Microbiologia clinica

ADESIONE

Vari microrganismi sono in grado di ancorarsi in modo specifico e selettivo alla superficie delle cellule di vari

epiteli mucosi attraverso interazioni specifiche tra strutture di adesione dei batteri, adesine, e particolari

molecole superficiali delle cellule epiteliali. Le adesine:

- Proteine presenti all’estremità terminale delle fimbrie o pili

- Proteine superficiali 5

- Polisaccaridi capsulari

Il biofilm batterico è una complessa struttura costituita da batteri adesi tra loro circondati da una estesa

matrice di materiale capsulare. Tali forme di aggregazione possono colonizzare sia superfici naturali che

artificiali.

INIBIZIONE DELLA FAGOCITOSI

La moltiplicazione consiste nella disponibilità di fonti alimentari e di condizioni ambientali opportune per

moltiplicarsi a livello del tessuto colonizzato. Il tropismo è la selettività da parte di un microrganismo per uno

specifico tessuto od organo. L’invasività è l’invasione dei tessuti e diffusione.

Interferenza/inibizione della fagocitosi:

- Produzione di sostanze che inibiscono il reclutamento dei fagociti

- Presenza della capsula: inibizione della fagocitosi e formazione di biofilm

- Produzione di leucocidine, tossine che distruggono i leucociti

- Resistenza intrafagocitaria

Diffusione dei microrganismi e danno:

- Produzione da parte di microrganismi di una serie di molecole, in genere di natura proteica, con attività

enzimatica o variamente tossiche che vengono eliminate all’esterno della cellula batterica ed in grado

di agire sulle cellule adiacenti; in alcuni casi tali proteine vengono iniettate direttamente nelle cellule

dell’organismo ospite. alterazione, danno e/o morte delle cellule per necrosi o apoptosi

à

- In vari casi dopo l’adesione, i batteri si moltiplicano e producono varie sostanze ad attività enzimatica

che promuovono la loro colonizzazione ed invasione locale che può sfociare direttamente in un danno

(malattia localizzata)

- In varie situazioni, dopo un’iniziale replicazione a livello della porta d’ingresso, il patogeno diffonde ed

invade tessuti sottostanti e può arrivare al circolo sanguigno e così raggiungere organi e tessuti anche

lontani con danni in varie sedi (malattia sistemica)

- Alcuni batteri sono in grado di indurre la propria endocitosi da parte delle cellule epiteliali con

raggiungimento delle sedi sottostanti

PRODUZIONE DI ENZIMI EXTRACELLULARI

Tali prodotti sono in grado di alterare o distruggere le cellule e i tessuti dell’ospite favorendo la diffusione

batterica.

- Ialuronidasi: enzima in grado di idrolizzare l’acido ialuronico, componente fondamentale del connettivo

che cementa tra loro le cellule

- Collagenasi: enzima che degrada il collagene, che forma l’intelaiatura dei connettivi

- Lipasi, nucleasi: enzimi attivi su vari componenti cellulari

- Ig A proteasi: enzimi che degradano le immunoglobuline A

- Fibrinolisine: degradazione della fibrina in fibrinogeno; si ha dissoluzione dei coaguli di fibrina che si

formano nei nostri tessuti lesi per arginare l’infezione

- Coagulasi di superficie: coagula il fibrinogeno del plasma in fibrina sulla superficie delle cellule

batteriche proteggendole così dall’attacco difensivo dell’ospite

PRODUZIONE DI TOSSINE

In buona parte sono sostanze di natura proteica con attività tossica e/o dotate di particolari attività enzimatiche

che esplicano sulle cellule dell’organismo ospite. Talvolta protagonisti assoluti del danno causato

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dall’infezione, quindi della malattia. In altri casi contribuiscono alla comparsa della malattia assieme ad altri

fattori coprotagonisti. Sono divise in:

- Tossine proteiche (esotossine)

- Endotossine (lipopolisaccaride, LPS)

TOSSINE PROTEICHE .

Le tossine proteiche batteriche interagiscono con specifici recettori superficiali delle cellule Sulla base della

diffusione dei recettori nell’organismo ospite, le tossine possono interagire e svolgere la loro attività tossica su

uno o più tipi di cellule bersaglio.

Tossine pantrope: ampia diffusione dei recettori

Tossine neutrope: cellule bersaglio localizzate nel SNC o SNP

Enterotossine: attive a livello delle cellule della mucosa dell’intestino

Suddivisione sulla base della localizzazione dell’azione tossica a livello cellulare:

- Azione tossica a livello della superficie cellulare

- Azione tossica a livello della membrana cellulare (tossine citolitiche)

- Azione tossica a livello intracellulare

Tossine che agiscono a livello della superficie cellulare. La tossina esfoliativa è prodotta da alcuni ceppi di

staphylococcus aureus dopo colonizzazione dell’epidermide. La tossina è responsabile della sindrome della

cute ustionata da stafilococco o necrosi epidermica acuta; colpisce neonati o bambini molto piccoli o aduti

immunodepressi; scollamento di ampie zone di epidermide al minimo insulto meccanico.

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Tossine che agiscono a livello della membrana cellulare. Le citolisine hanno una funzione di bersaglio. La

membrana citoplasmatica di cui modificano l’integrità strutturale e fisiologica provocando spesso la lisi e

comunque la morte della cellula bersaglio. Avviene la formazione di canali o pori con alterazione della

funzionalità della membrana citoplasmatica cellulare. Tossine che agiscono come fosfolipasi in grado di

causare l’idrolisi dei fosfolipidi di membrana di molti elementi cellulari dell’organismo ospite.

