Microbiologia generale e clinica

Microbiologia generale e clinica virology for nurses

La microbiologia si sviluppa nel IX secolo. Per vedere batteri e microrganismi si sono sviluppate tecniche microbiologiche: microscopio luce (0,2 micron), tecniche colturali (generiche e selettive), iniziali saggi sierologici, modelli animali. Nel corso degli anni si è notata una relazione che lega un microrganismo a una malattia e i criteri su cui ci si basa tengono conto dei postulati di Koch:

• Il presunto agente responsabile della malattia deve essere presente in tutti i casi riscontrati di quella malattia
• Deve essere possibile isolare il microrganismo e farlo crescere in coltura pura
• Ogni volta che la cultura viene inoculata in un ospite sano si riproduce la malattia
• Il microrganismo deve poter essere isolato nuovamente dall'ospite infettato sperimentalmente

Le malattie infettive originano dalla microbiologia. Nel 800 Louis Pasteur riuscì a determinare l'agente eziologico per la rabbia e previde l'esistenza di un patogeno troppo piccolo per essere rilevato utilizzando un microscopio. Successivamente il microbiologo Charles Chamberland inventò un filtro con pori più piccoli dei batteri (prendendo la saliva dei cani si rese conto che questo infettava l'animale). Così egli poteva passare una soluzione contenente batteri attraverso esso e quindi rimuoverli completamente dalla soluzione. Nel 1892 Ivanovsky utilizzò questo filtro per studiare quello che oggi è conosciuto come virus del mosaico del tabacco.

I suoi esperimenti hanno dimostrato che estratti di foglie da pianta di tabacco schiacciate e infettate rimangono infette dopo la filtrazione. Ivanovsky suggerì che l'infezione poteva essere causata da una tossina prodotta da batteri, ma non approfondì la questione. Al momento si pensava che tutti gli agenti infetti potessero essere trattenuti dai filtri e coltivati su terreno nutritivo. Nel 1898 Beijerinck ripeté gli esperimenti e si convinse che la soluzione filtrata conteneva una nuova forma di agente infettivo. Egli osservò che questo agente si moltiplicava solo nelle cellule che stavano dividendo, ma poiché i suoi esperimenti non mostrarono che fosse fatto di particelle, lo chiamò contagium vivum fluidum e reintrodusse la parola virus.

Virus vuol dire veleno e risulta aggressivo perché liberano tossine. Nello stesso anno Loeffler isolò il virus animale l'agente dell'afta epizootica attraverso un filtro simile. Nel 1931 due tedeschi inventarono un nuovo tipo di microscopio: elettronico. Nel dopoguerra questa invenzione viene ripresa e si inizia ad analizzare quello che gli altri avevano immaginato, ovvero qualcosa di vivo che si replica.

La microbiologia moderna

La microbiologia studia agenti che non si vedono ad occhio nudo e si basa anche sulla parassitologia, dedicando lo studio e la cura delle malattie infettive che colpiscono gli esseri umani ed include eucarioti multicellulari e unicellulari, procarioti unicellulari (batteri) e virus (particelle non classificabili). I virus per replicarsi hanno necessità di infettare una cellula.

Nel XX secolo si sviluppano altre tecnologie: scoperta DNA, tecniche virologiche come colture cellulari, microscopia elettronica e biologia molecolare. I virus non seguono le regole stabilite.

Virus

Il virus è un programma genetico esogeno che modifica il programma genetico della cellula stessa. I virus sono costituiti da DNA o RNA che entrambe possono essere a doppia elica o a singola elica. Una particella virale si chiama virione ed è costituito da un involucro proteico che contiene al suo interno il genoma RNA e/o DNA. Il virione è costituito dall'involucro proteico che si chiama capside, al suo interno troviamo talvolta anche l'envelope.

I virus si replicano diversamente dalla cellula, non hanno mitocondri, ribosomi e completano il loro ciclo vitale all'interno di una cellula infatti si replicano solo grazie alla cellula. Esiste una differenza tra parassiti e virus: i parassiti assorbono dalla cellula i nutrienti in tal modo la cellula muore e questi parassiti utilizzano il materiale della cellula presente, invece i virus sono peggio e più difficili da curare. Ciò che conta è la cellula infetta.

