Riassunto esame Igiene e medicina sociale, prof. Devoti, libro consigliato Argomenti di igiene, Devoti

Epidemiologia e prevenzione delle malattie infettive

Il corpo umano e i microrganismi

Il corpo umano rappresenta un ecosistema nel quale numerosi microrganismi (siamo più microrganismi che cellule umane), cioè organismi di dimensioni microscopiche, trovano condizioni ottimali di vita; essi stabiliscono il loro habitat su tutte le superfici corporee a contatto con l'esterno, direttamente o tramite l'aria inspirata e il cibo ingerito, colonizzandole in modo differenziale così da formare una flora caratteristica per ogni regione del corpo.

I microrganismi sono legati all'organismo ospite (in microbiologia l'ospite è chi ospita e non chi viene ospitato!) da un rapporto che viene definito parassitismo. È importante notare comunque che esso non è un fenomeno molto frequente, infatti la maggior parte dei microrganismi presenti nell'ambiente hanno una funzione positiva, non attaccano l'uomo e pertanto non sono responsabili di malattie.

I microrganismi possono essere distinti in saprofiti, commensali e patogeni. I saprofiti sono delle specie che vivono nell'ambiente e non hanno contatti con l'uomo; i commensali si sono adattati a vivere sulla cute e sulle mucose dell'uomo, senza arrecare alcun danno, anzi costituendo un fattore positivo di equilibrio; sono patogeni (parassiti) invece i microrganismi che sono in grado di invadere l’uomo, moltiplicandosi al suo interno e determinando con vari meccanismi effetti dannosi.

In alcune situazioni particolari, ad esempio nel caso di una riduzione delle capacità di difesa immunitaria, alcuni microrganismi commensali possono farsi dannosi, e sono in tal caso definiti patogeni opportunisti.

Macroparassiti e microparassiti

I parassiti patogeni possono essere divisi in macroparassiti e microparassiti. I macroparassiti, detti anche metazoi, sono organismi costituiti da più cellule (esempio vermi, acari); sono responsabili delle malattie parassitarie. I microparassiti, organismi costituiti da una sola cellula (forme di vita unicellulari), pertanto sono di dimensioni microscopiche (visibili al microscopio) e sono responsabili delle malattie infettive.

Tra essi si distinguono i protisti, che comprendono le alghe, i protozoi e i miceti, con struttura cellulare complessa; i procarioti (batteri, clamidie e rickettsie), con struttura cellulare più semplice; i virus, che in realtà non sono cellule ma unità subcellulari, cioè sono costituiti da una struttura esterna chiamata capside che racchiude una molecola di acido nucleico.

Caratteristiche dei batteri

L'ordine/l'unità di grandezza/misura dei batteri è il micron (millesimo di mm/millesima parte di millimetro). Nell’ambito delle specie patogene le dimensioni variano da un minimo di 0,5 micron a un massimo di 20 micron: tra questi due estremi si trovano i valori più comuni, propri di un gran numero di batteri patogeni, che sono di 2-4 micron.

• La morfologia di questi agenti infettanti corrisponde a quattro modelli fondamentali: la forma cilindrica (bacilli),
• Sferoidale (cocchi),
• Cilindrica incurvata (vibrioni),
• A spirale (spirilli, spirochete).

Nella cellula batterica si riconoscono degli elementi costitutivi fondamentali, costantemente presenti, e delle formazioni particolari proprie solo di alcune specie: appartengono alla prima categoria la parete cellulare, la membrana citoplasmatica, il citoplasma e un equivalente nucleare, mentre alla seconda categoria si ascrivono la capsula, le ciglia o flagelli e le inclusioni citoplasmatiche.

La diversa costituzione della parete cellulare (cell wall) permette di classificare i batteri in due gruppi a seconda del colore che assumono quando vengono sottoposti al metodo della colorazione secondo Gram; i Gram positivi (restano del colore originario; la maggior parte degli antibiotici funzionano sui gram positivi) e i Gram negativi (si decolorano).

Il nucleo contiene un solo cromosoma circolare formato da una doppia elica di acido desossiribonucleico (DNA) che contiene tutto il genoma batterico (materiale genetico dei batteri). I batteri si riproducono mediante un processo asessuato di scissione che divide una cellula madre in due identiche cellule figlie. La velocità di moltiplicazione dei batteri è molto alta: si riproducono in media ogni 20-30 minuti. Perciò hanno bisogno di un apporto nutritivo abbastanza elevato (auto-etero/trofi).

