Programma Microbiologia

ESCHERICHIA COLI

Bacilli, flagellati, presentano pili (fimbrie), possono essere forniti di capsula, possono crescere in atmosfera aerobia e

anaerobia. Temperatura ottimale di 37°C. È uno dei batteri più versatili esistenti in natura. Accanto ai ceppi avirulenti

esistono sottopopolazioni che sono in grado di causare una serie di quadri morbosi. I quadri patologici possono riguardare

sia il tratto gastroenterico che altri apparati. Un importante gruppo di E. coli patogeni è rappresentato dai ceppi

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enteritogeni, agenti etiologici di enteriti. Alcuni ceppi causano direttamente danni alla mucosa intestinale. Altri ceppi

causano danni attraverso la produzione di enterotossine. In base al meccanismo dell’azione patogena gli E. coli

enteritogeni possono essere distinti in:

• Enterotossigeni (ETEC), producono tossine Agiscono a livello

• Enteropatogeni (EPEC) dell’intestino tenue

• Enteroaggreganti (EAEC)

• Enteroinvasivi (EIEC) Agiscono a livello

• Enteroemorragici (EHEC), producono tossine dell’intestino crasso

ENTEROTOSSIGENI (ETEC)

Aderiscono alle cellule epiteliali dell’intestino tenue. Sono una delle cause più comuni di diarrea

nei Paesi in via di sviluppo, della diarrea del viaggiatore e di diarrea nei bambini. L’infezione è

acquisita tramite ingestione di alimenti o acqua contaminati da materiale fecale. Dopo 1-2 giorni

di incubazione determinano una tipica diarrea acquosa senza sangue con nausea, vomito, crampi

addominali (febbre di modesta entità). Durata 3-5 giorni. La deplezione idro-salina può essere

cospicua. Può avere esito fatale soprattutto in bambini piccoli denutriti ed in soggetti anziani. È

causata dall’azione di due enterotossine: tossina termolabile (LT-I) e tossina termostabile (STa).

ENTEROPATOGENI (EPEC)

Non producono tossine. Aderiscono all’epitelio dell’intestino tenue e provocano distruzione dei

microvilli. Sono una delle principali cause di diarrea acquosa nei bambini con meno di 2 anni.

Sintomatologia: diarrea acquosa (causata da malassorbimento dovuto alla distruzione dei microvilli),

febbre, vomito.

L’insorgenza è rapida e generalmente si risolve dopo pochi giorni. Può verificarsi diarrea persistente che

richiede ricovero in ospedale. ENTEROAGGREGANTI (EAEC)

Non producono tossine. Sono caratterizzati dalla capacità di autoaggregazione a “pila di mattoni” sopra

l’epitelio dell’intestino tenue. Stimolano il rilascio di citochine che provocano il reclutamento di

neutrofili con conseguente diarrea infiammatoria. Causano diarrea acquosa persistente con vomito,

nausea, febbre e dolori addominali. ENTEROINVASIVI (EIEC)

Non producono tossine. Agiscono a livello della mucosa del crasso. Una volta che hanno invaso una cellula

epiteliale invadono anche le cellule adiacenti provocando danno tissutale ed un’intensa reazione

infiammatoria. Causano inizialmente diarrea acquosa che, in una minoranza di pazienti, evolve verso una

forma dissenterica caratterizzata da febbre, ed abbondante emissione di feci mucosanguinolente (sono

presenti leucociti). Sono rari sia nei Paesi sviluppati che in quelli in via di sviluppo.

ENTEROEMORRAGICI (EHEC)

Producono esotossine simili a quelle prodotta dalla Shigella (tossine Shiga-like). Sono in grado di aderire

alle cellule epiteliali dell’intestino crasso. Sono i ceppi che più comunemente causano patologia nei Paesi

industrializzati. È sufficiente ingerire meno di 100 bacilli per sviluppare la sintomatologia. La patologia

varia da forme di diarrea lieve senza complicanze alla colite emorragica con gravi dolori addominali e

diarrea sanguinolenta. La malattia grave è in genere associata al sierotipo O157:H7.