Mentre i batteri si replicano all'interno dei tessuti ma risultano separati rispetto al virus, che si ha invece una riprogrammazione della cellula infatti ci sono virus che possono causare tumori, altri che entrano nella cellula e rimangono lì per sempre senza accorgersi. Ad esempio il virus dell'epatite delta è un virus che modifica la programmazione di una cellula che deve essere infettata da un altro virus.

Gli step fondamentali per la replicazione di un virus: il virus entra nella cellula, mette il suo programma genetico e la cellula segue quel programma. Il virus riesce ad entrare nella cellula perché nella capside sono presenti recettori cellulari che si riconoscono con quelli della cellula, infatti dipende dalla specificità cellulare; è importante conoscere la cellula target per capire che tipo di malattia. Per entrare vengono utilizzate diverse tecniche che ingannano la cellula, una volta entrato rilascia il contenuto presente nella capside: DNA e/o RNA. Il virus esce dalla cellula o perché rilascia tanti virus e la cellula scoppia e si ha un'infezione acuta o può rilasciare il contenuto lentamente ed dare origine a un'infezione cronica.

Herpesvirus (DNA) virus che restano nella cellula che modificano la cellula possono causare gravi problemi. HIV è un retrovirus le cellule presentano un pezzo di genoma in più che non può togliersi per questo non può essere radicata. Ha un filamento positivo.

La classificazione dei virus è il processo attraverso cui i virus vengono denominati ed inseriti in un sistema tassonomico. I virus sono classificati principalmente in base a caratteristiche fenotipiche, quali morfologia, tipo di acido nucleico, modo di replicazione, organismo ospite e patologia. Sono due principali schemi attualmente in uso per la classificazione dei virus: il sistema Commitee on Taxonomy of Viruses e la Classificazione di Baltimore.

• Caratteristiche fenotipiche: morfologia, tipo di acido nucleico presente nel virione, modalità di replicazione
• Cellula/organismo ospite: batteri, piante, animali
• Tipo di malattie di cui sono responsabili: virus respiratori, gastroenterici, neurotropi, epatociti, oncogeni, opportunisti

Questi agenti virali entrano nell'organismo e causano una malattia infettiva e devono essere trattati in maniera corretta. Il paziente trasmette l'infezione con modalità che possono coinvolgere tutti o individui singoli. La malattia infettiva è la battaglia tra la gente si trasmette e colpisce particolari cellule e si replica in un particolare modo, questi agenti mutano tutti gli anni, coinvolge il sistema immunitario (innato e adattivo), la produzione di anticorpi e l'azione contro le cellule infette, farmaci antivirali (tossici) funzionano a livello intracellulare ragione per cui si sono sviluppati tardivamente. Alcuni evadono e provocano la dispersione dell'agente.

C'è una differenza tra infezione e malattia: l'infezione è la presenza di un agente nell'individuo che può far presentare la malattia o no ovvero sono clinicamente spenti, i sintomi sono un'evidenza di danno mentre i segni sono un'evidenza osservabile. La malattia è un'infezione associata a sintomi.

Infezione + Sintomo = Malattia

Le infezioni possono essere asintomatiche, subcliniche (malattia non evidente ma che si sta sviluppando), acute, persistenti, croniche. Le infezioni possono essere classificate secondo lo stato immunitario individuale, contagiosità, portad'entrata (sessuale, scambio di sangue, respiratoria), eziologia (tipo di agente), percorso tipico per ogni agente (acute patologia veloce respiratori e gastroenterite, relazionata si sviluppa dopo un mese esempio, cronica infezione rimane attiva a lungo finché dopo mesi ed anni diventa evidente, latenti acquisiti da bambini restano si attivano periodicamente il problema).

Una malattia infettiva non è solo dovuta all'agente infettivo ma interessa anche l'ospite perché gli agenti hanno meccanismi di ingresso. I virus hanno un problema di cellula ovvero capire qual è la cellula target. Il sistema immunitario è importante per controllare l'infezione in cui alcuni agenti vengono eliminati mentre altri vengono solo controllati come ad esempio il microbiota.

Vie di trasmissione e infezioni

Le vie di ingresso per i virus respiratori sono i droplets, il tatto; la saliva è un veicolo di trasmissione di herpes, mononucleosi; trasmissione gastrointestinale avviene attraverso il veicolo delle mani o alimenti infetti da materiale fecale; trasmissione pelle che interessa il papilloma; trasmissione sangue o parenterale; trasmissione sessuale attraverso secrezioni genitali come sifilide; trasmissione delle urine; le lacrime non sono infettive solo per l'ebola ma i virus possono usare l'occhio come vie di ingresso; infezioni zoonotiche ovvero malattie trasmesse dagli animali all'uomo; infezioni fetali la placenta rappresenta un filtro per alcuni agenti che possono attraversarla.

