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Microbiologia

Ho seguito personalmente tutte le lezioni della professoressa, ho ricercato, modificato e (talvolta) disegnato le immagini che troverete nella dispensa. Appunti basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni della prof. Batoni. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Microbiologia generale docente Prof. G. Batoni

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ESTRATTO DOCUMENTO

Le meningiti batteriche non sono causate solo da neisseria meningitidis, ma ci sono una serie di batteri che

possono causarla che variano a seconda dell’età:

ETA’ AGENTI EZIOLOGICI PIU’ COMMENTO

FREQUENTI

Neonatale (0-2 mesi) Escherichia coli, altre Mortalità media pari al

enterobatteriacee, 50%; trasmissione

streptococcus di materna. Incidenza: 40-

gruppo B, listeria 50/100'000 nati vivi

monocitogenes

Prescolare (2 mesi-5 Neisseria meningitidis, Incidenza: picco (6-8

anni) haemophilus influenzae mesi) 180/100'000

di tipo B bambini

Adolescenza e giovani Streptococcus Casi sporadici o

adulti pneumoniae, neisseria epidemie

meningitidis

Adulto maturo Streptococcus Casi sporadici

pneumoniae,

staphylococcus spp

Enterobacteriaceae

Tassonomia

La famiglia comprende un vasto numero di specie batteriche, il cui habitat naturale è rappresentato

dall’intestino dell’uomo e degli animali, ma anche dal suolo, acque, piante, materiali in decomposizione.

Alcuni generi e specie

Escherichia coli è il batterio più studiato, di particolare presenza nel nostro intestino. Viene utilizzato

• per classificare la purezza delle acque, in cui se si trova E. coli c’è una contaminazione fecale

(ovvero scarichi fognari che vanno nel mare).

Alcuni ceppi però sono più patogeni di altri che causano infezioni all’apparato urinario (cistiti → il

batterio dall’intestino risale fino all’uretra, si localizza dietro la vescica e causa cistiti), meningiti

neonatali, o malattie intestinali (come le diarree infantile o diarrea del viaggiatore → perchè al solito

presenti nelle feci, se nei luoghi che visitano le persone contaminano i cibi che poi vengono

mangiati può causare malattie intestinali che rovinano la vacanza).

Klebsiella pneumoniae, Enterobacter cloaceae, Serratia marcences, Proteus mirabilis causano

• malattie nosocomiali, difficili da curare per la loro elevata resistenza.

Shigella dysenteriae, che dà forte diarrea

• Yersinia pestis, peste contratta da animali infetti.

Morfologia e caratteri generali

Sono bacilli Gram -, a forma bastoncellare, con presenza di pili per il movimento o meno (infatti possono

essere sia mobili che immobili) asporigeni, aerobi facoltativi e tutti fermentano il glucosio con produzione di

acido o di acido e gas, ossidasi negativi, catalasi positivi.

Caratteri metabolici: non hanno esigente particolari, anzi sono poco esigenti, crescono bene sui comuni

terreni, sono aerobi/anaerobi facoltativi:

In anaerobiosi tutti gli enterobatteri fermentano sia glucosio (producono energia fermentando

• quello zucchero), sia il lattosio, e questa è una capacità molto importante perché TUTTI li

fermentano tranne i batteri patogeni della classe, come Salmonella e Shigella. Producono vari

prodotti dalla fermentazione che rappresentano un criterio identificativo e classificativo.

In aerobiosi possono produrre energia tramite respirazione con una completa ossidazione del

• substrato.

Si dice che questi batteri siano ossidasi negativi. L’ossidasi è un enzima che entra in gioco nel sistema del

trasferimento degli elettroni nella fosforilazione ossidativa, ed esiste un test di laboratorio grazie al quale si

può vedere se producono o no questo enzima, in modo da identificarli. Si tratta di dischetti impregnati di

reattivo sul quale viene posta al di sopra la colonia che, dopo qualche minuto, si dovrebbe colorare di blu

se il test è positivo, altrimenti il colore rimane invariato.

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Patogenicità

Gli enterobatteri possono essere coinvolti in una serie di affezioni morbose con caratteristiche molto varie. Si

possono avere:

Infezioni esogene: in cui la forma di contagio è all’esterno dell'organismo. Le infezioni che possono

• essere contratte sono infezioni sistematiche, rappresentate da febbri enteriche come il tifo e

paratifo, in cui l’agente eziologico viene dall’ambiente esterno è una persona si infetta mangiando

cibi o bevendo bevande che sono contaminati dal batterio.

Infezioni endogene: In cui l’agente infettivo è all'interno dell'organismo e si trasferisce in sedi diverse

• da quelle abituali. Si tratta di infezioni a localizzazione extra-intestinale e sono spesso nosocomiali,

ovvero contratte con un ricovero in ospedale a causa delle manovre fatte in ospedale, come

infezioni alle vie urinarie (quando vengono fatti i cateteri), alle vie respiratorie, alle ferite. Gli

enterobatteri nosocomiali sono spesso multiresistenti perchè in ospedale si fa largo uso di antibiotici.

Enterobacteriaceae: Salmonella tiphy.

Tassonomia

Genere molto vasto e diversificato, ci sono almeno 25000 varianti che appartengono ad un numero limitato

di specie.

Morfologia e caratteri generali

Sono batteri Gram -, asporigeni, mobili, e hanno un carattere metabolico importante, ovvero non

fermentano il lattosio ma il glucosio. Gli antigeni possono essere di tre tipi diversi:

Antigeni O (somatici) legati al lipopolisaccaride

• Antigeni H che sono i flagelli

• Antigeni V (capsulati) legati alla capsula perchè la salmonella ne ha una costituita da polisaccaridi.

Patogenicità.

Le salmonelle sono dei microrganismi enterici che vanno a colonizzare l'intestino, invasivi che danno due

principali forme cliniche: gastroenteriti e febbri enteriche.

Gastrointeriti Febbre enteriche

Agenti eziologici Salmonelle minori (causano Salmonelle maggiori (causano

malattie meno gravi) malattie molto gravi come tifo e

paratifo)

Ospiti naturali Animali Uomo (unico ospite)

Vie di trasmissione Alimentare Oro fecale

Dose infettale Alta Bassa

Tempo incubazione 8-48 ore 10-14 giorni

Localizzazione del germe Rimangono nell’intestino, molto Colonizzano il tratto intestinale

raramente si può sviluppare ma la disseminazione sistemica e

batteriemia la setticemia sono la regola

(molto più gravi)

Durata della malattia Pochi giorni 4 settimane, se non trattata

causa la morte.

Patogenesi gastroenteriti: l’uomo viene infettato ingerendo alimenti contaminati da Salmonella. Questo tipo

di infezioni si chiamano zoonosi che colpiscono prevalentemente animali ma che accidentalmente

colpiscono anche l'uomo. Gli alimenti incriminati sono la carne di maiale, insaccati freschi, interiora, cibi

crudi, pollo, molluschi (ostriche crude), uova (infettate per via ematica quando sono ancora nella gallina o

dopo la deposizione).

Salmonella tiphy ingerita giunge nella mucosa intestinale, penetra nelle cellule intestinali, solo

occasionalmente i batteri entrano in circolo (in genere vengono facilmente fagocitati). Qui causa

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l’infiammazione della mucosa intestinale, nell’ileo e nel ceco con danno locale, causando una forte

diarrea, vomito, febbre, dolore addominale. Questi sintomi compaiono precocemente dall’igestione di

cibo contaminato.

La gastroenterite acuta dura 3 giorni e poi guarisce da sola, di solito non è necessario utilizzare antibiotici.

Patogenicità tifo addominale (ileotifo): salmonella tiphy infetta solo l'uomo, ma come avviene la

contaminazione tra un uomo e l’altro? La trasmissione è per via oro-fecale (ingestione alimenti

contaminate da feci umani che contengono agenti patogeni). Salmonella se ne sta nell’intestino e viene

emessa tramite le feci dell’uomo, le feci vanno a finire nell’ambiente, vengono raccolte nelle acque di

scarico ma il sistema di raccolta di acque nere ha perdite, vanno a finire nelle acque superficiali del mare

e contaminare alimenti o acqua da bere.

Oppure si ha una contaminazione degli elementi con le posate, attrezzi da cucina a causa delle mani di

chi cucina che magari è portatore di salmonella tiphy e infetta alimenti.

I veicoli di infezioni più comuni sono dovute a consumazione di verdure crude e molluschi consumati crudi

contaminati da acque di mare e acque superficiali non potabilizzate.

È un'infezione sistemica (→ in cui il batterio si distribuisce nell'organismo attraverso il circolo sanguigno o

circolo sistemico) che decorre in 4 settimane, piuttosto lunga come malattia, e si ha in seguito ad

ingestione di alimenti contaminati.

Le salmonelle passano la barriera gastrica (perché hanno una certa capacità di resistere al pH acido dello

stomaco) e stabiliscono una colonizzazione iniziale della mucosa dell’intestino tenue. La salmonella

aderisce alle cellule epiteliali, poi penetra all’interno, e successivamente esce dalle cellule e va nella

lamina propria della mucosa (tessuto sottoepiteliali). Qui viene fagocitata da macrofagi ma resiste e

tramite i macrofagi raggiunge i linfonodi mesenterici.

Il circolo linfatico comunica con il circolo sanguigno attraverso il dotto toracico. Quindi la salmonella

tramite il dotto arriva al circolo ematico dove provoca una batteriemia transitoria ovvero la Salmonella è

presente nel sangue ma per un breve periodo andando a finire nel fegato (e anche nella milza e midollo

osseo). Dal fegato, quando il numero dei batteri è elevato, ritornano nel circolo ematico perchè il fegato

non ce la fa più a contenerli (→ batteriemia secondaria, il fegato è irrorato da vasi) è molto più stabile

questa batteriemia che diventa setticemia.

Dalla setticemia iniziano i sintomi, ovvero la febbre (dovuta al rilascio di endotossine).

Dal fegato può andare alla colecisti, causando la colecistite cronica con stato di portatore sano.

Tramite la colecisti e tramite la bile può tornare all’intestino e qui vi è una colonizzazione secondaria della

mucosa dell’intestino, dove si moltiplica a livello delle placche del Peyer (tessuto linfoide associato

all’intestino). Danneggia così tanto l'intestino causando ulcere intestinali, emorragie, perforazioni intestinali.

Diagnosi e profilassi

Diagnosi laboratorio. È previsto l’isolamento e l'identificazione della salmonella dai campioni clinici prelevati

dal paziente. I materiali clinici vanno presi dove è più probabile trovare la salmonella:

Nella prima settimana di malattia (l’incubazione) la probabilità di trovarlo è nel sangue, quindi è

• necessario fare una emocoltura.

Nella 2 e 3 settimana la positività del sangue cala perchè viene filtrato nel fegato, infatti aumenta la

• positività nelle feci → coltura delle feci detta coprocoltura. Può evidenziare non solo la malattia ma

anche lo stato di portatore sano. 32

Siccome l’infezione è sistemica, possono anche fare analisi delle urine, oppure biopsie tessutali etc.

• ma solitamente non si arriva mai a tanto.

Per isolare la Salmonella dalle feci si utilizzano dei terreni elettivi o di arricchimento. Si usano quando i batteri

da isolare sono numericamente poco rappresentati rispetto ai commensali.

Quindi è necessario fare prima una coltura di arricchimento a terreno liquido che contiene il selenito che

inibisce la fase di latenza di E. Coli mentre Salmonella (anche se poco rappresentata) inizia a crescere in

modo esponenziale.

