Riassunto esame Microbiologia ( Batteriologia ), prof. Angiolella, libro consigliato La placa

Classificazione dei batteri

Batteri a forma di cocchi e diplococchi

Gram+: Staphylococcus, Streptococcus
Gram-: Neisseria

Batteri a bastoncino

Gram+: Bacillus, Clostridium, Corynebacterium
Gram-: Enterobatteri

Batteri curvi Gram-

Vibrioni, Helicobacter, Campylobacter

Batteri alcol-acido resistenti

Micobacterium, Nocardie

Batteri spiraliformi

Treponema, Borellia

Batteri parassiti obbligati

Ricckettsia and Chlamydia

Batteri che hanno perso la parete cellulare

Micoplasmi

Stafilococchi

Gli stafilococchi sono batteri di forma sferica, riuniti in genere in ammassi irregolari, spesso dall’aspetto di grappoli, del diametro di circa 1 micron. Immobili, privi di una capsula evidente, asporigeni. Sono gram positivi e crescono bene nei comuni terreni di coltura. Il loro sviluppo ha luogo fra i 30 e i 37 °C e, per quanto riguarda il pH, fra 4 e 9 con un optimum fra 7.0 e 7.5. Dal punto di vista della produzione di energia metabolica, gli stafilococchi sono anaerobi facoltativi, fermentano il glucosio in anaerobiosi.

Staphylococcus aureus

Il nome deriva da un caratteristico pigmento giallo-oro che esso sovente presenta sulle colture in terreno solido. Fermenta la mannite. L’uomo è continuamente esposto al rischio di un'infezione stafilococcica in quanto normalmente la maggioranza degli individui adulti ospita stafilococchi potenzialmente patogeni sulla cute e soprattutto a livello del naso-faringe. Lo stato di portatore può essere transitorio o comunque intermittente, benché sia stato dimostrato che vi sono degli individui che ospitano questi microrganismi continuamente o per periodi assai lunghi.

In particolare, gli stafilococchi sono gli agenti più frequenti delle infezioni cutanee (foruncoli, favi) che iniziano in conseguenza alla produzione da parte dei batteri di enzimi lipolitici che consentono, da una parte, l’eliminazione di alcuni componenti dei lipidi cutanei (sebo) e, dall’altra, l’utilizzazione come sorgente di energia metabolica e di alimenti dei lipidi stessi. Oltre ai quadri patologici sostenuti da un processo infettivo, alcuni stafilococchi, produttori di enterotossine, sono la causa di intossicazioni alimentari quando siano in grado di contaminare alcuni cibi idonei (in particolare ricchi di lipidi: panna, crema).

Strutture superficiali e caratteri antigeni

La cellula di Staphylococcus aureus è provvista di una capsula di natura polisaccaridica formata essenzialmente da un polimero di acidi uronici, di cui si distinguono almeno 11 diversi tipi antigeni. La capsula è dotata di potere antifagocitario che è neutralizzato dagli specifici anticorpi. Sulla cellula di S. aureus sono presenti, con una collocazione superficiale, alcune proteine che sembrano svolgere un ruolo biologico di qualche rilievo. Alcune svolgono il ruolo di adesine. Tra queste è compresa una proteina denominata coagulasi, in grado di legarsi al fibrinogeno, convertendolo in fibrina insolubile, provocando l’aggregazione degli stafilococchi.

Un’ulteriore peculiare proteina di superficie è quella denominata proteina A che è provvista di caratteri antigeni specifici. In vivo, la proteina A legata covalentemente al peptidoglicano si lega alla porzione Fc delle IgG, impedendo l’eliminazione del microrganismo mediata da anticorpi. La proteina A extracellulare può anche legarsi agli anticorpi formando un immunocomplesso con attivazione del complemento. Sulla membrana troviamo poi acidi teicoici.

Meccanismo dell’azione patogena

S. aureus è un parassita dell’uomo e di varie specie animali. Moltiplica normalmente, una volta avviata l’infezione, negli spazi intercellulari e può essere causa di focolai di infezione piogenica acuta a diversa localizzazione (cute e tessuti molli, scheletro, apparato respiratorio, vie urinarie). Alcuni stipiti, produttori di peculiari esotossine, possono provocare sindrome da shock tossico, intossicazione alimentare e la sindrome da cute ustionata da stafilococco.

Le tossine che intervengono nella patogenesi delle infezioni piogeniche sono rappresentate fondamentalmente dalle emolisine (o citolisine) alfa, beta, gamma, e delta. La tossina esfoliativa è una serin proteasi che rompe i ponti intercellulari nello strato granuloso dell’epidermide. Le enterotossine sono superantigeni, stimolano la proliferazione dei linfociti T, la liberazione dei mediatori dell’infiammazione, incrementano la peristalsi intestinale e la perdita di liquidi. La tossina della sindrome da shock tossico è un superantigene, produce perdita o distruzione delle cellule endoteliali.

