Microbiologia PDF

**MICROBIOLOGIA** **[Microbiologia e osservazione microscopica]** **Microbiologia**= *micros* (piccolo), *bios* (vita) e *logos* (parola), è la branca della biologia che studia la vita degli esseri viventi piccoli, i **microrganismi**. Il termine si usa attualmente per indicare sia i microrganismi...

**MICROBIOLOGIA** **[Microbiologia e osservazione microscopica]** **Microbiologia**= *micros* (piccolo), *bios* (vita) e *logos* (parola), è la branca della biologia che studia la vita degli esseri viventi piccoli, i **microrganismi**. Il termine si usa attualmente per indicare sia i microrganismi che i **virus** (per convenzione), anche se per le loro caratteristiche non possono essere considerati esseri viventi perché non sono in grado di replicarsi in maniera autonoma (non rientrano nella microbiologia, ma più nella virologia). Un **microrganismo** è un essere vivente, solitamente unicellulare, invisibile ad occhio nudo e visibile solo al microscopio. Rientra anche nella categoria dei microrganismi degli esseri viventi pluricellulari, ma non hanno un'organizzazione delle cellule in tessuti e organi, per cui le cellule sono tutte equivalenti tra di loro. I microrganismi li troviamo in 3 **regni principali (su 5)**: - [Monere] (batteri); - [Protisti] (protozoi); - [Funghi] (funghi). A seconda delle caratteristiche dei microrganismi studiati possiamo suddividere la microbiologia in diverse discipline: - Microbiologia [medica;] - Microbiologia [veterinaria;] - Microbiologia [agraria;] - Microbiologia [ambientale;] - Microbiologia [farmaceutica;] - Microbiologia [industriale;] - Genetica dei [microrganismi]; - Biologia [molecolare]. La **microbiologia medica** studia i microrganismi che hanno una relazione con l'uomo in relazione alle malattie da infezione. All'interno di questa distinguiamo 4 settori: - Batteriologia batteri; - Micologia miceti o funghi; - Parassitologia parassiti; - Virologia virus. **I Batteri** sono gli unici microrganismi procariotici e si riproducono esclusivamente per via asessuata. Gli altri microrganismi di interesse della microbiologia medica sono i: - **Miceti/funghi** unicellulari "*[lieviti]*" o pluricellulari "*[funghi filamentosi] o [muffe]*", nonostante siano pluricellulari sono considerati microrganismi perché le cellule sono equivalenti tra di loro, non hanno differenziazione tissutale e si riproducono per via asessuata, alcuni anche per via sessuata; - **Parassiti** microrganismi "*[protozoi]*" e animali "*[metazoi/elminti]* (vermi intestinali)". I protozoi sono veri e propri microrganismi unicellulari eucariotici che si riproducono per via asessuata e alcuni per via sessuata. **I Virus** non possono essere considerati esseri viventi perché devono replicarsi in una cellula ospite (non si replicano in maniera autonoma). Vengono definiti "*parassiti* *endocellulari obbligati*", devono necessariamente infettare una cellula ospite per produrre energia o sintetizzare acidi nucleici (possiedono solo un tipo di acido nucleico, DNA o RNA). Qualsiasi cellula può subire infezione da parte di un virus. I microrganismi hanno dimensioni piccolissime e per poterli osservare è necessario il **microscopio**. Questo è stato inventato alla fine del diciottesimo secolo da *[Antonie van Leeuwenhoek]* che prelevò parte della placca dei suoi denti e la mescolò con acqua piovana e saliva, microscopicamente apparirono animali molto piccoli e di varie forme. Fu il primo a osservare i microrganismi e per questo viene considerato il padre della microbiologia. In seguito, disegnò tutto ciò che vide. A causa della limitata capacità delle lenti dell\'occhio di modificare la propria forma, gli oggetti molto vicini all\'occhio non possono avere una immagine focalizzata sulla retina (il nostro occhio ha un potere di risoluzione di 0.2 millimetri, tutti gli oggetti con dimensione più piccola di 0.2 non possono essere osservati). La distanza minima per l\'osservazione ravvicinata di oggetti ad occhio nudo è considerata di 25 cm. Le [lenti convesse] (spesse al centro) del microscopio consentono di avvicinare gli oggetti all\'occhio e vederli ancora nitidi, ciò produce un aumento della loro dimensione apparente, quindi il microscopio aumenta le dimensioni di modo che gli oggetti possano essere osservati dall'occhio. Può essere: - **Ottico** utilizza un sistema di lenti per poter ingrandire l'oggetto, si riesce ad ottenere un ingrandimento mille volte superiore; - **Elettronico** utilizza un fascio di elettroni e campi elettromagnetici per poter ingrandire l'oggetto, si possono ottenere ingrandimenti fino a 200.000 volte. Con il microscopio ottico si vedono i microrganismi, i virus devono essere osservati con l'elettronico (permette un ingrandimento maggiore). **Il microscopio ottico** utilizza lenti convesse, aumenta le dimensioni apparenti dell'oggetto di modo che possa essere osservato direttamente dall'occhio umano, poiché la lente del nostro occhio non è in grado di adattarsi per la messa a fuoco di oggetti più piccoli. Struttura del microscopio ottico: 1. Si ha una **sorgente luminosa** in basso perché il campione deve essere illuminato (questa luce passa attraverso un condensatore); 2. Sopra è posto il **campione** posizionato su un supporto scorrevole (si può muovere sulle x e sulle y); 3. Successivamente abbiamo la **prima lente convessa**, cioè la prima lente che ci permette di ingrandire l'oggetto (lente dell'obiettivo, posto sopra il campione su un supporto rotante, possono esserci diversi obiettivi e diversi ingrandimenti fino a 100x). 