Durante un'infezione, i microrganismi (virus) entrano nel corpo, si propagano e producono; intervengono le difese immunitarie prima aspecifiche e poi specifiche. Trasmissione gastrointestinali interessa l'apparato digerente. Un virus tipico è norovirus che colpisce l'intestino tenue che tende ad uccidere le cellule dell'epitelio, non c'è più assorbimento di nutrimento con diarrea con tante perdite di liquidi (malattia acuta). Ci sono agenti come epatite A che entrano dall'apparato digerente e questi passano dall'intestino al fegato perché riescono ad utilizzare la via ematica. Il virus viene rilasciato nelle feci (malattia acuta).

Virus di herpes in cui avviene nelle mucose orali: il virus dalle cellule epiteliali si sposta nel neurone e si blocca nel nucleo del neurone. Questi virus diventano parte della cellula, il paziente è infettivo quando si presenta la lesione.

Perché si ha l'herpes sempre nello stesso punto? Perché il neurone colpito è sempre lo stesso (interessa principalmente il trigemino) inoltre il virus entra infetta stabilisce la latenza e ogni tanto si riattiva ma una volta che si è infettato con un ceppo non si può infettare con un altro ceppo. Gli herpers sono divisi in 3 famiglie: varicella zoster, … La varicella è un virus herpers in cui si ha un'infezione aerea e interessa i neuroni dorsali e non si riattiva quasi mai ma se si riattiva si chiama zoster o fuoco di Sant'Antonio. Il paziente è infettivo per le vescicole e per via aerea.

Sistema immunitario

Il sistema immunitario è costituito da meccanismi precisi: immunità innata è un meccanismo di reazione generale in cui fanno parte l'acidità della cute, delle mucose, la presenza di proteina che comprende le cellule natural killer che uccidono le cellule tumorali e virus, le cellule una volta uccise muoiono solo quelli in DNA sono capaci di bloccare i meccanismi di immunità. Il sistema immunitario utilizza il meccanismo self e non self. Quando una cellula è non self viene distrutta. L'immunità adattativa agisce solo su particolari agenti attraverso il braccio umorale ovvero la produzione di anticorpi e il braccio cellula mediato cioè cellule specifiche riconoscono specifiche infezioni (che riconoscono quella colpita dall'influenza e la uccido, altre cellule che riconoscono altre infettate da qualcosa e fanno lo stesso).

Risposta immunitaria aspecifica

Se si ha una cellula che viene infettata da un virus e muore va in apoptosi e nel morire segnala alle cellule vicine la sua morte liberando una piccola proteina che si chiama interferone. L'interferone è una proteina che si aggancia a recettori specifici sulle membrane delle cellule non infette rendendole. Le cellule non infette si preparano a ricevere l'infezione diventando resistenti all'infezione liberando delle sostanze all'interno della cellula che degradano gli acidi nucleici e aumentano la temperatura corporea. La febbre è un'immunità innata perché è un elemento benefico attivato dall'interferone così si sfavorisce la replicazione di questi agenti.

La risposta immunitaria è costituita da citochine tra cui l'interferone che aumentano la resistenza delle cellule non infette innescano meccanismi sistemici di controllo dell'infezione tipo la febbre, altri meccanismi innati sono l'apoptosi, acidità delle mucose, le cellule che agiscono sulle infezioni con attività macrofagiche: neutrofili importante per infezioni batteriche per le infezioni virali non riescono ad uccidere il virus.

Gastroenterite virale

La gastroenterite è un'infiammazione del tratto gastro-intestinale che coinvolge sia lo stomaco, sia l'intestino che può essere causato da agenti infettivi: parassiti, virus e batteri. Il virus arriva nel tratto gastro-intestinale attraverso la bocca, in cui trova nell'epitelio della mucosa un ambiente idoneo per potersi replicare. Questa replicazione però crea dei danni all'uomo.

Le gastroenteriti acute di origine infettive sono la principale causa di mortalità. Si stima che ogni anno nei paesi in via di sviluppo ci siano 3-5 milioni di morti ogni anno di questi casi. I bambini al di sotto di 5 anni sono le persone che vanno principalmente incontro a gastroenterite.

