Microbiologia – Batteriologia

Antibiotici e antimicrobici

Classificazione degli agenti antimicrobici

Alterazione della membrana plasmatica: Polimixina

Inibizione della sintesi del peptidoglicano:

• β Lattamici
• Vancomicina
• Bacitracina
• Cicloserina
• Fosfomicina

Inibizione della sintesi proteica:

• Aminoglicosidi
• Tetracicline
• Pectinomicina
• Macrolidi
• Cloramfenicolo
• Lincosamidi
• Acido fusidico

Inibizione della sintesi degli acidi nucleici:

• Chinoloni
• Rifampicina
• Metronidazolo

Inibizione della sintesi degli acidi micolici:

• Isoniazide
• Etionamide

Inibizione degli arabinogalattani: Etambutolo

Antimetaboliti:

• Sulfamidici
• Trimethoprim

Tossine

L'azione patogena del batterio è imputabile alla tossina se:

• Tutti i ceppi patogeni producono tossina e i non patogeni no.
• Se la tossina iniettata in animale da esperimento riproduce quasi totalmente i sintomi della malattia.
• Se all'entrata del batterio nell'ospite non corrisponde una massiccia espansione e la batteriemia è trascurabile.
• Il batterio produca la tossina.
• L'immunizzazione contro la tossina impedisca l'insorgere della malattia.

LPS (lipopolisaccaride)

Agisce come superantigene; molto attivi sui monociti/macrofagi. Una piccola quantità di LPS viene assorbita giornalmente per mantenere in allerta il sistema di monociti/macrofagi:

• Azione adiuvante sulla produzione costante di anticorpi contro antigeni batterici.
• Stimoli mitogeni per le cellule linfoidi.
• Resistenza ai danni da radiazioni dannose e allo stesso LPS.
• Azione necrosante nei riguardi di tumori solidi.

Una grossa quantità di LPS porta a una serie di fenomeni dannosi, dovuti in particolare all'interazione con i macrofagi dopo che LPS si è legato a una specifica proteina presente nel plasma che lega LPS e permette il legame di questo con il CD 14 (recettore dei macrofagi per LPS). Segue il rilascio di una quantità spropositata di mediatori endogeni responsabili degli effetti sistemici di LPS.

Cose strane e omonimi

Omonimi

• Stafilococco cresce in NaCl al 10%, Enterococco cresce al 6,5%.
• Sfingomielinasi C = tossina dello stafilococco.
• Antigene C = proteina peculiare degli streptococchi.
• Sostanza C = acidi teicoici esposti sulla parete dei pneumococchi.
• DNAsi = Desossiribonucleasi.
• Streptolisina “O” è una lisina degli streptococchi.
• Listeriolisina “O” è della listeria.

Particolarità

• S. pyogenes ha difosfopiridina nucleotidasi.
• S. agalatiae idrolizza ippurato con ippurasi e possiede neuroaminidasi.
• Pneumococco ha colina nella parete, reazione di Quellung, sensibilità alla optochina.
• Bacillus anthracis ha la capsula di acido glutammico.
• Gli enterococchi idrolizzano esculina.

Nome: Vibrio spp.

Vibrioni sono bacilli a virgola, anaerobi facoltativi, hanno flagelli polari, ossidasi positivi e sono diversi dalle enterobacteriaceae.

Vibrio cholerae

Ceppi divisi in base a differenze antigeniche sull’antigene somatico O di cui sono conosciuti 139 tipi. I due più patogeni per l’uomo sono O1 e O139, responsabili del colera classico. Il ceppo O1 è diviso in due biotipi “El Tor” e “Cholerae”.

Patogenesi

I fattori di virulenza sono codificati da vari geni:

• ctx A e ctx B: subunità della tossina colerica.
• tcp: complesso genico per il pilo.
• acf: fattore accessorio di colonizzazione, è un'adesina essenziale per l’infezione e presente solo nei ceppi patogeni.
• hap: gene per la proteasi dell’emoagglutinazione, media il rilascio del batterio dalla cellula morta dopo l’infezione.
• zot: tossina della zona occludente, ruolo ignoto/non compreso.
• ace: enterotossina colerica accessoria, ruolo ignoto/non compreso.

In assoluto il fattore di virulenza più studiato è la tossina colerica formata da un complesso di tossina A e B.

Epidemiologia

I vibrioni crescono in natura negli estuari e negli ambienti marini di tutto il mondo. Tutte le specie di Vibrio sono in grado di replicarsi in acque ricche di sali (alofili). Possono crescere in acque dove c’è presenza di crostacei a guscio chitinoso, da qui l’associazione della malattia al consumo di crostacei. Si diffonde mediante acqua e cibo contaminati. Il contagio interumano è insolito perché è necessario un inoculo elevato. Si diffonde in condizioni igieniche scarse.

