Microbiologia e patologia

PATOGENESI DELLE INFEZIONI MICROBICHE

Si tratta dello studio dei meccanismi di interazione del patogeno con l’ospite, ossia come prendere possesso di un

determinato substrato che consegue nello sviluppo della malattia. Infatti ci possono essere:

- Colonizzatori transienti: il microrganismo entra in contatto con l’ospite e vi soggiorna per un periodo

limitato nel tempo

- Colonizzazione: microrganismi (sia commensali che patogeni) che aderiscono e replicano in un

determinato distretto corporeo mucose, possono sia essere patogeni che no.

- Infezione: produzione di sostanze che ledono la fisiologia del tessuto, alterando l’omeostasi e provocando

danni al sistema immunitario che viene attivato contro il patogeno. Può o meno sfociare in malattia.

- Malattia: la capacità di alterare il tessuto da parte di un microrganismo è elevata o la quantità di

microrganismi è talmente elevata che il sistema immunitario non riesce a tenere sotto controllo il patogeno.

Si ha la comparsa dei segni e dei sintomi della malattia che interferisce con le normali funzioni fisiologiche

del tessuto, ossia si ha una malattia conclamata.

Relazione fra uomo e microrganismo

In base a come i microbi interagisco con l’ospite si possono avere:

- microrganismi Simbionti: crescono assieme all’ospite, possono essere commensali e non danno mai

origine a malattia. Si tratta principalmente di batteri che non esprimono la capsula o il flagello. Si dividono

ulteriormente in:

microrganismo commensali: si nutrono a discapito dell’ospite e non producono nulla in cambio, non

hanno nè effetti dannosi nè benefici per l’ospite

microrganismi mutualisti: batteri che sintetizzano vitamine e, quindi, danno qualcosa in cambio all’ospite

- microrganismi parassiti: iniziano il processo di infezione che poi sfocia nella malattia vera e propria,

recando danni all’ospite.

- Microrganismi Patogeni:

- Opportunistici/endogeni: porzione di microrganismi che fanno normalmente parte del microbiota

dell’ospite ma possono diventare patogeni quando i sistemi di difesa dell’organismo sono bassi. Questo

avviene perchè replicano in maniera elevata, portando alla malattia.

- Occasionali: si tratta di microrganismi presenti nell’ambiente che non hanno bisogno dell’uomo per

sopravvivere. Occasionalmente possono arrivare in contatto con l’uomo (batterio del tetano) e entrano nello

strato cutaneo dove iniziano a proliferare.

- Obbligati/condizionati: microrganismi che devono rimanere dentro all’ospite per sopravvivere e vengono

trasmessi da un soggetto infetto a uno non infetto tramite contatto (malattie infettive). Causano sempre

malattia nonostante la loro carica infettante sia relativamente bassa.

I batteri patogeni hanno un corredo genetico caratterizzato da geni associati a PATOGENICITÀ e VIRULENZA.

Questi fattori sono associati anche alla sensibilità dell’ospite:

- Ospite immunocompetente: di solito riesce a contrastare il patogeno

- Ospite immunodeficiente: non riesce a contrastare il patogeno

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Inoltre, ogni microrganismo possiede:

- Serbatoio: un ambiente in cui il microrganismo vive e viene conservato ma dove non si replica

- Sorgente: nicchia ecologica in cui riesce a replicare e ha maggiore probabilità di infettare l’uomo.

Anche considerare la porta di ingresso nell’organismo da parte di un microrganismo è importante. Questa dipende

dal batterio che, su determinati distretti corporei non trova cellule sensibili per la replicazione, che nella porta

d’ingresso sono presenti.

Alcuni esempi di porte d’ingresso:

- Ingestione: batteri che replicano a livello della mucosa intestinale, causando alterazioni della motilità

intestinale e usano lo stesso organo come porta d’uscita per andare a infettare altri organi

- Inalazione: microrganismi che si diffondono attraverso i droplets, viaggiano attraverso questi e si

mantengono vitali anche per alcune ore dopo l’emissione

- Ferite: riescono a penetrare nella cute aperta a causa di ferite, punture, aghi o punture di artropodi

- Trasmissione sessuale

Esistono diversi metodi di trasmissione di microrganismi, anche se nelle malattie infettive a trasmissione

interumana, la sorgente principale è l’uomo stesso.

- Individuo malato: manifesta i sintomi della malattia ed è infettivo

- Portatore: alberga e replica il microrganismo e lo sparge ad altri organismi. È un individuo infettivo che però

non manifesta i sintomi della malattia. Può essere

In incubazione

Convalescente

Sani o asintomatici

Cronico o intermittente 59

Nelle zoonosi la sorgente dei microrganismi patogeni è data dagli animali. Spesso l’uomo rappresenta il veivicolo

cieco per il microrganismo ed altre volte diventa il serbatoio stesso.

La trasmissione può avvenire secondo due meccanismi:

- Verticale: trasmissione dalla madre al feto di microrganismi responsabili delle infezioni congenite. Si tratta

di patogeni che riescono a eludere la barriera fetale della placenta (passaggio transplacentare) come

Herpes virus, varicella, toxoplasma, listeria monocytogenes, Ma possono avvenire anche infezioni

perinatali, ossia infezioni che avvengono quando il neonato si trova nel canale del parto, come nisseria

gonorrhoeae e streptococcus agalactiae che possono provocare cecità nel neonato.