4. La luce attraversa un'altra lente, quella dell'**oculare** (quello posizionato dall'occhio), con ingrandimento di 10 volte. *[Quindi con un microscopio ottico si può raggiungere al massimo un ingrandimento di 1000 volte. ]* Esistono diversi microscopi: - [Microscopio in campo luminoso] (classico): l'intero campo appare chiaro, illuminato dalla luce che attraversa l'intero campione (non riesco a osservare campioni molto sottili). - [Microscopio a campo scuro]: la luce raggiunge il campione lateralmente, si ha un fondo scuro e il campione illuminato di chiaro. Aumenta il contrasto e si riescono ad avere maggiori dettagli, si osservano anche le *[spirochete] (campione molto sottile)*. - [Microscopio a contrasto di fase]: osserviamo il campione sulla base della propria densità. Se vi è una parte molto densa, questa la vedremo più scura, se ce n'è una meno densa, la vediamo più chiara (restituisce un'immagine su una scala di grigi). L'intensità del grigio fa riferimento alla densità del campione e permette di osservare il campione in maniera tridimensionale. - [Microscopio a fluorescenza]: l'ingrandimento si basa sull'utilizzo di lenti convesse. Ha fluorescenza perché cambia la sorgente luminosa, non è la solita lampadina ma una sorgente UV. Il campione viene trattato con dei composti fluorofori, cioè composti eccitati con lunghezze d'onda UV e emettono luce nel visibile. Avrò il fondo scuro e il campione fluorescente, quindi aumenterò il contrasto. Posso usare fluoroforo specifici per delle parti da osservare. Osservo solo il segnale che deriva dal DNA o posso vedere solo gli oggetti che mi interessano. Il **microscopio elettronico** utilizza un fascio di elettroni e campi elettromagnetici per poter ottenere un ingrandimento. Abbiamo due tipologie (sono molto grandi e costosi): - [A trasmissione] II generatore del fascio di elettroni, ottenuto dal riscaldamento di un filamento di tungsteno, è situato all'estremità superiore della colonna centrale, mentre le lenti elettromagnetiche sono all'interno della colonna. Gli elettroni accelerati, dopo aver attraversato il preparato, colpiscono uno schermo fluorescente dove formano l'immagine ingrandita, che può essere osservata attraverso un amplificatore di immagine posizionato sopra l'apertura per l'osservazione. La fotocamera è collocata in un compartimento al di sotto dello schermo. Il fascio di elettroni attraversa completamente il campione, **immagine bidimensionale** (all'interno del batterio), permette un ingrandimento di 200.000 volte; - [A scansione] effettua una scansione della superficie del campione tramite un fascio di elettroni, **immagine tridimensionale**, permette un ingrandimento di 10.000 volte. La preparazione del campione è molto complessa. Solo poche volte il campione si osserva direttamente (**osservazione a fresco**, senza trattamento), nella maggior parte delle volte esso va trattato, in particolare deve essere colorato per aumentare il contrasto con il fondo (**osservazione dopo colorazione**, con trattamento), la colorazione aumenta il contrasto tra cellule e fondo del preparato. Il campione viene posato in un vetrino, si lascia asciugare all'aria, si passa il vetrino sulla fiamma per fissare il campione, viene colorato, sciacquato e asciugato e dopo la colorazione viene osservato ponendo sopra una goccia d'olio. Diverse colorazioni colorazione di *Gram*. **[Caratteristiche generali delle cellule eucariotiche e procariotiche]** **Cellula procariotica**: - Senza nucleo (genoma sparso); - Solitamente più piccola; - Assenza di organelli (regioni delimitate da una membrana); - Ribosomi sparsi (70S, silverberg: fattore di sedimentazione, tiene conto dell'impatto volumetrico della molecola); - Geni costituiti esclusivamente da esoni, non hanno introni; - Gli enzimi che catalizzano reazioni chimiche finalizzate a fornire energia alla cellula sono localizzati sulla membrana citoplasmatica. **Cellula eucariotica**: - Con nucleo; - Più grande, ma questa distinzione non è sempre veritiera; - Presenza di strutture subcellulari; - Presenza di mitocondri e/o cloroplasti, i mitocondri sono la sede di enzimi che catalizzano reazioni chimiche finalizzate a fornire energia alla cellula; - Ribosomi 80S; - Geni costituiti da esoni (codificanti) e introni (non codificanti); Funzioni codificanti nella cellula eucariotica ============================================== Il genoma è sempre costituito da DNA a doppia elica, legato a proteine e organizzato in cromosomi nel nucleo, viene replicato in uguali molecole di DNA ad opera di specifici enzimi (DNA polimerasi DNA-dipendente), viene trascritto in molecole di RNA messaggero ad opera di altri specifici enzimi. Gli enzimi per la replicazione e la trascrizione del DNA si trovano nel nucleo, la trascrizione e la traduzione avvengono in due compartimenti diversi. L'RNA messaggero formato nel nucleo viene trasferito nel citoplasma, sede dei ribosomi, dove viene tradotto in proteina. Nella **cellula eucariotica**, la replicazione e la trascrizione avviene nel nucleo. Le polimerasi replicano il DNA e trascrivono l'RNA. Dal nucleo, l'mRNA viene trasportato nel citoplasma e otteniamo le proteine. In una **cellula procariotica**, non avendo il