Appunti di microbiologia

Microbiologia

Introduzione

La cellula è la più piccola unità vivente, è invisibile a occhio nudo. Esistono organismi formati da una sola cellula (unicellulari) e organismi formati da più cellule (pluricellulari) e sono divisi in due regni: regno animale e regno vegetale. Le cellule possono essere eucarioti; possiedono un nucleo ben distinto dal citoplasma e possiedono una membrana nucleare, il DNA genomico viene replicato e trascritto, l’apparato per la sintesi proteica si trova nel citoplasma ed è costituito principalmente da ribosomi. Nel citoplasma si trovano anche i mitocondri.

Le cellule possono essere anche procarioti, che hanno un’organizzazione primitiva e il nucleo non è ben definito. Il genoma è nel citoplasma che in questo caso non presenta i mitocondri. La microbiologia è quella branca di biologia volta allo studio dei microrganismi, ovvero esseri viventi con dimensioni minori di 0,1 mm. In genere sono unicellulari ma possono essere anche pluricellulari. I microrganismi possono essere benefici per l’uomo ma possono anche portare allo sviluppo di malattie o infezioni.

I microrganismi si distinguono in 3 regni naturali:

• Monere: organismi unicellulari procarioti a riproduzione asessuata (batteri)
• Protisti: organismi unicellulari eucarioti a riproduzione asessuata e/o sessuata (alghe e protozoi)
• Funghi: organismi unicellulari o pluricellulari eucarioti a riproduzione sessuata e/o asessuata (lieviti e muffe)

I virus non sono qualcosa di vivente, non sono microrganismi e sono molto più piccoli dei microrganismi. Non hanno organizzazione cellulare, sono costituiti da un contenitore proteico detto capside, al cui interno è contenuto un acido nucleico, ovvero il genoma virale (DNA, RNA).

Le vie di trasmissione dei virus

I virus possono entrare nell’organismo attraverso diverse vie, che sono:

• Per via respiratoria: è la più comune (morbillo, varicella, coronavirus)
• Per via gastrointestinale: circuito fecale – orale (attraverso la deglutizione di cibi o bevande contaminate; mancanza di igiene)
• Contagio sessuale: dovuto alla mancata protezione durante il rapporto
• Tramite vettori inanimati: nel caso in cui sono contaminati da sangue di soggetto infetto
• Attraverso vettori biologici
• Attraverso trasfusioni di sangue o trapianti d’organi
• Per via verticale: da madre a figlio (infezione congenita, con natale, perinatale)

Le vie di trasmissione di infezioni batteriche

Il corpo umano dopo la nascita non è più sterile, ma viene colonizzato da microrganismi che hanno funzioni benefiche come produrre le vitamine e proteggere da microrganismi esterni. I distretti colonizzati sono: la cute, le mucose, le vie aeree, l’apparato intestinale e la congiuntiva. I distretti che rimangono sterili dopo la nascita sono: le vie sanguigne, gli organi interni, il sistema nervoso.

I batteri, oltre alle funzioni benefiche, possono causare anche malattie e infezioni che possono essere:

• Infezioni esogene: il microrganismo proviene dall’esterno tramite veicoli e vettori (si parla di patogeno obbligato). Le vie di trasmissione delle infezioni esogene possono essere: penetrazione traumatica, via respiratoria, contagio sessuale, via fecale – orale, trasmissione verticale, inoculazione da punture di insetti o morsi di animali.
• Infezione endogene: i microrganismi interni colonizzatori (si parla di patogeno opportunista) provocano una malattia per un malfunzionamento delle difese che può essere causato da diversi fattori: età, traumi, ferite, immunodepressione.
• Infezioni ospedaliere: sono dovute da patogeni esogeni o endogeni resistenti ai farmaci-antibiotici, i fattori favorevoli sono: terapie e manovre strumentali come il catetere o le trasfusioni.

Le vie di trasmissione di infezioni da protozoi

Le vie di trasmissione dei protozoi sono:

• Circuito fecale-orale: attraverso cibo o bevande contaminati (alcuni esempi sono i protozoi: toxoplasma gondii, giardia, cryptosporidium).
• Punture di artropodi: attraverso insetti (un esempio è il plasmodio della malaria [zanzara], un altro esempio di protozoi è la leishmania [moscerini]).
• Trasmissione verticale: da madre a figlio (toxoplasma gondii).
• Via respiratoria: attraverso l’inalazione/respirazione di amebe a vita libera.
• Via genito urinaria: tramite contagio sessuale (un esempio di protozoi è il trichomonas vaginalis).

