Microbiologia - brucella

Microbiologia: Le brucelle

Le brucelle, come vedete nella diapositiva, sono, dal punto di vista morfologico, coccobacilli gram-negativi. 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 particolare la Brucella abortus definita microaerofila 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 c 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. Invece, questi batteri producono catalasi, quindi scindono il perossido di idrogeno e per cui riescono a sopravvivere all’interno dei fagociti.

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.

Specie del genere Brucella

Appartenenti al genere brucella si conoscono 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 giornata.

Caratteristiche dei batteri gram-negativi

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.

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 sul Vibrio cholerae 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 correlata perché c’è questo zucchero che è in comune alle brucelle e a queste 3 specie di organismi.

Differenze tra specie di Brucella

Il lipopolisaccaride della brucella, abbiamo detto, è un po’ modificato rispetto a quello degli altri batteri gram-negativi, è anche un po’ meno virulento e si differenzia essenzialmente nella B. melitensis e nella B. abortus perché qui vi sono delle differenti componenti zuccherine, quindi avremo antigene M per la B. melitensis e antigene A per la B. abortus. In B. suis vi è un’uguale quantità di antigene A e antigene M e poi vedremo che riconoscere questa struttura antigenica è importante oltre per indurre la risposta immunitaria, anche per la diagnostica, per differenziare i tipi di brucella.

Fattori di patogenicità

Un batterio per essere patogeno deve poter innanzitutto riconoscere la cellula che deve essere infettata e lo fa attraverso dei recettori di superficie. Quindi la prima cosa che deve 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 al lipide A 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.