Sintomi: 41

• Diarrea (dopo 2-3 gg di incubazione) associata a crampi addominali, può essere presente vomito, non si osserva

febbre elevata.

• Entro 2 giorni circa la metà dei pazienti presenta diarrea emorragica e dolori addominali.

• Dopo 4-10 gg si ha la totale scomparsa dei sintomi.

Grave complicanza è la sindrome emolitico- uremica caratterizzata da insufficienza renale acuta. Si può presentare nel

5-10% delle infezioni pediatriche in bambini con meno di 10 anni. Nella maggioranza dei casi si ha guarigione spontanea

dopo 4-10 gg, ma può essere fatale nel 3-5% dei casi.

Altre sottopopolazioni di E. coli possono causare infezioni extraintestinali:

• Infezioni urinarie

• Meningiti neonatali

E. coli uropatogeni (UPEC) sono responsabili di oltre il 90% di tutte le infezioni urinarie.

Infezione endogena: il batterio dal colon contamina l’uretra, ascende nella vescica e può migrare al rene. Escherichia coli

uropatogeno presenta delle fimbrie in grado di garantire l’adesività del batterio alla superficie delle cellule della mucosa

delle vie urinarie impendendo così al flusso urinario di staccare il batterio. E. coli insieme agli streptococchi di gruppo B

causa la maggioranza delle infezioni neonatali del SNC nel 1° mese di vita (Infezione intra partum). Il 75% dei ceppi di E.

coli presenta antigene capsulare K1 (comunemente presente nelle donne in gravidanza). Negli adulti è rara, ma può

manifestarsi a seguito di traumi o procedure neurologiche.

KLEBSIELLA PNEUMONIAE

Tra tutti i batteri del genere Klebsiella, la K. pneumoniae è la specie clinicamente più importante del gruppo. È sempre

capsulata (KES). È immobile. È normalmente presente nella mucosa respiratoria e nell’ intestino, ma in determinate

condizioni può comportarsi da patogeno. Le principali patologie causate da questo batterio includono: polmonite, infezioni

del tratto urinario, batteriemia, diarrea, infezioni del tratto respiratorio superiore, infezione di ferite, osteomielite,

meningite. La polmonite primaria causata da K. pneumoniae è difficile da controllare ed il tasso di mortalità può essere

pari al 50%. I principali fattori che possono favorire l’insorgenza dell'infezione da K. pneumoniae sono i seguenti:

• Ospedalizzazione (specialmente ricovero in unità di terapia intensiva) ed interventi chirurgici

• Presenza di gravi malattie concomitanti

• Stati di immunocompromissione

• Uso prolungato di dispositivi medici invasivi

• Pratiche di controllo delle infezioni inadeguate

Nel tempo, K. pneumoniae ha sviluppato resistenza a diverse classi di antibiotici, limitando così le opzioni terapeutiche

disponibili. Negli ultimi anni la produzione di ESBL capaci di rendere inefficaci i beta-lattamici ad ampio spettro, incluse le

cefalosporine di terza generazione (es. cefotaxima, ceftriaxone ecc.) ha aumentato il ricorso ai carbapenemi (es.

meropenem, doripenem, ertapenem) e quindi favorito la rapida diffusione delle resistenze a quest’ultima classe di

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antibiotici. La resistenza ai carbapenemi rappresenta oggi un rilevante problema di sanità pubblica e spesso insorge in ceppi

già resistenti ad altre classi di antibiotici.

Il genere Helicobacter appartiene al phylum Proteobacteria. Famiglia degli Helicobacteriaceae. H. pylori è un Gram-.