Le gastroenteriti virali più conosciuti sono:

• Rotavirus
• Norovirus
• Adenovirus
• Astrovirus

I sintomi principali sono diarrea, nausea, vomito, dolore addominale, gonfiore, non sempre ma spesso è accompagnata da febbre, malessere e dolore muscolare. Questi sintomi si risolvono in 2-3 giorni ma in alcuni casi soprattutto in particolari tipologie di pazienti si può avere delle complicanze come la disidratazione.

Esistono delle forme più severe nei bambini più piccoli, anziani e i pazienti immunocompromessi (HIV, oncologia, trapianti, malnutrizione). Si definisce coinfezione quando sono presenti più virus contemporaneamente.

Terapie

Non esistono farmaci antivirali per combattere questi virus; non si possono utilizzare antibiotici per i virus. Si contrae la gastroenterite per via oro-fecale ovvero il modo principale ad esempio le mani sporche portate alla bocca, dando la mano, toccando superfici contaminate. Prevenire la diffusione attraverso il lavaggio delle mani, per rotavirus raccomandare il vaccino non obbligatorio in Italia.

La diagnosi si fa analizzando le feci attraverso una ricerca diretta ovvero si ricerca la presenza di un virus. È possibile fare 2 test con metodiche diverse:

• Test Immunocromatografico che permette di rilevare nelle feci la presenza di antigeni virali. Praticamente viene preso il materiale biologico, viene sospeso in una soluzione e attraverso delle card vengono ricercati la presenza del virus rotavirus e adenovirus. Interpretazione del risultato. Il risultato si ottiene in un tempo ristretto 10-15 min.
• Attraverso il genoma virale. Nel caso dei virus di gastroenterite si ha che Adenovirus ha un genoma a DNA mentre rotavirus, norovirus e astrovirus RNA. Solo per i virus a DNA viene usata la metodica che si chiama … che è una metodica di amplificazione che si può applicare anche a quelli RNA ma prima questo deve essere trascritto in DNA copia e amplificato. Il risultato si ha dopo 5-6 ore.

Rotavirus

Il rotavirus appartiene alla famiglia che si chiama Reoviridae. Il suo genoma è RNA a doppio filamento. Rotavirus è il principale virus che causa gastroenterite nei bambini, anziani mentre nei pazienti adulti è meno frequente. Si può avere un outbreaks: nelle zone di via di sviluppo, reparti ospedalieri, acqua contaminati, alimenti come verdure con acque contaminate. Le vie di trasmissione è oro-fecale, attraverso acqua contaminata da feci infette. Si può trasmettere attraverso mani, superfici, oggetti e acqua. Sintomi diarrea, vomito, dolore addominale, perdita di appetito e disidratazione.

Norovirus

Il virus Norovirus presenta un genoma RNA a singolo filamento e appartiene alla famiglia Caliciviridae. I norovirus sono stati divisi in 25 genogruppi: I, II, IV tipici nell'uomo. I norovirus è il virus che causa infezioni negli adulti dei paesi industrializzati e presenta delle particolari caratteristiche: altamente infettivo e può causare una grande epidemia in poco tempo, l'eliminazione del virus avviene fino a 8 settimane dopo aver risolto l'infezione, resistente alle alte temperature.

Le vie di trasmissione sono:

• Ipotesi che la fonte sia i maiali
• Persona a persona
• L'ambiente contaminato dalle acque
• Molluschi
• Acqua contaminata
• Cibo contaminato
• Persone portatrici di infezioni

I sintomi sono: vomito, diarrea, febbre, cefalea, mialgia.

Adenovirus

L'adenovirus è un virus a DNA e appartiene alla famiglia Adenoviridae. Se ne conoscono 56 tipi. Possono causare diversi tipi di infezioni ma quelli che causano gastroenterite sono subgenere F 40-41. Tipico nei bambini sotto 2 anni e negli adulti ma è un'infezione che può essere grave nei pazienti immunodepressi in modo particolare nei pazienti trapiantati da cellule staminale che può essere fatale.

Astrovirus

L'astrovirus appartiene alla famiglia Astroviridae e ha genoma RNA. Causa patologia bambini e anziani sembra che rispetto a noravirus e rotavirus la diarrea è minore. Hanno un'incidenza minore.