Microbiologia - introduzione

INFEZIONE

Per infezione si intende la colonizzazione dei tessuti dell’organismo ospite da parte di batteri e lo sviluppo di una

popolazione batterica. Le caratteristiche dell’evoluzione del processo infettivo dipendono dall’interazione dinamica fra

batterio e organismo e ciò che influenza questa interazione è:

Caratteristiche del batterio

 Condizioni fisiologiche dell’ospite

 Capacità dell’ospite di sviluppare una risposta antibatterica,

 costitutiva oppure specifica, quindi di generare una risposta

immunitaria

Meccanismi di difesa dell’organismo:

 Lisozima presente nelle lacrime e in altre secrezioni, è un enzima

o che dissolve le pareti cellulari

Pelle integra e continua, agisce come barriera, producendo acidi

o grassi antimicrobici e la sua flora normale inibisce la

colonizzazione da parte dei patogeni

Proteine presente nel sangue che hanno un’attività antibatterica

o PH e acidità dello stomaco, inibiscono la crescita microbica

o Svuotamento del tratto urinario che, in caso di infezioni,

o permette l’eliminazione di eventuali batteri presenti 31

Fattori di virulenza

I fattori di virulenza sono quelle proprietà batteriche che influenzano la capacità di colonizzazione dell’ospite e l’induzione

a un danno tissutale o funzionale dell’ospite danno causato dall’attivazione del sistema immunitario tramite

→

l’infiammazione.

Fattori di virulenza sono influenzati da capacità di:

Consentire la colonizzazione dell’ospite

 - Adesione alle cellule e ai tessuti dell’ospite

- Invasione e moltiplicazione nei tessuti dell’ospite

- Contrastare le difese fisiologiche e immunitarie dell’ospite

Indurre un danno tissutale o funzionale nell’ospite

 Danno causato da componenti della parete cellulare

o Danno causato da componenti tossiche secrete

o Danno causato dalla attivazione del sistema immunitario

o

Il processo infettivo prevede diverse fasi: adesione

Esposizione e penetrazione da parte di patogeni tramite la pelle o le mucose del corpo. Tramite l’ ha inizio

 l’invasione attraverso l’epitelio. L’adesività è una proprietà dei batteri di aderire alla superficie delle cellule epiteliali,

capacità che dipende dall’interazione tra le strutture cellulari e quelle batteriche. Le strutture cellulari sono costituite

da residui glicosidici di glicoproteine e glicolipidi della membrana cellulare, che si comportano come recettori, mentre

le strutture batteriche sono costituite da molecole proteiche adesine. Le adesine sono di due tipi:

→

FAA (fimbrial associated adhesins): associate ai pili somatici. I pili, distribuiti

o

sulla superficie del corpo batterico, sono costituiti da proteine in grado di legarsi ai

recettori presente sulle cellule epiteliali

NFA (non fimbrial adhesins): associate alla struttura della parete cellulare o allo

o

strato proteico S (nei batteri che ne sono dotati, soprattutto gram positivi che

presentano la parete esterna)

L'adesività può anche essere mediata da altre strutture cellulari, come la capsula

Brucella

polissacaridica ( ) e le fibrille, costituite da una proteina M associata ad

Streptococcus pyogenes

acidi teicoici ( )

Colonizzazione di un tessuto da parte di un microrganismo, a cui segue la localizzazione in sede elettiva di un

 microrganismo e la moltiplicazione di un microorganismo nei tessuti.

Il tropismo è la caratteristica di un batterio di colonizzare, localizzarsi e moltiplicarsi selettivamente a livello di un

tessuto o un organo. La moltiplicazione può rimanere localizzata alla superficie mucosa oppure può diffondersi ai

tessuti profondi, fino ad arrivare a livello del sangue o della linfa, dove si può disseminare e localizzarsi in qualsiasi

bersaglio. In alcuni casi i batteri hanno la possibilità di

penetrare all’interno delle cellule potere invasivo (batteri

→

mobili), tramite cui riescono a disseminarsi nei tessuti più

profondi del corpo. Questo dipende dalla produzione di

adesine denominate invasine, che sono in grado di mediare

l’internalizzazione dei batteri.

localizzazione

La dei batteri dipende anche dalla capacità dei batteri di diffondersi e disseminarsi nei tessuti

 dell’ospite tramite la produzione di esoenzimi in grado di degradare i componenti tissutali:

Collagenasi: in grado di degradare il collagene presente nei tessuti connettivi

o 32

Chinasi: enzima in grado di trasferire gruppi fosfato da molecole donatrici ad alta energia (come l'ATP) a

o specifici substrati, è un enzima necessario nelle vie di trasduzione del segnale

Ialuronidasi: enzimi, in grado di degradare alcuni componenti classici della matrice extracellulare, come l’acido

o ialuronico, la condroitina e i condroiditin solfati, aumentando in questo modo la permeabilità della pelle

Proteasi: enzima che sia in grado di catalizzare la rottura del legame peptidico tra il gruppo amminico e il

o gruppo carbossilico delle proteine

DNasi: abbassa la viscosità degli esseudati, conferendo al patogeno una migliore motilità

o Emolisine: molecole in grado di degradare i globuli rossi, provocando anemia, che va ad indebolire le difese

o dell’ospite e aumentando la disponibilità di ferro

Motilità dei batteri mediata da flagelli e sistemi chemocettori percepiscono la concentrazione di sostanze

