batteriologia

VIRULENZA E PATOGENICITA’

Batteri patogeni = in grado di instaurare un’infezione e provocare un danno nell’ospite. La

differenza tra patogeni e non patogeni non è netta, perché ci sono dei batteri assolutamente

patogeni che possono non dare malattia, mentre ci sono dei batteri saprofiti che invece possono

dare malattia. E’ sempre relativo al rapporto con un determinato ospite.

Bilancia della patogenicità = l’evolversi verso la malattia è determinato da fattori legato a

quell’organismo e fattori legati all’ospite. Infatti ci sono altri batteri che vengono detti “patogeni

opportunisti” che sono capaci di causare malattia solo negli individui che non hanno un corredo di

difese perfettamente funzionante, e vengono detti anche patogeni occasionali o a patogenicità

condizionata (condizionata dallo stato di difese dell’ospite). Mentre i patogeni primari sono quelli

che sono in grado di dare malattia in un individuo che ha un corredo di difese perfettamente

funzionante.

I batteri all’interno dell’ospite possono ritrovarsi negli spazi intercellulari o all’interno delle cellule.

L’interno delle cellule offre un certo vantaggio ai batteri se questi riescono a sopravvivere al loro

interno, perché sono protetti dalle difese dell’organismo, dagli anticorpi, dal complemento, ecc.

Per alcuni batteri questa fase è transitoria, ad esempio le Shigelle (enterobatteriacee, Gram-), la

Salmonella (Gram- , asporigeno, anaerobio facoltativo) ecc, utilizzano questa fase di passaggio

intracellulare per spostarsi dalla superficie della mucosa intestinale ai tessuti più profondi. Mentre

ci sono altri microrganismi che non hanno la via sintetica dell’ATP (Chlamydie, ecc.) per cui

devono utilizzare quelle della cellula, e quindi sono dei parassiti endocellulari obbligati, che per

moltiplicarsi utilizzano l’ATP prodotto dalla cellula nella quale si trovano, e quindi hanno una vita

intracellulare per tutto il periodo in cui si instaura l’infezione e poi la malattia nell’ospite. La maggior

parte degli altri batteri si moltiplica nello spazio intercellulare, e questi possono essere coltivati su

normali terreni di coltura in laboratorio, perché non hanno bisogno di cellule ma soltanto di

sostanze nutrienti. I terreni di coltura vengono chiamati “abiotici” = privi di vita, senza organismi

viventi. Gli altri organismi Chlamydie e Rickettsie hanno bisogno, per essere coltivati in vitro, di un

terreno che contenga anche cellule, perché altrimenti non si riproducono. Il potere patogeno di un

battere è dato dalla virulenza e dalla patogenicità.

Virulenza = capacità di instaurare un’infezione e di cambiarla, di moltiplicarsi in vivo.

Patogenicità = capacità di causare un danno e quindi la malattia che ne deriva.

La virulenza è dovuta ad un insieme di meccanismi e fattori diversi che sono tutto quell’insieme di

meccanismi che consentono al battere di causare un’infezione e di estenderla. Invece i fattori di

patogenicità sono tutti quei meccanismi che causano un danno alle difese dell’ospite. (*)

diagramma di flusso dell’infezione verso la malattia.

Primo step: adesione, incontro causale del microrganismo con l’ospite. Oltre a questo bisogna che

il microrganismo sia capace di rimanere dove si è adeso, deve avere meccanismi che gli

permettano di non farsi portar via dai flussi (urina, muco vie respiratorie, peristalsi intestinale),

deve aderire bene alle mucose. Poi deve avere la capacità di superare le difese dell’ospite. Dopo

che si è instaurata l’infezione e il battere comincia a moltiplicarsi, produce delle sostanze,

soprattutto enzimi extracellulari che si concentrano in un punto e gli permettono poi di degradare la

sostanza intracellulare e danneggiare le cellule, in modo che possa invadere il tessuto, e questo

sono le sostanze invasive.

ADESIONE. Deve avvenire tra strutture che si trovano sulla superficie del battere, e altre che si

trovano sulla superficie delle cellule dell’ospite, principalmente delle mucose, perché una delle vie

di ingresso più frequenti è rappresentata dalle cavità che si aprono verso l’esterno, tutte rivestite

da mucose. Queste strutture di superficie del battere in genere sono strutture proteiche, e non

hanno un’adesione casuale, ma riescono ad aderire e riconoscere specificamente delle molecole

presenti sulle cellule della mucosa, in genere glicoproteine o glicolipidi. Per i Gram- ci sono

strutture proteiche vere e proprie che servono per l’adesione, e quindi si identificano con le

adesine (pili e fimbrie). Nei Gram+ sono le stesse proteine della parete (non c’è membrana

parietale esterna!!) che svolgono questa funzione di adesine, per esempio nello Streptococcus

Pyogenes c’è una proteina, la M, che complessa con gli acidi teicoici e serve per l’adesione alla

mucosa della faringe, quindi non ci sono strutture vere e proprie. Le adesine determinano anche la

sede iniziale della colonizzazione da parte del battere, perché riconoscono specificamente delle

molecole che si trovano alla superficie delle cellule delle mucose, e quindi non tutte sono uguali.

