Appunti immunologia: infezioni batteriche micotiche e patologie

MALATTIE SOSTENUTE DA MICRORGANISMI

Le malattie sostenute dai microrganismi possono derivare da due differenti infezioni:

 Da infezione endogena: anormale espansione numerica di una specie in un distretto e trasferimento

di microrganismi in altri distretti;

 Da infezione esogena: materiale inanimato, animali infetti (zoonosi) e soggetti infetti (malattia

infettiva o contagiosa.

-Modalità di trasmissione

 Trasmissione orizzontale

o Contatto diretto con secrezioni

o Contatto sessuale

o Trasfusioni e trapianti d’organo

o Inoculazione accidentale

o Morsicature e graffi

o Ingestione di veicoli contaminati (acqua e alimenti)

o Vettori (insetti, artropodi)

 Trasmissione verticale

o Transplacentare

o Perinatale (al momento dell’attraversamento del canale del parto).

Appunti di microbiologia-immunologia e specie batteriche

FASI DEL PROCESSO INFETTIVO

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Esposizione a patogeni Adesione a cute o mucose invasione attraverso l’epitelio Tossicità o

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Invasività Danno ai tessuti, malattia.

Per iniziare il processo infettivo, il batterio devi prima ancorarsi alle mucose.

 ADESIONE: i batteri o i virus in grado di iniziare il processo infettivo, spesso aderiscono a cellule

epiteliali in maniera specifica grazie a interazioni tra molecole presenti sull’ospite e sul patogeno.

L’adesione è importante per la colonizzazione dei batteri sulle mucose e per l’inizio dell’infezione.

Molto importanti sono le adesine, strutture superficiali dei batteri che si legano a recettori specifici

presenti sulle cellule che formano gli epiteti mucosi. Si tratta di glicoproteine o lipoproteine (proteine

di fimbrie e pili nei Gram -), acidi teicoici e proteine della parete dei Gram + e polisaccaridi della

capsula. Le adesine possono interagire con i recettori sulla superficie di cellule fagocitarie. La capsula

può mascherare le adesine sottostanti come ad esempio i pneumococchi capsulati che non vengono

fagocitati in quanto non vengono riconosciuti dalle cellule fagocitarie.

 COLONIZZAZIONE: i batteri o i virus concorrono con specie microbiche commensali. La

colonizzazione è la fase successiva all’adesione e comporta la moltiplicazione batterica. Espressione

genica programmata è controllata dal Quorum Sensing. Per moltiplicarsi un batterio deve trovare un

ambiente nutrizionale favorevole (temperatura, pH, scambi gassosi, osmolarità, nutrimenti

essenziali, tra cui il ferro). Superare le difese dell’ospite (presenza di IgA, rimozione meccanica da

muco o desquamazione epiteliale, enzimi). La colonizzazione batterica può arrestarsi a livello della

mucosa, a causa di processi infiammatori locali per la presenza delle immunoglobuline A. La

colonizzazione può anche rimanere sulla mucosa ma produrre prodotti tossici solubili nel resto

dell’organismo oppure diffondersi attraverso la sottomucosa ai tessuti profondi, e da qui per le vie

ematiche o linfatiche nel resto dell’organismo.

Una volta che il batterio si è ancora alla mucosa e trova le condizioni metaboliche opportune, inizia a

moltiplicarsi formando una colonia, producendo prodotti tossici (tossine, esoenzimi ecc), danneggiando la

mucosa, penetra nei tessuti profondi scatenando batteriemia ( circolo sanguigno) e/o setticemia.

I batteri devono produrre sostanze che agiscono contrastando le difese dell’ospite. Queste sostanze si

dividono in due categorie:

 Aggressine: sostanze che promuovono la crescita batterica in vivo, inibendo le difese dell’ospite. Esse

sono importanti nel primo decisivo periodo dell’infezione, bloccano la fagocitosi e la digestione

intracellulare dei batteri.

 Tossine: sostanze responsabili della sintomatologia morbosa ed in alcuni casi della morte dell’ospite.

-AGGRESSINE

Le aggressine sono sostanze che promuovono la crescita batterica in vivo inibendo le difese dell’ospite.

Svolgono un ruolo importante nella prima fase dell’infezione. Vengono prodotte delle sostanze che

inibiscono il sistema perossidasico. Si producono esoenzimi, come ialuronidasi, proteasi, DNAsi, lipasi e

collagenasi, che favoriscono l’apertura di varchi nei tessuti, che consentono la diffusione dei batteri che li

producono.

 Coagulasi: trasforma il fibrinogeno in fibrina che si deposita intorno al batterio e ciò fornisce

resistenza al batterio contro la fagocitosi

 Ialuronidasi: depolimerizza l’acido ialuronico, componente del tessuto connettivo

 Chinasi: trasforma il plasminogeno in plasmina in grado di dissolvere i coaguli di fibrina

 Collagenasi: distrugge il collageno del tessuto muscolare

-TOSSINE

Le tossine sono delle sostanze responsabili della sintomatologia morbosa causata da l’infezione che talune

volte porta alla morte dell’ospite. Alcune tossine possono causare emolisi, shock sistemico, leucolisi, diarrea,

Appunti di microbiologia-immunologia e specie batteriche

vomito, esantema da scarlatina, coaguli di fibrina ma anche uccidere le cellule. Si possono differenziate due

classi di tossine: le esotossine e le endotossine.

 Esotossine: sono tossine di natura proteica, prodotte in forma solubile da batteri e diffuse nei tessuti

dell’ospite da Gram+ e Gram- ;

 Endotossine: natura lipopolisaccaridica, liberati in seguito a disgregazione del batterio, SOLO GRAM-

-Esotossine

Le esotossine si liberano nell’ambiente esterno, si possono separare per filtrazione, centrifugazione. Le

esotossine sono di natura proteica, sono prodotte sia dai batteri gram positivi che batteri gram negativi. Sono

tossine termolabili e resistono ai succhi gastrici tranne per l’enterotossina stafilococcica e botulinica.