Spiraliforme. Mobile per presenza di 5-6 flagelli unipolari. Aerobio-anaerobio facoltativo. Presenta un’intensa e peculiare

attività ureasica. L’uomo è il principale serbatoio noto di questo batterio. La modalità di trasmissione più probabile è quella

oro-fecale. La sua scoperta (1983) si deve a un evento casuale: gli scienziati Robin Warren e Barry Marshall dimenticarono

nell'armadietto del loro laboratorio delle piastre contenenti succhi gastrici (fino all'epoca si riteneva che lo stomaco fosse

sterile). Dopo poco tempo si notò la formazione di una patina sulla superficie di tali piastre. Inizialmente vennero classificati

come appartenenti al genere Campylobacter e successivamente riclassificati come Helicobacter. Nel 2005 Marshall e

Warren ricevettero il Premio Nobel per la medicina proprio grazie alla scoperta dell‘ H. pylori. Oggi si stima che circa il 90%

delle ulcere duodenali e l'80% di quelle gastriche siano di origine infettiva.

CARATTERISTICHE

Adesine: permettono l’adesione all’epitelio gastrico garantendo un ancoraggio sufficientemente saldo ed in grado di

contrastare il turnover del muco ed i movimenti peristaltici della parete gastrica.

Ureasi: idrolizza l’urea presente normalmente nello stomaco producendo ammoniaca (NH ) e anidride carbonica (CO ).

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L'ammoniaca contrasta l'ambiente acido della mucosa gastrica e aiuta nella colonizzazione di H. pylori.

Tossina vacuolante (VacA): circa il 60% dei ceppi produce la VacA. È una tossina multi-funzionale. Causa una severa

vacuolizzazione cellulare con conseguente disfunzione cellulare. È in grado di innescare la cascata apoptotica stimolando

il rilascio del citocromo c dal mitocondrio al citoplasma con conseguente attivazione delle caspasi e morte cellulare. Si

lega a proteine presenti a livello della membrana innescando segnali infiammatori.

Cytotoxin associated gene A: è una citotossina denominata CagA (il gene specifico).

Viene ‘ iniettata’ direttamente all’interno delle cellule ed alterando i segnali

intracellulari favorisce la trasformazione maligna delle cellule epiteliali gastriche.

CagA aumenta anche l'infiammazione gastrica stimolando un’intensa secrezione di IL-

8 da parte delle cellule della mucosa gastrica.

I batteri vacA e cagA+: sono denominati di tipo I (sono quelli dotati di maggiore

+

patogenicità ed associati all’evoluzione ulcerosa dell’infezione). I batteri vacA- e

cagA- :sono denominati di tipo II (sono quelli associati ad un’evoluzione benigna o

asintomatica). 43

PATOGENESI

Nel primo stadio dell’infezione il batterio deve raggiungere e colonizzare la mucosa gastrica. Attraversa lo strato mucoso

grazie ai flagelli, neutralizza l’acidità dell’ ambiente gastrico ed aderisce alla mucosa grazie alle adesine. Una volta che H.

pylori ha aderito alla mucosa gastrica le citossine, i sottoprodotti dell’ureasi, e produzione di svariati enzimi danneggiano

la mucosa gastrica. Allo stesso tempo le cellule della mucosa gastrica sono indotte ad una notevole produzione di IL-8

(chemochina) che richiama localmente neutrofili, monociti, linfociti T. Le cellule immunitarie infiltrate concorrono al

danno della mucosa gastrica. H. pylori riesce a sfuggire al killing intracellulare da parte dei fagociti producendo catalasi e

superossido dismutasi e danneggia i fagociti tramite la tossina vacuolante e la liberazione dello ione ammonio

(sottoprodotto dell’ureasi). La cronicizzazione dell’infezione porta alla perdita di ampie porzioni di mucosa con formazione

della lesione ulcerosa. MANEFESTAZIONI CLINICHE

Gastrite, ha una fase acuta caratterizzata da: senso di pienezza, nausea, vomito e ipocloridria. Può evolvere in gastrite

cronica e in circa il 15-16%