Successivamente prendo una piccola aliquota e la metto nel terreno selettivo e discriminativo come quello

di agar Mac Conkey che contiene sali biliari che inibiscono altri batteri Gram – (non la salmonella) inoltre è

presente lattosio perché Salmonella non lo fermenta e quindi, mentre E.coli da colonie rosse quelle di

salmonella non sono acidificanti e quindi rimangono di un colore marrone, ovvero del colore iniziale del

terreno.

Successivamente si identifica con un database o dei kit (basata su caratteri biochimici) il germe.

Terapia. Il tifo viene curato con antibiotici anche se sta iniziando a fare resistenza nei paesi con un alta

epidemia come in Asia. Si usano i fluorochinoloni (ciprofloxacina e azitromicina).

In assenza di trattamenti i sintomi durano più a lungo con un tasso di mortalità del 20% per complicanze.

Vaccini. Si può avere un grosso aiuto dall’igiene personale (lavarsi le mani), quindi non è necessario un

vaccino.

Al contrario, i viaggiatori (soprattutto quelli che si recano in Asia) possono effettuare il vaccino, anche se

non è efficacie al 100%, è sempre bene un’attenta scelta di cibi e bevande.

Sono disponibili diversi vaccini che vengono somministrati uno per via parenterale (puntura) costituito da

delle salmonelle uccise; un altro invece somministrato per via orale con batteri vivi (ovviamente modificati

resi innocui) 4 compresse a giorni alterni; un altro contiene la capsula del batterio detto vaccino a subunità.

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Streptococcus

Sono i batteri più comuni che causano patologia nell’uomo, i più isolati, causano un ampio spettro di

malattie che vanno dalla setticemia alla carie dentale.

Morfologia e caratteri generali

Sono batteri Gram +, di forma sferica, immobili, asporigeni, spesso provvisti di capsula tipicamente disposti

in catenelle.

Caratteri metabolici. Sono tutti catalasi negativi, ovvero privi dell’enzima catalasi che catalizza la scissione

H O in H O e O . Per questo motivo vengono coltivati in agar sangue (con una fonte grande di eritrociti).

2 2 2 2

Sono anaerobi facoltativi perchè producono energia per fermentazione degli zuccheri con produzione di

acido lattico (fermentazione omolattica)

Classificazione. La classificazione si ha secondo due criteri:

Classificazione di brown: molto utile dal punto di vista pratico, divide gli streptococchi sulla base

• delle loro capacità di provocare la lisi di globuli rossi.

Alfa emolitici (streptococchi viridanti): vuol dire che

o sono poco emolitici, si nota un’emolisi parziale attorno

alle colonie. Assumono un colore verdastro perchè

l’emoglobina ridotta è di colore verdognolo. Questi

streptococchi stanno nella cavità orale e nelle vie

aeree superiori (→ salivarius, mutans, sanguis, patogena

S. Pneumoniae causa la polmonite)

Beta emolitici: sono molto più emolitici, causano emolisi

o completa. Stanno nelle vie aeree (ci sono tante tante

specie → S. Pyogenes causa il mal di gola)

Gamma emolitici: non emolitici, non causano l’emolisi.

o Tra i pochi batteri Gram + che si trovano nelle feci come

commensali (→ S. Fecalis = enterococco)

Classificazione di Lancefield: è una classificazione sierologica, li suddivide sulla base di certi antigeni

• sulla loro superficie. Gli streptococchi si differenziano per diverse molecole sulla loro superficie.

Lancefield li rinominò in gruppi (A → H; K→V). La molecola “diversa” è un carboidrato di parete

chiamato carboidrato C presente nel peptidoglicano a cui è legato covalentemente.

Poi in ogni gruppi si distinguono vari tipi, per la presenza di un’altra molecola che è una proteina

sempre della parete, chiamata proteina M.

Gruppo A: s. Pyogenes → estrema variaabilità in natura (90 tipi)

o Gruppo B: s. Agalactiae

o Gruppo C: s. Equisimilis

o Gruppo D: È. Fa alias

o Gruppo E: angionosus

o Etc…

Questo ci fa capire che ci sono grandi variabilità di tanti batteri, ovvero che un uomo si può ammalare di

Streptococcus tante volte quanti sono i diversi tipi di germi.

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Streptococcus: S. Pyogene (β-emolitico di gruppo A)

Morfologia e caratteri generali

È un batterio Gram +, ha una capsula, una parete e una membra. La capsula è fatta di acido ialuronico

(componente del tessuto connettivo nell’uomo) e in questo caso si mimetizza all’interno del’individuo

(detto mimetismo molecolare) nel suo sistema immunitario.

Patogenicità.

È multifattoriale, ha tantissimi fattori di virulenza: alcuni sono componenti cellulari legati alla struttura del

batterio, altri sono secreti.

Componenti cellulari:

• Capsula

o Acidi lipoteicoici che mediano l'aderenza ai tessuti dell’orofaringe

o Proteina M che è uno dei principali fattori di virulenza perchè ha un'attività anti fagocitarie e

o promuove aderenza alle cellule dell’orofaringe. È una proteina molto lunga che si inserisce

nella membrana del batterio e sporge verso l’esterno. Se l’individuo sviluppa l’immunità

verso 1 tipo, può comunque contrarre la malattia altre 90 volte.

Fattori extra cellulari (secreti):

• Tossine: streptolisine O e S, lisano i fagociti (cellule ad attività fagocitaria). Inoltre produce

o tossine pirogeniche che causano la febbre perché creano una grande infiammazione sui

linfociti T.

Enzimi: chiamati globalmente invasine. Sono enzimi digestivi che digeriscono proteine, acido

o ialuronico, pus e le barriere di fibrina. Il batterio “mangia” e si approfonda nel tessuto,

Nell’era pre-antibiotica, gli streptococchi erano tra i principali patogeni umani (tra l’altro molto diffusi).

Dopo la diffusione degli antibiotici, le malattie sono più controllate e la morte per queste è diminuita.

L’habitat del S. Pyogenes sono le vie aeree e si possono avere dei portatori sani che trasmettono il batterio

tra un individuo all’altro.

Le malattie si dividono in due categorie:

Malattie suppurative: ovvero malattie che si accompagnano alla formazione di pus. Possono essere:

• Localizzate: in un sito

o Angina streptococcica, ovvero la tonsillite, caratterizzata da dolore alla gola, faringe

▪ edematosa, arrossata, infiammata, essudato tonsillare, ascessi peri tonsillari, febbre →

pus = globuli bianchi che cercano di uccidere il batterio ma viene ucciso dai batteri

stessi.

Scarlattina: se l’infezione è sostenuta da un produttore di tossina eritrogenica può

▪ insorgere la scarlattina, che è l’unica malattia infantile che ha origine batterica.

Causa un eritema cutaneo dovuto all’azione della tossina sugli endoteli dei capillari

cutanei.

Infezioni cutanee: il batterio risiede nella gola, quindi il sito più probabile dove può

▪ “cascare” è la cute. La cute integra è resistente all’infezione, ma a volte ci sono delle

piccole discontinuità della cute di cui il batterio approfitta, essendo un sito ideale per

la propria replicazione, dando infezione, come:

Impetigine: infezione cutanea che si presenta come un grappolo di vescicole

• che progrediscono e successivamente danno luogo a croste (perchè i

bambini toccano tutto).

Erisipela: infezione cutanea più profonda dei tessuti cutanei e sottocutanei e

• parte da un’infezione superficiale ma si approfonda nel tessuto (grazie alle

invasine del batterio). Le lesioni che avvengono al volto o arti inferiori e ha

rapida evoluzione, nel giro di poche ore il batterio può espandersi e deve

essere subito riconosciuta dal medico e iniziare la terapia antibiotica

Fascite necrotizzante: segue infezioni cutanee ma si estende nel sottocutaneo

• fino ai fasci muscolari causando la necrosi del tessuto. Ha elevata mortalità

perchè il batterio va nel circolo ematico.

Malattie sistemiche: il batterio entra nel circolo ematico e viene disseminato un po’

o ovunque.

Sindrome da shock tossico: il batterio entra in circolo, produce tossine pirogeniche

▪ inducendo una forte febbre/infiammazione attivando in maniera massiccia i linfociti T

(detti superantigeni) e questa crea una liberazione di mediatori (quali le citochine)

che creano vasodilatazione, caduta della pressione sanguigna e quindi shock.

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Febbre puerperale: caratteristica della donna che ha appena partorito. Era la

▪ causa, in passato, per morti per parto o aborti. S. Pyogenes si moltiplica nell’utero,

successivamente al peritoneo, alla pelvi e poi giunge al sangue.

Non suppurative: ovvero malattie in cui non c’è formazione di pus (dette anche malattie post-

• streptococciche). Sono malattie complesse che si possono sviluppare a distanza di alcune

settimane da infezione di S. Pyogenes e avviene quando i batteri non sono più presenti per azione

del sistema immunitario. Per prevenire queste malattie viene iniziata una terapia antibiotica.

Glomerulonefrite acuta: segue ad un’infezione cutanea, data da tipi nefritogeni ed è

o un’infiammazione che si verifica a livello del glomerulo renale che non funziona più molto

bene, ed è causata dalla formazione di antigeni-anticorpo dove gli antigeni sono del

batterio (magari il batterio non c’è più ma in corpo c’è la proteina M) e quindi danneggiano

il tessuto.

Febbre reumatica: si manifesta come una poliartrite (dolore articolazioni), febbre e una

o sintomatologia cardiaca (a livello cardiaco ci sono delle molecole o antigeni che

reagiscono contro gli anticorpi prodotti contro i batteri)

Altri streptococchi B-emolitici patogeni

Streptococco di gruppo B: s. Agalactiae: in passato implicato nella mastite bovina oggi poco diffusa

• per impiego di antibiotici. Nell’uomo si trova nella flora vaginale di circa 25% delle donne, è

soggetto a sbalzi ormonali (infatti aumentano durante la gravidanza o durante l’uso della pillola

anticoncezionale). Può essere trasmesso dalla mamma al neonato nel momento della nascita. È

importante perchè se il neonato acquisisce il batterio può causare polmoniti, delle setticemie o

delle meningiti.

Streptococco di gruppo D: e. Fecalis: causa infezioni urinarie, patogeno nosocomiale.

Altri treptococchi Alfa-emolitici (viridans)

Streptococchi orali: specie generalmente a bassa patogenicità (visto che he si trovano nella

• placca intestinale) ma a volte causano la carie dentale. Chi causa il “buco” nei denti sono alcuni di

questi batteri che consumano i carboidrati introdotti con la dieta, fermentano il saccarosio e

producono acido che si deposita sul dente che causa a lungo andare la dissoluzione del dente

stesso. Possono comportarsi da patogeni opportunisti, dopo una chirurgia orale possono entrare nel

circolo e in soggetti con difetti valvolari possono essere responsabili dell’endocardite batterica sub-

acuta.

Streptococcus pneumoniane: causa la polmonite lobare.

• Streptocuccus: s. Pneumoniae (a-emolitico, viridans)

Morfologia e caratteristiche generali

Ha una forma particolare, ovvero ha le parti appuntite (si dice siano a fiamma di candela o punta di

lancia), è uno streptococco di catenelle piccolissime infatti sono a due a due. Sono immobili, asporigeni,

capsulati.

Coltivazione. Si coltivano su agar sangue, catalasi negativi, anaerobi tolleranti (batteri lattici). Le colonie

sono alfa-emolitiche, lisce, piccole, a goccia di rugiada (pneumococchi capsulati) o rugose

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Colonia giovane Colonia vecchia

(pneumococchi acapsulati). Quando le colonie sono "vecchie" assumono una forma a pedina di dama o

cratere.