Il loro potere tossico è neutralizzato dall’anticorpo specifico. Le esotossine hanno un elevato potere antigene.

In seguito a trattamento, ad esempio con formaldeide, perdono il potere tossico, ma conservano quello

antigene, trasformandosi in anatossine utilizzate per indurre immunità attiva (vaccini) e preparare sieri

immuni antitossici (inoculazione in grossi animali). Le esotossine possono essere codificate da DNA

plasmidico, enterotossina di E.coli, tossina B di anthracis, e da DNA batteriofagico, tossina difterica o

botulinica. Le esotossine possono presentarsi in forma monomerica, costituite da una sola molecola proteica.

La maggior parte sono dimeri formati da due diversi peptidi tenuti insieme da legami disolfuro, detti A (active)

e B (binding). Il peptide B è capace di interagire con i recettori presenti sulla superficie della cellula bersaglio,

provocando nella membrana cellulare una serie di alterazioni che consentono ola traslocazione intracellulare

del peptide A che è quello dotato dell’azione tossica specifica. Alcune tossine possono avere una struttura

multimerica dove il componente B è un oligomero formato da un cerco numero di peptidi identici o diversi.

1. Il batterio produce e rilascia esotossine

2. La componente vincolante (B) di esotossine si attacca ai recettori della cellula

3. Il legame A-B entra nella cellula per endocitosi

4. L’esotossina viene racchiuso da una membrana durante la pinocitosi

5. Le componenti A e B dell’esotossina si separano. La componente A altera le funzioni della cellula

ospite inibendo la sintesi delle proteine. La componente B viene rilasciata dalla cellula ospite.

Le esotossine agiscono attraverso un meccanismo d’azione:

 Specificità

 Intensità dell’azione tossica

 Le dosi mortali sono di 2x10^-5 ug della tossina Botulinica e 1.5 mg delle altre tossine

Classificazione

Le esotossine possono essere classificate in modi diversi:

 Composizione chimica (proteine, lipide, LPS)

 Bersaglio primario cellulare o tissutale (citotossiche, pantrope, enterotossine e neurotossine)

 Meccanismo molecolare d’azione (tossine ADP-ribosilanti)

 Molecola bersaglio intracellulare (proteina G)

 Maggiori effetti biologici (dermonecrotiche, emolitiche)

 In base all’organismo che la produce (tossina del Colera, Tossina della Pertosse)

In base al meccanismo d’azione e dell’effetto tossico si distinguono in:

1. Tossine che agiscono a livello della superficie cellulare: tossina esfoliativa, tossine emolitiche o

citolitiche e tossine ciliostatiche;

2. Tossine che inibiscono la sintesi proteica con attività ADP ribosilante o direttamente: tossina

difterica e tossina Shiga, Shiga-like;

3. Tossine ADP ribosilanti che agiscono alterando il contenuto intracellulare di AMP-ciclico: tossina

della pertosse ed enterotossine;

4. Tossine neurotrope che interferiscono con la trasmissione degli impulsi nervosi: tossina tetanica e

botulinica;

5. Esotossine che agiscono come superantigeni: tossine di tipo I

Appunti di microbiologia-immunologia e specie batteriche

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ESOTOSSINE DI TIPO I superantigeni agiscono a livello della superficie cellulare

I superantigeni sono proteine batteriche ad azione toxin-like che attivano le cellule T CD4+ legandosi

aspecificamente (senza presenza di antigene specifico) al T cell receptor (TCR) ed al complesso maggiore di

istocompatibilità di classe II (MHC-II) dei macrofagi. L’interazione aspecifica APC-linfocita T mediata dal

superantigene si traduce nella attivazione e proliferazione delle cellule T e nell’attivazione dei macrofagi con

rilascio di elevate dosi di diverse citochine: dapprima IL-2 (febbre, nausea, vomito, diarrea) che, a sua volta,

stimola la sintesi di altre citochine (Il-1, IL-8, TNF-a, PAF(platelet activating factor)) coinvolte nella patogenesi

dello shock (danno endoteliale, CID (coagulazione intravasale disseminata), insufficienza respiratoria).

Alcuni superantigeni di origine microbica possono causare sintomatologie differenti:

 Tossine-1 della sindrome shock tossico (TSST-1): prodotte da alcuni ceppi di S.aureus che causano

la sindrome dello shock tossico (febbre, ruch, shock)

 Enterotossine, prodotte da S. aureus: causano tossinfezione alimentare con sintomatologia che

presenta nausea, febbre, vomito e diarrea. La tossina stimola il vago causando vomito incoercibile.

 Tossina pirogenica, prodotta da ceppi invasivi di S. pyogenes: prodotta da ceppi invasivi di

streptococchi B-emolitici di gruppo A. questa esotossina è una proteasi che degrada il tessuto

muscolare (miosite) o la guaina di rivestimento del muscolo (fascite necrotizzante), talvolta possono

causare psoriasi.

 Heat-stable toxins (STA) di ceppi enterotossigenici di E. coli

 Antigeni di M. tuberculosis, del virus rabbico e di HIV: possono essere considerati superantigeni

 Tossine emolitiche: sono enzimi che producono pori nella membrana cellulare, digeriscono materiali

cellulari, alterano la composizione della membrana

Malattia di Ritter o sindrome della cute ustionata

La principale è la tossina esfo-

Liativa o tossina epidermica

Prodotta da alcuni ceppi di S.

Aureus. È responsabile della

Sindrome della cute ustionata

o