Microbiologia - brucella

MICROBIOLOGIA (23/11/06) Bernardo Antonella

Ultima lezione 23° : "Le Brucelle"

Le brucelle, come vedete nella diapositiva, sono, dal punto di vista morfologico coccobacilli gramnegativi, infatti vedete non hanno una forma particolarmente sferica ma hanno una forma allungata.

Sono generalmente immobili per cui non hanno né ciglia né flagelli, sono asporigeni per cui non producono spore neanche in condizioni ambientali sfavorevoli e generalmente risultano essere anche acapsulati, non presentano la capsula tranne che in particolari casi, e anche dove la capsula è presente, spesso quando vengono coltivati in vitro nei comuni terreni di coltura questa capsula viene persa, per cui generalmente vengono considerati acapsulati. Dal punto di vista metabolico sono aerobi obbligati, quindi riescono a sopravvivere solo in presenza di ossigeno, tranne alcune specie, in partic. la brucella abortus definita microaerofilo perché richiede la presenza, per la crescita.

di una determinata percentuale di anidride carbonica, come vedremo più avanti. Essendo aerobi obbligati hanno tutto il sistema dei citocromi e hanno anche il citocromo c, cosa che mancava negli enterobacteriacae che erano citocromo negativi e quindi ossidasi negative, invece le brucelle risultano essere ossidasi positive, per cui questo per esempio è un test che permette la distinzione tra le salmonelle e le brucelle, che da un punto di vista morfologico, in seguito ad una semplice analisi di colorazione, appaiono in entrambi i casi coccobacilli gram negativi. Quindi invece l'una è ossidasi negativa perché appartiene alla famiglia degli enterobacteriacae, l'altra invece è positiva perché contiene il citocromo C. Ed è importante la distinzione tra le salmonella e le brucelle perché le infezioni provocate da queste due sono simili nelle fasi iniziali: febbre ondulante caratteristica si osserva sia nelle salmonellosi che nelle brucellosi,

E anche questo malessere generale. Quindi ci sono dei sintomi clinici che nelle prime fasi sono simili per cui è importante poter distinguere se si tratta di una salmonellosi o di una brucellosi nella fase iniziale, quando il microrganismo lo ritroveremo nel sangue.

Dicevamo, essendo aerobi obbligati, non hanno la capacità di assumere gli zuccheri per via fermentativa, quindi non fermentano gli zuccheri, a differenza degli enterobacteriacae, e, un'altra caratteristica importante che è legata alla capacità di sopravvivere all'interno delle cellule ospiti, è la catalasi, infatti sono catalasi positive. La catalasi è un enzima che scinde il perossido di idrogeno, che è uno dei primi sistemi, insieme a quello della mieloperossidasi, che viene rilasciato durante la fagocitosi per poter uccidere il batterio. E invece questi batteri producono catalasi, quindi scindono il perossido di idrogeno e per cui riescono a sopravvivere.

All'interno dei fagociti. E infatti la patogenicità della brucella è proprio legata a questa capacità che ha questo microrganismo di sopravvivere e moltiplicarsi in sede intracellulare. E si può moltiplicare non solo all'interno dei fagociti ma anche all'interno di altre cellule come per esempio quelle della milza o del fegato.

Appartenenti al genere brucella si conosco essenzialmente 6 specie che sono:

• B. Melitensis
• B. Abortus
• B. Suis
• B. Neotomae
• B. Ovis
• B. Canis

Di queste 6, fondamentalmente le prime 3 sono quelle responsabili nella maggior parte dei casi, delle infezioni negli uomini. Raramente ci sono infezioni anche da B.Canis. E sono responsabili della brucellosi che si chiama anche febbre maltese o febbre ondulante perché nelle prime fasi è caratterizzata da questa febbre ondulante, cioè momenti in cui questa febbre improvvisamente sale e momenti in cui la temperatura si abbassa nell'arco della stessa.

La brucella è un batterio gram negativo quindi come l'enterobacteriacae e come tutti i gram negativi, al di sopra della membrana citoplasmatica avrà la parete cellulare più sottile rispetto a quella dei gram positivi, al di sopra della parete cellulare avrà la membrana caratteristica dei gram negativi che è la membrana esterna col doppio strato fosfolipidico caratterizzata dalla presenza di proteine che formano dei canali, le cosiddette porine, e la molecola caratteristica dei gram negativi che è il lipopolisaccaride, che nella porzione interna ha il responsabile della tossicità. Poi ha un pezzettino che è il core che si trova proprio all'interno della membrana esterna, poi ha una parte più esterna che è l'antigene O e che è costituito da una serie di zuccheri che possono variare non soltanto da una famiglia a un'altra ma anche da un genere a un altro e da una specie a un'altra.