Patogenicità

Il componente più importante è la capsula, responsabile della virulenza ed è il principale antigene. Ha

attività anti fagocitarie, protegge i batteri dalla fagocitosi, e nel caso di s. Pneumoniae è costituita da grossi

polimeri polisaccaridici (più di 100 tipi) ma non tutti sono ugualmente patogeni, quelli dal 1-23 sono i tipi

bassi (patogeni), mentre i maggiori di 24 sono associati allo stato di portatore. La percentuale dei portatori

(5-60%) aumenta con la stagione e con l’età perchè le persone d'inverno stanno più negli spazi chiusi.

Sviluppo della malattia. Il batterio, dalla cavità orale deve scendere ed arrivare al polmone. Ma questo

non è semplice perchè le vie aeree sono protette da tantissimi fattori difensivi. Ci sono un sacco di fattori

difensivi: vibrisse (peli del naso), riflesso epiglottideo, riflesso della tosse, anticorpi e anche nel polmone ci

sono “spazzini” detti macrofagi alveolari.

Quando c’è la polmonite si inceppano i fattori difensivi grazie a fattori predisponenti, come le infezioni virali,

inalazione di gas tossici, fumo di sigaretta, forte freddo (blocca i riflessi come l’epitelio muco-ciliare),

intossicazione da alcol o da farmaci quali morfina e anestesia.

A questo punto il batterio approfitta dei fattori predisponenti e va a replicarsi nelle diramazioni bronchiali

più profonde. I polimorfonucleati accorrono nella zona e tentano di fagocitare i batteri che si stanno

moltiplicando, ma non ci riescono per via della capsula. Quindi il batterio continua a moltiplicarsi nel liquido

infiammatorio (ottimo terreno di coltura) e l’infiammazione è così intensa che può essere diffusa in un intero

lobo del Polmone (causando polmonite lobare) oppure ai bronchi (causando la broncopolmonite).

Durante il corso della malattia, alle volte arrivano i macrofagi nel liquido infiammatorio, producono gli

anticorpi della capsula e finalmente fagocitano i batterio (circa 10 giorni per produrre anticorpi).

Se il soggetto muore per complicanze perchè infiammazione arriva alla pleura (pleurite), oppure per

batteriemia.

Diagnosi.

Diretta: si rilevano i batteri direttamente dal campione clinico o dopo la coltura → i campioni

• vengono prelevati dal paziente tramite un tampone faringeo e vengono guardati al batterioscopio.

Dopo viene seminato il germe su terreni isolati (agar sangue) che permette di fare identificazione

presuntiva grazie a emolisi di colonie (il batterio da un’alfa emolisi, beta emolisi o non emolisi?).

Successivamente si ha identificazione finale con test biochimici che mi identificano il germe e quindi

viene fatto l’antibiogramma a cui segue la terapia antibiotica necessaria.

Indiretta: si rilevano anticorpi specifici nel fluido antinfiammatorio del paziente.

• 37

Mycobacterium

Detto anche Bacillo di Koch, e prende il nome dal primo che isolò e descrisse il batterio. La malattia che

causa, purtroppo non è del tutto scomparsa.

Tassonomia.

Famiglia: Micobacteriaceae, genere Mycobacterium

Specie. Il genere comprende tante specie:

Innocui soprofiti: alcuni di questi batteri sono comuni abitanti del suolo e delle acque quindi sono

• innocui (M. gordonae, M. vaccae, M. smegmatis)

Patogeni opportunisti: che causano malattie in soggetti immunocompromessi (M. avium, M. kansasii,

• M. scrofulaceum)

Patogeni franchi: altamente patogeni, quelli che possono infettare l’uomo sono 3 e sono

• responsabili di importanti malattie come la tubercolosi e la lebbra (M. tuberculosis, M. bovis, M.

leprae)

Morfologia e caratteristiche generali.

Il genere mycobacterium include batteri a forma bastoncellare, immobili, aerobi, caratterizzati da un

lentissimo ritmo di crescita sia in vitro che in vivo. Questi batteri non si colorano al Gram e quindi non si può

definire se siano Gram + o Gram -. Per osservarli in un vetrino è necessario utilizzare un altro tipo di

colorazione, ovvero la colorazione di Ziehl-Neelsen, perchè i micobatteri sono difficilmente colorabili,

decolorabili quindi sono impermeabili sia in uscita che in entrata.

Questa colorazione li definisce alcol-acido resistenti. La colorazione procede per stadi:

1) Ricopro il vetrino con la fucsina fenicata (contiene una alta percentuale di fenolo, lesivo delle

strutture e delle membrane), che permette di allentare le strutture superficiale dei batteri in modo

da permettere la penetrazione del colorante. Questo non è sufficiente, quindi si riscalda il vetrino

per 5 minuti.

2) A questo punto si lava con acqua e tutti i batteri presenti nel vetrino si colorano di rosso (quindi sia i

batteri commensali che i micobatteri).

3) Per vedere se sono veramente micobatteri faccio una fase di decolorazione, il cui decolorante è

una miscela di alcol-acido (etanolo 97% - acido cloridrico 3%). Questo risulta ancora insufficiente,

infatti i micobatteri rimangono rossi, ma gli altri batteri si decolorano. Ed è per questo che i

micobatteri sono definiti alcol-acido resistenti, perché resistono ad una colorazione di alcol-acido.

4) A questo punto viene effettuata una colazione di contrasto, applicando il blu di metilene che

andrà a colorare tutti i batteri ad eccezione dei micobatteri.

5) Si lava con acqua e si osserva: i batteri rossi sono micobatteri, mentre gli altri batteri sono colorati di

blu.

Caratteri metabolici.

Questi batteri sono aerobi obbligati, la loro crescita è inibita anche da una piccola diminuzione della

tensione di ossigeno (la forma più comune di tubercolosi è quella polmonare, dove i batteri trovano la più

alta tensione di ossigeno).

Inoltre crescono molto lentamente in vivo e in vitro, infatti per riuscire a vedere delle colonie sono

necessarie 2-3 settimane di incubazione. 38

Sono molto resistenti all’essiccamento, possono rimanere nell’espettorato essiccato per 6-8 mesi. Infatti è

facile trasmetterla per via aerea. Fortunatamente per l’uomo sono sensibili al calore umido, infatti vengono

inattivati dalla pastorizzazione (65°C per 30 min)

Queste caratteristiche sono dovute alla peculiarità strutturale della loro parete. Presentano la membrana,

un sottile strato di peptidoglicano e all'esterno della membrana si trovano le caratteristiche di questi batteri.

I più importanti sono nello strato più esterno e vengono detti acidi micolici, una particolare classe di lipidi e

cere che costituiscono gran parte del batterio. Questi lipidi e cere condizionano tutte le caratteristiche del

batterio che abbiamo elencato fin’ora:

Rendono il batterio resistente alla colorazione perché i coloranti non riescono a penetrare.

• Una volta che il colorante è penetrato non riesce a uscire → alcol resistenza.

• Responsabile del lento ritmo crescita, che ostacola l’assunzione di nutrienti.

• Resistenza all’essiccamento: lo strato di lipidi tiene l'acqua nella cellula e non la fa scappare

• Crescita in ammassi: si legano gli uni con gli altri perchè hanno tutti i lipidi che gli ricoprono → come

• le gocce olio in acqua che tendono a creare interazioni idrofobiche.

Resistenza all’uccisione intracellulare: i micobatteri vengono definiti intracellulari facoltativi, perchè

• a differenza di altri batteri, questi quando vengono fagocitati dai macrofagi del polmone, non

vengono uccisi ma vengono mantenuti nelle cellule e si moltiplicano all’interno. In questo modo

rimangono protetti dalle cellule e non vengono riconosciuti dall’organismo (proprio come un

cavallo di Troia). In questo modo persistono a lungo nell’ospite.

Coltivazione.

Non sono molto esigenti dal punto di vista nutrizionale, crescono bene su tutti i terreni, ad eccezione di M.

Leprae che non può essere coltivato in vitro.

Terreni solidi: chiamati terreni di Lowestein – Jensey, o di Petragnani. Le colonie che crescono su questi

• terreni hanno un aspetto rigoglioso (a cavolfiore) e di colore giallastro.

Terreni semisintetici come quello di Middlebrook. Le colonie che crescono su questi terreni non hanno

• pigmentazione, sono solo lievemente di un color crema, sono piatte, rugose, con margini irregolari.

Terreni liquidi: dove i micobatteri hanno una caratteristica di crescita, ovvero crescono sulla superficie

• del terreno perchè trovano le più alte condizioni di ossigeno, e crescono in ammassi compatti (→

cordoni, ammassi di batteri) per via delle interazioni lipidiche date dalla loro membrana.

Mycobacterium: M. Tuberculosis

La tubercolosi non è ancora scomparsa, ma è ancora molto presente a livello globale. La malattia è stata

controllata tramite un vaccino (anche se ha problemi), ma in modo migliore grazie alla chemioterapia.

Verso la metà del 1980 si è assistito ad un’inversione di tendenza (recrudescenza → sembrava scomparsa,

ma alla fine aumenta di incidenza) dovuta ad una serie di fattori:

Pandemia da HIV che ha creato una popolazione di immunocompromessi che sono suscettibili alla

• tubercolosi.

Immigrazione dai paesi dove la malattia è endemica. Questo ha ricreato una situazione di malattie

• che erano scomparse.

Diffusione di ceppi di M. Tubercolosi multiresistenti ai farmaci.

Oggi è la principale causa di morte tra le malattie infettive ad eziologia batterica.

Patogenesi

La porta di entrata del batterio più comune sono le vie aeree superiori. Il batterio viene trasmesso tramite

starnuti e tosse e viene inalato dalla persona che si infetterà. La dose infettante è bassissima: bastano 3

bacilli per permettere l'infezione di un soggetto suscettibile.

Il soggetto può inalare l’espettorato (che è resistente all’essiccamento), in questo modo i batteri

raggiungono il polmone, i macrofagi alveolari che sono presenti nel polmone sopraggiungono e gli

fagocitano, in questo modo i batteri fungono da cavallo di Troia (perché l’organismo non li vede) e si

replicano.

A questo punto come risposta delle infezioni microbica si attiva la risposta immunitaria naturale e specifica.

Nel polmone occorrono tutte le cellule nel tentativo di arginare la progressione della malattia, quindi

arrivano i linfociti T (risposta immunitaria specifica). Si formano nel polmone delle lesioni che sono i tubercoli

39

(o granulomi tubercolari) dove nella parte centrale ci sono i macrofagi e batteri dove si replicano, e

tutt'intorno ci sono i linfociti T che cercano di limitare la malattia e si formano queste lesioni.

Cosa può succedere a questo punto?

Più del 90% degli individui infettati, la progressione si arresta (grazie ai linfociti). La parte centrale del

• tubercolo va incontro a necrosi (necrosi caseosa perchè ha consistenza simile al formaggio).

Questo avviene in individui resistenti perchè tutto ciò può avvenire anche senza sintomi. Questo dà

luogo ad infezione senza malattia e senza sintomi, ma nel polmone l’individuo presenta il batterio

bloccato nel granuloma. Se l’individuo è immunodepresso (HIV, terapia in seguito ad un trapianto o

tumore) o semplicemente con la vecchiaia (che causa una depressione dell’immunità) il batterio

allora si può riattivare anche ad anni di distanza e dare luogo ad una tubercolosi da riattivazione.

In altri casi la malattia progredisce, e questo avviene negli individui suscettibili, si ha la tubercolosi

• primaria polmonare dove i batteri si diffondono negli alveoli. In questo caso l’individuo può

trasmettere la malattia con l’espettorato, oppure i batteri arrivano alla pleura causando la pleurite,

oppure la più grave di tutte, può causare la batteriemia tubercolosi miliare in cui il batterio va nel

sangue.