nucleo, la replicazione, trascrizione e traduzione avvengono nel citoplasma. Ha una conseguenza, solo nelle cellule procariotiche si osserva un accoppiamento tra la trascrizione e la traduzione. A partire dal DNA si ottiene l'mRNA nel citoplasma, qui pero abbiamo anche i ribosomi che riconoscono l'mRNA e iniziano la traduzione. Questo è reso possibile perché nella cellula eucariotica vi è una compartimentazione (traduzione avviene nel citoplasma solo quando la trascrizione è finita), mentre nella cellula procariotica avviene tutto nel citoplasma (perché non ha compartimenti), quindi il processo di traduzione può avvenire ancora prima che termini il processo di trascrizione. Nella cellula eucariotica il trascritto primario deve essere processato (si devono togliere gli introni ed unire gli esoni). I geni di una cellula procariotica, non avendo introni, sono già pronti, l'mRNA trascritto dal genoma è già pronto per la trascrizione. Una cellula eucariotica presenta mitocondri o cloroplasti per ottenere energia, mentre in quella procariotica l'ottenimento di energia avviene sulla membrana citoplasmatica (unica membrana presente in questo tipo di cellula). **[Rapporti microrganismo-ospite e microbiota (uomo)]** La maggior parte dei microrganismi presenti in natura sono utili per l'ambiente e per l'uomo stesso, solo una minima parte riesce a creare un danno all'uomo. Un microrganismo può instaurare tre tipi di rapporti con l'uomo: - **Mutualismo/simbiosi**, rapporto vantaggioso per entrambi; - **Commensalismo**, un contraente trae beneficio e l'altro non subisce danni o vantaggi (è indifferente); - **Parassitismo**, un contraente trae beneficio, mentre l'altro riceve un danno. Tutti i microrganismi *[patogeni]* instaurano un rapporto di parassitismo con l'ospite, nell'instaurare un rapporto con l'uomo creano un vantaggio, ma gli creano un danno. Abbiamo due tipologie di **patogeni**: - [Obbligati/primari,] microrganismi in grado di creare un danno indipendentemente dalle condizioni dell'ospite. Una volta instaurato un contatto con l'ospite creano un danno; - [Opportunisti,] in una condizione di salute dell'ospite non è in grado di creare danni, ma se le condizioni dell'ospite non sono ottimali è in grado di creare un danno. Un rapporto di mutualismo molto importante per l'uomo è microbiota, **popolazione microbica residente,** batteri, funghi, protozoi e virus, che instaurano un rapporto di mutualismo con l'ospite, quindi occupano aree del nostro organismo. Non tutti i distretti del corpo sono colonizzati, ma avremo: - [Distretti sterili], vie sanguigne e linfatiche, organi interni, sistema nervoso. Qualora nei distretti sterili si presentasse una cellula estranea, si creerebbero danni; - [Distretti colonizzati], tutti i distretti corporei comunicanti con l'esterno (cute e mucose); ***[Quando avviene la prima colonizzazione dell'organismo?]*** Finché il feto è all'interno della placenta non vi è possibilità di colonizzazione (la placenta è un'ottima barriera), questa avviene solo **a partire dalla nascita.** Evolve nel corso del tempo, dalla nascita ai 3 anni va incontro a maturazione, per cui nella prima infanzia non è completa, dopo si mantiene costante ma subisce dei cambiamenti a seconda delle condizioni di vita dell'individuo (è dinamica). È importante perché ha un **effetto barriera** per il nostro organismo. Cute e mucose sono completamente rivestite da popolazione microbica residente. Un microrganismo esogeno non trova lo spazio per aderire sulle superfici dell\'ospite e compete con il patogeno per le sostanze nutritive e quindi esso non può replicarsi. Funzioni importanti della popolazione microbica residente: - **Barriera di protezione;** - **Competizione con patogeni;** - **Stimolazione** e **maturazione del sistema immunitario**, perché sono microorganismi riconosciuti dal sistema immunitario ma tra i due si crea un equilibrio (mantiene in continuo allenamento il sistema immunitario), qualora vi sia uno squilibrio si può andare incontro a patologie; - **Regolazione della digestione**, metabolismo di nutrienti; - **Produzione di vitamine** (K e gruppo B), trattandosi di microrganismi presentano vie diverse dalle nostre prodotti che normalmente noi non produciamo. Qualora la popolazione non fosse ottimale si vengono a perdere buona parte di questi vantaggi (effetto barriera). Le malattie da infezione sono tutte quelle malattie causate da un agente eziologico (casuale), microrganismo o virus e vengono classificate sulla base delle caratteristiche dell'agente. Malattie da infezione e malattie infettive non sono sinonimi, le malattie infettive sono un sottogruppo di quelle da infezione e fan riferimento alle malattie **contagiose** (trasmissione interumana), sono trasmesse da un soggetto infetto (portatore o malato) ad un ospite sano. ***[Es.]*** tetano, rosalia (trasmessa da uomo a uomo). Avremo: ============================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================ - **malattie esogene**, l'agente proviene dall'ambiente esterno, direttamente o mediante veicoli/vettori. Le modalità di trasmissione di una malattia esogena sono: - [Orizzontale], il microrganismo si trasmette attraverso la popolazione, la via più comune è la via aerea, ingestione di cibi o bevande contaminate, inoculazione diretta (punture di insetti, morsi di animali), penetrazione traumatica (ferite), via sessuale (trasmissione diretta tra individuo infettato e suscettibile); - [Verticale], da madre a figlio. Può avvenire durante la gravidanza, durante il parto (più comune) o durante l'allattamento. - **malattie endogene,** l'agente appartiene alla popolazione microbica residente (quando viene meno l'equilibrio tra i due o quando il microrganismo cambia sede da commensale ad un'altra, ***[es.]