Quiz sulla Biologia dei Batteri e Funghi

Riproduzione batterica

• I batteri si riproducono asessualmente per divisione binaria, producendo due cellule figlie identiche alla cellula madre.
• Il DNA batterico, di forma circolare, si replica a partire da un'origine di replicazione (OriC).
• La replicazione del DNA avviene in entrambe le direzioni a partire da OriC, formando due forche replicative.
• L'ancoraggio del DNA alla membrana citoplasmatica guida la separazione dei cromosomi figli in nuove cellule.
• La formazione del setto completa la divisione cellulare.

Produzione di spore

• Alcuni batteri (Gram-positivi come Bacillus e Clostridium) possono formare spore, una forma di resistenza metabolicamente inattiva in condizioni sfavorevoli.
• Le spore contengono acido dipicolinico che conferisce loro la resistenza al calore, all'essiccamento e ad altri agenti stressanti.
• La produzione di spore non è una forma di riproduzione (1 cellula → 1 spora), ma un meccanismo di sopravvivenza.
• Le spore sono strutture altamente resistenti e possono rimanere vitali per lunghi periodi, aspettando condizioni più favorevoli per germinare.

Fasi della riproduzione batterica

• Accrescimento e duplicazione del DNA: La cellula si accresce e duplica il suo DNA in preparazione alla divisione.
• Allontanamento delle strutture cromosomiche: I due cromosomi replicati si separano e si allontanano, legati a punti diversi della membrana citoplasmatica.
• Separazione delle cellule figlie: Un nuovo setto divide la cellula in due cellule figlie indipendenti.
• Distacco delle cellule: Le due cellule figlie si separano completamente.

La spora batterica

• Le spore sono cellule sane ma minacciate dalla fame
• I batteri Gram positivi (Bacillus e Clostridium) possono produrre spore
• Le spore contengono acido dipicolinico e sono altamente resistenti a condizioni sfavorevoli, come calore, essiccamento o sostanze chimiche.
• Le spore non sono una forma di riproduzione batterica, ma un meccanismo di sopravvivenza.

Struttura della spora batterica

• L'esosporio è simile alla membrana citoplasmatica
• Il mantello è costituito da tunica interna ed esterna, da proteine con ponti disolfidrilici, lipidi e una piccola porzione di peptidoglicano; conferisce resistenza a radiazioni UV, calore e sostanze estranee.
• La corteccia è formata da peptidoglicani che differiscono da quella della cellula vegetativa e da tracce di dipicolinato di calcio
• Il core e contiene DNA, proteine SASP e il 15% di dipicolinato di calcio, conferisce resistenza a invecchiamento, essiccamento, radiazioni UV e calore.

Spora e sporogenesi

• Durata della sporogenesi da 1 a 6 ore.
• Ci sono diversi stadi che coinvolgono la replicazione del DNA, la formazione del filamento assiale, la formazione della prespora, e la dispersione della cellula sporale.

Germinazione della spora

• Il processo opposto alla sporogenesi che inizia con la perdita di resistenza fino all'inizio della divisione cellulare.
• Richiede acqua, fattori nutrizionali e una certa temperatura .
• Fasi distinte: attivazione, rigomfiamento, esocrescita e divisione.
• La germinazione riporta la spora attiva alla vita.

Azioni patogene dei batteri

• L'azione patogena dei batteri si esplica tramite due modalità: invasività e tossogenicità.

Patogenicità

• La patogenicità di un microorganismo dipende da meccanismi come invasività (capacità di moltiplicarsi nell'ospite) e tossigenicità (capacità di produrre tossine).
• La tossicità agisce anche a distanza.
• Le infezioni di batteri possono provocare danni locali o sistemici.

Virulenza

• La virulenza è la misura della capacità di un microorganismo di causare una malattia.
• Viene misurato in base al numero di microrganismi necessari per uccidere il 50% dei soggetti di prova (LD50).
• La virulenza è correlata a fattori di immunità e tolleranza all'azione del sistema immunitario.

Meccanismi di patogenicità dei batteri

• Adesività: legame specifico tra microorganismo e cellule ospiti.
• Produzione di enzimi extracellulari: degradano i tessuti per favorire la penetrazione del microorganismo
• Elusione del sistema immunitario: inibiscono la fagocitosi o si difendono dalle cellule immunitarie.
• Produzione di tossine: sostanze che causano danni tessutali, a volte mortali.

Fattori di patogenicità: tossine batteriche

• Endotossine: costituenti lipopolisaccaridici della parete cellulare dei batteri gramnegativi, rilasciate durante la lisi dei batteri. Producono febbre, shock, disseminazione.
• Esotossine: proteine rilasciate dai batteri, che agiscono a distanza dall'infezione e sono responsabili di danni più specifici a diverse funzioni cellulari.

Endotossine

• Esclusive di batteri gram-negativi, rappresentate dal lipopolisaccaride (LPS)
• Sono termostabili e immunogene, ed inducono febbre.
• Stimolano la produzione di TNF e interleuchina-1, causando shock tossico.

Esotossine

• Sono di natura proteica, prodotte durante la crescita esponenziale da batteri gram-positivi (ma a volte anche gram-negativi).
• Possono agire sul livello cellulare o a livello distale.
• Sono spesso responsabili della sintomatologia morbosa (ad esempio tetano e botulismo).

Classificazione in base al meccanismo di azione

• Esotossine che agiscono a livello delle strutture della superficie cellulare.
• Esotossine che agiscono sul contenuto intracellulare di AMP ciclico (cAMP)
• Esotossine che agiscono inibendo la sintesi proteica cellulare
• Esotossine che agiscono come superantigeni
• Esotossine che agiscono interferendo con il rilascio di neurotrasmettitori.

