Microbiologia

LEZIONE 1

PATOGENEICITÀ E VIRULENZA

I microrganismi vivono in comunità con noi, altri mentre in maniera indipendente.

Quelli che vivono in comunità stabiliscono un’interazione tra uomo e microrganismi,

le più importanti sono:

MUTALISMO →Il vantaggio è reciproco, nessuna trae vantaggio assoluto, il

microrganismo trova nel nostro corpo condizioni ottimali di crescita, nutrienti, e un

ambiente favorevole come temperatura e pH, ma non è solo il microrganismo che

RECIPROCO!!!.

trae vantaggio da questa interazione, quindi tale vantaggio è La

maggior parte degli organismi gode di questa associazione.

PARASSITISMO→ In questo caso l’interazione uomo microbiota è patologica. Il

SOLO PER UNO!!! ,

beneficio è di fatti uno crea danni all’altro, in questo caso

l’ospite è l’uomo che riceverà una serie di danni dal microbiota che lo porteranno

alla malattia deterioramento e morte.

COMMENSALISMO→ SOLO UNO

Intendiamo un rapporto in cui trae vantaggio da

tale associazione. Con il parassitismo mentre trae vantaggio uno ma l’altro viene

portato a morte.

NB: TUTTI I MICROGANISMI SONO POTENZIALMENTE PATOGENI, NON ESISTE

QUELLO PATOGENO PER ECCELLENZA, INOLTRE I BATTERI TENDONO ANCHE

AD INFETTARE UNA PARTICOLARE LINEA CELLULARE.

Non tutti i microrganismi però sono nostri nemici anzi alcuni hanno un effetto

AZOTO FISSATORI

benevolo per noi e la vita. Un esempio sono gli , che hanno un’

associazione simbiotica con le piante attraverso le radici, precisamente si formano

tubercoli radicali. L’azoto viene ridotto dall’atmosfera in modo da renderlo

CLOSTRIDI

disponibile per le piante. I sono azoto fissatori, di fatti questi organismi

sono essenziali per la vita sulla terra.(DOMANDA D’ESAME: MA NON TUTTI GLI

ORGANISMI LO FANNO?PERCHÈ?PERCHÈ L’ELICOBATTERIACE NON LO FA? )

RISPOSTA: Perché gli manca qualcosa come enzimi ad esempio idrogenasi che è

tipica degli azoto fissatori.

(ALTRA DOMANDA D’ESAME: L’ASSENZA DI UN ENZIMA EQUIVALE ALL’ASSENZA

DELL’APPARATO GENETICO CHE CODIFICA PER QUEL’ENZIMA STESSO? )

RISPOSTA: In molti organismi è presente il corredo enzimatico ma non viene

espresso.

Ci sono anche altri microrganismi che hanno un impatto positivo sulla vita dell’uomo

LIEVITI

esempio i tra cui alcuni in particolare svolgono un ruolo importante

nell’industria enologica ed alimentare (birra, prodotti da forno) sfruttando le loro

proprietà fermentanti. ATTINOMICETI

Alcuni hanno un ruolo anche nel campo farmaceutico come o più

ATTINOBATTERI,

precisamente sono detti attinomiceti perché le colonie

GRAM POSITIVI .

assomigliano a funghi, ma in realtà sono batteri

SAPRFOFITI

Si definiscono mentre , i no patogeni che hanno come habitat naturale

COMMENSALI ,

l’ambiente esterno, invece i sono sempre i no patogeni che hanno

come habitat naturale gli organismi superiori non solo uomo ma anche piante ed

animali. Quindi i saprofiti sono liberi mantengono la loro indipendenza, mentre quelli

che vivono in comunità sono commensali.

OPPORTUNISTI

Ci sono anche gli che vivono in associazione con l’uomo ma

improvvisamente possono esercitare il loro fattore patogeno di virulenza. Tra questi

ricordiamo un microrganismo che crea danni all’apparato respiratorio ai pazienti

malati di fibrosi cistica. In soggetti sani non crea problemi ma in quelli malati di

fibrosi crea problemi diventa patogeno e da polmoniti, approfittando della condizione

di debolezza.

La flora batterica vive anche nel nostro organismo e ci protegge dall’attacco di

organismi potenzialmente patogeni. Alcuni possono dare patologie gravi come il

PNEUMOCOCCO altri invece la sepsi. I bambini da 1-5 anni d’età sono i più colpiti

perché hanno un sistema immunitario non sviluppato, mentre nel primo anno di vita

è il livello anticorpale è alto e poi si abbassa.

NICCHIA MUTANS

Per intendiamo l’habitat in cui si annida il batterio, il ad

esempio si annida nelle gengive e placca ed è responsabile della carie, poi ci sono

anche alcuni organismi trasmessi per via orofecale che non danno patologie.