Gli esoenzimi prodotti da S. aureus sono numerosi. Due esoenzimi sono in grado di agire, alternativamente, sul fibrinogeno, provocandone la trasformazione in fibrina, o sul plasminogeno attivandone la conversione in plasmina capace di dissolvere i coaguli di fibrina e sono rispettivamente coagulasi e stafilochinasi. Una serie di esoenzimi idrolitici, in genere con la funzione principale di strumenti per la digestione di materiali organici per l’approvvigionamento nutrizionale del batterio, sono rappresentati da alcune lipasi (idrolizzano trigliceridi), da una nucleasi (Ca⁺⁺ dipendente, in grado di idrolizzare DNA e RNA). La penicillasi idrolizza le penicilline. La ialuronidasi idrolizza gli acidi ialuronici del tessuto connettivo favorendo la diffusione degli stafilococchi nel tessuto. La fibrinolisina scioglie i coaguli di fibrina.

Epidemiologia

Lo Staphylococcus aureus è presente nella flora normale della cute e delle superfici mucose. I microrganismi possono sopravvivere su superfici secche per lunghi periodi. La diffusione da persona è per contatto diretto o per esposizione a fomiti contaminati. I fattori di rischio includono la presenza di un corpo estraneo, procedure chirurgiche, uso di antibiotici che sopprimono la normale flora microbica.

Manifestazioni patologiche sostenute da Staphylococcus aureus

• Cute e tessuti molli: foruncoli, favi, impetigine, infezioni di ferite, infezioni di zone ustionate
• Necrolisi epidermica acuta (stipiti produttori di tossina epidermolitica)
• Apparato scheletrico: osteomielite
• Apparato respiratorio: polmonite
• Apparato genito-urinario: ascesso renale, infezione delle basse vie
• Sistema nervoso centrale: ascessi cerebrali
• Batteriemia: con possibilità di ascessi metastatici a distanza
• Sindrome da shock tossico: solo gli stipiti produttori delle specifiche tossine
• Intossicazione alimentare: gastroenterite e vomito successivi all’ingestione di cibi contaminati

Metodi di identificazione

Già l’esame microscopico diretto del materiale morboso, purché si tratti di materiale proveniente da raccolte ascessuali o chiuso dal resto dell’organismo, può consentire di identificare presuntivamente in S. aureus, l’agente responsabile della lesione quando si repertono cocchi gram-positivi con la tipica disposizione a grappolo. Di norma, comunque, la presenza di S. aureus in un materiale patologico viene accertata mediante esame colturale.

Come terreno per l’isolamento può essere utilizzato l’agar normale, in quanto S. aureus non ha particolari esigenze nutritive. Oppure, quando si ricerchi lo stafilococco in materiali contaminati da una ricca popolazione batterica, piastre di agar addizionato a cloruro di sodio eventualmente con l’aggiunta di mannite (uno zucchero costantemente fermentato da S. aureus) e di un indicatore di pH come il rosso fenolo, ossia piastre del cosiddetto terreno di Chapman, dove le colonie di stafilococco sono circondate da un alone giallo causato dal viraggio dell’indicatore nella zona di terreno dove sono diffusi gli acidi prodotti dalla fermentazione dello zucchero. Le colture vengono esaminate dopo 24-48 ore di incubazione a 37 °C e le colonie sospette sono facilmente individuate in base all’aspetto prima descritto, la presenza di pigmentazione giallo-oro o l’alone di emolisi. I batteri dai quali lo stafilococco deve essere differenziato sono rappresentati dagli streptococchi, dalle altre specie di stafilococchi generalmente apatogeni e dai micrococchi.

Altri ceppi di stafilococchi

Un altro ceppo di stafilococco è rappresentato dallo Staphylococcus epidermidis. È la specie più rappresentata a livello cutaneo, patogeno opportunista, coinvolto in infezioni ospedaliere in pazienti immunocompromessi. Le infezioni ospedaliere sono spesso associate alla colonizzazione ed infezione di cateteri vascolari con la formazione di biofilm. I test di identificazione comprendono la semina in MSA agar - che risulta positiva in quanto si osservano colonie bianche non fermentanti la mannite su uno sfondo rosso. I test biochimici come per S. aureus comprendono produzione di DNAsi, coagulasi e catalasi.