Esotossine interferenti con il rilascio di neurotrasmettitori

• Le tossine interferiscono con i meccanismi di trasmissione dell'impulso nervoso.
• Ad esempio, tossina botulinica e tossina tetanica.

Elementi di Micologia

• Caratteristiche generali dei funghi, incluse le loro funzioni come organismi eucarioti, eterotrofi, spesso anaerobi facoltativi, con pareti cellulari di chitina e la presenza di steroidi nelle membrane.
• L'azione patogena dei miceti.
• Classificazione delle micosi: superficiale, mucocutanea, sottocutanea, profonda (sistemica).

Caratteristiche generali dei funghi

• Sono organismi eucarioti eterotrofi, spesso saprofiti.
• Possono essere unicellulari (lieviti) o pluricellulari (muffe).
• Hanno una parete cellulare rigida contente chitina.
• Si riproducono per mezzo di spore o conidi, sia sessualmente che asessualmente.

Morfologia dei lieviti

• Sono miceti unicellulari.
• Possiedono una parete cellulare spessa.
• Il nucleo contiene cromosomi multipli delimitati da una membrana.
• Possiedono organuli citoplasmatici come mitocondri, reticolo endoplasmatico, ecc.

La capsula

• Struttura polisaccaridica, non costante, presente in alcuni lieviti patogeni.
• In Cryptococcus neoformans è costituita da galatto-xilomannano e glicuron-xilomannano.

Morfologia dei funghi filamentosi (muffe)

• Sono pluricellulari, e formano ife (filamenti) e miceli (masse di ife).
• Le ife possono essere settate o cenocitiche.
• Ifes settate hanno setti che dividono ogni cellula.
• Ifes cenocitiche presentano un'unica massa citoplasmatica senza setti.
• Il micelio può differenziarsi in micelio aereo (riproduttivo) o micelio vegetativo (nutritivo).

Produzione di pseudomicelio e di micelio nei lieviti

• In Candida albicans le blastocellule possono produrre ife settate o pseudofunghi.
• Le blastocellule possono anche produrre gemmazioni senza distaccare le cellule figlie e creare pseudofunghi.
• Queste strutture sono responsabili del processo di infezione.

Il dimorfismo fungino (termico)

• Alcuni funghi possono assumere due forme differenti a seconda della temperatura esterna o del tipo di nutrimento.
• Spesso si osserva una forma miceliale e una forma a lievito.
• La forma miceliale è generalmente a 25 °C e la forma a lievito/di lievito è generalmente osservabile a 37 °C.
• Questa caratteristica è utilizzata per distinguere diversi tipi di funghi.

Riproduzione asessuata

• I lieviti si riproducono per gemmazione.
• I funghi filamentosi si riproducono mediante la formazione di diversi tipi di conidi.
• La riproduzione asessuata avviene tramite la formazione di un nuovo fungo a partire da un'unità esistente di un fungo.

Riproduzione sessuata

• I funghi si riproducono sessualmente per unire due cellule, formando una zigospora.
• Questo porta alla formazione di spore.

L'azione patogena dei miceti

• I miceti causano malattie (micosi) attraverso diverse modalità.

Azione patogena dei miceti (azione diretta)

• Le micosi sono malattie causate dall'infezione fungina (dovuta all'invasione e al danno ai tessuti dell'ospite).

Azione patogena dei miceti (azione indiretta)

• Allergie (iper-sensibilità) a sostanze fungine o spore.
• Intossicazione (da micotossine).
• Danni da micetismo (da ingestione di funghi velenosi).

Meccanismi di patogenicità dei funghi

• Adesività: meccanismo per aderire alle cellule ospiti o a superfici. Il legame può essere aspecifico o specifico.
• Invasività: capacità di penetrare e moltiplicarsi nei tessuti ospiti.
• Produzione di enzimi: enzimi per degradare i tessuti ospiti, facilitando la diffusione.
• Produzione di micotossine: molte micotossine agiscono come superantigeni ovvero modulando le risposte immunitarie.
• Immunoevasione antigenica: adattamenti alle risposte immunitarie.

Infezione fungina

• Descrizioni generali delle infezioni fungine.

Condizioni predisponenti all'insorgenza di micosi

• Malattie concomitanti: infezioni, disfunzioni endocrine, alterazioni difese immunitarie.
• Fattori dietetici: diete ricche di carboidrati e carenze vitaminiche.
• Fattori meccanici: traumi, ustioni; occlusione o macerazione dei tessuti.
• Fattori iatrogeni: farmaci che alterano microbiota, interventi chirurgici, introduzione di protesi.

Classificazione delle micosi

• Le micosi vengono classificate in base al distretto anatomico di infezione.
• Può essere superficiale (in relazione ai tessuti cheratinizzati del corpo), mucocutanea (pelle o mucose), sottocutanea (innescata da ferite), profonda (o sistemiche, via ematica-polmonare, con massima risposta immunitaria).

Micosi superficiali

• Infezione che interessa gli strati cornei della cute e annessi cutanei con scarsissima reazione immunitaria.
• Esempio: Pitiriasi versicolor.

Micosi (muco)cutanee

• Infezioni che interessano pelle o mucose.
• Esempi: candidosi e dermatofitosi

Micosi sottocutanee

• Infezioni per innesto traumatico.
• Esempi: sporotricosi, cromomicosi, micetoma

Micosi profonde (sistemiche)

• Infezioni tramite inalazione.
• Esempi: criptococcosi e aspergillosi polmonare. .