Tossine che agiscono a livello intracellulare. Svolgono la loro azione tossica solo dopo penetrazione all’interno

della cellula bersaglio. Ha una struttura molecolare dimerica: tossine di tipo A-B. La porzione B interagisce con

la superficie cellulare con traslocazione all’interno della membrana citoplasmatica del componente A, che è la

vera e propria tossina. All’interno della cellula le varie tossine provocano una serie di effetti tossici in base al

loro peculiare meccanismo d’azione e al rispettivo bersaglio molecolare intracellulare.

VARI MECCANISMI D’AZIONE DELLE TOSSINE CHE AGISCONO A LIVELLO

INTRACELLULARE

- Alcune enterotossine: deregolazione del controllo del passaggio di ioni a livello di membrana

citoplasmatica; fuoriuscita di elevata quantità di liquidi diarrea. Tossina colerica, tossine prodotte da

à

ceppi di E. coli enterotossigeni. Il Vibrio cholerae: è l’agente eziologico del colera (trasmissione oro-

fecale). La tossina colerica e altre tossine correlate prodotte da alcuni ceppi di E. coli e Salmonella

agiscono a livello delle cellule della mucosa intestinale enterotossine

à

- Capacità da parte della tossina di bloccare la sintesi proteica della cellula con necrosi cellulare:

tossina difterica, tossina di Shiga e simili. Il corynebacterium difteriae è l’agente eziologico della

difterite.

- Capacità da parte della tossina di alterare il traffico citoplasmatico vescicolare: tossina tetanica,

tossina botulinica. Tossine prodotte da microrganismi del genere Clostridium ampiamente diffusi

nel’ambiente: microrganismi anaerobi e sporigeni. Entrambi le tossine sono neutrope perché bloccano

l’emissione mediante esocitosi di specifici neurotrasmettitori interferendo con la trasmissione degli

impulsi nervosi a livello del sistema nervoso centrale e periferico. Entrambe le tossine sono veleni

molto potenti. Clostridium botulinum: botulismo. Clostridium tetani: tetano.

BOTULISMO

Il botulismo è un’intossicazione alimentare data dall’ingestione di cibo contaminato da tossina botulinica. Le

spore contaminano i vari alimenti e in determinate condizioni di germinazione avviene la produzione della

tossina. Avviene poi l’assorbimento a livello intestinale e la diffusione ematica. Raggiunge poi il bersaglio cioè la

giunzione neuromuscolare del SNP. Quando raggiunge il bersaglio non permette più il rilascio di acetilcolina e

quindi c’è il blocco di trasmissione dell’impulso nervoso.

I sintomi sono nausea, vomito, debolezza e disturbi encefalici. Porta quindi ad una paralisi flaccida.

TETANO

L’infezione da tetano avviene perché c’è una penetrazione di spore a livello di piccole ferite profonde. La tossina

tetanica o tetanospasmina possiede un’elevata tossicità e una grandissima affinità per il tessuto nervoso.

Avviene la germinazione delle spore e produzione della tossina che si diffonde per via ematica e lungo i nervi

periferici. Quando arriva al midollo spinale c’è un’azione sui neuroni inibitori e avviene un marcato rilascio di

GABA o glicina. Porta ad una paralisi spastica. 8

TOSSINE CON FUNZIONE DI SUPERANTIGENE

Sono delle tossine di natura proteica che sono in grado di interagire con i linfociti T. Questo determina una

abnorme proliferazione di tali cellule e attivazione dei macrofagi rilascio massiccio di varie interleuchine e

à

citochine reazioni infiammatorie sistemiche. Questo porta a danni a livello epiteliale, alterazioni vascolari,

à

ipotensione e shock tossico.

MALATTIE DA INFEZIONE

L’infezione è un impianto e moltiplicazione dei microrganismi nei tessuti dell’ospite. È una tappa necessaria ma

non sufficiente perché si verifichi una malattia.

- Infezione clinicamente silente (asintomatica): limitata a sedi ristrette, quantità esigua di microrganismi,

pronta ed efficiente risposta dell’ospite.

- Malattia da infezione: numero elevato di cellule infettate, numero elevato di microrganismi,

superamento delle difese dell’ospite, difese dell’ospite non efficienti.

ENDOTOSSINA

L’endotossina è rappresentata dal lipopolisaccararide batterico, strato periferico della membrana esterna dei

batteri gram negativi. Il rilascio di questo polimero avviene in seguito alla lisi dei batteri gram negativi. Nel caso

di colonizzazione dei tessuti profondi o di invasione massiccia dell’apparato circolatorio da parte di gram

negativi, il nostro sistema difensivo determina lisi dei batteri e la comparsa di una serie di effetti dannosi

rilevanti che possono avere conseguenze gravi.

I tessuti profondi e l’apparato circolatorio sono da un punto di vista microbiologico sterili.

Raggiungimento da parte dei microrganismi dell’apparato circolatorio (sede sterile):

- ferite cutanee: accidentali, chirurgiche

- iniezioni: farmaci, droga, tatuaggi

- trasfusioni

- cateterismo intravascolare

- propagazione da processi infettivi

la batteriemia è la presenza di batteri nel sangue. Transitoria (da qualche minuto a qualche ora); risoluzione

mediata dai meccanismi di difesa dell’ospite. 9

La sepsi è una costante e massiccia presenza di batteri o di loro prodotti nel sangue.

- Capacità dei microrganismi di moltiplicarsi nel sangue

- Continua immissione da una o più sedi di infezione