*** microrganismi intestinali vanno nelle vie urinarie); - **malattie associate all'assistenza,** l'agente è sia endogeno che esogeno, principalmente opportunista e spesso farmaco resistente. La trasmissione avviene durante un ricovero in una struttura deputata all'assistenza perché vi sono condizioni oggettive che favoriscono la trasmissione (endoscopi, cateteri, medicinali). Non è detto che un contatto con un agente eziologico porti alla malattia, vi deve essere un contatto con strutture dell'ospite. Se viene meno il contatto l'agente viene eliminato. Affinché ci sia un danno l'agente eziologico deve seguire vari step: 1. **[Contatto]** tra agente eziologico e ospite, diretto o mediati da veicoli e vettori e introduzione del parassita nell'organismo ospite (presupposto necessario per lo sviluppo della malattia); 2. **[Localizzazione,]** l'agente si va a posizionare su un distretto dell'ospite e può essere casuale o specifica (cerca un punto preciso); 3. **[Colonizzazione,]** moltiplicazione del microrganismo; 4. **[Infezione]**, si è attivata la risposta immunitaria, se riesce a contrastare l'agente eziologico non si hanno sintomi, mentre se accade il contrario l'agente eziologico si replica e crea un danno, questa fase viene definita malattia. 5. **[Malattia]**, l'agente infettante supera le difese dell'ospite ed inizia a danneggiarlo, con comparsa di sintomi caratteristici della malattia; 6. **[Periodo di incubazione della malattia]**, periodo di tempo che intercorre tra il contatto e la comparsa dei sintomi; 7. **[Guarigione,]** eliminazione del patogeno e remissione dei sintomi (terapia/difese immunitarie). Può essere spontanea o aiutata da farmaci, normalmente per un\'infezione batterica la guarigione è sostenuta da farmaci. **[Elementi di batteriologia ]** I **batteri** hanno una morfologia caratteristica, perciò ognuno ha la sua forma che può essere: - rotondeggiante, sferica "*cocchi*". - allungata, prendono il nome di "*bacilli o bastoncini*". Lungo la propria lunghezza presentano curvature, solo una "vibrioni", più di una "spirilli". Per il batterio è importante anche l'**organizzazione spaziale**, possiamo trovarli in gruppo, ciascun batterio ha una propria preferenza nello stare in gruppo. Vi sono quelli che troviamo sempre come coppia, *diplococchi/diplobacilli*, li possiamo trovare sotto forma di catenelle \"*streptococchi o streptobacilli*\". Disposizioni: **[Cocchi]:** - Diplococchi: cocchi uniti a coppie; - Streptococchi: cocchi uniti a catenelle; - Stafilococchi: cocchi uniti in ammassi irregolari (a grappolo); - Tetradi: cocchi uniti in gruppi di quattro; - Sarcine: cocchi uniti in gruppi di otto, forma cubica. **[Bacilli]:** - Diplobacilli: bastoncelli uniti a coppie; - Streptobacilli: bastoncelli uniti a catenelle. Nonostante siano disposti a catenella le cellule sono separate le una dalla altre. I **batteri** sono gli unici microrganismi procariotici e presentano dei [componenti essenziali], ovvero strutture batteriche indispensabili per la sopravvivenza del batterio stesso, ciascuna cellula batterica li presenta (citoplasma, DNA, ribosomi, membrana citoplasmatica, parete cellulare tranne i micoplasmi). Presentano anche [componenti facoltativi], accessori, non sono indispensabili quindi possono essere presenti come non, ma se presenti conferiscono vantaggi (plasmidi, pili, flagelli e capsula). L'80% di una cellula batterica è costituito da acqua, la maggior parte si trova nel **citoplasma**, dove troviamo anche acidi nucleici (DNA, RNA), enzimi, amminoacidi, polisaccaridi, lipidi, ioni organici e numerosi composti proteici che rappresentano le inclusioni citoplasmatiche. Il citoplasma è la sede del metabolismo batterico, per cui tutte le reazioni metaboliche avvengono nell'acqua. **Il Genoma batterico, cromosoma batterico**, è costituito da una singola copia di DNA bicatenario circolare. Il batterio ha un genoma aploide. Il cromosoma batterico lo ritroviamo super avvolto (\ - **Corteccia, presenta un peptidoglicano non identico alla cellula originale *[impermeabilità, resistenza a essiccamento, invecchiamento, calore, sostanze chimiche, antibiotici, disinfettanti...;]*** - **Mantello, presenta tante proteine con ponti di solfuro (legami disolfurici) *[resistenze a radiazioni UV calore e penetrazione delle sostanze estranee;]*** - **Esosporio, è simile alla membrana citoplasmatica ed è un residuo dello sporangio.