Per quanto riguarda il loro rapporto con l’ossigeno, possiamo suddividere i batteri in: aerobi obbligati, cioè batteri che si sviluppano solo in presenza di ossigeno; anaerobi obbligati, cioè batteri che si sviluppano solo in assenza di ossigeno; aerobi o anaerobi facoltativi, ovvero batteri che si sviluppano indipendentemente dalla presenza o assenza di ossigeno.

Caratteristiche dei virus

I virus sono agenti infettanti costituiti da una molecola di acido nucleico contenuta in un involucro proteico, detto capside. La loro organizzazione a livello subcellulare non permette loro capacità bioenergetiche e biosintetiche autonome, pertanto sono obbligati ad un parassitismo cellulare, cioè si possono riprodurre solo in cellule viventi (non sono cellule), nelle quali sono in grado di penetrare dall'esterno, attraverso un meccanismo che comporta diverse fasi.

Esistono virus che attaccano l'uomo, gli animali, le piante e i batteri stessi. Le dimensioni dei virus variano da 10 a 400 millimicron (nanometro o milionesimo di millimetro; hanno dimensioni piccolissime).

Nella porzione centrale, detta core, è contenuta la molecola di acido nucleico che può essere acido ribonucleico (RNA) o desossiribonucleico (DNA). Da qui la possibilità di classificare i virus in due gruppi fondamentali: virus a DNA e virus a RNA.

La struttura esterna, detta capside, è costituita a sua volta da subunità (capsomeri) formati da catene polipeptidiche uguali fra loro. Il numero e la disposizione dei capsomeri attorno all’acido nucleico, che fa assumere al virus forme simmetriche ben definite, permette di fare un’ulteriore classificazione dei virus. Il capside, oltre a proteggere l’acido nucleico interno, consente l’adsorbimento del virus sulla superficie della cellula che viene infettata.

Il carattere veramente essenziale, che serve a distinguere i virus da ogni altro organismo vivente, è la natura del loro parassitismo, “genetico”, cioè il genoma del virus, cioè il loro acido nucleico, una volta penetrato nella cellula, prende il controllo del suo metabolismo biosintetico indirizzandolo alla costruzione del proprio materiale costitutivo e quindi alla formazione di nuove unità virali.

Antigeni e risposta immunitaria

Si definiscono antigeni le sostanze (chimiche, molecole) che, introdotte in un organismo, sono in grado di determinare una risposta immunitaria e di reagire poi in modo specifico con i prodotti di essa, ovvero gli anticorpi e/o i linfociti sensibilizzati. Da questa definizione possiamo dedurre le due fondamentali funzioni di un antigene:

• L’immunogenicità, ovvero la capacità di determinare una risposta immunitaria,
• La specificità immunologica, ovvero la capacità di combinarsi in modo specifico con i prodotti della risposta immunitaria.

Una cellula batterica può contenere vari antigeni, di differente composizione chimica e dislocati in punti diversi della cellula. Si possono avere antigeni somatici, cioè che fanno parte della parete cellulare, o antigeni capsulari, che sono presenti sull’eventuale capsula del battere, e ancora antigeni flagellari, che si trovano sulle ciglia o flagelli dei batteri che possiedono tali strutture. Ognuno di questi antigeni determina la formazione di altrettanti specifici anticorpi.

Anche i virus si comportano da antigeni, in questo caso è il capside che conferisce al virus la specificità immunologica mediante gli antigeni di superficie. Ovviamente la composizione antigenica varia notevolmente da virus a virus, e conseguentemente con essa anche la specificità immunologica, ovvero il tipo di anticorpo prodotto dall’organismo come difesa dall’infezione.

Patogenicità e virulenza

Un’importante distinzione va fatta tra la patogenicità, che è l’attitudine/capacità di una specie batterica o virale a produrre/di determinare delle lesioni in un dato organismo, cioè delle modificazioni morbose, cioè in definitiva delle malattie infettive, e la virulenza, che è invece il grado di patogenicità, ovvero l'effettiva capacità di uno stipite di realizzare il potere patogeno proprio della specie cui appartiene.