NB: LA PATOGENEICITÀ È ASSOCIATA AL CEPPO!

EMERGENTI RIEMERGENTI .Le

Le patologie sono divise in e prime sono

soprattutto febbri e sono portate da virus provenienti da paesi tropicali e che hanno

trovato nell’ospite condizione favorevoli ma purtroppo i nuovi ceppi sono sensibili

agli antibiotici. Per le riemergenti intendiamo patologie scomparse ma che sono

ritornate come tubercolosi, colera, malaria. (I vecchi ceppi tubercoli erano più

sensibili agli antibiotici).

COLI

Il ha associazione simbiotica nel tratto intestinale è benefico, anche se ci sono

MENINGOCOCCO

vari ceppi.La maggior parte delle infezioni sono causate da e

STREPTOCOCCO MUTANS . GRAM NEGATIVO

Il primo è ed ha come serbatoio

GRAM POSITIVO . VIBRIO CHOLERAE

l’uomo, il secondo è Poi c’è il che ha

forma bacillare con flagello, vive in ambiente acquoso è veloce ed è responsabile del

colera.

Il feto è sterile fino alla nascita e si contamina dopo il passaggio nel canale del parto

dove viene colonizzato. Anche se ci saranno sempre distretti sterili come il sangue.

La presenza di microbi in alcuni distretti stimola la produzione anticorpale e aiuta

l’immunità locale.( Nelle basse vie respiratorie hanno effetto benefico ma anche nel

tratto intestinale creano vantaggi sia per noi che per lui, soprattutto al livello

dell’epitelio dove trova un pH favorevole per la sua crescita REGISTRAZIONE

DISTURBATA).

NB: Nel nostro organismo abbiamo centomilamiliardi di batteri!Il numero delle

cellule batteriche supera di gran numero il numero delle cellule che ci costituiscono!

ENTEROBATTERI

Gli sono quelli che vivono nell’intestino (REGISTRAZIONE

DISTURBATA).

Ci sono 10 mila specie diverse di batteri, alcuni sono più numerosi altri sono in minor

quantità ma comunque importanti. Nella cute è più difficile la penetrazione batterica

FUNGHI

salvo ferite ed escoriazioni e vi troviamo i , che sono presenti anche nelle

vie urinarie.(PER LA LOCALIZZAZIONE VEDERE SLIDE NUMERO 8)

STREPTOCOCCHI STAFILOCOCCHI

Nel cavo orale abbiamo e . Ogni nicchia

dunque è popolata da una particolare comunità microbica.

Il numero dei batteri varia anche a seconda dei fattori ambientali l’equilibrio deve

essere rispettato ne vale la nostra salute. La barriera intestinale è un’importante

barriera contro i patogeni, alcuni diventano dannosi solo quando è alterato

LATTOBACILLI.

l’equilibrio numerico un esempio sono i Gli antibiotici assunti per

via orale alterano quest’equilibrio portando alcune specie a prendere il sopravvento

GRAM POSITIVI

diventando patogeni. I lattobacilli sono hanno la membrana

citoplasmatica, la parete di peptidoglicano, e devono svolgere barriera fisica e

maturare il sistema immunitario.

Nell’epitelio intestinale si forma una massa di batteri che protegge da patogeni si

accumulano metaboliti , che sono coinvolti in processi digestivi, nella formazione di

vitamine soprattutto K fondamentale per la coagulazione. Quindi l’attività batterica

favorisce il benessere intestinale ma anche dell’organismo, se quest’attività viene

modificata si hanno patologie che producono tossine dando effetti negativi. Quindi il

ruolo più importante dei microbi è dare vantaggio all’ospite rafforzando il sistema

immunitario e stimolando la produzione di IgA (ciò avviene nel tratto polmonare) le

IgA sono nelle mucose, lacrime, saliva, e hanno proprietà antibatteriche.

NB: Il lisozima è un enzima che distrugge scinde il peptidoglicano che è formato da

zuccheri spezzando il legame sgretolando la cellula che avrà solo la membrana

citoplasmatica e sarà più sensibile quindi ha un effetto benefico.

NICCHIA→Dove vive una particolare specie.

SERBATOIO → L’organismo e l’ambiente in cui il microrganismo vive e si moltiplica,

alcuni hanno come serbatoio il suolo (TETANO)

SPETTRO D’OSPITE→ Insieme di microrganismi suscettibili alle

infezioni(Meningococco ha come serbatoio l’uomo). Il coli mentre ha lo spettro

d’ospite più grande ma non ha l’uomo come unico serbatoio.