** **Il processo di sporogenesi parte in modo simile alla riproduzione perché avviene la duplicazione del materiale genetico e la segregazione dei due cromosomi figli. Successivamente si ha la formazione del setto, dal quale parte la differenza dalla riproduzione perché durante questa il setto genera due porzioni esattamente uguali tra di loro (simmetrico), mentre durante la sporogenesi il setto forma una porzione più piccola e una più grande, quella più piccola è quella che diventerà spora. La parte piccola viene inglobata nella parte grande e otteniamo un ulteriore strato di membrana che poi andrà a costituire l'esosporio. Da qua si ha la disidratazione, la formazione dei nuovi strati e l'accumulo di dipicolinato di calcio. Una volta formata la spora la cellula batterica originaria non esiste più in quanto tale e la spora può essere contenuta all'interno della cellula originaria che resta solo un involucro, oppure può essere libera. Per i batteri è vantaggioso avere la spora, ma prima o poi devono tornare nella fase vegetativa perché si dovranno replicare, infatti la *[sporogenesi è reversibile]*, questo processo prende il nome di [germinazione della spora] (in 90 min. in condizioni favorevoli). Per far partire questo processo la spora si deve attivare e si deve idratare (inglobare acqua), si inizia a gonfiare e aumenta la pressione che romperà, partendo dall'interno, tutti gli involucri esterni. Una volta rigonfia avviene la fase di germinazione, la cellula che ha ripreso le proprie attività metaboliche fuoriesce dalla cellula vegetativa e inizia la divisione cellulare (attivazione, inizio, rigonfiamento, germinazione, esocrescita e divisione).** **La spora resiste anche per anni in condizioni avverse e questo diventa problematico per noi perché alcune malattie si trasmettano proprio attraverso essa (tetano).** ***[Come fanno i batteri a creare un danno?]*** **Si parla di patogenicità, ossia la caratteristica che un batterio o un microrganismo in generale hanno di creare un danno. Questa è legata a invasività e tossigenicità, la prima consiste nella capacità del microrganismo di invadere l'ospite (entrare nell'ospite, restare legato ad esso e moltiplicarsi), mentre la seconda è legata alla capacità del microrganismo di creare sostanze tossiche, quindi crea danno perché ha prodotto delle tossine non per la sua replicazione all'interno dell'ospite. Batteri patogeni possono avere l'uno o l'altro o entrambi i meccanismi espressi in vario modo. La virulenza definisce il grado di patogenicità, cioè ci dice quanto quel microrganismo sia aggressivo e viene espressa come *[dose letale 50]*, quella concentrazione di microrganismi in grado di uccidere il 50% degli animali infettati (dose letale). Un patogeno è più virulento quanto meno cellule sono necessarie per raggiungere la dose letale.** **Le caratteristiche dei meccanismi di patogenicità sono le stesse per tutti i microrganismi, quello che cambia è la singola strategia che utilizzano per creare il danno:** - **Adesività, capacità del batterio di aderire sulle superfici dell'ospite, se il batterio non riesce a aderire alle pareti non riesce a duplicarsi e quindi viene eliminato. È la [condizione necessaria per creare un danno.] Le strutture che mediano l'adesività sono sempre quelle più esterne;** - **Produzione di enzimi extracellulari, principalmente si tratta di enzimi litici, cioè enzimi che degradano sostanze organiche. Questo permette al batterio di poter diffondere all'interno dell'ospite (penetra l'ospite);** - **Elusione del sistema immunitario, riesce a sviare l'azione del sistema immunitario perché impedisce la fagocitosi o impedisce l'azione degli anticorpi. Quindi non permette alle cellule fagocitanti di eliminare il microrganismo o non permette agli anticorpi di riconoscerlo e eliminarlo;** - **Produzione di sostanze tossiche, le tossine sono veleni batterici responsabili della sintomatologia morbosa, del danno provocato all'organismo ospite nelle varie infezioni batteriche. Per i batteri conosciamo due tipi di tossine:** - **le endotossine (interne) sono componenti strutturali delle cellule batteriche. Sono *[esclusive]* dei batteri Gram-negativi (solo loro possono avere endotossine), in particolar modo è il [lipide A] dell'LPS (parte tossica del liposaccaride della membrana esterna), quando questo batterio è in vita non da problemi, ma diventa problematico quando questo va incontro alla morte perché tutte le strutture vengono degradate e il lipide A viene rilasciato e ha un'azione tossica nei confronti dell'organismo (può portare anche a morte per shock endotossico). Il lipide A ha un'azione nei confronti di tante cellule, quindi ha un [effetto sistemico], può aumentare la permeabilità vascolare, quindi abbassare la pressione arteriosa e portare a un collasso del sistema circolatorio.** - **le esotossine (esterne) vengono prodotte dal batterio e liberate nell'ambiente esterno alla sua morte. Sono di [natura proteica] e in quanto tali vi sono dei geni che le codificato. Questi geni possono essere presenti sul cromosoma batterico o su degli elementi genetici accessori (*[es.]* plasmidi). Il genoma del virus può codificare per le tossine. Sono prodotte sia dai batteri Gram-positivi sia da quelli negativi e possono avere struttura [monomerica], cioè la tossina è costituita da un'unica catena proteica oppure [dimerica], cioè vi sono due porzioni (A active= porzione tossica e B responsabile del legame con la cellula bersaglio) la A è quella attiva ovvero quella porzione che una volta a contatto con la cellula crea l'effetto tossico. La porzione B si lega e la A viene liberata nella cellula. Le esotossine le classifichiamo in base al meccanismo d\'azione:** **[Elementi di micologia ]** I **funghi** o miceti sono organismi **eucariotici** (saprofiti, parassiti o simbionti), possono essere unicellulari (lieviti) o pluricellulari (muffe o funghi filamentosi) e possono essere **aerobi** o **anaerobi facoltativi.