Microbiologia Generale: principali agenti patogeni e infezioni

HIV e AIDS

Virus dell'immunodeficienza umana

Il virus dell'immunodeficienza umana, appartenente al genere dei lenti virus, è classificato nella classificazione Baltimore VI come virus ds RNA trascrittasi inversa, e fa parte della famiglia Retroviridae. Questo virus ha una bassa contagiosità, richiedendo un alto tasso viremico. Ha un effetto citopatico e una struttura complessa costituita da 9 geni diversi. Il gruppo M, sottotipo B, è il più diffuso.

È scarsamente resistente all'ambiente esterno e può essere inattivato da calore elevato, perossido di idrogeno, alcol etilico, formaldeide o esposizione a raggi UV. HIV-1 è presente in America, Europa e Africa centrale ed è molto più variabile e quindi pericoloso; HIV-2 è presente in Africa occidentale e Asia ed è una specie più lieve.

Caratteristiche del virus

Il virione ha una dimensione di 100-120 nm e presenta un envelope che contiene gp-120, il quale consente di reperire cellule ospite che fungano da recettori HIV, mentre gp-41 interviene ad adesione ultimata, fondendo le membrane e consentendo l'ingresso del virus.

Il materiale genetico è costituito da RNA ds a polarità positiva (tradotto in mRNA) associato a proteine basiche simil-istoniche (p7 e p9), custodito nel CORE insieme agli enzimi di retrotrascrizione e alla proteine p21. Gli enzimi retrotrascriventi consentono di ottenere RNA da una copia di DNA e sono associati a integrasi e proteasi, che svolgono rispettivamente il compito di consentire l’ingresso del virus nella cellula ospite e di rimodellare i prodotti genici. Tra core e envelope è presente la proteina p17 che, miristilata, cioè modificata lipidicamente, è funzionale alla fusione delle membrane.

Genetica del virus

Nel materiale RNAsico sono presenti tre gruppi genici principali: GAG che codifica per gli antigeni virionici (p7, p9, p17), ENV per le proteine esterne (gp120, gp 41) e POL per il complesso della trascrittasi inversa. In aggiunta a questi gruppi genici principali, il virus può contenere LTR (Long Terminal Repeats) che regolano l’espressione genica e gene TAT che può intensificarne l’espressione.

Fasi ciclo di replicazione

• Legame gp120-cellule CD4 (linfociti helper)
• Attivazione di un complesso di sette proteine G (tra cui CCR5)
• Interazione catena N-terminale gp41-cellule CD4: fusione delle membrane nucleari
• I linfociti CD4+ (helper) sono "paralizzati", essi presiedono all'intero processo immunitario e, essendo soggetti a deplezione, non sono in grado di innescare nessuna risposta
• Distruzione di altre cellule CD4 come cellule della microglia
• Intrusione del virus e azione del complesso enzimatico di trascrizione inversa: il materiale genetico virale può essere immediatamente replicato ed espulso per gemmazione oppure essere integrato come pro-virus, attivabile in seguito a stimolazione immunitaria da parte di citochine e linfochine come TNFalfa o NFkbeta
• Formazione delle porzioni regolatorie dei geni (come il succitato gene TAT): Trascrizione precoce
• Formazione delle porzioni strutturali dei geni e traduzione proteica delle proteine virali: Trascrizione tardiva
• Assemblaggio delle proteine virali e del virione e costituzione dell’envelope

Alta perniciosità del virus

Il fattore che determina l'alta perniciosità di tali virus è l'alta frequenza di ricombinazione (virus CFR) e l'alto tasso di mutazione, che inducono il virus ad acquisire grande capacità di resistenza a farmaci anti-retro virali. Lo stato di latenza non induce immunorisposta, ma la viremia si alza solo quando i virioni vengono espulsi per gemmazione in parte neutralizzati umoralmente e distruggono cellule CD4 in ripetizione; quando i virioni giungono anche nei liquidi biologici germinali, si acquisisce la potenzialità di trasmissione orizzontale e verticale.

Modalità di trasmissione

Il virus si trasmette tramite:

• Rapporto sessuale non protetto
• Via ematica
• Trasmissione verticale madre-figlio (diaplacentare, perinatale e post-natale)

La via di trasmissione più frequente è quella sessuale con prevalenza maggiore nelle donne, poiché nonostante l'epitelio pluristratificato della vagina sia abbastanza resistente e ben lubrificato, il liquido seminale infetto permane per maggior tempo. Un alto tasso di rischio si contrae per rapporti anali non protetti sia omo che etero, in quanto l'epitelio anale è sottile e molto più passibile di microlacerazioni. La trasmissione può inoltre avvenire per via ematica attraverso scambio di siringhe infette, trasfusioni, utilizzo di strumenti medici non opportunamente sterilizzati e per via perinatale durante la fase di secondamento, in cui il bambino entra in contatto con il materiale ematico del canale vaginale (in questi casi di rischio è infatti consigliato il parto cesareo).