Ultimo ceppo da osservare è lo Staphylococcus saprophyticus: Non presenta tendenza alla farmacoresistenza. Generalmente è coinvolto nelle infezioni urinarie grazie alla sua capacità adesiva alle cellule uroteliali. Colpisce soprattutto le donne in età fertile. I test di identificazione comprendono semina in MSA agar in cui si osservano colonie bianche fermentanti la mannite, nonché gli stessi test biochimici delle specie già viste. A differenza di aureus ed epidermidis, saprophyticus è resistente alla novobiocina.

Streptococchi

Gli streptococchi sono batteri sferici con cellule del diametro di 1-1,5 micron disposti in coppie o catenelle. Sono capsulati, immobili, asporigeni. Gram positivi e ossidasi negativi. A differenza di altri cocchi gram positivi (stafilococchi) sono catalasi negativi. Dal punto di vista della produzione di energia metabolica sono aerobi-anaerobi facoltativi (con preferenza all’anaerobiosi) in quanto capaci esclusivamente di un metabolismo energetico di tipo fermentativo (e pertanto indifferenti alla presenza o meno di O₂).

Gli streptococchi costituiscono una gran parte della popolazione microbica orale e faringea, e possono essere rinvenuti lungo tutto il tratto intestinale, nonché a livello cutaneo e vaginale. CHEMOORGANOTROFI.

Raggruppamento operativo

Gli streptococchi sono operativamente raggruppati in rapporto al tipo di emolisi prodotta in piastre di agar-sangue ed in rapporto alle caratteristiche antigeniche di alcuni polisaccaridi della parete cellulare denominati globalmente antigene C. Osservando le colonie di streptococco sviluppate in piastre di agar-sangue è possibile dividere gli streptococchi in 3 gruppi: alfa, beta e gamma emolitici.

• Le colonie di streptococchi alfa emolitici sono circondate da un ristretto alone di emolisi incompleta
• Gli streptococchi beta emolitici sono circondati da un alone molto ben evidente di emolisi completa

Il carboidrato gruppo specifico costituisce il 10% del peso secco della cellula, è un dimero di N-acetilglucosamina e ramnosio. Invece, in base al tipo di antigene polisaccaridico che viene estratto dalle cellule batteriche, gli streptococchi sono divisi in una ventina di gruppi identificati con le lettere dell’alfabeto da A ad H, da K ad M, da O a V. Streptococcus pyogenes appartiene al gruppo A (o beta emolitico se si tiene in considerazione l’emolisi) mentre lo Streptococcus agalactiae appartiene al gruppo B (o beta emolitico se si tiene in considerazione l’emolisi). Infine, lo Streptococcus pneumoniae non è circoscrivibile in nessun gruppo in base antigenica, ma definibile nel gruppo degli alfa-emolitici.

Streptococcus pyogenes

CAPSULA (con proprietà antifagocitarie) IDROFILICA DI ACIDI IALURONICI, POSSIEDE COMPOSTA DA UNITÀ RIPETUTE DI ACIDO GLUCURONICO ED N-ACETILGLUCOSAMINA, IDENTICA A QUELLA DEI TESSUTI UMANI.

Come abbiamo detto è uno streptococco beta emolitico con antigene polisaccaridico di gruppo A. Esso è responsabile di una serie di manifestazioni infiammatorie piogeniche. La manifestazione infiammatoria acuta di gran lunga più frequente è rappresentata dalla cosiddetta angina streptococcica (in genere si tratta di una rinofaringite con tonsillite e febbre elevata) che, nei casi in cui lo stipite batterico infettante sia in grado di produrre tossina eritrogenica, si accompagna ad un caratteristico esantema e prende il nome di scarlattina. All’angina streptococcica possono accompagnarsi complicanze infettive localizzate (ascesso peritonsillare) o a distanza (otite, mastoidite, polmonite, meningite).

Le infezioni da stipiti produttori di tossine pirogene (che agiscono come superantigeni) possono provocare, in soggetti con elementi predisponenti, anche una sindrome da shock tossico non distinguibile da quella provocata da Staphylococcus aureus. Seguono a poche settimane di distanza dagli episodi acuti, complicanze la cui patogenesi sembra essere legata a manifestazioni patologiche della risposta immune. Tali complicanze sono costituite dalla glomerulonefrite post-streptococcica e dalla febbre reumatica acuta nonché eritema nodoso.

Antigeneticamente efficaci

Antigeneticamente efficaci oltre che essenziali nella patogenicità di S. pyogenes sono le fibrille, presenti alla superficie della cellula e che, come abbiamo detto, sono formate da una proteina fibrillare denominata proteina M che complessata ad acidi teicoici si proietta all’esterno della cellula in una serie di corte strutture che conferiscono un tipico aspetto a spazzola. La proteina M è un importante fattore di virulenza per la sua azione antifagocitaria ma è contrastata da anticorpi “anti proteina M” i quali sono appunto i principali anticorpi protettivi nei confronti dell’infezione. Inoltre, la proteina M degrada C3b e funge da adesina favorendo la coaggregazione tra le cellule batteriche. È comunque la proteina F, da considerarsi la vera e propria adesina del batterio.