** Si riproducono mediante via asessuata, ma alcuni si riproducono anche per via sessuata (riproduzione sessuata conidi o asessuata spore), di solito sono **immobili** (solo le zoospore di alcuni gameti presentano flagelli). La membrana citoplasmatica contiene proteine, zuccheri e steroli (ergosterolo o zimosterolo) e hanno nucleo aploide o diploide. I **lieviti** (*[miceti unicellulari non filamentosi]*) presentano tutte le caratteristiche presenti in una cellula eucariotica. Hanno sulla loro superficie dei crateri che prendono il nome di **cicatrici di gemmazione**, si tratta di una sorta di residuo del lievito. Come i batteri la presenza della capsula da vantaggi in termini di adesività, resistenza e virulenza, quindi il lievito che presenta la capsula ha maggiore capacità di aderire sulle strutture dell'ospite, di resistere a condizioni ambienti sfavorevoli e di essere più virulento. Le **muffe** o **funghi filamentosi,** si chiamano così perché le singole cellule si dispongono a formare delle strutture tubolari (filamenti), per cui l'organismo pluricellulare è un susseguirsi di cellule una a fianco all'altra, queste strutture tubulari prendono il nome di **ife.** L'intreccio delle ife prende il nome di **micelio**, questo può essere **aereo**, la parte rivolta verso l'ambiente deputata alla riproduzione del fungo (quella che produce conidi o spore) o **vegetativo**, la parte immersa nel substrato deputata all'assorbimento delle sostanze nutritive (come le radici dell'albero). Le singole cellule dell'ifa sono divise da un setto incompleto, presenta delle interruzioni e questo significa che il contenuto citoplasmatico delle singole cellule è in comunicazione. Avremo delle [ife settate], dove le singole cellule presentano setto (anche se incompleto) e [ife cenocitiche] o [non settate], senza la presenza del setto. L'aggiunta di nuove cellule all'organismo avviene in maniera apicale, quindi la nuova cellula viene generata a partire dall'ultima cellula dell'ifa. Vi sono dei funghi particolari che in determinate condizioni possono comportarsi in un modo o nell'altro, quindi possiamo avere lieviti che si comportano come muffe (da unicellulari a pluricellulari) e viceversa, questo sta alla base della patogenicità dei funghi (cambia le modalità di adesione, invasione dell'ospite e la risposta immunitaria). Quando le muffe possono diventare dei lieviti si dice **dimorfismo termico** (solo da muffe a lieviti), si tratta di un cambiamento dimorfico perché comprende due forme e termico perché è legato alla temperatura. Tutti questi microrganismi sono ambientali, quindi la loro temperatura ottimale è 20°-25°, ma se le spore o i conidi di queste muffe vengono inalati dell'ospite (temperatura di 36°) il cambio di temperatura permette il cambiamento a lieviti. Tra muffe e lieviti cambiano le strutture parietali e quindi cambiano le modalità di adesione e di elusione del sistema immunitario. Tutti i funghi si riproducono per via asessuata, i lieviti mediante *[gemmazione]* e le muffe differiscono, ciascuna muffa ha la propria modalità di *[conidiogenesi]* (formazione di conidi). Nei lieviti dalla cellula madre si viene a formare una gemma (sorta di protuberanza) che aumenta sempre più le sue dimensioni e una volta raggiunte le dimensioni della madre si forma il setto e si ottengono le due cellule figlie (uguali tra di loro), quando la cellula figlia si stacca dalla cellula madre su entrambe restano le cicatrici di gemmazione (indicano il punto di distacco della cellula figlia). Alcuni funghi hanno anche la *[riproduzione sessuata]* (sia lieviti che muffe), devono essere presenti gameti appartenenti a cellule sessualmente compatibili che si fondono tra di loro e danno origine a un nuovo organismo (zigote), questi gameti possono avere diciture particolari (un individuo da due individui diversi). **[L'azione patogena dei miceti]** I miceti o funghi possono creare un danno all'ospite **diretto**, si tratta di un danno creato in seguito alla riproduzione del microrganismo all'interno dell'ospite, il danno diretto dei funghi è la **micosi**, malattia da infezione fungine dovuta a invasione e danno dei tessuti dell'ospite. Oppure può essere **indiretto**, tra questi troviamo l'**ipersensibilità**, una reazione allergica nei confronti di componenti fungine (ho un danno non per la sua replicazione, ma per alcune parti di esso che hanno attivato una reazione allergica). Un altro danno indiretto e legato alla produzione di tossine, possiamo avere due manifestazioni: il **micetismo** è l'intossicazione causata dall'ingestione di funghi velenosi (mangio funghi velenosi); la **micotossicosi** avviene quando inserisco alimenti contaminati da micotossine (funghi si replicano su alimenti e liberano tossine). *[Quindi, con il micetismo inserisco direttamente il fungo produttore della tossina, mentre con la micotossicosi inserisco un alimento contaminato da micotossine.]