Batteriologia (parte dell'esame di microbiologia medica)

Batteriologia

Gram positivi stafilococchi

Caratteristiche morfologiche

Cocchi, Gram+, forma sferica, disposti a grappolo;

• Diametro: 0,5-1,5 µm;
• Immobili;
• Capsulati;
• Asporigeni = assenza di endospore;

Caratteristiche metaboliche

• Aerobi;
• Anaerobi facoltativi —> in anaerobiosi fermentano il glucosio

Caratteristiche colturali

• Possono vivere in presenza/assenza di O₂;
• Alofili = tollerano elevate concentrazioni di sale;
• Temperature tra 18° e 40°C —> mesofili;
• Catalasi positivi —> enzima che scinde H₂O₂ in H₂O e O₂;

Principale specie: aureus, epidermidis, sapiophiticus

Staphylococcus epidermidis

È la specie più rappresentata a livello cutaneo,

• Patogeno opportunista, coinvolto in infezioni ospedaliere in pazienti immunocompromessi.

Le infezioni ospedaliere sono spesso associate alla colonizzazione ed infezione di cateteri vascolari con la formazione di biofilm.

Staphylococcus saprophyticus

• Non presenta tendenza alla farmaco resistenza
• Generalmente è coinvolto nelle infezioni urinarie grazie alla sua capacità adesiva alle cellule uretrali;
• Colpisce soprattutto le donne in età fertile.

Staphylococcus aureus

• Maggiore patogeno nell’uomo;
• Presente a livello cardiaco e nasofaringeo;
• Frequente lo stato di portatore;
• Colonie di colore giallo-oro per la presenza di carotenoidi che si formano durante la loro crescita;
• Fermenta la namite per ricevere il carbonio;

Fisiologia e struttura

Capsula polisaccaridica —> protezione dei batteri dalla fagocitosi di neutrofili e macrofagi. Strato gelatinoso o Biofilm —> lega i batteri ai tessuti ed ai corpi estranei. Peptidoglicano —> costituisce la parete batterica; ha attività endotossina-simile; stimola la produzione di pirogeni endogeni; attiva il complemento; produce IL1; causa aggregazione di neutrofili. Acidi teicoici —> legati al peptidoglicano, stimolano la risposta anticorpale. Acidi lipoteicoici —> legati ai lipidi della membrana plasmatica. Proteina A —> proteina di adesione; lega il recettore per le Fc delle IgG; previene in questo modo la clearence immunitaria anticorpo-mediato di S. aureus.

Patogenesi ed immunità

L’espressione dei fattori di virulenza (esotossine, esoenzimi, componenti strutturali) è regolata da AGR —> regolatore genico accessorio.

Tappe

• Eludere la fagocitosi: Capsula —> non permette adesione del complemento, Strato gelatinoso, Proteina A —> lega la porzione Fc delle immunoglobuline
• Aderenza ai tessuti dell’ospite: Antigeni di superficie —> - Antigene capsulare: acido glucosaminouronico; - Antigeni parietali —> Proteina A; Fattore di coagulazione/coagulasi: lega il fibrinogeno convertendolo in fibrina insolubile causando la coagulazione o aggregazione degli stafilococchi; Strato gelatinoso;
• Distruzione tissutale: Tossine stafilococciche, Citotossine alfa, beta, gamma, delta, leucocidina PV tossiche per molte cellule inclusi leucociti, eritrociti, macrofagi, piastrine, fibroblasti; Tossina esfoliativa superantigene che causa la cascata di citochine; è una serina proteasi che scinde la desmogleina-1 —> rompe i desmosomi fra le cellule nello strato granuloso dell’epidermide; Enterotossina superantigeni che causano la cascata di citochine; stimolano la proliferazione dei linfociti T; -termostabili (inattivate a temperature di 110°C per 50 minuti e 120°C per oltre 20 minuti); -crioresistenti, -cronoresistenti (anche 18 mesi), -acido resistenti; stimolano la peristalsi intestinale e la perdita di liquidi —> diarrea; raggiungono con lo stimolo in n. simpatico ed il n. vago —> vomito; associate ad intossicazioni alimentari (cibi a maggior contenuto proteico) —> comparsa dei sintomi 1-6 ore dopo l’ingestione; Tossina della sindrome dello shock tossico TSST-1 superantigene che causa la cascata di citochine; -a basse concentrazioni causa la perdita di cellule endoteliali; -ad alte concentrazione ha un effetto citotossico.