Meccanismo d’azione patogena

Lo Streptococcus pyogenes è un batterio a circolazione interumana e la sorgente di infezione è quindi rappresentata dall’uomo stesso nel quale non sempre l’infezione si accompagna a segni clinici evidenti. Nelle forme piogeniche acute (oltre che a livello delle mucose delle prime vie aeree, dove è causa dell’angina streptococcica) giocano un ruolo fondamentale la proteina F, l’azione antifagocitaria della capsula e soprattutto della proteina M, la produzione di esotossine ed esoenzimi.

L’esotossina principale di Streptococcus pyogenes è costituita dalla streptolisina-O che fa parte del gruppo di emolisine (o citolisine) e che sono rapidamente inattivate in presenza di ossigeno (da cui la denominazione), che agiscono tutte sulle membrane cellulari causando la formazione di pori che alterano gli scambi della cellula con l’ambiente, causando la morte (in genere per apoptosi). La streptolisina O è dotata di notevole potere immunogeno e queste caratteristiche sono alla base delle indagini sierologiche (ricerca di anticorpi specifici) di cui diremo tra breve.

La streptolisina O agisce su numerosi tipi di cellule ed in particolare sui cheratinociti innescando la risposta infiammatoria localizzata della cute ed è in grado di danneggiare irreversibilmente anche i leucociti, fornendo a S. pyogenes un possibile strumento per evadere dalle cellule fagocitarie. Oltre il 95% degli stipiti di S. pyogenes produce anche un’altra sostanza ad azione citolitica e precisamente la streptolisina S, questa è ossigeno stabile ed è responsabile dell’alone di emolisi completa che si osserva intorno alle colonie di S. pyogenes alla superficie di piastre di agar-sangue incubate in aerobiosi. La citotossicità di questa tossina è elevatissima nei confronti di molte cellule e loro strutture (mitocondri), in ogni caso però la sua immunogenicità è molto bassa o assente, il che determina conseguente mancanza di risposta anticorpale nei soggetti infetti.

Nelle forme piogeniche acute l’azione patogena di S. pyogenes è favorita anche dalla produzione di una serie di esoenzimi rappresentati fondamentalmente da una streptochinasi, che lisa i coaguli del sangue facilitando la diffusione dei batteri in circolo. Abbiamo poi DNasi (depolimerizza il DNA rilasciato nelle cellule nel materiale purulento) e C5a peptidasi (che degrada il C5a). Bisogna poi dire come Streptococcus pyogenes ha evoluto un assetto superficiale che mina i tessuti dell’ospite.

La faringite streptococcica

È la più frequente infezione nei climi temperati nonché motivo del 30% di visite presso i medici generici nel tardo autunno-inverno. L’incidenza è più elevata in soggetti in età scolare, la diffusione è aerea o per contatto diretto con la saliva. Gli antibiotici nel 25-40% dei casi risolvono i sintomi ma non eradicano l’infezione (30-40% dei bambini in età scolare sono portatori). La resistenza è molto limitata. Le ragioni della persistenza del batterio anche in presenza di terapia corretta può dipendere dalla capacità di invadere le cellule dell’epitelio respiratorio che sono impermeabili alle penicilline e a molti antibiotici.

La scarlattina

La scarlattina è una complicazione (oggi relativamente rara per la presenza di efficaci farmaci antibatterici) della faringite streptococcica e si verifica quando un ceppo è infettato da un batteriofago temperato che stimola la produzione di una esotossina pirogena a sua volta in grado di indurre, in soggetti predisposti, un netto incremento della risposta di ipersensibilità. L’eruzione cutanea eritematosa appare inizialmente sulla parte posteriore del torace e poi si diffonde alle estremità.

Impetigine

È un’infezione molto contagiosa, più diffusa in ceti svantaggiati. Le lesioni sono generalmente limitate a viso, braccia e gambe. Determina lesioni crostose e secche che possono guarire spontaneamente e che rispondono ad antibiotici.

Glomerulonefrite acuta post-streptococcica

Infezioni cutanee possono essere seguite da glomerulonefrite causata da accumulo di immunocomplessi nella membrana basale del rene. Determina ematuria, proteinuria, ridotti livelli sierici di C3, titoli elevati anti DNasi. Il periodo di latenza dopo l’infezione è di 10-15 giorni.

Febbre reumatica

È una complicazione grave della faringite che colpisce più organi.