Questa distinzione non è solo formale, ma trova riscontro in diverse situazioni: ad esempio si possono rinvenire, nell’ambito di una specie patogena, degli stipiti che spontaneamente o in seguito a particolari trattamenti hanno attenuato o perso la loro virulenza. Questa a sua volta può essere esaltata da una serie di fattori che intervengono, a modificare, riducendola, la normale recettività dell’organismo infetto (malattie debilitanti, antibiotici, cortisonici, ecc.).

Per carica infettante si intende il numero minimo di microrganismi che risulta necessario per determinare l’infezione. La carica infettante varia notevolmente da specie a specie. Per determinare un’infezione può essere sufficiente un solo contatto, ma in questo contatto il numero di microrganismi coinvolti e necessari per avere l’infezione è dell’ordine di decine, centinaia o migliaia, ovvero il numero dei microrganismi deve superare le difese di base dell'organismo.

Azione patogena dei microrganismi

L'azione patogena dei microrganismi/batteri si realizza mediante 2 meccanismi fondamentali: la moltiplicazione nei tessuti dell'organismo infetto e la produzione di sostanze tossiche (“tossine”).

Le tossine batteriche, veri veleni macromolecolari, possono essere distinte in due grandi categorie:

• Esotossine: devono il loro nome al fatto di potersi costantemente ritrovare nel filtrato delle brodoculture, al di fuori delle cellule batteriche. Altri loro caratteri distintivi sono: la specificità della loro azione tossica; la natura chimica proteica, la relativa termolabilità (sono di norma inattivate dall'esposizione a temperature inferiori a 100 g centigradi); l'alto potere antigene, mediante il quale determinano la formazione di anticorpi capaci di neutralizzare specificamente la loro azione tossica (elevata- antitossine; prodotte da Gram + e Gram - ); la capacità di trasformarsi, per l'azione congiunta del calore e del formolo in anatossine, composti privi di tossicità ma ancora provvisti di potere antigene, e quindi in grado di stimolare la formazione di anticorpi antitossici. La scoperta delle anatossine ha permesso di realizzare un'efficace forma di difesa immunitaria contro gravi infezioni da batteri esotossici (la difterite, il tetano, il botulismo).
• Endotossine: sono sostanze costituenti del corpo batterico dotate di attività tossica; la loro appartenenza alle strutture cellulari è il carattere fondamentale che le distingue dalle esotossine, un semplice prodotto del metabolismo batterico. Di regola le endotossine si liberano in seguito alla disgregazione del corpo batterico, ma si danno casi nei quali il complesso endotossico, facendo parte di strutture cellulari superficiali, può passare nel mezzo ambiente senza che il corpo batterico perda la sua integrità: ad esempio nelle salmonelle l'endotossina si identifica con l'antigene somatico O, di natura lipo-polisaccaridica localizzato nella parete cellulare. Le endotossine si differenziano dalle esotossine per diversi altri caratteri: la loro azione tossica non è specifica, ma si esplica con un quadro generale, caratterizzato da leucopenia (carenza di leucociti = globuli bianchi), febbre, caduta della pressione (che può culminare in uno stato di shock endotossico), iperglicemia, fatti emorragici del tratto gastroenterico e diarrea; sono dotate di potere antigene inferiore a quello delle esotossine; non sono trasformabili in anatossine; sono di natura generalmente lipopolisaccaridica e devono la loro azione tossica alla frazione lipoidea; sono di regola presenti/prodotte nei batteri/da gram negativi; sono relativamente termostabili, resistendo in genere ad un riscaldamento a 100°.

L'infezione di una cellula da parte di un virus può avere diversi effetti, dalla distruzione completa della cellula, dovuta alla moltiplicazione intracellulare, alla stimolazione dell'attività riproduttiva della cellula infetta con conseguenti neoformazioni.

Epidemiologia delle malattie infettive

Sorgenti di infezione

Il serbatoio di infezione è definito come la specie, animale o vegetale, o il substrato inanimato nel quale un agente infettivo patogeno, batterico o virale, vive e si moltiplica. A volte il più importante o esclusivo serbatoio di infezione è l’uomo; in altri casi i microrganismi possono essere ospitati dall'uomo e dagli animali; in casi più limitati il serbatoio può essere pure una matrice ambientale (es. acqua).