Come si fa a vedere se persone sono infettate senza sintomi?

Si fa un test detto test tubercolinico. Questo test consiste in un’iniezione intradermica di una miscela di

proteine del batterio (tubercolina).

In precedenza Koch aveva preso un filtrato di coltura di M.

Tuberculosis, che conteneva le proteine prodotte dal batterio, lo

aveva concentrato 10 volte e lo aveva addizionato di glicerina.

Adesso si utilizza la PPD (Derivato Proteico Purificato) che è un

precipitato della tubercolica con proteina a più basso peso

molecolare.

Questo preparato viene inoculato nel derma dell’avambraccio

(detta intradermoreazione alla Matoux), si aspettano 48-72 ore e si

misura nel soggetto il nodulo che si è formato nella zona di inoculo.

Se ne misura l’area di indurimento del nodulo:

Se l’area di indurimento è maggiore di 10 mm, il paziente

• viene definito PPD positivo ovvero ha un’infezione latente

nel polmone di M. tuberculosis, infatti si ha un accumulo di

macrofagi e linfociti nel punto di inoculo.

Se l’area di indurimento è minore di 5 mm il paziente viene

• definito PPD negativo.

Se l’area di indurimento è tra 5 e 10 mm il risultato è dubbio

• e la prova deve essere ri-effettuata con una dose più alta.

Vaccinazione e profilassi

È difficile controllare questa malattia, ogni rimedio medico ha i suoi limiti:

Chemioterapia: è ostacolata dall’insorgenza di ceppi multiresistenti, quindi è importante ricercare

• nuovi farmaci antitubercolosici. Alcuni ceppi sono veramente troppo resistenti che l'unica possibilità

di salvare il paziente è tagliare un pezzo di polmone con la chirurgia.

Vaccinazione contro M. Bovis: è un vaccino molto efficace per evitare forme di tubercolosi nei

• bambini, ma è solo parzialmente efficace della tubercolosi polmonare nell’adulto. È iniziata la

ricerca di un nuovo vaccino più attivo e in grado di essere inserito in persone immunocompromessi.

Precoce identificazione dei casi infetti: per isolare il soggetto ed evitare trasmissione. È ostacolata

• dal lento ritorno di crescita che richiede tempi molto lunghi per insolazione e per seguire

l’antibiogramma. È utile sviluppare metodi rapidi di diagnosi da laboratorio.

40

Vaccinazione → BCG.

Esiste un vaccino contro la tubercolosi, messo a punto parecchi anni fa da due microbiologi (Calmette e

Guerin). Isolarono un ceppo di M. Bovis (è in grado di infettare i bovini, ma è anche in grado di infettare

l'uomo), lo misero in coltura e fecero passaggi seriali in condizioni particolari usando un terreno a base di

patata addizionata con sali biliari e glicerina. Lo scopo di questi passaggi seriali era creare ceppi avirulenti

(non patogeni) perché ogni ciclo replicativo implica una serie di errori. Se i passaggi sono molti gli errori si

accumulano e i batteri mutanti hanno dei geni che codificano errori per le loro patogenicità. Difatti

ottennero un ceppo di M. Boris attenuato (non più virulento).

Questo vaccino è stabile, sicuro (anche se si utilizza il batterio vivo che potrebbe causare retromutazioni),

prodotto con bassissimi costi.

Il limite del vaccino è che conferisce una protezione variabile in base all’area geografica nel mondo (dallo

0 al 80% di protezione).

Quali sono i motivi che lo rendono inefficace?

Fattori legati al vaccino: ci sono diversi ceppi di vaccino, che hanno una scarsa capacità di replicarsi

• nell’ospite poiché essendo attenuati e quindi replicandosi poco, la risposta immunitaria non viene

innescata. Questi ceppi mancano di antigeni che dovrebbero essere espressi e che invece sono nelle

specie patogene (M. Tuberculosis) quindi i linfociti T non riconoscono gli antigeni presenti nell’individuo

che stato infettato dal patogeno.

Fattori legati all’ospite: è stato osservato che i fattori genetici nelle popolazioni condizionano l’efficacia

• protettiva del BCG, inoltre il contatto con micobatteri ambientali possono impedire la replicazione del

ceppo vaccinale, perchè il sistema immunitario ha già riconosciuto i micobatteri che non sono

patogeni e quindi riconosce come non patogeno il M. Tuberculosis.

La vaccinazione viene effettuata nei soggetti PPD negativi, ovvero soggetti che non sono venuti a contatto

col bacillo, persone che coabitano con ammalati di tubercolosi, personale medico e paramedico, studenti

di medicina e scienze infermieristiche, militari al momento dell’arruolamento.

Il vaccino viene inoculato all’interno del derma in un’unica dose. Dopo 2-3 settimane si forma una zona

indurita (che è sintomo di accumulo cellulare), dopo 6-8 settimane la zona diventa una pustola e va

incontro a ulcerazione, dopo 6-8 mesi la lesione scompare lasciando solo una decolorazione della cute.

Diagnosi.

I campioni clinici usati per identificare il bacillo sono i liquidi del corpo (il batterio vive ovunque tranne nei

muscoli) liquidi come urine, liquor, biopsie, sangue, feci, ma tra tutti quello che viene utilizzato più spesso è

l'espettorato (proveniente dalle basse vie respiratorie → tubercolosi polmonare).

Il prelievo viene effettuato raccogliendo l’espettorato (naturalmente o indotto) nelle prime ore del mattino

e il campione viene prelevato per giorni successivi (da 3 a 5 giorni) perchè l'emissione di bacilli dai tessuti

bronchiali o polmonari non è continua, se ne potrebbero trovare pochi in un giorno e molti di più un altro

giorno.

Il campione viene trattato con determinati agenti chimici (trattamento di decontaminazione)

decontaminandolo dai batteri commensali che sono presenti nella faringe e nel cavo orale normalmente.

Si decontamina in modo selettivo ovvero non uccidendo il batterio tubercolare.

La decontaminazione avviene addizionando all’espettorato NaOH al 2% che uccide tutti gli altri batteri ma

non il batterio patogeno, perché i micobatteri hanno la parete impenetrabile. Inoltre viene utilizzata anche

la N-acetil-cisteina (NALC) che rompe i ponti di solfuro nel muco, in questo modo si rende meno denso il

muco dei pazienti. Ulteriormente viene aggiunto un tampone per riportarlo alla neutralità.

Successivamente viene centrifugato per separarne il solido (batteri) dal liquido e si sospende la fase solida

in un'altra soluzione avente un volume più piccolo in modo da concentrare i batteri.

A questo punto si fa l'esame batterioscopico, preparando un vetrino, colorandolo e osservandolo al

microscopio ottico. Ma questo non è abbastanza, è necessaria una conferma con l’esame colturale.

Questo esame prevede la seminazione su terreni adeguati, ma ci vogliono 42 giorni perchè si vedano i

batteri aggregati.

Adesso sono possibili metodi di diagnosi rapidi con una tecnica di amplificazioni molecolari → si cercano

specifiche sequenze del DNA.

Terapia antibiotica.

Prima dell’avvento degli antibiotici la terapia era il riposo all’aria pulita di montagna, una buona

alimentazione e l’esposizione al sole (sanatori).

Il trattamento di guarigione della tubercolosi prevede l’impiego di più antibiotici e i tempi della terapia

sono molto lunghi, infatti la terapia dura circa 6 mesi. Questo è dovuto alla lenta replicazione dei batteri, ci

41

vuole molto più tempo per essere sicuri di aver eradicato il batterio, inoltre si usano più antibiotici per

evitare la resistenza.

Nei primi due mesi si usano 4 antibiotici di prima scelta (Isoniazide, Rifampicina, Pirazinamide, Etambutolo),

nei successivi 4 mesi se ne usano 2 (Isoniazide, Rifampicina).

L’Isoniazide e Etambutolo inibiscono la sintesi di alcuni componenti della parete batterica solo dei

micobatteri (come gli acidi micolici).

La Rifampicina inibisce l’RNA polimerasi impedendo la trascrizione.

La Pirazinamide danneggia la membrana citoplasmatica dei batteri.

Ci sono anche farmaci di seconda scelta (tipo i fluorochinoloni e aminoglicosidi).

Nel mondo sono presenti ceppi resistenti agli antibiotici, che sono divisi in:

Ceppi MDR: batteri resistenti a più farmaci

• Ceppi XDR: batteri resistenti molti più farmaci, hanno uno spettro di resistenza molto più ampio, si

• stanno diffondendo oggi e sono resistenti a fluorochinoloni ed almeno ad uno dei 3 farmaci di

seconda scelta. 42

VIRUS

Caratteristiche fondamentali dei virus:

Vengono definiti parassiti intracellulari obbligati, ovvero necessitano di una cellula per replicarsi.

• Hanno dimensioni molto piccole (20-300 nm) e questo fa sì che a differenza dei batteri riescono a

• passare nei filtri di purificazione che hanno pori tarati per trattenere batteri.

Sono organismi molto semplici, composti da proteine (al massimo glicoproteine) e acidi nucleici.

• Hanno strutture ordinate secondo una simmetria geometrica (a 20 facce o elicoidali)

• Non hanno tutto ciò che serve a replicarsi normalmente, come i ribosomi, mitocondri (per questo

• motivo hanno bisogno di una cellula per replicarsi)

Non hanno una parete cellulare

• Sono insensibili agli antibiotici perchè i target degli antibiotici non sono presenti nei virus → una

• qualunque infezione virale non può essere tratta con antibiotici.

Componenti base dei virus.

Capside: è un contenitore, di natura proteica, che contiene e

• protegge un solo tipo di acido nucleico (RNA o DNA) che contiene

l’informazione genica.

Core: è l’acido nucleico spesso associato a proteine

Il core + capside → nucleocapside

Varietà di forme morfologiche

In base al tipo di acido nucleico:

Virus DNA: molti hanno una forma a diverse facce, in particolare una simmetria icosaedrica (20

• facce) e può avere dimensioni più o meno grandi.

Virus RNA: Si ha sempre una forma icosaedrica (come i rotavirus → gastrointeriti), un’altra forma è

• cilindrica (rabies virus → rabbia), HIV virus ha un capside ha forma di sezione di tronco.

Gli acidi nucleici possono avere tutte le combinazioni possibili, quello che rimane fisso nel virus è appunti il

fatto che è presente un solo tipo di acido nucleico (DNA o RNA), e si possono avere:

Mono catenati

• Bicatenari

• Frammentati

• Chiusi ad anello (formando un piccolo anello a doppio filamento).

In ogni caso la quantità di materiale genetico che varia da virus a virus, non è mai elevata ma deriva

dall’ingombro sterico (il virus è talmente piccolo che il materiale genetico deve stare nel capside) e si va

da appena 3-4 geni da virus più piccoli a alcune centinaia di geni nei virus più grandi.

Oltre all'acido nucleico nel capside sono delle proteine associate al virione, solitamente con attività

enzimatica che sono necessarie per la replicazione del virus nelle primissime fasi di vita del virus.

In certi virus una porzione dell'acido nucleico può codificare più di una proteina (dipende da dove viene

sintetizzata) → risparmio genetico.

In base al rivestimento:

Nudi: hanno solo il capside che contiene il genoma

• Rivestiti: esternamente al capside hanno un involucro (un ulteriore rivestimento denominato

• pericapside) che viene acquisito dalla cellula che il virus ha parassitato, è non è altro che un

doppio strato fosfolipidico (ovvero una membrana cellulare) in cui sono state inserite proteine e

glicoproteine del virus. La matrice lipidica è quella tipica delle membrane appartiene alla cellula

infettata, mentre le proteine che sono inserite nel doppio strato appartengono al virus (→ involucro

misto).