Enzimi stafilococcici

Due forme di coagulasi una legata e l’altra libera, trasformano il fibrinogeno in fibrina insolubile. La catalasi converte il perossido d’idrogeno in acqua ossigenata. La ialuronidasi idrolizza gli acidi ialuronici del tessuto connettivo favorendo la diffusione degli stafilococchi nel tessuto. La fibrinilisina scioglie i coaguli di fibrina. La lipasi idrolizza i lipidi. La nucleasi idrolizza il DNA. La penicillinasi idrolizza le penicilline.

Epidemiologia

Lo Staphylococcus aureus è presente nella flora normale della cute, del nasofaringe e delle superfici mucose —> l’adesione alle mucose è mediata da proteine di superficie. I microrganismi possono sopravvivere su superfici secche per lunghi periodi. La diffusione da persona è per contatto diretto o per esposizione a fomiti contaminati; (quindi diretto o indiretto). I fattori di rischio includono la presenza di un corpo estraneo, procedure chirurgiche, uso di antibiotici che sopprimono la normale flora microbica. Pazienti a rischio per malattie a rischio includono: donne con mestruazioni (sindrome dello shock tossico), neonati (sintomi della cute scottata), bambini piccoli (impetigine), cateteri intravascolari (batteriemia e endocardite), pazienti con ridotta funzionalità polmonare (polmonite).

Patologie

Patologie mediate da tossine:

• Sindrome della cute scottata (tossine esfoliative): desquamazione diffusa dell’epitelio nei neonati, vesciche senza batteri o leucociti. L’epitelio è di nuovo intatto dopo 7-10 giorni dalla comparsa dell’anti-tossina. L’impetigine bollosa è una forma localizzata che presenta all’interno delle vescicole dei batteri ed è contagiosa. Infezione superficiale che si sviluppa essenzialmente sul viso e sugli arti. Inizia con una piccola macula e poi si forma una pustola piena di pus su base eritematosa. Diffusione secondaria dell’infezione su siti adiacenti della pelle.
• Avvelenamento da cibo: consumo di cibo contaminato con enterotossina termostabile con insorgenza di vomito, diarrea crampi addominali, risoluzione entro 24 ore. L’intossicazione è causata dalle tossine e non dai batteri.
• Shock tossico (TSST-1): intossicazione multisistemica caratterizzata da febbre —> iniziale crescita nella vagina o in una ferita e poi rilasciata nel sangue. Ipotensione e diffusa eruzione cutanea eritematosa maculare, elevata mortalità in assenza di terapia antibiotica. Una sua forma molto grave è la porpora fulminante.

Infezioni suppurative:

• Impetigine: infezione cutanea localizzata caratterizzata da vescicole di pus con eritema
• Follicolite: impetigine a carico dei follicoli piliferi
• Foruncoli: noduli cutanei dolenti e pieni di pus
• Favo: coalescenza di foruncoli con interessamento sottocutaneo e malattia sistemica (febbre, brividi etc)
• Osteomielite: distruzione del tessuto osseo. L’osteomielite stafilococcica si può presentare dopo episodi traumatici o interventi chirurgici è accompagnata da infiammazione e dolore localizzato e febbre alta.
• Artrite settica: articolazione dolente ed eritematosa con raccolta di pus. L’artrite settica presentano articolazioni anomale dolenti ed eritematosa con raccolta di materiale purulento all’aspirazione.
• Polmonite ematogena: ematogena è comune nei pazienti con batteriemie o endocardite. Gli stafilococchi MRSA sono responsabili di una polmonite necrotizzante.

Trattamento

Hanno sviluppato rapidamente resistenza alla penicillina, mediata dall’enzima penicillinasi. La maggior parte dei stafilococchi è resistente anche alle penicilline sintetiche (MRSA) vancomicina. Antibiotico d’elezione è la vancomicina. Attualmente sono state riscontrate anche resistenze alla vancomicina.