* Le micotossine sono altamente pericolose perché sono **potenti agenti** **cancerogeni**, per questo vi sono leggi che determinano il livello massimo di micotossine che possono essere contenute negli alimenti che possono subire la loro contaminazione. I meccanismi di patogenicità sono gli stessi dei batteri: - **adesività**, condizione necessaria affinché si possa sviluppare il danno perché permetto l'ancoraggio del microrganismo all'ospite; - **produzione di enzimi extracellulari,** sono enzimi litici perché servono al fungo per invadere l'ospite. L'invasività della muffa è legata principalmente alla spinta meccanica che l'ifa esercita quando si accresce, quindi l'ifa penetra in maniera facilitata all'interno dell'ospite. Nei lieviti, invece, la diffusione avviene grazie alla fagocitosi perché sono in grado di resistere alla fagocitosi, vengono inglobati da questa cellula e al momento opportuno ne escono e si ritrovano in un punto completamente diverso da quello iniziale; - **produzione di sostanze tossiche,** oltre al micetismo e alla micotossicosi possono essere prodotte altre specie di tossine; - **elusione del sistema immunitario,** la presenza della capsula è in grado di nascondere gli antigeni al sistema immunitario, il cambiamento di forma e l'immunoevasione antigenica (gli antigeni del fungo cambiano di volta in volta quindi il sistema immunitario che era in grado di riconoscere il primo antigene non è più in grado di riconoscere quelli dopo perdo il vantaggio della risposta secondaria e si forma una nuova risposta primaria). I funghi sono patogeni opportunisti, normalmente non causano un danno, ma se l'ospite non è in condizioni perfette se ne approfittano e lo creano **[vi devono essere condizioni predisponenti]** (condizioni patologiche). Possono esserci anche condizioni fisiologiche ***[es.]*** infanzia e vecchiaia sono stati dell'uomo in cui il sistema dell'uomo non è ancora completamente sviluppato oppure ha un decadimento naturale. Anche durante la gravidanza si ha una sorta di tolleranza immunologia. perché il feto ha metà degli antigeni nonself (del papà). Le micosi sono classificate sulla base del distretto anatomico coinvolto, sulle modalità di trasmissione e sul coinvolgimento del sistema immunitario in: - **micosi superficiali**, la trasmissione avviene direttamente dall'ambiente o da un'infezione endogena. Interessano gli strati cornei della cute e gli annessi cutanei (peli e capelli). ***[Es.]*** pitiriasi versicolar causata da un lievito commensale, è presente sulla nostra cute (causa della forfora) e cambia colore in base al colore della pelle (macchie scure su individui con pelle chiara e viceversa), se l'individuo si abbronza cambiano colore. - **micosi mucocutanee**, la trasmissione avviene direttamente dall'ambiente, se si tratta di un infezione endogena, da animali domestici o da interazioni umane. Interessano i tessuti cheratinizzati della cute, annessi cutanei e le mucose. ***[Es.]*** casi di tigna e candidosi (circa il 70% di micosi sono causate da candidas) mughetto a livello della cavità orale o candidosi della cute (macerazione dei tessuti foto culetto del bambino). - **micosi sottocutanee**, la trasmissione avviene esclusivamente per innesto traumatico (scheggia, incidente stradale...). Interessano i tessuti sottocutanei, l'infezione si può diffondere anche per via linfatica. - **micosi profonde** o **sistemiche**, la trasmissione avviene esclusivamente per inalazione e interessa i polmoni (riguarda solo gli individui immuno compromessi). Possono diventare profonde perché il fungo può passare la barriera polmonare e mediante la circolazione raggiungere tutti gli altri distretti. **[Elementi di parassitologia ]** Nell'ambito di interesse della parassitologia rientrano i protozoi, gli elminti e i metozoi. Quando la malattia è causata da un microrganismo si parla di infezione, quando invece è causata da un vero e proprio animale (elminti o artropodi) si parla di **infestazione**. I **protozoi** sono dei microrganismi eucariotici unicellulari, non presentano parete (le uniche sono i funghi e le piante) e hanno una morfologia molto eterogenea (sono tutti diversi l'uno dall'altro e hanno forme tipiche) che permette di riconoscerli subito perché per esempio una determinata forma sarà tipica solo di un determinato tipo di protozoo. Possono essere dotati di movimento e possono quindi presentare strutture diverse che lo permettono, inoltre possono presentare degli organelli specializzati per la nutrizione, riproduzione o per l'osmeoregolazione. Si riproducono sempre per **via asessuata**, ma alcuni anche per via sessuata. La riproduzione per via asessuata avviene mediante o *[fissione binaria]* (come batteri da una madre due figlie) o per *[fissione multipla]* (da una madre si ottengo 4 cellule figlie o multipli, quindi 8, 12...). I protozoi di interesse medico li classifichiamo in base a se presentano il movimento e come lo presentano: - **amebe**, il loro movimento è detto [ameboide]. La cellula estromette delle porzioni di citoplasma e questa viene trascinata in avanti (si muove per trascinamento); - **protozoi flagellati**, il loro movimento è permesso grazie alla presenza di uno o piu flagelli; - **protozoi ciliati**, l'intera cellula è rivestita da delle ciglia (diverse dai pili che mediano l'adesività) deputate al movimento perché si muovono in maniera sincrona; - **sporozoi** (non si muovono). La forma metabolicamente attiva (cellula in replicazione) prende il nome di *[trofozoite]*. Anche i protozoi possono avere forme di resistenza, le **cisti**, è metabolicamente inattiva (poca acqua) e presenta una cuticola molto spesso (come gli strati della spora); alcuni protozoi vengono trasmessi esclusivamente attraverso la cisti (può essere un agente di trasmissione). La riproduzione sessuata richiede la presenza di gameti maschili e femminili che si fondono per dare vita allo zigote, per i protozoi la due riproduzioni possono avvenire nello stesso ospite o in ospiti diversi. Per esempio il protozoo che trasmette la malaria ha la riproduzione sessuata nella zanzara e quella asessuata nell'uomo. Questi protozoi vengono definiti **dixeni**, quelli che hanno le due riproduzioni nello stesso ospite sono chiamati **monoxeni**. Per i protozoi dixeni l'ospite che permette la riproduzione sessuata viene definito *[definitivo]* (caso malaria la zanzara), mentre l'ospite che permette la riproduzione asessuata viene definito *[intermedio]*. I protozoi possono essere trasmessi mediante: - **ingestione di acqua o cibo contaminato**, per cui si trova nell'acqua o negli alimenti; ***[Es.]