In base alla simmetria del capside:

Simmetrici: che hanno una forma geometrica simmetrica, come:

• Forma icosaedrica: il capside è formato da 20 facce con 12 vertici. Le facce hanno triangoli

o equilateri con 30 spigoli. Il capside è formato da proteine pentameriche (5 monomeri) e

esameriche (6 monomeri). Le proteine pentameriche formano i vertici, mentre le proteine

esameriche formano i lati. Le catene polipeptidiche che formano questi agglomerati si

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reimpiegano formando i protomeri. Più protomeri formano i capsomeri (che possono essere

esponi o pentoni)

Forma elicoidale: i protomeri si avvolgono a formare una spirale. Al centro del cilindro cavo

o troviamo l'acido nucleico. Il capside può essere rivestito (si avvolge su sé stesso e si ricopre

dal pericapside) oppure nudo.

Asimmetrici: hanno simmetrie diverse e complesse, come per esempio il virus HIV e i batteriofagi

• (virus che infettano i batteri)

Classificazione dei virus.

È una classificazione semplice che divide i virus in due tronchi → quelli a DNA e quella a RNA:

In base al filamento, quindi a singolo filamento o a doppio filamento

• In base alla simmetria del capside, quindi elicoidale o icosaedrica

• In base al rivestimento, quindi virus rivestito o non rivestito

Replicazione dei virus.

Il virus per riprodursi ha bisogno di una cellula che gli offre tutte le sue funzioni mancanti.

La replicazione è un processo ordinato perchè avviene secondo una serie di tappe, e la strategia generale

di replicazione di un virus è quella di sintetizzare separatamente i vari componenti e poi riassemblarli.

La replicazione avviene in questo modo: il virus aderisce alla cellula, penetra nella cellula, libera acido

nucleico, viene replicato in tante copie, sintetizzate tutte le proteine, vengono assemblate insieme, e poi

viene rilasciato.

1) ADSORBIMENTO → è la fase in cui il virione (ovvero la cellula virale matura) aderisce ad una cellula

ospite a livello dei recettori di membrana. È molto importante come fase perchè il legame tra recettore

e antirecettore è molto specifico e quindi determina sia la specificità di specie sia l'infettività

preferenziale per certi tessuti dell'organismo ospite: ogni organismo ha i suoi virus (per esempio virus che

infettano uomini, virus che infettano gatti, e via così ma non si possono infettare a vicenda), ma ci sono

vari casi in cui si verifica il salto di specie, ovvero un virus adattato ad una specie animale può andare

ad infettare l'uomo (o viceversa). Quando si verifica il salto di specie, il virus è molto virulento nei

confronti della nuova specie (vedi suina e aviaria) e si diffonde molto rapidamente.

Alcuni virus possono riconoscere più recettori, inoltre più recettori possono agire in sequenza, il legame è

di tipo sterico, quindi interessa la geometria tra recettore e antirecettore.

2) PENETRAZIONE → una volta aderito, penetra all'interno della cellula. Si distinguono due fasi, a seconda

che il virus sia:

a. Virus nudi: si formano invaginazioni membrana con all'interno le particelle virali.

44

b. Virus rivestito: l'involucro del virus (pericapside) è una membrana cellulare quindi avviene la

fusione dell’involucro con la cellula target e il virus entra nella cellula già con il capside.

3) SCAPSIDAZIONE → scoprimento della particella con perdita di proteine capsidiche (che vengono

digerite) e liberazione dell'acido nucleico virale nel citoplasma dove avverranno tutte le altre reazioni.

4) SINTESI PROTEICA (trascrizione e traduzione) E DUPLICAZIONE DELL’ACIDO NUCLEICO → sintetizza tutte le

sue parti, differisce nei virus a DNA e a virus a RNA

a. DNA: la trascrizione e replicazione avviene nel nucleo, la traduzione avviene nel citoplasma, le

proteine ritornano nel nucleo e si ha il montaggio delle parti e la fuoriuscita del virus (segue la

sintesi che avviene nella cellula animale).

b. RNA: tutte queste tappe avvengono nel citoplasma, quindi la sintesi delle proteine, trascrizione e

montaggio avviene tutto nel citoplasma. Il virus, però, ha un grosso problema, perchè il suo

acido nucleico è RNA e deve essere trascritto in tante copie uguali, ma nella cellula superiore

dell'ospite non esistono RNA-polimerasi RNA dipendenti, ovvero enzimi che possono duplicare il

materiale genetico utilizzando come stampo l’RNA. Ci sono varie strategie di replicazione.

RNA LINEARE A SINGOLO FILAMENTO A POLARITA’ POSITIVA: (virus come quello della

➢ polimerite, del raffreddore) hanno un RNA a singolo filamento detto RNA a polarità + e

funziona direttamente da RNA messaggero, quindi quando entra nella cellula ospite si

associa direttamente ai ribosomi e la prima proteina che viene sintetizzata è la RNA

polimerasi RNA dipendente (replicasi) che trascrive un filamento di DNA a partire da

questa (che sarà negativa). Da questo DNA vengono replicate tante copie positive.

RNA LINEARE A SINGOLO FILAMENTO A POLARITA’ NEGATIVA: l’RNA a singolo filamento

➢ è a polarità – e non funge da messaggero associandosi con i ribosomi della cellula.

Questi virus si portano dentro al capside già formata una RNA polimerasi RNA

dipendente (enzima associato al virus). Quando il virus penetra nella cellula e libera sia

RNA che enzima, quest’ultimo copierà l’RNA a polarità – in un RNA a polarità +

(messaggero) e viene convertito in tante copie negative.

RNA BICATENARIO: fungono come RNA a polarità negativa, hanno un enzima che

➢ copia l'elica negativa.

VIRUS A RNA CHE SI REPLICANO ATTRAVERSO UN INTERMEDIO DI DNA (detti

➢ RETROVIRUS): (Virus come HIV) all'interno ha un acido nucleico costituito da due

filamenti di RNA monocatenario con polarità +. La catena di RNA non viene tradotta

subito in proteine in quanto il virus HIV all'interno ha due copie di un grosso enzima

detto trascrittasi inversa che fa un’operazione esattamente contraria a quello che fa la

cellula, ovvero sintetizza DNA a partire da uno stampo di RNA. Questo enzima ha

anche attività esonucleasica, ovvero taglia l’RNA e copia l'elica del DNA in un'altra

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elica di DNA che diventa a doppio filamento e che si inserisce nei cromosomi

dell’ospite e che viene letto e trattato dalla cellula come se fosse un proprio gene.

5) MONTAGGIO → le varie proteine vengono assemblate insieme ed è un processo spontaneo che non

richiede energia grazie a fenomeni di automontaggio. Si ha l’incapsidamento senza enzimi o apparati

perchè è la conformazione più vantaggiosa. Si ha inoltre una fase di maturazione (di modificazione)

che rende più stabile tutta la struttura

6) LIBERAZIONE DEL VIRIONE MATURO→ avviene in diversi modi:

a. Lisi cellulare: avviene nei virus nudi, perchè la cellula si riempie di virus e poi scoppia

rilasciandoli all’esterno.

b. Gemmazione: avviene nei virus rivestiti che si portano verso la membrana, si forma

un’invaginazione, le membrane si fondono e poi il batterio esce acquisendo l'involucro e la

cellula infettata può essere risparmiata.

Coltivazione dei virus.

I virus richiedono delle cellule viventi per la loro replicazione, quindi non possono essere coltivati come i

batteri. È necessario utilizzare dei substrati cellulari (prima venivano usati animali) come le colture cellulari. Si

coltivano cellule animali in vitro e poi vengono utilizzate come substrato per l'infezione.

Colture primarie: ottenute direttamente da organi, o da tessuto animale o da animali. La biopsia

• viene trattata con enzimi che riescono a separare le cellule le une della altre. Le cellule

successivamente si mettono a coltivare in una coltura che contiene tutti i nutrienti per le cellule

stesse. È una coltivazione molto difficile perchè le cellule hanno un periodo di vita molto breve (al

massimo 30-40 divisioni, poi muoiono).

Linee cellulari: ottenute da tessuto neoplastico (tumori) perchè sono cellule che si replicano

• all'infinito. Sono molto più semplici da coltivare, hanno una vita illimitata ma sono meno sensibili

dell'infezione virale.

Il virus infetta così le cellule e spesso la replicazione del virus si accosta ad un effetto citopatico perchè il

virus danneggia le cellule e queste assumono una modificazione tipica.

Vari virus danno effetti citopatici caratteristici, che possono essere osservati da microscopio elettronico

(aggregazione a grappolo cellule, formazione sincizi, necrosi e lisi cellulare, trasformazione oncogenica).

Effetti dei virus sulle cellule ospiti.

Infezione litica (o citocida): alcuni virus lisano la cellula ospite che poi muore.

• Infezione persistente: la cellula produce in continuazione virus senza morire (caso dei virus rivestiti)

• Infezione latente: il virus, invece di replicarsi, integra il proprio genoma nella cellula ospite e rimane

• silente come se fosse scomparso dall'organismo, ma può ad un certo punto riattivarsi e dare origine

ad una infezione litica (come l’herpes)

Infezione trasformante: il virus trasforma la cellula in una tumorale.

• Infezione abortiva: per incompatibilità virus-cellula o per difetti del virus, l’infezione si interrompe e la

• cellula viene risparmiata.

Corrispondono tante infezioni virali che si accompagnano o meno con sintomi, o infezioni in cui il virus

infetta e poi viene eliminato dall'organismo, o infezioni a cui all’infezione primaria seguono sintomi tardivi, o

infezioni ricorrenti (herpes). 46

FARMACI ANTIVIRALI

Nella maggior parte dei casi le infezioni virali non richiedono intervento terapeutico, come ad esempio il

raffreddore, l'influenza, ovviamente se il soggetto sta bene. Nei casi di queste malattie comuni il virus se ne

va perchè l’organismo ha sviluppato una risposta immunitaria.

I farmaci antivirali in alcuni casi non sono ancora soddisfacenti e inoltre sono più tossici di quelli batterici

perchè questi farmaci devono attaccare le cellule dell'organismo dove i virus vi si riproducono all’interno

(tossicità relativa). Inoltre, come quelli batterici, hanno possibilità di sviluppare resistenze da mutazioni.

Bersagli di azione farmaci antivirali

I farmaci antivirali possono agire su tutte le tappe della replicazione virale, ovvero può esistere un inibitore

di entrata, di adsorbimento, scapsidazione, sintesi acidi nucleici, sintesi proteine, proteasi, e del rilascio del

virus dalla cellula.

Inibitori scapsidazione → Amantadina e Rimandatina, vengono usati per trattamento o la

• prevenzione dell'infezione da virus influenzale A (non richiede trattamenti l'influenza ma ci sono

magari soggetti a rischio, ovvero i soggetti che hanno malattie croniche debilitanti, polmonite), i

farmaci vengono somministrati per via orale raggiungendo livelli plasmatici idonei alla sua azione in

poco tempo (2-5 ore).

Si legano alla proteina virale che funziona come canale ionico che permette l'entrata di H+ nel virus

e quindi ne inibisce l’acidazione con la seguente dissoluzione del capside.

H H

+ +

H

+

0Inibitori della sintesi degli acidi nucleici → Aciclovir, sono degli analoghi nucleotidici ovvero sono

• simili ai nucleotidi della cellula ma vengono incorporati al posto di quelli naturali, difatti aciclovir è

un analogo non ciclico della guanosina. Questo tipo di farmaco viene soprattutto usato per la cura

dei virus herpetici umani.