Streptococchi

Caratteristiche generali

Cocchi Gram+, forma sferica, in coppie o a catenelle;

• Diametro 0.5 - 1.5 µm
• Anaerobi facoltativi;
• Crescita capnofilica —> migliore in CO₂
• Sono catalisi negativi.
• Colonizzano quasi tutte le mucose dell’uomo e degli animali;

3 diverse classificazioni in base a:

• Proprietà sierologiche: Gruppi di Lancefield, distinzione in base agli antigeni di superficie. Il carboidrato gruppo specifico, costituisce il 10% del peso secco della cellula, è un dimero di N-acetilglucosamina e ramnosio.
• In base al tipo di antigene polisaccaridico che viene estratto dalle cellule batteriche, gli Streptococchi sono divisi in una ventina di gruppi identificati con le lettere dell’alfabeto da A ad H, da K ad M, da O a V.
• Streptococcus pyogenes appartiene al gruppo A
• Streptococcus agalactiae appartiene al gruppo B

Caratteristiche emolitiche

• - emolisi completa —> beta-emolitici;
• - emolisi incompleta —> alfa-emolitici;
• - emolisi assente —> gamma-emolitici;

Caratteristiche biochimiche

Streptococcus pyogenes

Responsabile di molte malattie suppurative o non supporative

Fisiologia e struttura

• Beta emolitico di gruppo A;
• Diametro 1-2 µm;
• Parete cellulare costituita da peptidoglicano;
• Carboidrato gruppo specifico (antigene dimero di N-acetilglucosamina + ramnosio;
• Proteina M —> fattore di virulenza, ancorata alla membrana citoplasmatica attraversa la parete e sporge al di fuori di essa;
• Capsula —> costituita da acido ialuronico, indistinguibile da quello dei connettivi dei mammiferi. Protezione dalla fagocitosi

Patogenesi ed immunità

Eludere la fagocitosi

• Capsula di acido ialuronico —> ruolo antifagocitosi;
• Proteine M —> impediscono il legame di C3b <— importante mediatore dell’opsonizzazione;
• C5a peptidasi —> serina protesi che inattiva C5a <— fattore chemiotattico per neutrofili e macrofagi + anafilotossina.

Aderenza ai tessuti dell’ospite

• Acido lipoteicoico —> iniziale interazione debole
• Proteina M e proteina F —> interazione più forte

Distruzione tissutale

L’invasione delle cellule epiteliali è mediata da proteine M e F

• Tossine ed enzimi:
• Esotossine pirogene (Spe) mediano la pirogenicità e sono 4; interagiscono con i macrofagi ed i linfociti T helper —> agiscono da superantigeni —> cascata citochinica —> infiammazione;
• Streptolisina Semolisina stabile all'ossigeno, non immunogenica, che provoca la lisi di emazie, leucociti, piastrine; stimola il rilascio del contenuto lisosomiale dopo la fagocitosi con morte della cellula fagocitica; responsabile della β-emolisi su terreni agar sangue;
• Streptolisina O emolisina ossigeno labile in grado di lisare emazie, leucociti e piastrine; è immunogena. Gli anticorpi anti streptolisina O (ASO) si formano molto rapidamente.
• Streptochinasi A e B conversione plsminogeno —> plasmina —> scinda il fibrinogeno in fibrina —> scioglimento coaguli —> diffusione batterio nei coaguli;
• DNAasi Ne sono state identificate 4 (A-D) non sono citolitiche ma depolimerizzano il DNA rilasciato nelle cellule nel materiale purulento; depolimerizzano il DNA —> inducono viscosità —> facilita diffusione batteri nell’organismo.

Epidemiologia

• Colonizzano transitoriamente il tratto respiratorio superiore e la superficie cutanea;
• Faringite ed infezione dei tessuti molli causate da ceppi con differenti proteine M;
• Diffusione attraverso goccioline respiratorie (aerosol) o attraverso soluzioni di continuo della cute dopo contatto diretto con una persona infetta, un veicolo o un artropode;

Categorie a rischio:

• - bambini da 5 a 15 anni (faringite);
• - bambini da 2 a 5 anni con scarsa igiene (piodermite);
• - pazienti con infezioni dei tessuti molli (sindrome streptococcica da shock tossico);
• - pazienti con precedenti di faringite streptococcica (febbre reumatica, glomerulonefrite).

Patologie

Infezioni suppurative

Faringite streptococcica: È la più frequente infezione nei climi temperati in tardo autunno ed inverno; Soggetti a rischio sono bambini in età scolare; Gli adulti soffrono di infezioni ricorrenti e recidivanti; Diffusione aerea o per contatto diretto con saliva; Gli antibiotici risolvono i sintomi ma non eradicano l’infezione; Non fanno parte della flora commensale; Utilizzare penicillina per la terapia; La persistenza della malattia può dipendere dalla capacità di invadere le cellule dell’epitelio respiratorio che sono impermeabili ai farmaci.

Scarlattina: La scarlattina è una complicazione della faringite streptococcica e si verifica quando un ceppo è infettato da un batteriofago temperato che stimola la produzione di una esotossina pirogena. L’eruzione cutanea eritematosa appare inizialmente sulla parte posteriore del torace e poi si diffonde all’estremità.

