Patologia Generale e Fisiopatologia - Appunti

Microbiologia

Microbiologia è la scienza che si occupa dello studio dei microrganismi che possono essere: procarioti (batteri) struttura cellulare con mancanza di un distinto comparto nucleare; di dimensioni di gran lunga inferiori rispetto a quelle degli eucarioti (generalmente i procarioti hanno diametro di 1 µm, mentre la maggior parte delle cellule eucariotiche varia da 10 a 100 µm) eucarioti (più complessi, protozoi, parassiti o miceti). Organizzazione cellulare identica a quella degli organismi macroscopici pluricellulari con presenza di comparto nucleare ben definito, circondato da membrana nucleare e numerose altre compartimentalizzazioni intracitoplasmatiche delimitate da strutture membranose.

I virus sono costituiti da acidi nucleici e proteine.

Batteri

I batteri sono organismi semplici, unicellulari e di piccole dimensioni (i cui diametri cellulari variano da frazioni a pochi µm), di diversa morfologia e tipo di aggregazione. Visibili al microscopio ottico a fresco o dopo colorazione gram.

• A: Diplococchi
• B: Streptococchi
• C: Stafilococchi
• D: Bacilli
• E: Coccobacilli
• F: Fusiformi
• G: Filamenti
• H: Vibrioni
• I: Spirilli
• L: Sarcine

Componenti batterici

Componenti fondamentali per la sopravvivenza, componenti accessorie lo rendono più competitivo per sopravvivere all’ambiente.

Tassonomia: capacità di dividere in specie e famiglie i batteri.

Parete batterica

Gram positivi: il 90% della parete è rappresentato da peptidoglicano, altri componenti acidi teicoici (polimeri di glicerolfosfato o ribitolfosfato) generalmente associati a zuccheri diversi e alla D-alanina. Alcuni acidi teicoici, contenenti glicerolo, sono strettamente legati ai lipidi di membrana e sono detti lipoteicoici. Sono i principali antigeni di superficie dei Gram positivi e specie-specifici. Le proteine presenti in piccole quantità ma possono avere ruoli importanti nell’azione patogena delle diverse specie.

Gram negativi: il peptidoglicano rappresenta solo il 10% della parete. Membrana asimmetrica nella quale lo strato rivolto verso il peptidoglicano è composto da fosfolipidi mentre quello rivolto verso l’esterno da un complesso lipopolisaccaridico (LPS). La membrana esterna è ancorata covalentemente al peptidoglicano da una lipoproteina. Impedisce il rilascio di proteine o di altre molecole sintetizzate dalla cellula nell’ambiente esterno mantenendole confinate nello spazio periplasmico, alcune di queste proteine sono enzimi idrolitici capaci di degradare molecole nutritive, antibiotici.

Componenti accessorie

• Pili o fimbrie: appendici proteiche (pilina), sono comuni (adesine) e sessuali (coniugazione-scambio orizzontale di DNA)
• Flagelli: responsabili di movimento attivo batterico (flagellina, Ag H > flagellina, struttura capace di dare una risposta immunitaria), possono essere monotrichi, amfitrichi, lofotrichi, peritrichi; la loro rotazione in senso orario o antiorario è condizionata dalla composizione del mezzo ambiente (chemiotassi: movimento biologico orientato e indotto da un composto chimico che determina la rotazione della struttura elicoidale rigida del flagello)
• Glicocalice: esterno alla parete, strato polisaccaridico o proteico, se più strati si parla di capsula
• Plasmidi: molecole di DNA bicatenario (generalmente circolare), in singola o più copie, indipendenti da cromosoma batterico (p. di virulenza e di chemioresistenza).

Riproduzione

La maggior parte dei batteri si riproduce attraverso un processo asessuato (scissione binaria) in cui una cellula batterica si divide in due cellule identiche. Il processo di riproduzione è regolato dalla membrana citoplasmatica, probabilmente per mezzo dei mesosomi. Il tempo richiesto per la divisione cellulare è detto tempo di generazione e può variare secondo la specie e le condizioni di crescita (terreno nutritivo, temperatura…).

Curva di crescita batterica

• Fase di latenza: in relazione a cambiamento di terreno, età dell’inoculo, sintesi di nuovi enzimi, carica batterica. Al termine di questa fase si osserva un breve periodo di accelerazione durante il quale alcune cellule cominciano a dividersi, seppure non a velocità costante (fase organizzativa)
• Fase esponenziale (o logaritmica): il numero di batteri aumenta in modo esponenziale. Dipende da condizioni ambientali e caratteristiche genetiche del microrganismo. La velocità di crescita batterica durante questa fase definisce il tempo di generazione. Al termine della fase esponenziale si ha una fase di decelerazione durante la quale fattori ambientali (esaurimento di sostanze nutritive, variazioni di pH) determinano riduzione del ritmo di crescita delle singole cellule.
• Fase stazionaria: il numero di batteri rimane costante per l’instaurarsi di un equilibrio tra cellule batteriche che muoiono e quelle che continuano a dividersi, quelle che sopravvivono producono acidi e prodotti catabolici che inibiscono ulteriormente la replicazione cellulare. Questa fase è caratterizzata da esaurimento di fonti nutritive, accumulo di prodotti tossici, diminuzione di ossigeno e pH non idoneo alla crescita.
• Fase di morte: la mancanza di nutrienti e l’accumulo di prodotti tossici del metabolismo causano rapidamente morte dei batteri.