Come metodi di prevenzione si raccomandano preservativi e soprattutto attenzione all'utilizzo di siringhe o metodi di autotrasfusione. Per le terapie si scelgono farmaci che inibiscono la retrotrascrizione (NRTI) o farmaci che agiscono sulle modifiche post-traduzionali come specifiche proteasi oppure anti-integrasi (destabilizzano il complesso enzimatico di trascrizione inversa) e anti-fusione cellulare (contrastano l’azione di gp41).

AIDS

Sindrome dell'immunodeficienza acquisita

La sindrome dell'immunodeficienza acquisita, nota come AIDS, rende l'organismo totalmente impreparato, azzerando le vie di risposta del sistema immunitario a qualsivoglia tipo di infezione, specie quelle opportunistiche (HBV, HCV, HTLV-1, polmoniti batteriche, candidosi ecc.). Si stima che ci siano 33 milioni di infetti nel mondo, con l'Africa subsahariana come zona più colpita (5% di incidenza) e India. Negli Stati Uniti ci sono circa 1 milione di infetti, in particolare tra i giovani afro-americani.

L'AIDS deriva dal virus di immunodeficienza delle scimmie (SIV) - trasmissione all'uomo (teoria del cacciatore o del rapporto promiscuo). È stato scoperto nel 1981, inizialmente osservato in cinque uomini omosessuali a Los Angeles e noto come GRID (Gay-Related Immuno Deficiency) perché osservato in concomitanti distretti delle Haiti, Africa centrale e Stati Uniti occidentali, esclusivamente in seguito a rapporti omosessuali. In realtà, il virus venne identificato in Congo nel 1959, dove si è stimato che avrebbe potuto propagarsi a partire dagli anni '90 del XIX secolo dagli scimpanzé, di qui trasferito alle isole di Haiti e, nel 1969, negli Stati Uniti tramite 1. Semplici movimenti coloniali; 2. Vaccinazioni contro il vaiolo con aghi infetti; 3. Prostituzione dilagante dovuta a meretrici già predisposte a infezioni affette da sifilide.

Stadi di infezione

• Stadio di infezione acuta: Elevata replicazione virale (milioni di copie di RNA/mL), conseguente distruzione massiva di cellule CD4+, grosso deposito di cellule infette. Generalmente fase asintomatica, confusa con influenza protratta, quadro meningeo poco chiaro, febbre, esantemi simil-morbillosi.
• Stadio di latenza clinica: Attivazione della risposta immunitaria dopo circa 2-8 settimane, produzione di anticorpi anti-HIV e linfociti CD8+. Iniziale inattivazione di gran parte della carica virale, successiva ulteriore proliferazione. Generalmente asintomatico (anche per 15-20 anni), continua replicazione virale e deterioramento progressivo del tessuto linfatico.
• Stadio sintomatico: Test HIV (rilevano anticorpi anti-HIV (IgG e IgM) e antigene p24) e test ELISA per conferma diagnostica (anche Western Blot). Drastico calo di linfociti, leucopenia, comparsa dei sintomi: encefaliti, meningiti, retiniti, sudorazione, tremore, esofagiti, diarrea, tumori e infezioni opportunistiche (Sarcoma di Kaposi).

Mycobacterium tuberculosis e tubercolosi (Tisi)

Caratteristiche generali

Appartenente alla famiglia Mycobacteriaceae, il Bacillo di Koch è costituito da batteri immobili, non sporigeni, aerobi obbligati, con una dimensione di 1-10 micrometri, caratterizzati da crescita lenta e resistenza ai detergenti. Membrana esterna funzionalmente simile ai Gram-negativi, ma nelle Mycobacteriaceae si sfrutta la peculiarità dell’acido-alcol resistenza con colorazione di Ziehl-Neelsen.

Micobatteri non tubercolotici includono:

• Mycobacterium avium: Infezione da micobatteri più frequente nell'AIDS, ingestione di bacilli tramite acqua infetta, linfoadenopatie e nessun organo risparmiato.
• Mycobacterium leprae: Causa la lebbra tubercoloide o lepromatosa (Malattia di Hansen), con bacilli Gram+ molto alcol e acido resistenti, leproma, estese papule, lesioni al volto tipiche da "facies leonina".