Il farmaco viene fosforilato ad opera di un enzima chinasi virale che aggiunge 2 gruppi P rendendo

l’aciclovir un nucleotide trifosfato. A questo punto viene letto dalla DNA polimerasi virale e viene

incorporato nel DNA virale. La sintesi si blocca perchè aciclovir non ha un gruppo OH che serve

come innesto per attaccare un altro nucleotide, ed ecco perché questi farmaci vengono detti

“terminatori di catena”.

Il farmaco funziona solo se nella cellula è presente il virus (perchè è presente la chinasi virale) e

quindi riesce a limitare il suo funzionamento alle sole cellule infette.

Inibitori trascrittasi inversa → (retrovirus, virus epatite B), si utilizzano analoghi nucleosidici o

o inibitori non nucleosidici.

Gli inibitori non nucleosidici sono derivati delle benzodiazepine e sono detti inibitori allosterici

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della trascrittasi inversa perchè si legano ad una tasca idrofobica dell'enzima causandone

un cambio di conformazione e rendendolo meno affine al proprio substrato.

Gli inibitori nucleosidici (azidotimidina AZT), funzionano come aciclovir però azidotimina è un

analogo della timina, che impedisce l'aggiunta del nucleotide successivo. La trascrittasi

inversa ha attività esonucleasica (come quella polimerasi cellulare) ma ha una selettività

parziale e quindi è tossico.

Inibitori della RNA polimerasi RNA dipendente (RpRd) → (ribavirina) è un farmaco a tossicità

o selettiva poiché la cellula non possiede l’enzima RNA polimerasi RNA-dipendente. Funziona

come un terminatore di catena perchè analogo alla guanosina, inoltre ha un effetto

mutageno sul DNA virale.

Inibitori proteasi virali → alcuni virus, tra cui HIV, producono le loro proteine secondo un precursore

• poliproteico, che è una proteina lunga data dall'unione di tante proteine diverse. Il precursore è

inattivo ma quando arriva una proteasi che riconosce siti attivi li taglia in proteine che hanno una

loro specifica funzione.

Il farmaco blocca le proteasi e quindi il precursore non si attiva, le proteine mature non vengono

tagliate e quindi il virus non si forma.

Le proteasi sono diverse rispetto a quelle dell'ospite (riconoscono siti di taglio diversi) e quindi hanno

una tossicità selettiva, di conseguenza i farmaci sono poco tossici (appunto perché riconoscono

solo le proteasi virali) e ciò ha permesso di allungare la prospettiva di vita dei malati di AIDS.

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Retrovirus: virus HIV

Ci sono due tipi di virus AIDS: HIV-1 e HIV-2 (Human Immunodeficiency Virus).

Il virus HIV è una pandemia, ovvero è sparso in tutto il mondo ma in particolare in Africa.

I due virus si trasmettono con le stesse modalità: HIV-1 è diffuso in tutto il mondo ed è responsabile della

maggior parte dei casi di AIDS, mentre HIV-2 è prevalente in Africa.

Sono causa di una pandemia mondiale di AIDS (Acquired ImmunoDeficiency Syndrome).

Struttura virus.

Il virus HIV ha una struttura complessa: nel capside è contenuta una doppia copia di RNA, due trascrittasi

inverse, due integrasi e due nucleasi.

Il genoma è all'interno di un tronco di cono formato da una proteina (p24) ed è l'antigene del core e del

capside. All’esterno è presente un altro involucro fatto di un’altra proteina (p17), infine ancora più

all’esterno c’è l'involucro perché HIV è un virus rivestito.

L’involucro è formato da un doppio strato fosfolipidico e una serie di proteine virali inserire al momento

della fuoriuscita ella cellula, due sono importanti chiamate gp120 (sporge sulla superficie del virus) e gp41(si

inserisce nel l'involucro).

Ciclo replicativo HIV

a) ADSORBIMENTO → il virus prende contatto con la cellula ospite mediante un legame specifico tra

l'antirecettore virale (gp120) e il recettore cellulare (molecola CD4). Il recettore della cellula è una

molecola chiamata CD4 che viene espressa solo su alcune cellule del sistema immunitario, in

particolare sui linfociti T helper (CD4+) e macrofagi. I linfociti sono cellule importantissime per tutta

l'omeostasi dell'organismo (una delle funzioni è quella di produrre citochine che attivano i

macrofagi per la protezione dai batteri patogeni intracellulari) che se vengono attaccate dal virus,

a lungo andare causano l'immunodeficienza.

b) PENETRAZIONE → è un virus rivestito, quindi l'involucro si fonde con la membrana e il virus va

all'interno. La fusione è mediata dalla proteina gp4.

c) SCAPSIDAZIONE → l’RNA virale si libera del capside e viene riversato nel citoplasma della cellula

insieme ai suoi enzimi associati.

d) SINTESI DNA → Il filamento entra nel nucleo e, grazie alla proteina integrasi, si integra nel DNA

cellulare. Il virus integrato è detto provirus.

e) ESPRESSIONE GENI VIRALI → la RNA polimerasi cellulare trascrive i geni virali come se fossero geni

della cellula. Vengono prodotti due tipi di RNA virale: gli RNA lunghi (genomici) che sono lunghi

come tutto il genoma del virus e vengono trasportati nel citoplasma e rappresentano il genoma

delle nuove particelle virali; e gli RNA corti (subgenomici) che vengono trasportati nel citoplasma e

tradotti in molte proteine virali.

Il genoma contiene tre geni principali: gag, pol, env. Il gene gag codifica le proteine del core (p24

e p17), il gene pol codifica le proteine enzimatiche (trascrittasi inversa, integrasi, proteasi), il gene

env codifica le proteine dell’involucro (gp41 e gp120). Inoltre ci sono tanti altri geni che sono geni di

regolazione dell'espressione. Questi geni vengono trascritti in poliproteine che poi la proteasi taglia e

producendo proteine mature. 49

f) MONTAGGIO → l’RNA genomico si associa con le proteine del capside mediante un processo

spontaneo

g) GEMMAZIONE → il virus si avvicina alla membrana citoplasmatica da cui “ruba” un pezzo

dell’involucro: fuoriesce dalla cellula dando luogo alla formazione di una gemma (estroflessione di

membrana, ma può essere rilasciato anche con lisi della cellula ospite.

Infezione HIV (→ storia naturale dell’AIDS)

“Storia naturale dell’AIDS” significa descrivere tutte le tappe che si verificano dal momento in cui un

individuo acquisisce il virus al momento in cui si sviluppa (se si sviluppa) la malattia.

1) Trasmissione virus → la contrazione del virus avviene per:

a. Via parenterale: attraverso un’inoculazione di sangue infetto (una via di trasmissione

accidentale) per esempio con una trasfusione (è un rischio molto ridotto! Una volta non era

controllato, ma comunque anche adesso ci sono dei rischi), con una puntura accidentale con

siringa infetta, con lo scambio di siringhe tra drogati, strumenti chirurgici, tatuaggi, piercing. I

soggetti a rischio sono gli emofilici, politrasfusi, personale medico e paramedico,

tossicodipendenti.

b. Via sessuale: il virus è presente nelle secrezioni vaginali e seminali, per cui i soggetti a rischio sono

chi ha partner multipli o che hanno rapporti non protetti (sia eterosessuali che omosessuali)

c. Via verticale: la madre infetta il bambino, il virus si trasferisce con la placenta, con la via

perinatale (parto), o con l'allattamento. Circa il 20% dei bambini nati da madre sieropositiva

sono infettati, quindi se la madre ha il virus non è necessario che il bambino abbia il virus. Il 100%

dei bambini sono sieropositivi alla nascita (ricevono gli anticorpi per via parentale), ma come si

fa a vedere se hanno solo gli anticorpi o anche virus?

È necessario aspettare e fare la prova dopo un mese, se ha ricevuto solo anticorpi decadranno

fino a scemare, mentre se ha contratto il virus il neonato sviluppa i suoi anticorpi e quindi

aumentano.

d. Altre vie ipotizzate (non dimostrate): saliva, lacrime, urine, rapporti interpersonali in ambito

familiare o comunitario.

2) Marcatori sierici → per vedere l’andamento dell’infezione guardiamo un grafico che ha una serie di

parametri:

a. Virus antigene p24: la presenza della proteina nel sangue indica la presenza del virus. Al tempo 0

è avvenuto il contagio, il virus entra nel circolo e inizia a replicarsi nei linfociti T CD4+. Alcuni sono

di questi sono circolanti nell’organismo ma la maggior parte si trovano nei linfonodi e in organi

linfopoietici (es. milza), difatti c’è un aumento degli antigeni nel siero. Ad un certo punto questo

picco di virus arriva ad un punto massimo per poi decadere (6-10 mesi), perché a questo punto

il soggetto risponde con il sistema immunitario. Però mentre in una qualsiasi infezione virale il virus

scompare completamente, nel caso del HIV pochi virus permangono nel corpo del soggetto.

Successivamente si ha una brusca risalita dell’antigene p24 che si replica all’impazzata (perché

gli anticorpi pian piano decadono) e in questo modo la malattia è detta AIDS conclamato, che

causa gravi infezioni opportunistiche e rare forme di tumori.

b. Anticorpi contro il virus (contro la proteina gp120): all'inizio gli anticorpi non sono presenti,

vengono prodotti in un secondo momento e nel momento in cui scatta la risposta immunitaria il

virus diminuisce (vedi picco di prima) e gli anticorpi salgono, continuano per un periodo e poi

subiscono un brusco declino nelle fasi più avanzate

c. Linfociti T CD4+: partono da un livello normale perché sono già presenti nell’organismo, poi

hanno un calo quando il virus è al massimo perché vi si replica all’interno. Successivamente

quando il virus cala i linfociti tornano ad un livello normale ma, siccome il virus non viene mai

AIDS

conclamato

Sieropositività

Infezione acuta 50

liberato e continua a replicarsi a basso titolo, i linfociti subiscono un lento ma inesorabile declino.

Nelle prime fasi il soggetto può essere completamente asintomatico, o presentare sintomi

aspecifici nell'arco di 3 mesi dopo il contagio diventando un soggetto infettante. Se un soggetto

appena infettato fa il test è risulta negativo, perché vi è un periodo finestra che va da 1-3 mesi

fino a 6 ed è un periodo in cui gli anticorpi compaiono lentamente e può darsi che non

vengano visualizzati dagli esami di laboratorio. È quindi necessario effettuare un altro test dopo 3

mesi.

Quando il virus cala il soggetto non ha sintomi, ed entra in uno stato detto sieropositività (ovvero

è un soggetto infettato che presenta gli anticorpi contro il virus e lo può trasmettere). Questo

periodo può durare molto a lungo, ma ad un certo punto questo “sistema” si inceppa perchè i

linfociti T arrivano ad un livello talmente basso che il soggetto acquisto un’immunodeficienza

tale che il suo sistema immunitario non è più in grado di rispondere a germi comuni che incontra

nell’arco della vita. Questa viene detta sindrome perchè è data da tanti sintomi diversi tra di

loro

3) Infezioni opportunistiche in AIDS → Protozoi (toxoplasma gondii → toxoplasmosi cerebrale;

criptosporidium → criptosporidiosi con diarrea), funghi (candida), batteri (tuberculosis, micobatteri

opportunisti, salmonella), rare neoplasie (sarcoma di Kaposi → un tumore associato ai pazienti con AIDS,

linfomi celebrali).

Diagnosi di laboratorio di infezione da HIV.

Il soggetto può fare un test per accertare se è stato o meno infettato.

