Microbiologia

LPS

→ La parete cellulare dei Gram-negativi presenta un singolo strato peptidoglicanico con uno strato più

esterno contenente uno strato fosfolipidico e lipopolisaccaride (endotossina→ porzione di

lipopolisaccaride, LPS); nello spazio periplasmatico sono contenuti tutti gli enzimi idrolitici che servono a

scindere le macromolecole che passeranno poi attraverso la membrana per arrivare alla membrana

plasmatica.

Sono presenti anche lipoproteine che fanno da ponte tra lo stato di peptidoglicano e la membrana esterna.

Nella membrana esterna ci sono proteine di membrana permeasi (OMP) con la funzione principale di

permettere il passaggio di sostanze (compresi nutrienti, macromolecole e antibiotici) fino ai 7000 Dalton.

Endotossina (LPS) lipopolisaccaride→ presente solo nei gram negativi; ha una porzione idrofobica e una

porzione idrofilica. Ha tre componenti principali:

● lipide A: (porzione idrofobica, verso l’interno) contentene acidi grassi si trova attaccato alle

N-glucosammina-fosfato (conferiscono carica negativa, importante per portare ioni

all’interno del citosol). E’ la componente conservata, strutturale e tossica; è un ottimo

attivatore della risposta del sistema immunitario ;

● Core polisaccaridico: abbondantemente conservata e si trova in modo diverso a seconda

del batterio; è costituito da monomeri zuccherini e conferisce stabilità alla membrana;

● Polisaccaride-O (guarda verso l’esterno): unità ripetute di monosaccaridi (20-50 unità

variabili nelle diverse specie). Componente altamente variabile e antigenica.

NB: L’endotossina è costituita dalla componente tossica (lipide A) e dalla componente antigenica

(polisaccaride-O).

L’endotossina (LPS) viene rilasciata dalla parete in caso di lisi batterica per intervento del nostro sistema

immunitario durante un’infezione batterica. Esistono lipoproteine solubili (LPS-binding protein) prodotte

da epatociti che legano il lipide A e attivano la risposta immunitaria; la LPS viene fagocitata dai

macroregioni dopo cambiamento conformazionale e legame con il recettore CD14. L’attivazione della

risposta infiammatoria provoca la vasodilatazione in corrispondenza della zona interessata in modo tale da

facilitare il raggiungimento degli elementi del sistema immunitario per debellare o limitare l’infezione

batterica.

Cosa succede a livello fisiologico?

Quando più microrganismi entrano nel nostro sistema circolatorio il nostro sistema immunitario viene

sovra-attivato e non riesce più a regolare normalmente l’afflusso di sangue ai vari organi. Le reazioni nel

corpo in caso di rilascio massiccio di LPS:

● Ipotensione, shock;

● Emorragia;

● Insufficienza multiorgano (i diversi organi iniziano a non funzionare più correttamente portando

allo shock settico.

Micobatteri → hanno una parete costituita da un singolo o multiplo strato di peptidoglicano

contraddistinta dalla presenza di lipidi a lunga catena detti acidi micolici che rendono la parete cerosa,

particolarmente impermeabile. Essa causa un’elevata resistenza ad antibiotici, disinfettanti, difese naturali

ed una crescita lenta.

I micobatteri non possono essere colorati e quindi distinti con la colorazione di Gram; per questo è

utilizzata la colorazione di Ziehl-Neelsen che consiste in un procedimento diviso in più fasi: preparazione

sul vetrino, applicazione della fucsina fenicata a caldo per 3-5 minuti. Per decolorare viene utilizzato un

alcol acidificato; il colorante di contrasto è il blu di metilene (20-30 secondi). I micobatteri, per la natura

della loro parete ricca di lipidi, assumono il primo colorante e non vengono decolorati dall’alcol acidificato,

per questo motivo vengono anche detti anche: acido-alcool resistenti.

NB: L’agente eziologico della tubercolosi polmonare (malattia potenzialmente letale) è il Mycobacterium

tubercolosi, un micobatterio acido-alcol notevolmente resistente all’essiccamento e a molti disinfettanti

(resiste a lungo nell’ambiente). Localizzazione dei micobatteri nel parenchima polmonare.

Strutture accessorie della cellula batterica

Pili (Fimbrie)→ Strutture più corte dei flagelli che sono presenti solo in alcuni momenti della vita della

cellula; appartengono sia ai Gram positivi che ai Gram negativi. Hanno una natura proteica (costituite dalla

polimerizzazione di una proteina globulare, la pilina). Hanno la funzione di scambio di materiale genetico

(tramite coniugazione) e di adesione (recettore-specifica mediata da adesine).

Riconoscimento specifico tra antirecettori posti sulle fimbrie (adesine) e recettori sulla superficie delle

cellule eucariotiche. Gli anti recettori posti sui diversi tipi di fimbrie condizionano l’adesione ad epiteli

diversi (tropismo).

Batteri per i quali i pili rappresentano una componente determinante patogenicità:

•Neisseria gonorrhoeae (gonococco);

•Escherichia coli uropatogeno (fimbrie P).

I pili sono importanti per la colonizzazione batterica a livello intestinale, ovvero per mezzo delle fimbrie i

batteri aderiscono all’epitelio intestinale e procedono grazie alla peristalsi. La parete intestinale si può

desquamare→ i batteri fimbriati, moltiplicandosi, danno origine a batteri non fimbriati che passano nel

lume intestinale; questi si moltiplicano a loro volta, danno nuovamente origine a batteri fimbriati che

aderiscono alle nuove cellule epiteliali. L’equilibrio tra batteri fimbriati e non consente la colonizzazione

stabile degli epiteli desquamatizzati.