Struttura e patogenesi

La parete cellulare complessa è composta per il 60% da acidi micolici e cere, per il 15% da proteine con funzione antigenica. Negli strati più interni è presente peptidoglicano, su quelli più esterni glicolipidi specifici di membrana (detti micosidi) tra cui spicca il mannano-arabinosio che giustifica la resistenza agli alcol. Gli acidi micolici e le proteine permettono la reazione antigenica nell'organismo ospite, la Cera D induce ipersensibilità mentre il fattore cordale è responsabile dell'accrescimento, inibendo fenomeni di opsonizzazione.

La patogenesi si sviluppa attraverso:

• I micobatteri sono inalati per aerosol e catturati dalle cellule della linea monocito-macrofagica degli alveoli
• Il fattore cordale impedisce la costituzione di fago-lisosomi e l’effettiva distruzione dei batteri
• La risposta immunitaria cellulo-mediata sostenuta da cellule CD4+ e CD8+ promuove per chemiotassi il richiamo di varie citochine e linfochine come TNFkBeta che, a questo punto, consentono ai macrofagi di digerire enzimaticamente l’agente patogeno
• A causa dell’elevata permanenza degli attori dell’immunità cellulo-mediata, i complessi “macrofago-lisosoma” vengono lisati con conseguente riversamento dei micobatteri nel torrente ematico
• Infiammazione cronica con formazione di granulomi (rivestiti da strato fibroso connettivale) e macrofagi e neutrofili che assumono conformazione epitelioide, necrosi caseosa e calcificazione

Conseguenze e trasmissione

Le prime conseguenze patologiche si hanno a livello polmonare, con lesioni primarie a livello dei lobi medi e superiori e, quindi, lesioni secondarie estese alle basi polmonari, all’apice e ai bronchi per ingestione dell’espettorato o, alle ossa e alle vene, per infiltrazione ematica e nervosa. La trasmissione avviene per aerosolizzazione dell'agente infettivo o assunzione di latte infetto (tubercolosi bovina), categorie più sensibili sono i tossicodipendenti e le classi sociali più indigenti.

La tubercolosi segue varie fasi di sviluppo patologico, che correla con specifiche manifestazioni cliniche:

• Tubercolosi primaria: In genere con pochi sintomi, febbre, dolori polmonari, tosse non convulsa, emottisi e espettorati non frequenti, formazione dei Complessi di Ghon, con caratteristiche strisce linfadenitiche e noduli primari.
• Tubercolosi secondaria: Febbre alta, crisi di tosse, dolore toracico radiale e pungente, espettorato purulento, dispnea. In seguito o in concomitanza all'affezione conclamata di tubercolosi secondaria, i micobatteri possono trasporsi in sedi extra-polmonari (tratti genitali, linfonodi, reni), aggregandosi e depositandosi a forma di seme di miglio (tubercolosi miliare).

Diagnosi e terapia

Per l’esame microbiologico si utilizzano tecniche di diagnostica diretta come colorazione di Ziehl-Neelsen e conseguente osservazione al microscopio ottico, esame colturale (su espettorato, esame più sensibile e specifico), sistema “Bactec” che prevede un terreno di coltura con acido palmitico radioattivo che reagisce con la CO₂ prodotta dai micobatteri sortendo la formazione di un gas radioattivo, misurato con un apposito indice di crescita radioattivo, e tecniche di diagnostica indiretta come l’identificazione molecolare con antigeni specifici (indicati quelli precursori delle subunità ribosomiali), il test di Mantoux (inoculazione intradermica di PPD-Derivato Proteico Purificato e si valuta l’eritema indotto attraverso l'estensione) e il Quantiferon (sangue cimentato con antigeni specifici, poi ELISA con interferone gamma).

Terapia con rifampicina, profilassi con vaccini BGC (germi vivi e attenuati) in zone endemiche. 8 milioni di persone ammalate di tubercolosi nel mondo.

Streptococchi

Caratteristiche generali

I streptococchi sono batteri Gram-positivi, immobili, asporigeni, di forma sferica (cocchi), disposti in coppie o a catenelle (streptos= catena), aerobi e anaerobi facoltativi, esotossinici. Non riescono a convertire perossido di idrogeno in acqua per cui sono catalasi negativi, a differenza degli stafilococchi, posseggono una capsula e si riproducono molto velocemente in terreni agar sangue-cioccolato dove danno caratteristiche reazioni di emolisi.

Classificazione

Sono classificabili secondo:

• Caratteristiche emolitiche: Effettuata per prime identificazioni, piuttosto presuntive. S. emolitici alfa, in cui si ottiene emolisi parziale (alone verdastro); S. emolitici beta, in cui si ottiene emolisi completa (alone trasparente); S. emolitici gamma, emolisi assente.
• Caratteristiche sierologiche (Sistema antigenico di Lancefield): Venti gruppi da A a H e da K a V.