- Orizzontale: trasmissione da individuo a individuo che può essere diretta o indiretta, in base al fatto che

venga usato un vettore/veicolo o meno. Nel vettore si ha una parte del processo replicativo del batterio,

mentre nel veicolo no.

Fattori legati al patogeno

I microrganismi provocano malattia in base alle informazioni genetiche del batterio, e in base alle caratteristiche

espresse.

Patogenicità: capacità di provocare danno, infezione e malattia a livello di un ospite. Varia in base all’ospite.

Virulenza: quantità di microrganismo che serve per provocare la malattia nell’ospite, dovuta alla capacità

dell’agente infettivo di instaurare una relazione di parassitismo con l’ospite. La virulenza viene misurata

sperimentalmente mediante il calcolo della:

- DOSE LETALE (LD50)

- DOSE INFETTANTE (ID50)

Si prende una colonia di animali da esperimento e la si inocula con una quantità di batterio crescente, fino ad

arrivare alla carica 50, ossia la quantità di batteri necessari per provocare la morte della metà degli individui, o l

dose necessaria per infettare il 50% della popolazione.

Esistono alcuni fattori di virulenza correlati a come il patogeno determini la malattia nell’ospite, fattori che si

possono esprimere solamente in alcune fasi della loro vita.

- Adesività: la capacità di aderire alle superfici (cute, mucose, dispositivi medici) o di legarsi in maniera

specifica ai recettori della membrana dell’ospite, infatti solo se aderisce, il batterio riesce a nutrirsi e

replicare. Per fare adesione utilizzano le fimbrie, i pili e la capsula, diverse per ogni cellula batterica.

L’adesione viene favorita da ulcerazioni a livello della mucosa o escoriazioni a livello della cute a cui il

patogeno si lega per interazione elettrostatica, o da cellule che hanno dei fattori di adesione più marcati.

Sulle superficie dei batteri, ci sono delle molecole che aderiscono bene alle superficie delle cellule come le

adesine: mediano la specificità dei batteri, infatti si vanno ad attaccare dove a recettori specifici delle

cellule.

- Invasività: capacità dei batteri di migrare ad altri distretti corporei, diffondendo dalla porta d’ingresso

poichè sfuggono ai meccanismi di difesa dell’ospite. Infatti, il microrganismo reisce a passare ai tessuti

sosttostanti, dove riesce ad entrare nel circolo sanguigno, attraverso cui arriva a suo organo bersaglio dove

scatena l’infezione vera e propria. Questo è dovuto alla capacità dei batteri di produrre enzimi che

degradano i tessuti, alterando la loro struttura tridimensionale, in modo da passare da cellula a cellula. Ogni

specie batterica ha la sua capacità caratteristica:

enzimi che degradano la matrice extracellulare come la ialuronidasi (stafilococchi)

enzimi litici come le emolisine che lisano i globuli rossi (streptococchi)

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leucocidine che formano pori che causano la morte dei leucociti, abbassando le difese immunitarie

dell’ospite

Lipasi, proteasi che riducono la viscosità degli essudati facilitando la mobilità del patogeno

Enzimi attivi sul sistema di coagulazione, come coagulasi che promuove la formazione di un coaugulo che

protegge il patogeno

Streptochinasi che attiva la produzione di plasmina per digerire i coaguli di fibrina e consentire al patogeno

di migrare.

- Tossigenicità: capacità dei batteri di produrre tossine, strutture della cellula batterica o prodotti del suo

metabolismo che possono essere prodotte solo con substrati adeguati, quindi solamente in determinate

fasi della vita del batterio. Alcuni patogeni non hanno la necessità di invadere i tessuti: essi possono

provocare malattia rimanendo localizzati nella sede di ingresso dove producono le tossine; agiscono o a

livello locale oppure vengono drenate dal circolo linfatico o sanguigno nell’ospite e vanno a invadere altri

distretti corporei.

Possono essere:

endotossine: sono i componenti della membrana esterna dei batteri e vengono liberate dopo la morte della

cellula. Si tratta di strutture complesse come i liposaccaridi o i peptidoglicani che innescano un processo

infiammatorio nell’ospite. Si tratta di strutture complesse che inducono un’attivazione importante del

sistema immunitario.

Esotossine: si tratta di proteine prodotte dal metabolismo dei batteri e vengono mano a mano rilasciate

dai batteri. Alcune volte, il gene codificante delle esotossine fa parte del genoma, altre volte, invece, fa parte

dei geni accessori che i batteri acquistano nel corso della loro vita o che sono già presenti nella cellula,

come i plasmidi. Le esotossine agiscono su recettori specifici e danno origine a sintomi molto specifici, per

questo è facile riconoscere l’agente patogeno che ha causato la malattia ed esprimono la loro tossigenicità

anche a bassissime concentrazioni. 61

Si distinguono in

1. esotossine A-B: hanno una subunità B che lega il recettore a livello della membrana. Questo induce

fagocitosi; una volta entrata nella cellula ospite, la subunità A viene liberata e provoca la malattia.

Per esempio, la tossina difterica, prodotta da Crynebacteium diphtheriae, causa la difterite. In sè, il

batterio non causa la malattia, mentre la sua tossina si. La subunità B si lega al recettore mentre la

subunità A entra nel citoplasma dove reisce a bloccare la sintesi proteica. In questo modo, viene

provocata la necrosi tessutale che porta alla formazione di placche grigiastre che ostacolano la

respirazione.

Alcuni ba