Sindromi cliniche

Spaziano da una colonizzazione asintomatica a una diarrea fulminante. La manifestazione clinica inizia 2-3 giorni dopo l’ingestione dei bacilli. I sintomi sono diarrea acquosa con progressivo cambiamento delle feci da liquide a incolori, ad “acqua di riso”, vomito. Di conseguenza si ha perdita di liquidi e di elettroliti che porta a:

• Disidratazione
• Acidosi metabolica
• Ipokaliemia
• Shock ipovolemico per perdita di potassio
• Aritmia cardiaca
• Danno renale

Nei pazienti sottoposti a terapia per ripristinare i liquidi la malattia può risolversi spontaneamente ed è mortale nel 1% dei casi, e nel 60% nei pazienti non sottoposti a terapia.

Diagnosi di laboratorio

Esame microscopico a campo scuro per identificare bacilli mobili. Necessaria esperienza.

Terapia

Tetraciclina (doxiciclina) come terapia antibiotica. Essenziale la terapia di riidratazione.

Nome: Pneumococco Streptococcus pneumoniae

Cocco spesso diplococchi, 0,5 – 1,2 micron, forma ovale, colonie capsulate: grandi, rotonde, mucoidi; colonie acapsulate: piccole, piatte sono colonie emolitiche su agar – sangue in aerobiosi α; sono colonie emolitiche se incubate in anaerobiosi β; fermentazione lattica; catalasi negativo.

Parete

Subunità alternate di NAG – NAM con legami crociati e acidi teicoici ricchi di colina, galattosamina e fosfato. La colina è importante per l’attività della autolisina pneumococcica, amidasi, durante la divisione cellulare. Gli acidi teicoici sono presenti in due forme:

1. Eposta sulla superficie cellulare: è detta sostanza C. È specie-specifico ma non è correlato alla classificazione di Lancefield degli streptococchi - emolitici. Precipita la β proteina C reattiva (CRP) in presenza di calcio che è presente in bassa concentrazione nelle persone sane e in elevata concentrazione nelle persone affette da malattie infiammatorie acute.
2. Legata ai lipidi di membrana: può dare reazioni crociate con antigeni di superficie di Forssman sulle cellule di mammifero.

Capsula

• Formata da polisaccaridi complessi.
• Viene utilizzata per produrre un vaccino.

Patogenesi

Rimane da chiarire il meccanismo patogeno. Sintomi e sindromi dipendenti in particolare dalla risposta dell’ospite. Colonizza l’orofaringe, invade i tessuti normalmente sterili ed elude i fagociti. Colonizza facilmente bambini e anziani con scarsa efficienza immunitaria nei suoi confronti. L’infezione avviene per passaggio endogeno in portatori sani. Colonizzazione e infezione sono più frequenti nella stagione fredda. Sono poche le epidemie da pneumococco perché è necessario che il sistema immunitario sia indebolito.

Colonizzazione

1. Colonizza l’orofaringe aderendo tramite la sintesi di una adesina proteica.
2. La migrazione successiva alle vie polmonari è contrastata dalle sIgA per le sIgA, avviene per sintesi di una proteasi. Le sIgA legano con il Fc la mucina del muco delle vie respiratorie e con il sito combinatorio l’antigene batterico, rimuovendo così il batterio.
3. Sintetizza una pneumolisina che danneggia le cellule legandosi al colesterolo di membrana, creando dei fori ed eliminando le cellule cigliate (responsabili dei movimenti del muco). Scende ai polmoni o sale ai seni paranasali e all’orecchio medio ed attraverso la via ematica arriva al cervello.

Caratteristiche dell’infezione

(induce una forte infiammazione) Distruzione del tessuto: mobilizza i leucociti ad opera dell’acido teicoico attivano la via alternativa del complemento producendo C5a. Peptidoglicano della pneumolisina attiva la via classica del complemento producendo C3a e C5a. A causa di tutti questi meccanismi si produce IL-1 e TNF-α che danno vita a una forte infezione con danno tissutale e febbre. Produzione di perossido di idrogeno con danno tissutale mediato da intermedi reattivi.

Diffusione

La fosforicolina della parete può legarsi ai recettori per il fattore attivante le piastrine, espresso sulla superficie di cellule endoteliali, leucociti, piastrine e cellule di tessuto (es. polmonare, o meningi). Questo meccanismo protegge le cellule dalla opsonizzazione e facilita la diffusione della malattia per via ematica.

Sopravvivenza alla fagocitosi

1. Dipende dalla capsula.
2. L’effetto della pneumolisina che interferisce con il consumo di ossigeno dei fagociti che quindi non riescono a lisare il batterio.
3. Dall’azione dei polisaccaridi capsulari liberati detti sostanze solubili specifiche che possono legare le opsonine e proteggere in questo modo il batterio dalla fagocitosi.

Patologie

• Polmonite: infezione dello spazio alveolare con localizzazione in quattro zone:
  1. Zona esterna di edema
  2. Zona di consolidamento iniziale
  3. Zona di consolidamento avanzato
  4. Zona di risoluzione
• Sinusite ed otite media: normalmente precedute da infezioni virali al tratto respiratorio superiore.
• Meningite: come complicazione di altre infezioni.
• Setticemia: è la più pericolosa, presente nel 25-30% dei pazienti con polmonite.