Lezione n°2 21/09/2017

Tra le varie popolazioni del microbioma umano abbiamo insistito sul microbiota

intestinale (anche se esistono studi recentissimi anche su quello polmonare) poiché è

il più rappresentato ed ha il ruolo più importante nella maturazione e l’omeostasi del

sistema immunitario. Abbiamo visto che alcune cellule batteriche che si trovano

nell’intestino sono capaci di indirizzare il differenziamento di linee cellulari coinvolte

in diverse funzioni del sistema immunitario e da questo dipende la nostra protezione

da agenti infettivi patogeni. Quindi è importante preservare quantitativamente e

qualitativamente questa popolazione di batteri, stando attenti alle abitudini

alimentari ma anche all’uso di farmaci antimicrobici senza giusta motivazione (in tal

modo creiamo anche una pressione selettiva che porta a popolazioni batteriche multi

resistenti ai farmaci che si diffondono nella popolazione umana e questo è un danno

gravissimo per bambini, anziani e soggetti con patologie importanti). Un organismo

sano è perfettamente in grado di rispondere ai sintomi parainfluenzali con l’uso di

analgesici e antipiretici.

Insieme al microbioma residente (in passato detto “flora residente”) ci sono altri

sistemi per contrastare l’aggressione degli agenti patogeni: il nostro corpo usa

prima linea di difesa

barriere anatomiche e chimiche che rappresentano la e sono

appunto cute, muco, secrezioni (respiratorie e intestinali). Ancora dovete conoscere

l’enzima lisozima, contenuto nelle secrezioni biologiche prodotte dalle cellule umane,

e che è il nostro naturale antibatterico poiché attacca in modo specifico il legame che

unisce gli aminozuccheri che costituiscono il peptidoglicano (della parete credo).

Poi abbiamo l’immunità innata (macrofagi, natural killer, polimorfonucleati) e

seconda linea di difesa.

l’infiammazione che rappresentano la Il nostro organismo

comunque è in grado di difendersi anche senza il sistema immunitario, bastano i

sistemi di prima difesa (cute integra); se il patogeno è molto aggressivo e supera la

terza linea di

prima linea di difesa, incontra prima la seconda linea e poi la linea

difesa (immunità acquisita o adattativa che vede il coinvolgimento di linf B e T e la

produzione di Ab specifici).

Se vediamo l’interazione ospite-parassita da un punto di vista evoluzionistico,

dobbiamo saper conoscere tutta una serie di termini. Innanzitutto l’ambiente in cui

habitat

vive una popolazione microbica si chiama mentre la ristretta regione

nicchia ecologica.

dell’habitat dove vive una popolazione è detta Una nicchia può

essere condivisa da più specie e solo raramente viene occupata da una sola specie.

Un esempio per capire: la stanza da letto è una nicchia della casa che è l’habitat;

nella casa (habitat) ci sono genitori e bambini, nella camera dei bimbi (nicchia) ci

sono solo i bambini (più specie); quindi la nicchia ecologica è lo spazio dell’habitat

che può essere usato da una specie (un bambino) o più specie (più bambini).

La nicchia è parte di uno spazio più ampio occupato da una o più specie microbiche.

Nell’ambito delle popolazioni microbiche ci sono dei microrganismi che hanno

tropismo

particolare per alcune nicchie; parliamo di tropismo largo per alcuni

organismi, come Staphilococchi e Streptococchi che li possiamo trovare sia a livello

del cavo orale che nel microbioma cutaneo; mentre altri organismi hanno tropismo

stretto, come Elicobacter pylori che ha una nicchia molto specifica, si trova

esclusivamente nel tratto gastro-duodenale e non è capace di occupare altre nicchie.

serbatoio,

Il invece, è l’organismo animale o vegetale o l’ambiente in cui

normalmente l’organismo vive e si moltiplica. Clostridium tetani ha un serbatoio

ambientale, cioè lo troviamo nel suolo. Altri microrganismi potenzialmente patogeni

hanno come unico serbatoio l’uomo, come nel caso del meningococco che si

trasmette solo da uomo a uomo. Escherichia coli, invece, ha come serbatoio sia

animali (intestino) che ambiente (acqua e suolo).

spettro d’ospite

Patogeni a ampio (E.coli) possono dare patologie nell’uomo, nel

cavallo, nel maiale, in più animali; a spettro stretto danno patologie o solo nell’uomo

(meningococco) o solo nel cavallo.

Avere spettro d’ospite e serbatoio stretti ma potenziale di virulenza alto rappresenta

uno svantaggio selettivo: se un organismo è altamente virulento, sterminando

l’ospite distrugge se stesso poiché non ha altro ospite dove andare. Il meningococco,

pur avendo un unico serbatoio, non è svantaggiato poiché a volte fa normalmente

parte del microbioma umano (il 10% della popolazione sana è portatore sano del

meningococco).