ed è quello che determina l'antigenicità dell'organismo. E nel caso delle brucelle rispetto a quello dell'enterobacteriacae abbiamo detto che sono immobili quindi non ci sarà neanche l'antigene flagellare H, sono acapsulate quindi non ci sarà l'antigene capsulare K per cui l'unica struttura responsabile dell'antigenicità sarà l'antigene O della porzione più esterna del lipopolisaccaride, che nelle brucelle è comunque un po' particolare perché ha degli zuccheri come questo che è il 4-amino 4,6 dideossimannosio presente soltanto nelle brucelle, rispetto agli altri gram negativi, e presente anche sulla Frencisella Tularensis, sulla Yersinia enterocolitica e sulla vibrio cholarae per cui questo in realtà induce la possibilità di avere, nel caso comunque di una reazione antigenica che viene utilizzata per la diagnostica, un'antigenicità.correlataperché c’è questo zucchero che è in comune alle brucelle e a queste 3 specie di organismi. Illipopolisaccaride della brucella abbiamo detto quindi che è un po’ modificato rispetto a quello degli altribatteri gram negativi è anche un po’ meno virulento e si differenzia essenzialmente nella B.Melitensis enella B.Abortus perché qui vi sono delle differenti componenti zuccherine, quindi avremo antigene Mper la B. Melitensis e antigene A per la B.Abortus. In B. Suis vi è un’uguale quantità di antigene A eantigene M e poi vedremo che riconoscere questa struttura antigenica è importante oltre per indurre larisposta immunitaria, anche per la diagnostica, per differenziare i tipi di brucella.I fattori di patogenicità.Un batterio per essere patogeno deve poter innanzitutto riconoscere la cellula che deve essere infettata elo fa attraverso dei recettori di superficie, quindi la prima cosa chedeve fare questo batterio è presentarsi alla cellula che deve essere infettata, quindi si avvicina alla cellula e vi aderisce mediante il riconoscimento di specifici recettori. La cosa importante è che per poter essere patogeno non deve semplicemente aderire e legarsi a specifici recettori, ma deve invadere questa cellula e lo può fare attraverso delle sostanze tipo le invasine o la ialuronidasi che permette la disposizione di strutture di superficie o tante altre differenti a seconda della specie batterica. E deve andare a danneggiare il normale funzionamento mediante la produzione di tossine. Nel caso dell'enterobacteriacae ci sono anche delle specie come escherichia coli che possono produrre le cosiddette esotossine che vengono liberate durante l'infezione. Per le brucelle invece non vengono prodotte esotossine ma la tossicità, quindi la capacità di danneggiare il normale funzionamento, è legata solo all'endotossina cioè allipideA del lipopolisaccaride. Comunque ancora oggi non si conoscono bene quali siano i meccanismi cellulari del processo di invasione delle brucelle né quali siano i componenti di superficie della brucella maggiormente implicati in questo processo. Probabilmente i componenti di superficie della membrana esterna particolarmente coinvolti nell'invasione sono proprio le porine perché si è visto che hanno, così come il lipopolisaccaride, un'attività tossica capace di indurre tutte quante quelle risposte infiammatorie che sono simili a quelle del lipopolisaccaride. E quindi probabilmente oltre a questa endotossina, il meccanismo di patogenicità della brucella è legato alla presenza di queste proteine della membrana esterna che sono le cosiddette porine. Però una delle caratteristiche, abbiamo detto, della brucella è quella di sopravvivere all'interno delle cellule. Questo accade grazie alla produzione di catalasi chequindi riescono a sopprimere la risposta immunitaria dell'ospite. La prima molecola è la superossido dismutasi, che neutralizza i radicali liberi di ossigeno prodotti dalle cellule dell'ospite durante la fagocitosi. La seconda molecola è la catalasi, che degrada il perossido di idrogeno prodotto dalle cellule dell'ospite come meccanismo di difesa. In questo modo, la brucella riesce a evitare l'uccisione da parte delle cellule del sistema immunitario e a sopravvivere all'interno dell'ospite. Inoltre, la brucella è in grado di evadere il sistema immunitario attraverso la modulazione dell'espressione genica. Essa è in grado di regolare l'espressione di diversi geni in risposta a segnali provenienti dall'ambiente circostante. Questa capacità di adattarsi rapidamente alle condizioni dell'ospite le permette di evitare il riconoscimento e l'eliminazione da parte del sistema immunitario. In conclusione, la brucella è un batterio intracellulare che ha sviluppato diversi meccanismi per sopravvivere all'interno delle cellule dell'ospite e per evadere la risposta immunitaria. Questi meccanismi includono l'acidificazione del fagosoma, la produzione di proteine a basso peso molecolare, la modulazione dell'espressione genica e la neutralizzazione dei radicali liberi di ossigeno. Tutto ciò permette alla brucella di persistere nell'organismo dell'ospite e di causare malattie come la brucellosi.

Sono l'adenina e la guaninamonofosfato che vanno a inibire la fusione del fagosoma con i granuli quindi vanno a inibire il processo di degradazione caratteristico del fagosoma e inibiscono il sistema della mieloperossidasi quindi la produzione di TNF-a.

Per quanto riguarda la patogenesi abbiamo detto che le 3 specie che sono maggiormente responsabili dell'infezione nell'uomo sono la B.Melitensis, la B.Abortus, e la B.Suis e provocano la brucellosi che può essere definita una zoonosi perché viene trasmessa all'uomo dagli animali infetti. Viene trasmessa quindi direttamente dagli animali infetti per contatto con essi, questo soprattutto nelle categorie dei lavoratori a rischio (veterinari e addetti alla macellazione). Può essere trasmessa all'uomo anche attraverso l'ingestione di alimenti che provengono da animali infetti come possono essere latti o latticini, consumati però crudi, perché le brucelle vengono uccise con la pastorizzazione.

Si può anche trasmettere attraverso le mani contaminate degli operatori, e non solo dai prodotti alimentari degli animali ma anche da escrementi perché le brucelle possono essere eliminate attraverso urine e feci e anche attraverso il contatto diretto con animali infetti.