Microbiologia

I

fosfolipidi del primo dominio derivano dall’esterificazione del D-glicerolo con catene di acidi grassi non

all’ L-glucosio.

ramificati. Quelli del secondo dominio dal legame etere con isoprenoidi Fitanile e bifitanile,

di rispettivamente 20 e 40 atomi di carbonio, sono caratteristici della membrana degli Archea.

In

alcuni Archea, specie quelli ipertermofili, la

membrana è monostratificata: è più rigida,

ed è estremamente resistente alla denaturazione da calore: presenta maggiore robustezza a danni meccanici e

ad agenti chimici. Gli Archea che vivono a temperature moderate possono avere membrane miste (alternanza

di membrana monostratificata e membrana bistratificata).

La funzione degli opanoidi, assenti negli Archea, è svolta dall’ anello ciclopentanico. La modulazione della

saturazione media del doppio strato fosfolipidico influenza la permeabilità della membrana a molecole polari

e non. →

SOSTANZE POLIMERICHE EXTRACELLULARI: (SPE Sostanze Polimeriche Extracellulari)

Non sono parti integranti della parete cellulare. Sono di varie dimensioni ed associate a numerose specie

batteriche: capsula e strati mucoidi. In genere sono costituite da strati di omopolimeri o eteropolimeri di

monosaccaridi come esosi, acido uronico ed aminozuccheri.

all’involucro cellulare (parete,

Capsula: struttura continua, ben definita, rigida e aderente fosfolipidi o lipide

A della membrana esterna).

Strati mucoidi o glicocalice: massa amorfa viscosa, poco aderente e poco uniforme per densità e spessore. È

uno slime non organizzato.

• Componenti facoltative: sintomo di benessere fisiologico.

• Aderenza: adesione ed aggregazione in risposta a carenza di fattori nutritivi, protezione da virus

batterici, da antibiotici, aderenza alle piante leguminose da parte di batteri fissanti azoto. Consentita

dunque la colonizzazione di distretti e l’aggregazione in comunità microbiche.

• Virulenza: proprietà adesive e protezione dalla fagocitosi.

SPE (Sostanze Polimeriche Extracellulari) 10 pneumococchi capsulati, inoculati nella cavità

peritoneale, sono in grado di uccidere un topolino (mentre ne sono necessari più di 10.000 non-

capsulati per avere lo stesso effetto).

• Antigenicità capsulare: conferiscono specificità antigenica. Trattandosi di molecole superficiali,

sono utilizzate per la tipizzazione in vari ceppi.

• a seguito di secrezione all’esterno di metaboliti o

Riserva: nutrienti utili, che, se necessario sono

facilmente richiamabili.

• Aspetto delle colonie: S (smooth, liscio, con capsula), R (rough, rugoso, prive di capsule). (Griffith.)

Molti microorganismi hanno

la tendenza a dirigersi verso il

torrente circolatorio.

È una strategia volta alla

diffusione del patogeno in

tessuti lontani dal luogo di

infezione.

Con il termine capsula vengono indicati componenti extra-cellulari stratificati che i batteri capsulati

esprimono sulla loro superficie. Si parla di:

Capsula propriamente detta quando è una struttura compatta con un margine netto di

separazione dal mezzo esterno.

quando è una struttura compatta il cui margine è sfumato verso l’esterno.

Strato mucoso visibile all’esame al microscopio, ma solo con metodi

Microcapsula quando è uno strato sottile non

immunologici.

La capsula ha spessore variabile ed è evidenziabile con inchiostro di china/nigrosina (colorazione negativa)

reazioni immunologiche (anticorpi specifici, reazione di rigonfiamento capsulare Neufeld) (mAb).

Fattori genetici e fenotipici regolano la sintesi di questa componente:

I polisaccaridi che costituiscono la capsula sono fortemente idratati, il che risulta utile per:

regolare l’accesso di molecole e ioni agli involucri cellulari.

-

- trattenere i nutrienti per la crescita batterica.

- prevenire la disidratazione.

Seppure la componente polisaccaridica sia più presente e frequente, ci sono casi in cui la capsula è costituita

da polipeptidi.

→ capacità dell’antigene di combinare specificatamente con anticorpi e recettori per l’antigene.

Antigenicità → dell’antigene di indurre una risposta immunitaria.

Immunogenicità (/potere immunogeno) la capacità

Biofilm:

I microrganismi, in natura, esistono molto spesso sotto forma di assembramenti o comunità adese ad una

superficie. All’interno di questi assembramenti si verificano numerosissime interazioni (mutualismo,

commensalismo, parassitismo).

Non c’è coincidenza tra la colonia pura cresciuta in laboratorio e la situazione spontanea in natura.

Sono ecosistemi/comunità di cellule microbiche, anche diverse tra loro, incluse in una matrice organica

polimerica, una matrice amorfa mucillacinogena di origine microbica. La matrice, seppur mostri una certa

compattezza, consente la comunicazione attraverso canali in cui i nutrienti si diffondono e i cataboliti sono

eliminati.

I biofilm si possono formare su substrati naturali ed artificiali, tessuti molli e duri (organismi viventi e non),

in particolare:

• su superficie di tessuti molli degli organismi viventi: ad esempio Pseudomonas aeruginosa a livello

della mucosa respiratoria; alcuni ceppi di Streptococcus pyogenes nelle fasce connettivali

intermuscolari fascite necrotizzante.