Fattori che influenzano la crescita dei microrganismi

• Ossigeno: aerobi (crescono solo in presenza di ossigeno atmosferico per es. Mycobacterium tuberculosis o Pseudomonas aeruginosa), anaerobi (obbligati -crescono solo in assenza di ossigeno per es. i clostridi- o aerotolleranti- lo tollerano anche se non lo utilizzano per es. streptococchi-), anaerobi facoltativi (capaci di crescere in condizioni aerobie o anaerobie e di utilizzare l’ossigeno solo se è presente, per es. gli stafilococchi), microaerofili (crescono solo in presenza di piccole concentrazioni di ossigeno, per es. Campylobacter, Helicobacter)
• Temperatura ottimale di crescita: psicrofili (optimum di t. intorno ai 15°C, ma possono crescere anche a temperature inferiori al punto di congelamento dell’acqua), mesofili (crescono tra 20-45°C ma hanno optimum di t. a 35-37°C), termofili (crescono a temperature più elevate ed hanno un optimum di t. tra 45-60°C ma possono crescere anche a temperature più elevate, termofili estremi)
• pH: ottimale intorno a 7, comunque alcune specie batteriche crescono bene a valori estremi di pH per es. Vibrio cholerae (8.2-9)
• Disponibilità di sostanze nutritive: alcuni batteri possono crescere in terreni di coltura estremamente semplici (sali, cloruro di ammonio, glicerolo) altri hanno esigenze nutrizionali particolari (sangue, estratto di lievito…), altri ancora non sono coltivabili in vitro perché non sono stati ancora identificati terreni di coltura e condizioni di crescita idonee (Treponema pallidum, Mycobacterium leprae).

Malattia

Malattia è il risultato di un’interazione tra il batterio e l’ospite, interazione dinamica ospite/parassita. Parassita non sempre è un evento negativo ma c’è un’organizzazione a carico di interventi superiori: nel nostro corpo flora residente e la flora transitoria vivono in simbiosi. Patogeno procura danno, gli opportunisti che passano in seguito diventano patogeni.

Patogenicità dei batteri

La gran parte dei batteri ambientali vive a spese del materiale inanimato (batteri saprofiti), una minoranza conduce una vita parassitaria a carico di organismi superiori. Il parassitismo può essere facoltativo e alternarsi a vita saprofitica oppure obbligato perché per la moltiplicazione batterica occorrono condizioni che solo l’ospite può garantire.

I batteri parassiti dell’uomo possono essere a loro volta simbionti (utile rapporto tra batteri e ospite parassitato), commensali (rapporto di indifferenza tra parassiti e ospite), patogeni (i batteri si insediano nei tessuti dell’ospite, perché in grado di superare le sue difese producendo eventuale malattia), opportunisti (batteri simbionti che in particolari condizioni, per es. condizioni di immunodepressione).

Un batterio è definito patogeno quando è in grado di invadere i tessuti moltiplicandosi e producendo tossine nell’organismo ospite. La virulenza misura il grado di patogenicità ovvero la maggiore o minore attitudine a determinare malattia.

Fasi del processo patogenico

Tossine

Si distinguono in:

• Esotossine: proteine secrete da gram + e -, modalità d'azione: specifica, generalmente si legano a specifiche strutture o recettori cellulari immunogenicità: altamente immunogeniche; stimolano la produzione di anticorpi neutralizzanti (antitossine) potenzialità del tossoide: il trattamento delle tossine con formaldeide elimina la tossicità, conservando il potere immunogenico attività piretica: non inducono febbre nell’ospite.
• Endotossine: esempio tipico è il LPS della membrana esterna dei batteri gram negativi modalità d'azione: generale immunogenicità: relativamente meno immunogeniche non sono in grado di indurre una risposta immunitaria neutralizzante potenzialità del tossoide: nessuna attività piretica: spesso inducono febbre nell’ospite.

Esotossine

• Citolitiche (come le emolisine, con evidenti effetti su piastre di agar sangue)
• Tossine A-B dimeri formati dal peptide B che interagisce con i recettori di superficie della cellula bersaglio provocando alterazioni di membrana cellulare con azione tossica (per es. tossina difterica)
• Tossine superantigeniche stimolanti un ampio numero di cellule deputate alla risposta immunitaria, provocando un’estesa risposta flogistica.

Endotossine

I Gram negativi generalmente producono veleni, in particolare, il lipide A di LPS danneggia i lisosomi di granulociti e monociti dell’ospite che liberano sostanze pirogene (febbre), inoltre attivano il complemento (flogosi), possono provocare CID.

Colorazione di Gram

Due coloranti: cristallvioletto poi mordenzante che potenzia il primo colorante poi alcool.

• Gram +: blu
• Gram -: viola

La colorazione dipende dalla componente della parete e dalla membrana esterna.

Puntini: colonie: insieme di batteri identici (le colonie producono le emolisine).

Antibiogramma

Per verificare la risposta agli antibiotici. Da zuccheri liofilizzanti il kit mette una sospensione di batteri da identificare, una volta identificato il batterio si fa l’antibiogramma: esame per vedere l’antibiotico a cui il batterio è sensibile.

Metodo diluzione: (in brodo o Agar) metodo diffusione in Agar (terreno solido). MIC: concentrazioni minime inibenti utilizzate per valutare la sensibilità batterica agli antibiotici.