Flagelli→ appartengono ai batteri Gram positivi e

negativi; anch’essi hanno una natura proteica (costituiti

dalla polimerizzazione di una proteina globulare detta

flagellina). Sono più grandi e più lunghi delle Fimbrie.

A seconda di come il flagello di dispone si riconoscono:

● Flagelli polari: singoli;

● Flagelli peritrichi: su tutta la cellula;

● Flagelli lofotrichi: ciuffo.

I Flagelli sono organizzati in maniera diversa a seconda

che siano dei Gram positivi o Gram negativi:

Sono ancorate alla membrana plasmatica grazie ad un

corpo basale (composto da GIUNTO e dal MOTORE DEL

FLAGELLO) e hanno una struttura che permette di uscire

verso l’esterno della cellula. La forza proton-motrice

contribuisce al movimento dei flagelli fornendo l’energia

necessaria per la rotazione→ gli ioni passano attraverso le

proteine motrici formando un gradiente protonico; il

potenziale di membrana serve per creare energia che le

ATPasi sfruttano per produrre ATP. Un’ulteriore

funzionalità è il contributo al movimento dei flagelli

fornendo energia per la rotazione (sia in senso orario che

antiorario) → quando il batterio inizia a muoversi i flagelli

uniti ad una estremità si muovono in senso antiorario e il

batterio si muove in avanti; in senso orario i flagelli non

sono più ben organizzati come prima e il batterio si capovolge.

Movimento: in assenza di uno stimolo esterno, il batterio si muove in maniera casuale attraverso una serie

di movimenti orari e antiorari dei flagelli. Nel caso, invece, di uno stimolo attrattivo (che può essere un’alta

concentrazione di zuccheri) si muove in movimento orientato verso lo stimolo (chemiotassi); stessa cosa nel

caso di uno stimolo repellente→ si muove con una velocità sostenuta di circa 110km/h.

Inserendo batteri mobili e non in terreno solido con percentuale di Agar ridotta si nota come i primi si

diffondono in tutta la provetta, mentre i secondi restano fermi in un punto.

I movimenti che possono fare i batteri attraverso i flagelli sono molteplici: swarming (strisciamento,

possibile grazie alla rotazione dei flagelli), swimming (il batterio nuota nel mezzo del liquido→ alimentato

dalla rotazione del flagello), twitching (movimento a scatti mediato dall’estensione e ritrazione dei pili, che

di conseguenza spostano la cellula sempre più vicina al sito di attaccamento), gliding (scivolamento sulla

superficie, possibile solo dopo che il batterio trova i punti di aderenza alle varie superfici→ non implica

flagelli o pili); sliding (movimento passivo dovuto alla crescita del microrganismo, per es. come quando

iniziano a crescere a grappoli).

Capsula→ Strato che si depone all’esterno della cellula batterica, materiale gelatinoso fortemente idratato

costituito da polisaccaridi; ci sono eccezioni alla natura polisaccaridica come il Bacillus Anthracis.

Evidenziabile al microscopio ottico mediante la colorazione con inchiostro di china; può costituire una

porzione importante della cellula batterica. Essenzialmente ha funzione di adesione (non recettore-

specifica) e di resistenza alla fagocitosi.

NB: Clepside pneumoniae, dette ipermucoviscose, sono riconoscibili attraverso lo string test (microrganismi

fulminanti).

I fagociti svolgono il ruolo di riconoscimento dei batteri che sono penetrati attraverso mucose o

membrane, li inglobano e li inseriscono all’interno del fagosoma, il quale, fuso con il lisosoma, attua un

processo di killing, prevenendo così un processo infettivo. I fagociti hanno una serie di recettori che

servono per legarsi alle cellule batteriche e quindi per il riconoscimento di quest’ultime (per es. la parete

batterica CD14 le LPS) → i recettori riconoscono classe di molecole tipiche dei batteri e non presenti nei

tessuti dell’ospite. Il legame recettore-cellule batteriche innesca la FAGOCITOSI.

Il fagocita non riconosce il batterio a capsula e quindi possono sopravvivere e moltiplicarsi nei tessuti.

Clepside ipermucoviscose sfuggono alle nostre difese primarie e danno origine al processo infettivo,

proprio per questo rinoscere questi microrganismi può essere molto utile. La capsula rappresenta un

componente fondamentale nell’origine del processo infettivo e determina la patogenicità di un batterio (tra

cui Neisseria meningitidis e Streptococcus pneumoniae).

NB La capsula inoltre favorisce la formazione del biofilm. In natura i batteri preferiscono uno stile di vita

sedentario caratterizzato dalla localizzazione su superfici solide formando il BIOFILM, ovvero delle

comunità strutturate di cellule immerse in una matrice extracellulare polimerica che aderiscono alla

superficie solida→ ETS (un es. tipico è la placca dentale). Il Biofilm si forma se vi è una superficie solida a

contatto con un liquido.

Il biofilm può contenere una singola specie di batteri o più specie diverse associate ad altri organismi (es.

alghe, funghi).

Nei biofilm i batteri sono organizzate in clusters (=microcolonie) immersi in una matrice extracellulare

polimerica (ETS), generalmente costituita da polisaccaridi. I batteri costituiscono circa il 5-35% del volume

del biofilm, il resto è costituito da EPS.

In base alla loro organizzazione i batteri si dividono in:

•Batteri in fase sessile= batteri nel biofilm adesi ad una superficie;

•Batteri in fase plan