Diagnosi di laboratorio

Esame microscopico e colorazione di Gram dell’escreato. Reazione di Quellung (non è un eminente studioso! Significa solo rigonfiamento capsulare) e visione al microscopio in campo scuro. Ricerca dell’antigene capsulare in casi di meningite. Esame colturale su terreni ricchi, supplementati con sangue. Sensibilità alla optochina (diidrocloruro di etildiidrocupreina).

Trattamento

S. pyogenes: Penicillina, eritromicina e cefalosporine.

S. agalatiae: Penicillina (MIC 10 volte superiore a pyogenes per motivi strutturali). Vancomicina.

S. pneumoniae: In passato penicillina. Ora 1/3 dei ceppi è resistente. Cefalosporine, eritromicina, cloramfenicolo (tossico, per la meningite). Vaccino anticapsulare con i vari antigeni (23) che funziona in presenza di un efficiente sistema di difesa.

Nome: Streptococco spp. (S. pyogenes e S. agalatiae)

Streptococco spp.

Cocchi; catalasi negativi; divisi in emolitici α, β, γ; classificati in diversi gruppi sierologici di superficie: Gruppo A (pyogenes); Gruppo B (agalatiae); Gruppo D (enterococchi); un gruppo eterogeneo forma il gruppo dei viridanti. Un tipo a sé è il pneumococco che è emolitico α.

Streptococco pyogenes

Cocchi rotondi che formano corte catene; 0,5 – 1,0 μm; sono emolitici β; le colonie appaiono: mucose con ceppi capsulati e in terreni a fresco; rugose su terreni più secchi; se prive di capsula sono piccole e lucide. La struttura antigienica è tipica del tipo e della specie. Sono presenti numerosi fattori di virulenza:

• Carboidrato gruppo specifico: è un dimero di NAG e ramnosio. La proteina M è la principale proteina tipo-specifica associata a streptococchi non virulenti. La proteina T è un marcatore.
• Proteine tipo-specifiche: Proteina M è una proteina formata da due catene peptidiche ad α elica. Il dominio –COOH è ancorato alla membrana cellulare ed è estremamente conservato mentre l’estremità –NH è esposta sulla superficie della cellula ed è responsabile della specificità. Proteina T è un utile marcatore a funzione ignota.
• Altre proteine di superficie:
  • Proteine M-like (tipo M) simile alle M1
  • Proteina F che lega la fibronectina
• Capsula: Formata di acido ialuronico; non immunogena; protegge dalla fagocitosi.

Patogenesi

Ogni elemento di virulenza ha un ruolo nella patogenesi, inoltre producono tossine ed enzimi degradativi.

• Capsula: protegge dalla fagocitosi.
• Proteina M: protegge dalla fagocitosi agisce legandosi al fattore H delle globuline degradando il C3b del complemento.
• Proteine M-like: legano il Fc delle IgG e delle IgA ricoprendo la cellula con antigene dell’ospite. Legano anche la macroglobulina che è un inibitore delle proteasi che protegge il batterio dalle proteasi.
• Esotossine pirogene streptococciche (Spe): Tre tossine distinte (SpeA, SpeB, SpeC) e termolabili. Agiscono come superantigeni e interagendo con i linfociti Th1 fanno produrre IL-1, IL-2, IL-6, TNF-α e IFN-γ.
• Streptolisina: è ossigeno stabile, non immunogena, lisa eritrociti leucociti e piastrine, stimola il rilascio di enzimi lisosomiali.
• Ostreptolisina: inattivata rev. dall’ossigeno e irrev. dal colesterolo. Si formano anticorpi contro questa streptolisina. Può uccidere i leucociti lisando i granuli citoplasmatici.
• Streptochinasi: lisano coaguli e favoriscono la diffusione. Sono due forme A e B.
• Desossiribonucleasi: Sono 4, depolimerizzano il DNA libero presente nel pus, non sono citolitici, facilitano la diffusione del batterio.
• Peptidasi C5a: degrada il fattore C5a del complemento riducendo il processo infiammatorio.
• Altri enzimi: funzioni ignote nella patogenesi: ialuronidasi; difosfopiridina nucleotidasi.

Epidemiologia

Sono commensali dell’orofaringe. Diffusione per aerosol da parte di persone infette. Le infezioni ai tessuti molli sono spesso precedute da una colonizzazione della pelle.

Sindromi cliniche

Si dividono in malattie suppurative:

• Faringite
• Scarlattina: complicazione della faringite streptococcica che si verifica quando un ceppo infettante è lisogenizzato da un fago temperato che stimola la produzione di una esotossina pirogena.
• Piodermite: infezione circoscritta purulenta delle pelle che colpisce le aree esposte. Inizia per contatto diretto con materiale infetto e diffusione attraverso lesioni cutanee.