Appunti di Microbiologia

IL MICROBIOTA

La microbiologia studia le interazione tra uomo e microrganismi.

Ogni individuo possiede un microbiota proprio; il microbiota è la flora microbica non nociva che colonizza normalmente l’uomo.

La presenza di questi microrganismi è importante per il benessere umano e non implica patologie. Il feto all’interno dell’utero è

sterile, viene a contatto con i primi microrganismi al momento del parto: i lattobacilli nella cervice della madre; i lattobacilli

iniziano a colonizzare la faringe e l’intestino del bambino. Nei primi giorni di vita, attraverso la respirazione e l’ingestione del

latte avviene la colonizzazione dell’intestino da parte dell’escherichia coli che diverrà la flora normale e indispensabile di un

individuo. La prima flora intestinale (che non sarà quella definitiva) inizia a svilupparsi entro le 24 ore dal parto ma il processo di

colonizzazione batterica dura alcuni anni ed entro il secondo anno il bambino possiede già un microbiota completo, molto simile

a quello che avrà per il resto della vita.

Non tutti i siti del corpo umano sono colonizzati da batteri ma alcuni come il naso, la bocca, la faringe, l’intestino, ne sono ricche.

In un individuo adulto esistono 1013 cellule, il numero di cellule batteriche che colonizzano il nostro corpo supera di molto

questa cifra, attestandosi tra 1014 e 1015.

Il microbiota è importante per il nostro corpo perché instaura il cosiddetto meccanismo di interferenza batterica: grazie alla

produzione di sostanze particolari o anche per la sola superiorità numerica delle cellule batteriche, esse riescono ad evitare la

colonizzazione da parte di microrganismi patogeni. Tra i meccanismi di interferenza batterica ricordiamo:

• la competizione per i recettori e le cellule ospiti

• la concorrenza delle sostanze nutritive

• la produzione di sostanza antibiotiche

La maggior parte dei batteri presenti nel corpo umano (109) si trovano all’interno dell’intestino.

I siti normalmente colonizzati da batteri sono la cute (non essendo umida offre comunque una buona resistenza ai patogeni,

motivo per cui i microrganismi residenti si trovano in quantità ridotte e di solito in corrispondenza delle ghiandole sebacee e dei

peli). Uno dei microrganismi generalmente rinvenibili sulla cute è lo stafilococco.

Altri siti in cui sono normalmente rinvenibili microrganismi sono il cavo orale e la faringe, in quanto in comunicazione con

l’esterno e zona di passaggio per i nutrienti. Tra i microrganismi più frequentemente presenti in questa zona vi sono gli

streptococchi, responsabili della placca dentale. Mentre il cavo orale e le prime vie aeree sono normalmente colonizzate da

batteri, le basse vie aeree (bronchi, polmoni) devono rimanere sterili, prive di microrganismi residenti.

Nel tratto gastrointestinale la maggior parte dei batteri sono anaerobi ma sono presenti anche batteri aerobi; una grossa

quantità dei batteri del tratto gastrointestinale è situata nel colon (70%). Sono batteri fondamentali nel tratto gastrointestinale

perché rendono possibile l’assorbimento di determinate sostanze nutritive e producono vitamine, quali la vitamina K e la

vitamina B, che non possono essere assimilate in altro modo.

I microrganismi sono presenti in grande quantità anche nei genitali femminili, dove la flora batterica cambia a seconda delle fasi

del ciclo [fattori ormonali], dell’età della donna e della fertilità o meno della donna. I batteri più importanti in questa zona sono i

lattobacilli che contribuiscono al mantenimento del pH acido (tra 3,5 e 4,5) impedendo la colonizzazione di altri batteri quali la

candida o altri miceti.

L’uretra, sia nell’uomo che nella donna, vede la presenza di batteri, segnatamente streptococchi e micobatteri. La vescica, pur

essendo collegata all’uretra, è invece sterile. Per capire se il paziente ha infezioni a livello della vescica bisogna by-passare il

tratto dell’uretra, normalmente infettata da batteri, con manovre quali il mitto intermedio o con il cateterismo vescicale.

SIMBIOSI

I microrganismi residenti vivono in simbiosi con il corpo umano e si possono instaurare meccanismi di

• Commensalismo: uno dei due organismi trae beneficio dall’altro senza dare nulla in cambio, come ad esempio i

micobatteri nell’orecchio;

• Mutualismo: entrambi gli organismi traggono beneficio dalla simbiosi, come l’escherichia coli nell’intestino che

produce vitamina K e vitamina B9 in cambio dell’ambiente propizio per la propria crescita;

• Parassitismo: un organismo è favorito alle spese di un altro; è il caso ad esempio dei microrganismi patogeni che

talvolta lisano le cellule per potersi cibare.

PATOGENESI BATTERICA

Come già detto i microrganismi non danno solitamente origine a condizioni patologiche, ma nel caso di microrganismi patogeni è

bene innanzitutto operare una distinzione tra infezioni e malattie.

• INFEZIONE: si riferisce a tutte le situazioni in cui un microrganismo si stabilisce e cresce in un ospite,

indipendentemente dal fatto che l’ospite ne risulti danneggiato.

• MALATTIA: danno o la lesione che compromette la funzionalita dell’ospite.

Durante un’infezione il microrganismo si stabilisce e cresce in un ospite; durante la malattia invece il patogeno produce lesioni e

patologie che possono compromettere la funzionalità dell’ospite.