Il microrganismo più frequentemente coinvolto nelle infezioni comunitarie (cioè

acquisite all’esterno dell’ospedale) è Escherichia coli (serbatoio e spettro d’ospite

largo) e poi S.aureus. Quello più coinvolto in infezioni ospedaliere è Staphilococcus

aureus e poi E.coli.

Quindi dovete sapere cos’è un habitat, cos’è una nicchia ecologica, cos’è il serbatoio

di un potenziale agente patogeno, cos’è lo spettro d’ospite e cos’è un ecosistema

ecosistema microbico

microbico. Un è non solo la popolazione microbica inclusa

nell’ambiente in cui vive ma anche all’insieme delle attività svolte dai microrganismi

in quell’ambiente e le ripercussioni fisiche e chimiche, positive e negative che

l’attività del microrganismo hanno sull’ambiente stesso. Quindi un ecosistema

microbico è l’insieme delle popolazioni microbiche, generalmente multispecie, che

condividono lo stesso habitat e l’insieme delle ripercussioni positive e negative,

fisiche e chimiche, che l’attività del microrganismo hanno sull’ambiente stesso e

sugli altri organismi che ci vivono. Queste definizioni devono essere ben note ad un

biologo!!

Sempre guardando le interazioni ospite-parassita: come mai quando c’è un qualsiasi

tipo di epidemia, soprattutto in passato quando non c’era modo di difendersi, perché

non è stata sterminata la popolazione suscettibile? Alcune persone, pur non essendo

vaccinate, quando entrano in contatto con il patogeno non sviluppano la malattia.

Affinché si sviluppi la patologia in modo sintomatico, concorrono vari fattori che non

dipendono esclusivamente dal patogeno ma anche dall’ospite (caratteristiche

genotipiche dell’ospite che gli conferiscono resistenza oppure la sua immunizzazione

dovuta a precedente esposizione) e anche fattori ambientali (es: l’affollamento

facilita la diffusione di epidemie, favorisce il patogeno e sfavorisce l’ospite). Tra le

caratteristiche genotipiche dell’ospite che lo “proteggono” dal patogeno

(plasmodium falciparium), abbiamo il caso dell’anemia falciforme, alterazione del

gene dell’emoglobina che in eterozigosi conferisce resistenza all’agente eziologico

della malaria; questo tratto è diffuso dove la malaria è endemica (Africa, India). La

mutazione di queste persone, non riguarda solo la mutazione dell’emoglobina S ma

anche altre alterazioni dell’actina del citoscheletro.

L’interazione ospite-parassita può essere molto complessa, ci può essere: una

colonizzazione transitoria (passaggio del parassita che poi verrà eliminato anche

senza l’intervento del sistema immunitario), colonizzazione permanente (infezione

latente o inapparente), malattia. Normalmente quello che avviene in un organismo

sano dopo l’incontro con il patogeno, anche senza l’intervento dei farmaci, è la

guarigione con la restitutio ad integrum. Se quando entriamo in contatto con il

patogeno siamo stressati o ci siamo esposti al sole o ustionate o avuto un trauma o

assunto farmaci che hanno alterato il microbioma intestinale, in quel caso la

patologia può essere più grave e si ha guarigione ma con possibili esiti (se il

patogeno è molto virulento).

Se si combinano fattori diversi: circola un ceppo particolarmente virulento di

meningococco e attacca un organismo in crescita o cardiopatico o diabetico, si

frequentano ambienti affollati, si può raramente avere la morte; questo avviene

fortunatamente in modo raro poiché abbiamo i mezzi per difenderci (ma solo se usati

con intelligenza). I potenziali patogeni sono davvero solo una percentuale minima

della popolazione microbica con cui entriamo in contatto nella nostra vita.

Allo stato di latenza abbiamo anche virus, come Herpes simplex (cute delle labbra). I

batteri, come i virus, si scelgono delle sedi dove restare, ad esempio, Salmonella

nella colecisti, Micobatterio tubercolosis nelle cellule di Langerhans. Dopo il primo

incontro, l’organismo, senza dare sintomi della malattia, resta nell’ospite fino a

quando, come conseguenza di fattori che riguardano l’ospite o il microrganismo

stesso o l’ ambiente, può attivarsi e dare la patologia conclamata.

Nell’immagine vediamo granulomi tubercolari colorati di blu. I batteri sono colorati

con la tecnica di Zeihl-Neelsen in rosso; si tratta di una colorazione differenziale in

cui i bacilli di Koch acido resistenti sono rossi mentre gli