• su materiali inerti come fili di sutura, impianti protesici come cateteri vescicali, protesi vascolari o

valvolari cardiache (es. Streptococchi viridanti).

La colonizzazione di un settore di tessuto prevede le fasi di adesione (alcune cellule riescono ad attaccarsi a

un supporto solido), colonizzazione (comunicazione intercellulare, crescita e secrezione di polisaccaridi) e

sviluppo (crescita ulteriore e nuova sintesi di polisaccaridi).

I batteri producono esopolisaccaridi: aderiscono alla superficie (colonizzatori primari). La matrice esterna

permette la colonizzazione di altri batteri (colonizzatori secondari).

Il ciclo prevede, nello specifico, le fasi di:

1. La superficie è colonizzata da cellule planctoniche.

2. Adesione mediata da fattori di adesione specifici (costitutivi o indotti).

3. Repressione biosintesi del flagello; adesione di specie diverse.

4. Crescita e formazione del biofilm maturo.

5. Per rottura meccanica o produzione di enzimi degradativi o induzione di profagi.

Anche la placca dentale è un biofilm:

a. I colonizzatori precoci aderiscono ala pellicola dello smalto, i colonizzatori tardivi aderiscono ai

colonizzatori precoci.

b. Il processo di coaggregazione da origine a strutture complesse a “pannocchia di grano”.

Streptococcus mutans forma il biofilm a partire dal saccarosio, riuscendo a colonizzare lo smalto dentale e a

innescare il processo cariogeno.

Sono molteplici i ruoli del biofilm nella vita di un batterio:

• protezione da antibiotici.

• concentrazione enzimi digestivi in prossimità della superficie cellulare (aumenta efficienza metabolica

cellulare).

• stabilizzazione dell’adesione batterica: comunità microbica.

• protezione dall’essicamento e dal congelamento.

La regolazione dell’espressione genica, seguente la ricezione di stimoli ambientali, avviene per quorum

sensing: le molecole segnale prodotte dalle singole cellule non hanno effetto finché la densità di popolazione

batterica non è tale da assicurare una certa concentrazione di tali molecole. A quel punto i segnali sono

trasdotti: riescono ad attraversare le membrane e condizionare i processi trascrizionali.

È quindi una risposta adattativa alla vita comunitaria di una certa popolazione di batteri. Prende la forma di

comunicazione intercellulare tra microorganismi della stessa specie e conseguente risposta coordinata.

Avviene in due step:

1. Produzione di una certa molecola segnale (autoinduttore).

2. Attivazione di una risposta cellulare quando il segnale ha raggiunto una certa concentrazione soglia

(quorum).

Una breve procedura in laboratorio può dimostrare l’esistenza di tale

meccanismo:

Da una beuta con una certa popolazione batterica prelevo le cellule.

Metà saranno poste in terreno nuovo, privo di eventuali metaboliti, le

altre nello stesso da cui sono state asportate, detto condizionato.

Le due subculture mostreranno ritmi di crescita differenti: la dove

sono già presenti dei metaboliti, il numero di cellule aumenta con

maggiore rapidità.

(densità ottica per il numero di batteri e concentrazione di carotenoidi

per la rilevazione del quorum).

(batteri difettivi uno o entrambi i sistemi di quorum hanno una patogenicità ridotta)

Quorum sensing nei batteri Gram negativi:

• Gli autoinduttori (omoserina lattoni) sono prodotti costantemente

• Spesso sono diffusibili attraverso la membrana plasmatica

• Ad elevata densità cellulare rientrano nella cellula e attivano in

regolatore trascrizionale della risposta.

Quorum sensing nei batteri Gram positivi:

• Gli autoinduttori sono piccoli peptidi e sono prodotti come precursori. Vengono poi maturati dopo la

traduzione.

• Ad elevata densità cellulare spesso legano un recettore di membrana (quindi non rientrano nella

cellula).

• Il legame determina l’attivazione

del regolatore della risposta per

fosforilazione (trasduttore del

segnale). svolto la parte di “elementi genetici trasponibili…”

Continuazione ripresa dopo aver

In una cellula batterica si possono individuare le componenti di:

1. Rivestimento cellulare: parete cellulare, membrana plasmatica.

2. Regione citoplasmatica: DNA, ribosomi, inclusioni.

3. Sostanze polimeriche extracellulari.

4. Appendici: flagelli, pili/fimbrie.

Appendici: flagelli, pili/fimbrie

Si tratta di strutture facoltative, importanti per il movimento e le caratteristiche di patogenesi (adesione,

invasione ed evasione).

I flagelli sono appendici filiformi, elicoidali, di natura proteica che conferiscono motilità, con un diametro di

m.

10-20 nm e una lunghezza 5-20 Numero e zona di inserzione sulla superficie cellulare molto variabili ed

usati come criteri di classificazione in quanto caratteristiche tassonomiche.

Caratteristica esclusiva dei batteri cilindrici (pochissimi cocchi sono mobili). È infatti possibile identificare

batteri: monotrichi, amfitrichi, iofotrichi e peritrichi.

Il numero e la disposizione di queste appendici impattano direttamente sulla motilità del batterio. Sono un

criterio primario per diagnosi e identificazione.

Non sono visibili al microscopio ottico a meno che non si incrementi il diametro con speciali

come l’acido

coloranti tannico. La colorazione dei flagelli si basa su coloranti e altri componenti che

precipitano lungo il filamento aumentandone le dimensioni (colorazione di Leifson, acido tannico,

fucsina basica e alcool più blu di metilene).

I