Infezione non è sempre sinonimo di malattia: un individuo può essere infettato dal virus dell’HIV ma non manifestare ancora la

malattia. 8

Non tutti i batteri causano malattia. Alcuni batteri simbionti possono essere potenzialmente patogeni, qualora il sistema

immunitario veda diminuire la propria funzionalità o sia in presenza di stimoli infiammatori, crescendo in termini numerici o

andando a colonizzare zone dalle quali sono normalmente assenti; questi batteri simbionti sono detti opportunisti.

I batteri patogeni veri e propri portano invece sempre ad una patologia e possono essere più o meno virulenti.

• Patogenicità è la capacità di un microrganismo di causare malattie.

• Virulenza è la quantificazione della patogenicità di un microorganismo

• fattori di virulenza: caratteristiche genetiche, biochimiche e strutturali di un microorganismo, che consentono al

microorganismo di causare danno all’ospite. Ad esempio la presenza della capsula, la possibilità di produrre sostanze

tossiche per l’organismo, la presenza di plasmidi in grado di conferire resistenza agli antibiotici.

Vie di accesso dei batteri

I batteri possono essere ingeriti mediante la respirazione, l’alimentazione o

attraverso la trasmissione interumana. Questo tipo di trasmissione si può

suddividere in trasmissione

• DIRETTA (contatto diretto tra umani, come strette di mano, baci, rapporti

sessuali),

• INDIRETTA (contatto con lenzuola, posate, termometri utilizzati da

individui infetti),

• PER VIA AEREA (ad esempio per via di goccioline presenti nell’aria in

seguito ad uno starnuto),

• VEICOLATA (alcuni microrganismi possono vivere in sostanze prive di

vita come l’acqua o gli alimenti),

• MEDIATA da VETTORE (il vettore è un organismo animato, come la

zanzara per la malaria). La trasmissione per vettore può essere meccanica

(l’insetto ha il batterio sulle zampe) o biologica (l’insetto ingerisce del

sangue infetto, il patogeno si riproduce all’interno dell’insetto stesso, che

infetterà così altri individui qualora li dovesse pungere).

I microrganismi patogeni per infettare il nostro corpo devono penetrare e trovare

l’ambiente adeguato per la propria replicazione; attecchiscono alle cellule

bersaglio, invadono i siti in cui deve avvenire la replicazione, resistono al sistema

immunitario evitando di venir fagocitate. Così i microrganismi trovano l’ambiente

ideale, ma per diventare patogene devono produrre tossine o enzimi in grado di

danneggiare le cellule del tessuto colonizzato.

FONTI DI MICROORGANISMI PATOGENI

Microrganismi patogeni possono essere endogeni e attivarsi solo in determinate condizioni oppure esogeni.

• Tra i microrganismi patogeni endogeni possono essere ritrovati i microrganismi normalmente presenti nella faringe che,

nelle basse vie aeree, possono provocare disturbi quali la polmonite. Immunodepressione, terapie antibiotiche e età

avanzata sono tra i fattori di rischio per le infezioni endogene.

• Le infezioni esogene hanno invece diversi serbatoi: contatto con esseri umani infetti, con animali infetti ( Zoonosi) o

attraverso acqua o alimenti venuti a contatto con i microorganismi ambientali (es legionellosi, listeriosi)

Oltre all’importanza dell’origine dell’infezione (esogena o endogena) è cruciale determinare il numero minimo di particelle

microbiche necessarie alla contrazione dell’infezione. Basta un mycobacterium tubercolosis per dare malattia mentre servono

centomila batteri di salmonella per dar vita alla patologia.

Quando il microrganismo entra nel corpo deve trovare il tessuto da infettare; ciò avviene

grazie al legame recettore-ligando. I ligandi (proteine) presenti sulla cellula batterica

vengono riconosciuti dai recettori presenti su alcune cellule del corpo umano. A seconda

delle proteine espresse sui batteri (dette adesine per la capacità di legarsi alle cellule) è

presente un recettore specifico sulla cellula di membrana. Oltre alle adesine anche i pili e

le fimbrie hanno la possibilità di aderire alla membrana cellulare.

Dopo aver aderito alle cellule i microrganismi devono escogitare il modo di sfuggire al

sistema immunitario e in particolare al meccanismo della fagocitosi. A seconda della

strategia utilizzata dal batterio per sfuggire al processo di fagocitosi attuato dai fagosomi

il processo può essere inibito a fasi differenti. Se i batteri hanno la capsula il macrofago

non riesce ad inglobarli. 9

Alcuni microrganismi devono invadere il tessuto specifico per replicarsi rilasciando all’esterno degli enzimi, detti invasive, che

danneggiano l’organismo per permettere una più agevole replicazione del microrganismo stesso. Esemplare è il caso della

collagenasi: il collagene, fibroso e solido nonché principale componente del derma, viene aggredito da questo enzima rilasciato

dai batteri che cercano di insediarsi nel derma. Il batterio, grazie alla collagenasi, si crea una nicchia in cui potersi replicare

indisturbato. In altri casi vengono prodotte coagulasi, sostanze che formano un coagulo distruggendo i globuli rossi: creano così

una corazza intorno al microrganismo, il quale così protetto può replicarsi senza venir attaccato.

Se il microrganismo si è replicato abbastanza può raggiungere il flusso sanguigno (batteriemia). Grazie al sangue il batterio viene

trasporta