Per sorgente di infezione si intende invece il soggetto, uomo o animale, che sia in grado di disseminare i microrganismi che contiene. Ciò che distingue un serbatoio da una sorgente di infezione è proprio la capacità di eliminazione, ovvero di disseminazione, dei microrganismi, che passano dal soggetto infettato (sorgente) a quello recettivo sano. La sorgente di infezione più importante è il soggetto/l’uomo malato perché elimina i microrganismi in modo più abbondante, cioè la carica infettiva è molto importante.

Infezione e malattia infettiva

È importante distinguere il concetto di infezione da quello di malattia infettiva. Anzi, talvolta il microrganismo infettante, arrivato a contatto con l’organismo, può essere eliminato prontamente dai meccanismi di difesa, si determina pertanto la situazione in cui si è avuta un’esposizione senza infezione. L’infezione invece consiste nella penetrazione e nel successivo sviluppo di un germe patogeno nell’organismo. Ciò avviene quando il microrganismo non è contrastato nella sua azione dai poteri di difesa, naturali o acquisiti, dell’organismo.

La malattia infettiva è la conseguenza, non inevitabile, dell’infezione e si manifesta solo quando il germe ha modo di esplicare in pieno la sua azione patogena, di produrre l’insieme di alterazioni specifiche (segni e sintomi) che caratterizzano la malattia. Il periodo che intercorre tra l’infezione e il manifestarsi della malattia, che può variare da pochi giorni a diversi anni, si identifica col periodo di incubazione.

Lo stato di infezione può dare esito alla malattia: quest’evoluzione può essere però modificata (accelerata, rallentata, bloccata) per l’intervento di diversi fattori. Tra questi basta citare: la virulenza (aumentata, diminuita), la carica infettante (alta, bassa), lo stato di nutrizione (buono, insufficiente), altre malattie concomitanti, eventuali terapie in atto (antibiotici, immunosoppressivi, cortisonici), eventi stressanti fisici (sole, caldo, freddo), chimici (fumo, alcool, droghe, inquinanti ambientali), psichici (depressione).

Talvolta a uno stato di infezione, spesso inapparente, segue una malattia che però decorre anch’essa in modo inapparente (infezione e malattie subcliniche). Abbiamo già accennato alla possibilità di manifestazione di infezioni e malattie opportuniste (causate da germi commensali diventati patogeni in seguito a particolari circostanze). Col termine di infezioni latenti vengono invece indicate quelle in cui l’agente infettante non produce alcun sintomo se non intervengono cause specifiche che abbassano le difese immunitarie. In questo caso, però, nel periodo di latenza, il soggetto pur essendo infettato non elimina i microrganismi e quindi non è una sorgente di infezione (es. infezione da herpes simplex).

Portatori di malattia

Un chiaro esempio della dissociazione tra infezione e malattia infettiva è lo stato di portatore (di malattia), nel quale un soggetto presenta nel suo organismo, ed è in grado di eliminarli, germi patogeni. Si possono distinguere tre tipi di portatori: sani, convalescenti e cronici.

• Un portatore sano è un soggetto che è stato infettato da un microrganismo, ed è in grado di eliminarlo, ma non ha ancora manifestato la malattia, cioè si trova ancora nella fase di incubazione.
• Il portatore convalescente è il soggetto che, dopo essersi infettato e aver avuto la malattia, continua a eliminare il microrganismo anche dopo la guarigione dalla malattia, cioè nel periodo della convalescenza.
• Un portatore cronico è il soggetto che elimina i microrganismi patogeni anche dopo il periodo della convalescenza, e talvolta in modo continuativo e cronico per decenni.

Pertanto l’evoluzione in senso temporale è la seguente: portatore sano, malato, convalescente e cronico. I portatori sani rappresentano un importante problema nell’epidemiologia infettiva, perché possono eliminare i microrganismi nell’ambiente esterno senza che ne abbiano conoscenza, poiché, essendo ancora nella fase di incubazione, i segni o i sintomi dell’infezione possono essere completamente assenti. Essi rappresentano pertanto un’importante e pericolosa sorgente di infezione, in quanto è sconosciuta. Spesso anche i portatori convalescenti o cronici sono una sorgente di infezione sconosciuta, per sé e per gli altri, poiché la malattia può...