genetica, l’età, l’igiene, la dieta, lo stress,

malattia metaboliche, farmaci (soprattutto gli antibiotici).

-disbiosi indotta dagli antibiotici->riduzione delle difese ai patogeni. Questo perché la disbiosi favorisce la

colonizzazione dei patogeni in quanto altera il microbiota normale che non riesce più a difendersi.

Disbiosi vaginale: la composizione del microbiota vaginale varia a seconda dell’età. In età fertile la donna

produce molti ormoni estrogeni che provoca l’accumulo di glicogeno nelle cellule epiteliali della vagina e

facilita l’adesione dei lattobacilli sull’epitelio vaginale. Il microbiota vaginale in età fertile deve avere

predominanza di lattobacilli; questo perché essi tendono ad acidificare l’ambiente circostante e porta alla

difesa nei confronti di microrganismi patogeni. L’assunzione di antibiotici ha effetto sul microbiota vaginale

e porta ad abbassare i lattobacilli e alla loro morte. Di conseguenza si ha un innalzamento del pH e

comporta la possibilità che alcuni batteri attecchiscano in maniera più semplice e che altri microrganismi

che facevano parte del microbiota di prendere il sopravvento (ad esempio il fungo Candida albicans) dando

origine ad infiammazioni (come vaginosi batterica/candidosi vaginale).

Disbiosi intestinale: queste infezioni sono diarree associate all’uso di antibiotici. Infatti, parte

dell’antibiotico che assumiamo resta all’interno dell’intestino e porta ad una alterazione del microbioma

intestinale. I microbioti poi tendono a ricostituirsi ma il tempo è molto lungo rispetto al breve tempo in cui

si riesce ad avere una disbiosi. La più frequente causa di diarrea associata all’uso di antibiotici è il

Clostridioides difficile. Questo è un bacillo Gram-positivo anaerobio obbligato e sporigeno (in grado di

produrre la spora che è una forma batterica specializzata nella vita in condizioni ambientali sfavorevoli; è

una forma di resistenza che è metabolicamente inerte e si genera a partite dalla cellula vegetativa

mediante un processo chiamato sporulazione che dipende dall’attivazione dell’espressione di un set di geni

specifici). La spora batterica presenta un citoplasma parzialmente disidratato con dipicolinato di calcio, un

pH acido e molte proteine. Il nucleoide condensato e il citoplasma formano il core della spora. Sopra il

citoplasma è presente la corteccia composta da peptidoglicano lasso (cross link più leggeri e larghi). Sopra

questo strato è presente la tunica che ha proteine specifiche ricche di ponti di solfuro (importanti per la

resistenza). Sopra la tunica si ha l’esosporio che è uno strato sottile di proteine, lipidi ecc.

Le spore sono molto più resistenti al colore e a molti disinfettanti. Per la loro uccisione è necessario usare

un calore a 120 gradi per 20 minuti o 160 gradi per un’ora (strumenti: autoclave o stufe a secco). Il

problema si ha quando queste spore si trovano ad esempio nel letto del paziente che porta a difficoltà nella

disinfezione.

Il clostridioides difficile (CD) si trova come commensale