Piodermite: La piodermite colpisce principalmente in bambini piccoli (2-5 anni) con scarsa igiene personale o dovuta alla puntura di insetti (es. zanzare). Si manifesta soprattutto durante i mesi caldi e umidi dell’estate. In seguito a contatto diretto con persone o con oggetti infetti, dopo di che il microrganismo s'introduce nei tessuti sottocutanei attraverso una lesione della pelle. Si tratta di un'infezione circoscritta purulenta della pelle che colpisce principalmente aree esposte (per es. viso, braccia, gambe). Inizialmente si sviluppano vescicole, che diventano pustole, e in seguito si rompono e formano croste. I linfonodi regionali si possono ingrossare, ma i segni sistemici d'infezioni sono rari. È tipica la diffusione secondaria dell'infezione causata dal grattamento.

Erispela: È una infezione che si instaura essenzialmente agli arti ed al volto, caratterizzata da edema, eritema e dolore; Responsabile è Streptococcus pyogenes; È caratterizzata da macchie rossastre con margini sollevati; L’infezione è intradermica e non è possibile isolare i microrganismi dalla cute; È più frequente negli anziani.

Cellulite: È un'infiammazione acuta del tessuto connettivo sottocutaneo, con dolore localizzato, eritema ed edema; Causata da S. aureus o S. pyogenes, o da Pseudomanas spp, in soggetti con ferite da corpo estraneo o in soggetti con sepsi; I batteri arrivano al derma o per infezioni vicine (foruncolo) o per via ematica (catetere o sepsi).

Fascite necrotizzante: Possono essere causate da infezioni miste di batteri anaerobi ed aerobi che si manifestano dopo interventi chirurgici o causate da Streptococcus pyogenes di gruppo A produttore di tossina pirogena. Si manifesta con una rapida progressione che può portare ad uno shock tossico. Oltre a malessere, mialgia, dolore etc. si ha necrosi delle fasce muscolari.

Sindroma da shock tossico

Infezione sistemica multiorgano che assomiglia alla sindrome stafilococcica da shock tossico, tuttavia la maggior parte dei pazienti presenta batteriemia e segni clinici di una fascite;

Infezione cutanea profonda che implica la distruzione di strati di tessuto muscolare ed adiposo.

Impetiggine streptococcica

Infezioni cutanee da S. pyogenes, frequenti nei bambini in estate nei paesi temperati; Molto contagiosa più diffusa nei ceti svantaggiati; Lesioni presenti sul viso, sulle braccia, e gambe; Lesioni crostose, secche che possono guarire spontaneamente o dopo antibiotici.

Infezioni non supporative

• Febbre reumatica: È una complicazione grave della faringite che colpisce più organi. Si presenta dopo 10-14 giorni l’infezione causando insufficienze valvolari. Caratterizzata da modificazioni infiammatorie del cuore (pancardite), delle articolazioni (artralgie fino all’artrite, dei vasi sanguigni e dei tessuti sottocutanei) È di natura autoimmune, si pensa a predisposizione genetica associata a fattori ambientali.
• Glomerulonefrite acuta: Infezioni cutanee possono essere seguite da glomerulonefrite causata da accumulo di immunocomplessi nella membrana basale del rene. Infiammazione acuta dei glomeruli renali con edema, ipertensione, ematuria e proteinuria. Periodo di latenza dopo l’infezione 10-15 giorni.

Trattamento, controllo e profilassi

La penicillina V o amoxicillina sono i farmaci usati per la faringite; Cefalosporina o macrolide orale per pazienti allergici alle penicilline; Penicilline endovena più clindamicina per infezioni sistemiche. La terapia non è indicata per portatori asintomatici, per tempi prolungati, poiché gli antibiotici distruggono la normale flora protettiva. Iniziare la terapia entro 10 giorni in pazienti con faringite previene la febbre reumatica per pazienti con anamnesi di febbre reumatica è necessaria la terapia antibiotica prima di procedure che possono indurre batteriemie con possibile endocardite.

Streptococcus agalactiae

Beta emolitico di gruppo B

Fisiologia e struttura

Cocchi, Gram+, formano catenelle

• 3 marcatori sierologici:
• - Antigene B: ramnosio + galattosio + N-acetilglucosammina;
• - 9 Polisaccaridi capsulari: residuo terminale di acido sialico che inibisce l’attivazione della via alternativa del complemento, interferendo con la fagocito.