→

o all’interno del sangue, individuando quindi quelle zone metabolicamente vantaggiose

Coagulasi: demolisce fibrinogeno in fibrina che poi si deposita sulla capsula dello stafilococco e quindi rende

o impossibile la fagocitosi

Alcuni riescono a inattivare l’acqua ossigenata, impedendo la demolizione del batterio nonostante sia stato

o fagocitato moltiplicazione

La localizzazione e la dei batteri dipendono

anche dalla loro capacità di metabolizzare nelle condizioni

nutrizionali fornite da tessuti, soprattutto il ferro, che è un

fattore essenziale per alcune vie metabolichema molto raro →

si sviluppa quindi una competizione per la disponibilità del

ferro. I batteri hanno sviluppato dei sistemi tramite la

produzione di molecole definite siderofori (es. aerobactina che veicola il Fe2+ all’interno del batterio dopo essere

stata prodotta ed escreta dallo stesso batterio nell’ambiente e nuovamente captata da specifici recettori di

superficie), prodotti dal batterio e rilasciato esternamente che ha il compito di chelare (staccare e separare) il

ferro da sostanze come lattoferrina, transferrina ed emoglobina.

contrastare le difese

Capacità di dell’organismo, tramite il sistema immunitario. Tutte le cellule del sistema

 immunitario sono prodotte da precursori midollari, come timo e milza. La risposta immunitaria si divide:

Immunità innata o aspecifica, è una forma di resistenza alle infezioni presente fin dalla nascita, quindi non

o dipende con il contatto con l’antigene. L’antigene è una componente presente sulla superficie delle cellule

batteriche o del patogeno, che attiva la risposta immunitaria. È una risposta base di fronte a tutto ciò che non

è il nostro organismo e che viene riconosciuto come non-self. Alla base di questa risposta vi sono:

Cellule dotate di attività fagocitaria cioè macrofagi, monociti e granulociti, sono sia cellule che stanno

 nei tessuti che cellule che sono in

circolo.

Cellule in grado di mediare l’attivazione

 del processo infiammatorio, includono

mastociti, leucociti, basofili e piastrine

Fattori antimicrobici tissutali (lisozima,

 lattoferrine)

Sistema del complemento, un sistema

 di proteine presenti in forma inattiva

nel nostro sangue che si attivano in

seguito al contatto con un non-self

Proteina della fase acuta (proteina C-

 reattiva, mannose binding protein) 33

Immunità adattiva o specifica, è una forma di resistenza che si sviluppa in seguito al contatto con il non-self,

o quindi si tratta di una reazione di adattamento ad uno specifico microorganismo e questo adattamento è indotto

tramite il precedente contatto con l’agente patogeno. Comprende:

APC cellule in grado di processare e presentare gli antigeni al sistema immunitario: macrofagi e

 →

cellule dendritiche

Linfociti T-helper: è responsabile del processo di attivazione della risposta immunitaria e si occupa di

 mediare l’azione tra la risposta immunitaria adattativa e innata. Nel momento in cui questi linfociti

vengono disattivati, non si ha alcune risposta immunitaria (distrutti dall’HIV)

Linfociti T-citotossici, hanno la funzione di uccidere le cellule coinvolte soprattutto nelle infezioni virali

 e nell’ eliminazione di cellulare cancerose sviluppo di una popolazione linfocitaria in grado di

→

riconoscere antigeni specifici e di esercitare attività citotossica

Linfociti B, danno vita alle plasmacellule, responsabile della produzione di anticorpi (risposta

 immunitaria umorale). Gli anticorpi sono immunoglobuline specifiche per le strutture molecole dei

microorganismi, ovvero gli antigeni.

Si tratta di sistemi in realtà estremamente in contatto tra di loro

produrre un danno

Capacità di tissutale oppure funzionale nell’ospite, causato da componenti della parete

 cellulare, da componenti tossiche secrete o dall’attivazione del sistema immunitario

IMMUNITÀ UMORALE E CELLULO-MEDIATA

Quando un antigene, una componente del batterio che è in grado di dare vita a una risposta immunitaria da parte del

nostro organismo, penetra all’interno dell’organismo incontra inizialmente APC (macrofagi, cellule dendritiche, …) in

grado di captare l’antigene lo internalizzano tramite fagocitosi o lo digeriscono grazie ad una serie di enzimi proteolitici

contenuti al loro interno, per poi espellere i detriti all’esterno. In questa fase di processazione del batterio, gli antigeni

entrano a far parte della membrana cellulare di macrofagi o monociti, quindi vengono esposte sulla superficie della cellula

= presentazione dell’antigene. In particolar modo l’antigene viene esposto a livello del complesso maggiore di

istocompatibilità (MHC) un gruppo di proteine che è individuale e varia da persona a persona, simile fra fratelli o fra

→

figlio e genitore, è responsabile del rigetto dei trapianti di organi. La presenza dell’antigene modifica MHC, il cui

cambiamento viene riconosciuto dai linfociti T-helper, che sono in grado di legarsi al complesso. Il legame innesca la

risposta immunitaria dell’ospite (innata + adattativa). Ciò permette l’attivazione dei linfociti B, che producono

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plasmacellule, a loro volta responsabili della produzione di anticorpi, che hanno il compito d