(*) esempi = ceppi produttori di enterotossina di E.Coli possiedono un pilo specifico che permette

di aderire alla mucosa dell’intestino tenue e quindi di dare la forma patogena = diarrea. Lo

S.Pyogenes ha la proteina M complessata con gli acidi teicoici per l’adesione, e oltre a quello ha la

proteina F che si lega specificamente alla fibronectina della mucosa della faringe, ed è infatti uno

dei principali responsabili delle faringiti. Altre strutture di adesione sono la capsula e il glicocalice,

o strato mucoso che dir si voglia. La capsula è una sostanza amorfa che circonda il battere ed è

costituita da polimeri polisaccaridici. Per lo Streptococcus Mutans (Gram+, anaerobio facoltativo) è

un importante fattore di virulenza perché gli permette di attaccarsi ai denti. Ci sono anche altri

batteri che utilizzano la capsula per aderire soprattutto alle mucose, per esempio il Bacteroides

fragilis (anaerobio, Gram-, asporigeno) è circondato da una capsula che gli permette di aderire alla

mucosa intestinale. Fa parte del microbiota intestinale ma in alcuni casi può dare anche della

patologia.

Il glicocalice o strato mucoso è importante perché è alla base della formazione dei biofilm, che si

è scoperto essere molto importanti, in quanto offrono ai microrganismi una protezione nei confronti

di diversi fattori di difesa sia dell’organismo, sia per quanto riguarda l’attività degli antibiotici. I

biofilm si possono formare sia su tessuti vivi che su superfici inerti. I tessuti vivi in genere sono le

mucose, mentre le superfici inerti sono rappresentate da dispositivi medici impiantabili, che

vengono utilizzati sempre di più in medicina, per esempio le protesi dentarie, le valvole cardiache, i

cateteri vascolari, le protesi ortopediche, ma anche cose più semplici come fili di sutura. Su tutte

queste superfici inerti si possono formare dei biofilm all’interno dell’organismo, che possono

essere formati da una sola specie batterica, o più frequentemente da più specie.

Dal punto di vista medico sono più importanti quelli formati da una sola specie batterica, perché

sono responsabili di infezioni difficilissime da curare, ad esempio tra i Gram- lo Pseudomonas

Aeruginosa e l’Escherichia Coli che possono formare dei biofilm costituiti da una sola specie.

Mentre tra i Gram+ lo Staphylococcus Epidermidis e lo Staphylococcus Aureus possono formare

biofilm. I batteri di solito hanno una vita libera, viene detta planctonica quindi sono liberi nello

spazio intercellulare o nei fluidi corporei, possono però aderire a delle superfici biologiche o inerti.

All’inizio ci sarà un legame debole, formato solamente dalle forze di van der Waals. Se i sistemi di

difesa dell’organismo non sono capaci di allontanare subito questo battere dalla superficie inerte,

si possono stabilire dei legami più stabili, dopodiché il battere comincia a produrre questa matrice

polisaccaridica polimerica e comincia a riprodursi, e così si ha l’inizio della formazione del biofilm.

A questo punto anche batteri che non sono capaci di aderire autonomamente alla superficie inerte

possono essere inseriti nel biofilm, perché si possono attaccare o alla matrice polimerica

polisaccaridica, o al battere stesso, così che il biofilm comincia a crescere sia per la

moltiplicazione dei primi colonizzatori, sia perché si aggiungono altri batteri dall’esterno. Poi

raggiungono un equilibrio in cui alcune cellule muoiono, e altre si riproducono. I batteri all’interno

del biofilm hanno delle proprietà diverse rispetto ai batteri con vita libera, hanno un metabolismo

molto molto ridotto, si trovano in questo gel denso e si riproducono molto lentamente, e poi sembra

che comunichino tra di loro. Possono comunicare tra loro in modo da mettere in atto una risposta

biologica a degli stimoli ambientali, ad esempio si è scoperto che possono comunicare tra loro con

il sistema del Quorum Sensing, cioè “valore soglia”, e questo metodo si attua mediante delle

molecole segnale, che sono prodotte dal battere stesso, che ha anche sulla superficie della

membrana dei recettori per queste molecole segnale. Quando queste si accumulano

nell’ambiente, nel biofilm, si legano ai recettori, e questo legame fa partire un segnale che provoca

la trascrizione e poi traduzione di geni particolari che determinano una risposta, ma questo

succede in tutti i batteri che fanno parte del biofilm. Per questo, in questo modo, i batteri del biofilm

rispondono tutti insieme alle condizioni ambientali con questo sistema. Importanza del biofilm per

la resistenza agli anticorpi, in quanto i batteri sono protetti da questa matrice, e quindi gli antigeni

di superficie sono inaccessibili agli anticorpi. Resistenza alla fagocitosi e al complemento che non

si può attivare, proprio perché i batteri sono tutti ricoperti da questo biofilm. L’altra resistenza è

ovviamente quella agli antibiotici, con due meccanismi: uno è l’adsorbimento aspecifico ai polimeri

polisaccaridici della matrice, e l’altro è dovuto al fatto che la maggior parte degli antibiotici e

antibatterici, sono attivi su batteri che sono attivamente metabolizzanti, cioè che crescono e si

riproducono ecc, però nel biofilm i batteri sono quasi inerti, hanno un metabolismo ridotto, per cui

l’antibiotico da una parte arriva all’interno della cellula batterica in concentrazione più bassa, e poi

essendo le cellule batteriche quasi quiescenti, non ha attività. E da qui il problema delle infezioni

sostenute dal biofilm.

Tornando all’adesione: quando il batter