Si possono ricercare gli anticorpi contro il virus → in prima battuta, con il test di screening ELISA

• (molto veloce). Se il test è negativo allora non c’è evidenza di infezione (ma potrebbe essere nel

periodo finestra), se invece è positivo allora questo test non è sufficiente per dire che il soggetto è

stato infettato. A questo punto si fa il test di Western-Blot come test di conferma: se risulta negativo

può darsi che il test ELISA sia un falso positivo (quindi è necessario prelevare un altro campione di

sangue e ripetere il test) oppure può essere un’infezione al primo stadio, se invece è positivo il

soggetto è infettato da HIV.

Si possono cercare gli antigeni del virus→ si isola il virus su colture primarie, ricercando il virus con

• tecniche molecolari, oppure si cercano gli antigeni con una variante del test di ELISA.

Test ELISA → Enzime Linked Immuno Sorbent Assay, letteralmente “saggio immuno-assorbente di un enzima

legato”.

Viene effettuato un prelievo di sangue nel soggetto sospettato, viene aggiunto il siero del paziente

all’interno di piastre di polistirene contenenti l’antigene p24 del virus e a questo punto se nel siero ci sono gli

anticorpi del virus questi si legano all’antigene p24. Successivamente si aggiunge un secondo anticorpo

marcato con un enzima che si lega alle immunoglobuline umane (ovvero agli anticorpi del paziente).

Questo secondo anticorpo ha legato un enzima che in presenza degli anticorpi converte il substrato in un

prodotto colorato. Se si sviluppa colore significa che il soggetto è infettato.

Test Western-Blot di conferma → Il procedimento per questo test è simile al test ELISA, ma il metodo è più

complesso, infatti prevede la separazione elettroforetica del campione dell'HIV nelle sue proteine

componenti. Conclusa questa operazione, le proteine vengono trasferite su uno speciale tipo di carta

(comprata da una ditta) e fatte reagire con il campione di sangue del soggetto. Alla fine si può vedere lo

sviluppo di bande sulle strisce di carta che indicano quali proteine sono state prodotte (e quindi se sono

presenti le proteine prodotte dal virus).

Terapia antiretrovirale

I principali gruppi di farmaci e i loro siti di azione sono:

Inibitori della trascrittasi inversa → si legano al sito catalitico dell'enzima e vengono incorporati nel

• DNA virale alterandone la conformazione

Inibitori della fusione → analoghi peptidici della proteina di assorbimento gp120, si legano loro al

• CD24 e quindi impediscono l’aggancio del virus

Inibitori non nucleotidici della trascrittasi inversa → si legano in maniera irreversibile all’enzima, in un

• sito diverso da quello catalitico bloccando la produzione di DNA virale a partire da RNA

Inibitori delle proteasi → sono i più importanti, si legano in maniera irreversibile alla proteasi virali e

• impediscono la formazione delle proteasi mature.

La HAART (Highly Active Antiretroviral Therapy) è la terapia attualmente somministrata a pazienti di HIV che

prevede la combinazione di tre farmaci diversi, per evitare l'insorgenza di resistenze. Questa terapia

(quando funziona) comporta in molti pazienti la ricostituzione parziale dei linfociti T CD4+ permettendo di

controllare l’immunodeficienza. La difficoltà di questa terapia è deve essere fatta in maniera precisa

51

(ovvero i pazienti devono rispettare tempi e dosi di assunzioni, se viene dimenticata una compressa si ha la

possibilità che il virus si replichi).

Vaccinazione

Non esiste un vaccino contro HIV, perchè il virus varia in continuazione poiché la trascrittasi inversa è un

enzima molto poco preciso che ogni volta che sintetizza il DNA induce un errore ogni 200 basi. Per questo

motivo il virus è instabile dal punto di vista genetico e si verificano nuovi ceppi virali durante il decorso della

malattia di un paziente. Epatiti (epatotropi)

Sono virus che hanno una predilezione per le cellule epatiche. Sono molto eterogenei e vengono indicati

con le lettere dell’alfabeto. Questi gruppi causano sintomi simili durante l’infezione, vanno a infettare il

fegato e la sintomatologia tipica è un innalzamento delle transaminasi (ovvero il fegato non funziona più

bene) e possono dare tipi di infezioni che decorrono in maniera acuta o in maniera cronica a seconda del

tipo di virus.

Proprietà HAV HVB HCV HEV

Famiglia e tipi Picornavirideae, DNA, circolare RNA singolo RNA singolo

acido nucleico RNA a singolo parzialmente a filamento filamento

filamento a polarità doppio filamento positivo, lineare lineare

positiva, lineare

Principale via di Oro-fecale Via parenterale, Via parentale, Oro-fecale

trasmissione (cibi e bevande verticale o sessuale verticale o

contaminate da sessuale

feci infetti)

Periodo di 20-40 giorni, molto 60-180 giorni 60-180 gg 20-40

incubazione più breve rispetto

agli altri

Infezione cronica No Si (10%) Si (80%) No

Infezioni acute Si No No Si

Disponibilità Si Si No No

vaccino

Epidemiologia delle epatiti virali

HVA è la causa primaria di epatiti virali nel nostro paese, che si trasmette per via oro-fecale ovvero con

l’ingestione di cibi contaminati da feci.

HBV è la causa secondaria di cui possediamo il vaccino, quindi l’incidenza del virus andrà col tempo

calando.

HCV non ha vaccino e prima del controllo delle trasfusioni è stata la principale causa di infezione post-

trasfusione. Epatite A (HAV)

Morfologia e struttura

Appartiene alla famiglia dei picornavirus (piccoli virus a RNA) che sono piuttosto semplici, sono dotati di un

capside icosaedrico con all’interno un singolo filamento di RNA a polarità positiva.

È molto resistente nell’ambiente e questo rende ragione alla sua trasmissione: è resistente a acidi, solventi,

acqua salata e dolce, vi può rimanere per mesi. Esiste un solo sierotipo che infetta solo ed esclusivamente

l'uomo. È presente soprattutto in Africa e in Arabia esaudita.

52

Replicazione

La replicazione avviene come in tutti i virus a RNA a singolo filamento a polarità positiva: l’RNA funge da

messaggero e guida la sintesi del DNA da cui verranno trascritte tante copie positive.

Patogenesi.

L’infezione avviene tramite l’ingestione di cibi contaminati,

generalmente i più comuni veicoli d’infezione sono i

molluschi (ostriche e vongole) che vengono mangiati crudi.

Una volta dentro all'organismo, il virus si replica nell’epitelio

intestinale e da lì arriva nel sangue causando una viremia, e

in questa piccola fase può essere trasmesso con sangue

infetto.

Dopodiché il virus finisce nel fegato dove si replica negli

epatociti, viene poi rilasciato nella bile e torna nelle feci

alimentando il ciclo oro-fecale.

Finito il ciclo di incubazione (circa 1 mese), possono iniziare

sintomi clinici di epatite: possono essere lievi come febbre,

affaticamento, nausea, ittero (dovuta al rilascio di bilirubina

da parte del fegato a causa della distribuzione degli

epatociti che determina l'ingiallimento della cute e della

sclera). Si ha la guarigione nel 99% dei casi (rari casi di

epatite fulminante, nei bambini non si hanno sintomi).

I sintomi compaiono improvvisamente 20-40 giorni dopo

l'esposizione e si intensificano in 4-6 giorni prima della fase

dell'ittero (e generalmente diminuiscono durante la fase di

ittero). Il virus si replica nel fegato e causa un rialzo delle

transaminasi dovute al danneggiamento epatico; i sintomi poi

scompaiono perchè si attiva la risposta immunitaria e

compaiono anticorpi della classe IgM e IgG che portano a 0 il

virus. L'infezione in questo caso viene risolta.

Diagnosi.

Si basa su dati epidemiologi e su dimostrazione di test di laboratorio e presenza anticorpi nel siero del

paziente.

Vaccinazione.

Consigliabile per viaggiatori che si recano in aree endemiche per lavoro o turismo. Il vaccino è costituito da

virus coltivati in cellule diploidi umane e inattivati con formaldeide. È molto efficace, protegge 95% dei

soggetti vaccinati e l’efficacia è molto duratura (circa 5-12 anni e anche molto di più).

Epatite B (HBV)

53

Morfologia e struttura

Una volta chiamato veniva chiamato “virus da siero” perché viene trasmesso attraverso il sangue.

È più complesso del virus HAV: è un virus a DNA piuttosto piccolo, con un capside icosaedrico avvolto da

un’ulteriore involucro (virus rivestito). Dentro al capside, insieme al DNA è presente l’enzima DNA polimerasi.

L’involucro è un componente importante, è ricco di proteine (antigeni) tra i quali ce n’è uno più

abbondante chiamato HBsAg, detto antigene di superficie dell’epatite B. Questo è formato da 3 proteine:

una più piccola, una media che quando si raggruppano insieme formano la proteina grande che

costituisce l’antigene HBsAg che è talmente abbondante che lo ritroviamo come particelle sferiche o

allungate (senza DNA all'interno) nel siero del paziente in quanto si stacca dall’involucro.

È presente anche un antigene associato al capside (HBcAg) e un antigene associato all’antigene del core

che è marcatore di alta infettività (HBeAg).

HBV è a DNA circolare parzialmente a doppio filamento, vuol dire che in un pezzettino il DNA è a singolo

filamento. È piccolo e compatto e i geni sono parzialmente sovrapposti (→ strategia del risparmio genetico,

una stessa porzione del genoma codifica per più di una proteina).

Replicazione

Pur essendo a DNA ha alcune similarità con il virus HIV a RNA.

Nella fase di adsorbimento, il virus si lega al recettore posto sugli epatociti. È rivestito, quindi l'involucro si

fonde con la membrana e il core entra nel citoplasma dell’epatocita. L’enzima DNA polimerasi sintetizza a

questo punto il pezzetto di DNA mancante, quindi converte il DNA parzialmente a doppio filamento in un

anellino di DNA a doppio filamento (completo).

Il DNA del virus dopo la scapsidazione, entra nel nucleo e qui viene attaccato dagli enzimi della cellula, in

particolare dalla RNA polimerasi cellulare che sintetizza RNA a partire da DNA.

La RNA polimerasi sintetizza il DNA virale in un RNA lungo detto pre-genomico e inoltre crea dei pezzettini

corti del DNA virale detti subgenomici. Questi RNA trascritti nel nucleo si spostano nel citoplasma: i corti si

associano ai ribosomi che vengono tradotti nelle proteine virali mentre i lunghi entreranno dentro al core

del futuro virus. Le proteine si assemblano attorno all’RNA lungo, all'interno insieme al genoma ci andrò

anche la RNA polimerasi del virus che funziona come una trascrittasi inversa perchè copia l’RNA in DNA,

successivamente lo elimina e ci copia sopra un’altra elica di DNA complementare ma incompleto

(parzialmente a doppio filamento).

Il core si associa al HBsAg, la membrana gemma all'esterno e quindi il virus lascia la cellula senza

necessariamente distruggerla (rilasciato in maniera cronica).

Modalità di trasmissione

1) Via parenterale: inoculazione di sangue infetto le cui modalità sono:

a. Con le trasfusioni, ma da quando c’è la ricerca di HBsAg il rischio è molto ridotto. Una

minima possibilità che il test non riesca a rilevare (per problemi di sensibilità del test) gli

antigeni c’è, ma è una probabilità bassissima.

54

b. Puntura accidentale con siringa infetta (operatori sanitari)

c. Scambi siringhe tra tossico dipendenti

d. Strumenti chirurgici o strumenti per indagini diagnosticherà non adeguatamente sterilizzati. A

differenza di HIV, HBV è resistente all'ambiente e ai disinfettanti.

e. Tatuaggi, piercing, scambio forbici, rasoi, spazzolini con portatori cronici.