Le vie di trasmissione di infezioni da funghi

Esistono diverse tipologie di infezioni causate dai funghi, queste sono:

• Micetismo: causato dall’ingestione di funghi velenosi.
• Micotossicosi: le micotossine possono causare effetti tossici acuti e cronici se assunte da animali vertebrati.
• Micosi: l’infezione dei mammiferi è un evento accidentale e si classifica in base alla virulenza in: patogeni veri (causano micosi negli individui sani) e patogeni opportunisti (colpiscono individui debilitati o immunocompromessi).

Esistono varie tipologie di micosi da funghi:

• Micosi superficiali: infezione dall’ambiente o per contagio interumano (esempio pitiriasi versicolor).
• Micosi (muco)cutanee: infezione dall’ambiente, dagli animali domestici, interumana: infezione endogena (esempio candidosi, dermatofitosi).
• Micosi sottocutanee: infezioni per innesto traumatico come per esempio le spine, i rovi, le schegge (sporotricosi, zigomicosi).
• Micosi profonde o sistemiche: sono infezioni per inalazione (candidosi, aspergillosi, criptococcosi).

I virus

I virus non sono microrganismi viventi e non hanno organizzazione cellulare, si definiscono come entità biologiche che devono infettare una cellula ospite per ‘manifestarsi’, quindi è un parassita endocellulare obbligato. Le dimensioni dei virus si misurano in nanometri e sono da circa 20 a 350 nm. I componenti dei virus sono un contenitore proteico di forma regolare (chiamato capside) e un acido nucleico (DNA/RNA), in base alla forma regolare si trovano virus a simmetria icosaedrica, a simmetria elicoidale, ma si possono anche trovare altri virus rivestiti da un ulteriore pericapside formato da un doppio foglietto lipidico e le proteine.

Il genoma all’interno del virus è un acido nucleico, o il DNA, o l’RNA; i due tipi non coesistono mai all’interno di un virus. Il genoma virale è generalmente aploide, in cui i geni compaiono una singola volta, ma esistono virus anche diploidi come il virus dell’HIV.

I virus a genoma RNA

I virus a RNA possono avere: RNA a polarità + o RNA a polarità -. I virus a RNA +, una volta introdotti nella cellula, possono già comportarsi da RNA messaggero e verranno tradotti in proteine dai ribosomi cellulari. I virus a RNA -, una volta introdotti nella cellula, devono riuscire a trasformare il loro genoma negativo in RNA + (ossia messaggero). Per fare ciò necessitano di enzimi particolari detti RNA polimerasi a RNA-dipendente.

La replicazione dei virus

Il virus deve per forza infettare una cellula per manifestarsi, riprodursi e trasmettersi seguendo le fasi del ciclo di replicazione (attacco, penetrazione, esposizione dell’acido nucleico, trascrizione dell’mRNA, replicazione del DNA, trascrizione delle proteine, assemblaggio dei virioni, liberazione della progenie). La replicazione del genoma di virus a DNA avviene nel nucleo della cellula infettata; per i virus del vaiolo e dell’epatite B, la replicazione del DNA si svolge nel citoplasma. La replicazione del genoma di virus a RNA avviene nel citoplasma della cellula infettata; per il virus dell’HIV, il ciclo replicativo si svolge nel nucleo della cellula.

Liberazione della progenie virale

La liberazione della progenie avviene in modo diverso a seconda che si tratti di virus che hanno solo il capside o che si tratti di virus che hanno il pericapside:

• Per i virus che hanno solo il capside, la liberazione delle cellule virali è un processo abbastanza semplice: la cellula si rompe e rilascia i virus all’esterno (processo di lisi).
• Per i virus che hanno il pericapside (acquisito mediante un processo di gemmazione), la gemmazione attraverso la membrana citoplasmatica coincide con la liberazione del virus dalla cellula infettata all’ambiente.

Coltivazione dei virus

Dato che i virus sono parassiti intracellulari obbligati, per la loro coltivazione è necessario utilizzare colture cellulari o embrioni di pollo. La coltivazione in laboratorio consente lo studio delle caratteristiche dei virus, la produzione di vaccini e la ricerca di nuovi trattamenti.