Bastano anche tracce di sangue per infettarsi. L’iniezione di 10- ml di sangue inetto può

6

trasmettere il virus. Inoltre il virus è molto resistente ad agenti chimici e fisici (si mantiene nel siero

per 4 ore a 60 °C, per più di 6 mesi a 30°C e per 15 anni a -20 °C)

2) Via sessuale → il virus è presente nel liquido vaginale e seminale e viene contratto con rapporti non

protetti sia omosessuali ed eterosessuali.

3) Via verticale → dalla madre infetta al bambino, come in HIV

4) Via oro-fecale → è rara ma a volte il virus viene secreto con le feci.

Conseguenze infezione.

Il periodo di incubazione è piuttosto lungo, arriva fino a 3 mesi e le conseguenze molto varie: nella maggior

parte dei casi l’infezione è subclinica transitoria: il virus viene preso e la malattia trascorre e va

spontaneamente incontro a guarigione.

In circa 30-50% adulti e meno del 1% dei bambini si ha un’epatite acuta (come epatite A → ittero, rialzo

transaminasi) ma qui si può andare incontro a guarigione o in epatite fulminante (il fegato va incontro a

necrosi e causa la morte del soggetto).

C’è un'altra possibilità, piuttosto alta nei bambini (30-90%) negli e adulti più bassa (2-10%) che si sviluppi una

epatite cronica. Cronica vuol dire che il soggetto rimane perennemente infettato con il virus, il suo sistema

immunitario non riesce a eliminarlo e il fegato, anche in assenza di sintomi, produce il virus. A lungo andare

si hanno sequele a lungo termine, perché questa continua la stimolazione del fegato che può portare a

cirrosi (in 5 anni) che è l’anticamera del carcinoma epatico che può evolvere in cancro, o in

un’insufficienza epatica che porta a morte se non viene effettuato un trapianto di fegato.

I marcatori sierici sono gli antigeni HBsAg: se l’infezione è acuta questi antigeni hanno un picco e poi

scendono per gli anticorpi e vanno a zero; Se l’infezione è cronica, gli antigeni aumentano e non calano

mai.

Profilassi e immunoprofilassi

È importante seguire delle norme igieniche (uso di guanti, frequente lavaggio delle mani, uso di siringhe e

aghi monouso, disinfezione materiali contaminati dal sangue).

Per quanto riguarda l’immunoprofilassi ci sono due modalità:

Passiva: inoculazione di immunoglobuline umane specifiche ottenute dal sangue di soggetti

• vaccinati. Indicata per soggetti che sono venuti in contatto con sangue di un soggetto infetto

Attiva → vaccino.

Vaccino.

È molto sicuro, ben tollerato, attivo che è ottenuto mediante tecniche dell’ingegneria genetica (di nuova

generazione). Il DNA del virus viene purificato dal virus e viene tagliato con degli enzimi di restrizione che

vanno a isolare il gene S che codifica per l’antigene HBsAg. Successivamente il gene viene inserito in un

plasmide in cui viene affiancato ad un promotore (una zona riconosciuta dalla RNA polimerasi che

trascrive questo gene) e questo gene viene inserito in un microrganismo, in genere cellule innocue di lievito

che sono organismi geneticamente modificati. Il lievito cresce a dismisura e produce la proteina HBsAg che

viene inoculata nel soggetto come vaccino. 55

Virus herpetici

Struttura e morfologia

Sono virus a DNA a doppio filamento, hanno un capside icosaedrico e un involucro pericapsidico (sono

virus rivestiti). Sono comunissimi e sono i virus maggiormente diffusi.

Tra il capside e l’involucro vi è una sostanza amorfa chiamata tegumento.

I virus herpetici dell’uomo sono:

1) Herpes simplex 1

2) Herpes simplex 2

3) Varicella-zoster

4) Epstein-Barr

5) Citomegalovirus

6) Nuovi herpes (HHV6, HHV7, HHV8)

Herpes simplex 1 e 2

Sono molto diffusi in natura con prevalenza di anticorpi nella popolazione sana.

Quasi il 100% della popolazione è infetta all’età di 15 anni, il 20-4% è affetto da herpes ricorrente (labiale).

Nell’infezione primaria il virus penetra nell’ospite attraverso le mucose, più raramente attraverso le lesioni. Si

moltiplicano localmente negli strati epiteliali superficiali portando a lisi le cellule infettate. Alcune particelle

virali risalgono per via assonica le fibre sensitive e raggiungono i gangli regionali (90% asintomatica, 10%

sintomatica).

Persistono all'interno delle cellule gangliari in una fase di latenza (100% asintomatica) e, in seguito a stimoli

(stress fisici e emotivi, traumi, stati febbrili, mestruazioni) può riattivarsi. Il virus si periferalizza

per via assonica e si moltiplica nell’epitelio in prossimità della porta di entrata spesso con abbondante

eliminazione del virus infettante e così può essere trasmesso ad un’altra persona (70% sintomatica)

I due virus si comportano nello stesso modo, ma in herpes simplex 1 si ha l'infezione a livello della mucosa

nasale labiale e la trasmissione tramite secrezioni labiali e respiratorie, mentre herpes simplex 2 si trasmette

per via sessuale. Varicella zoster

Responsabile di due forme cliniche diverse:

1. Varicella: è una malattia tipica dell’infanzia, molto contagiosa, si hanno piccole epidemie ad

andamento stagionale, ed è la manifestazione clinica di infezione primaria in soggetto non immune

perché il soggetto è per la prima volta in contatto con il virus e non è né vaccinato né ha anticorpi

contro il virus. Il virus viene inalato e si moltiplica nelle vie aeree superiori. Successivamente viaggia

verso i linfonodi locali dove si moltiplica. A questo punto scatta la viremia, i quali sintomi che

precedono la malattia vera e propria sono febbre e spossatezza e, dopo pochi giorni, si ha

l’esantema vescicoloso generalizzato sulla cute. Poi il virus viene eliminato dall’organismo, ma alcuni

virus permangono (forse) nei gangli e possono riattivarsi più tardi con l’avanzare dell’età.

2. Herpes zoster → volgarmente detto “fuoco di sant’Antonio”, ha incidenza più bassa rispetto alla

varicella e l’incidenza aumenta con l’aumentare dell’età, non è contagioso ma i contatti sensibili

possono far contrarre la varicella a soggetti non ancora immuni. È l’espressione di una riattivazione

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del virus in un soggetto immune, ovvero il soggetto che si ammala di herpes zoster ha già avuto la

varicella, altrimenti si manifesterebbe come varicella.

Epstein-Barr

È il virus che causa la mononucleosi infettiva. È più tipica negli adolescenti e viene detta la “malattia del

bacio” perchè si trasmette con la saliva. Il virus si moltiplica nelle cellule epiteliali nell’orofaringe e può

essere eliminato con la saliva. Dall’orofaringe il virus ha predilezione dei linfociti B di cui induce la

proliferazione policlonale e la produzione di antigeni specifici. In alcune parti del mondo (non Italia) il virus è

associato a rare forme di neoplasie (ossa mascellari) oppure del carcinoma naso-faringeo.

Cytomegalovirus

In soggetti immunocompetenti causa infezioni asintomatiche ma nei primi mesi di gravidanza può essere

causa di gravi malformazioni del feto e la riattivazione del virus in soggetti immunocompromessi (trapiantati,

soggetti con AIDS) può essere letale.

Il virus infetta i linfociti e stabilisce latenza nei macrofagi che possono rappresentare un serbatoio di virus,

queste cellule sono abbondanti nelle secrezioni incluso la saliva che può essere veicolo di trasmissione.

NUOVI HERPES VIRUS HHV6, HHV7 E HHV8

Tutti e tre i virus possono essere presenti sulla saliva.

HHV6 è associato alla roseola infantum (o sesta malattia dei bambini) che decorre spontaneamente in

massimo 7 giorni.

HHV7 non è ancora stato associato a malattie gravi nell'uomo, ma è probabile sia coinvolto con alcune

affezioni febbrili dell'infanzia e con la roseola infantum come HHV6.

HHV8 viene associato al sarcoma di Kaposi in soggetti con AIDS (può essere definito un cofattore di HIV).

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FUNGHI O MICETI

Differenze tra batteri e funghi:

Caratteristica Funghi Batteri

Volume Sono molto più grandi e più 1-5

visibili rispetto ai batteri (20-50)

Nucleo Eucariotico (con membrana Procariotici

più definita)

Membrana citoplasmatica Contiene steroli (come le Priva di steroli (ad eccezioni di

cellule del nostro organismo micoplasmi)

nostri)

Struttura dei funghi

Solo 300 di 7000 specie infettano l'uomo, sono microrganismi eucarioti, immobili, aerobi e possono essere

unicellulari (lieviti) o pluricellulari (anche in diversi momenti della loro vita). Le loro dimensioni sono superiori a

quelle dei batteri ma inferiori a quelle delle cellule umane.

Parete fungina

Presentano una spessa parete molto diversa per struttura e composizione chimica da quella batterica, che

conferisce resistenza e la forma della cellula. È costituita da un fitto intreccio di chitina, glucani, mannani,

lipidi, proteine e glicoproteine (ricche di ponti di solfuro che conferiscono stabilità alla cellula fungina).

Il citoplasma è racchiuso dalla membrana citoplasmatica che è costituita da fosfolipidi, glicoproteine ed

ergosterolo (che sostituisce il colesterolo, principale sterolo delle cellule di mammifero).

Alcuni funghi presentano anche una capsula simile a quella dei batteri (come il cryptococcus neoformans

che causava AIDS e meningite).

Morfologia funghi.

Esiste una grande varietà di aspetti morfologici utilizzati per la loro identificazione. Il soma cellulare dei

funghi si chiama tallo. I funghi possono essere:

Unicellulari (lieviti): il tallo è unicellulare rappresentato da cellule uninucleate isolate di varia

• dimensione e forma, di solito rotondeggianti e ovali. Anche i lieviti possono dare luogo ad una

specie di ife, perchè le cellule possono attaccarsi (per gemmazione successive) si uniscono a

formare catenelle e vengono dette pseudoife. A causa della scarsa coerenza delle cellule danno

origine a colonie di consistenza cremosa o pastosa simili a quelle batteriche.

Pluricellulari (ifomiceti): Il tallo è costituito da filamenti tubulari chiamati ife. proliferando in

• corrispondenza degli apici le ife tendono ad allungarsi, a ramificarsi e a intrecciarsi dando origine

ad una colonia. L'insieme di ife forma il micelio. Le ife si diramano e la modalità con cui lo fanno è

un criterio di identificazione.

Ife asettate: sembrano un tubo intero e non hanno divisioni

o Ife settate: ife presentano delle divisioni, anche in questo caso c'è un libero scorrimento delle

o correnti citoplasmatiche all'interno dell'ifa per la presenza nei setti di un poro centrale.

Micelio vegetativo: immerso nel terreno con funzioni nutritive di assorbimento

o Micelio aereo: si sviluppa al di sopra del substrato. Ha funzioni riproduttive.

o

I funghi dimorfici sono funghi patogeni molto importanti e possono esistere alternativamente come lieviti o

muffe. Il passaggio dall'una all'altra forma è dipendente dalle condizioni ambientali e in primo luogo dalla

temperatura: la fase di lievito si verifica alla temperatura corporea (37°C) perché essendo unicellulari si

muovono più facilmente nei tessuti del corpo umano, la fase di mussa si verifica a temperature ambientali

perché sono più resistenti (eccezione candida albicans perchè si verifica il contrario, ovvero il micelio è

prevalente nei tessuti perché è opportunista e causa molte infezioni del corpo).

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in chimica e tecnologie farmaceutiche
SSD:
Università: Pisa - Unipi
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher swanyleonardi di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Microbiologia generale e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Pisa - Unipi o del prof Batoni Giovanna.

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