*** entameba estolitica avviene esclusivamente mediante cisti che contamina gli alimenti, nell'intestino diventa trofozoite e si riproduce. Replicandosi nell'intestino vengono eliminati nelle feci, il trofozoite non resiste nell'ambiente mentre la cisti si è può contaminare altri alimenti. - **oggetti contaminati,** quando si hanno lesioni a livello cutaneo o mucosale, per cui venendo a contatto con l'oggetto contaminato il protozoo riesce ad entrare; ***[Es.]*** ameba e negleria finché la cute e le mucose non hanno modalità di accesso nell'organismo, riescono a entrare solo se ci sono delle lesioni. Una può portare addirittura a cecità (più suscettibile chi porta le lenti a contatto perché causano lesioni impercettibili). La negleria è in grado di causare la meningite. - **contatto umano diretto**, per cui vi deve essere un contatto tra un individuo portatore e uno suscettibile (il protozoo non sopravvive al di forma dell'ospite); ***[Es.]*** tricomoniasi si tratta di un flagellato che non è in grado di resistere all'ambiente esterno. Si tratta di un'infezione molto frequente che interessa il tratto uro-genitale, molto spesso nell'uomo è asintomatica e quindi vi è maggiore probabilità che possa trasmettere l'infezione. - tramite la **trasmissione verticale** (da madre a figlio), in questo caso solo attraverso la gravidanza; ***[Es.]*** toxoplasmagondi è uno sporozoo e presenta la classica forma a virgola (può essere trasmesso anche da alimenti contaminati), è in grado di attraversare la placenta e infettare il fegato, inoltre di un agente teratogeno ovvero un agente che causa malformazioni al fegato (possono portare ad aborto). Se l'infezione avviene nell'ultimo trimestre gli effetti sono più lievi, ma potrebbe avere problemi visivi e uditivi. - **punture di artropodi**, la trasmissione avviene perché l'artropode contiene il protozoo e durante il pasto ematico lo inocula all'interno dell'ospite. ***[Es.]*** plasmodium della malaria zanzara nofeles = solo le femmine posso provocare l'infezione perché sono le uniche che svolgono il pasto ematico. La zanzara infetta (nelle ghiandole salivari presenta gli sporozoiti generati in seguito alla riproduzione sessuata) durante il pasto ematico inocula la propria saliva perché ha sostanze anticoagulanti e sostanze antidolorifiche (non ci accorgiamo del morso), qui gli sporozoiti arrivano al fegato dove si riproducono per riproduzione asessuata per diversi giorni. L'individuo non presenta sintomi perché è nel periodo di incubazione, dopo qualche giorno questi infettano i globuli rossi, si replicano e lisano i globuli rossi, con la lisi compaiono i sintomi perché vengono liberate sostanze che aumentano la temperatura corporea. Va avanti così per un po' di tempo, poi se la zanzara durante il pasto ematico dovesse recuperare i gametociti maschili e femminili nel suo stomaco avviene la riproduzione sessuata. Dallo zigote si forma l'oocisti, successivamente gli sporozoiti che migrano nelle ghiandole salivari e si torna al punto di partenza. **[Elementi di virologia ]** Virus è un termine che deriva dal latino e significa veleno. Le informazioni relative ai virus le abbiamo ottenute negli ultimi 70 anni dal momento in cui è stato inventato il microscopio elettronico. Non possono essere considerati esseri viventi perché non sono in grado di replicarsi autonomamente. Il virus può essere paragonato a una penna USB perché contiene tutte le informazioni necessarie per potersi replicare, ma finché non infetta una cellula ospite non può esprimere queste informazioni e non può replicarsi. Presenta un solo tipo di acido nucleico (DNA o rna), presenta un involucro proteico chiamato **capside** e a volte alcuni virus hanno un ulteriore rivestimento chiamato **pericapside**. Una caratteristica distintiva dei virus è che l'ottenimento delle nuove particelle virali avviene mediante *[assemblaggio]*, come tanti lego che vengono montati per completare la costruzione, quindi l'acido nucleico si replica in maniera indipendente, le proteine pure e ad un certo punto si uniscono. Il virus è un **entità** molto **semplice** perché presenta solo acido nucleico e proteine, altri hanno anche il pericapside (2/3 elementi): - il **DNA** può essere a doppio filamento o a singolo filamento (maggior parte a doppio) e stessa cosa per l'**rna** (maggior parte a singolo). - le proteine possono essere sia **proteine strutturali**, che costituiscono la struttura del virus, o **proteine funzionali** (enzimi). Quelle strutturali sono importanti perché vanno a formare la protezione dell'acido nucleico, poche proteine si auto aggregano per formare strutture più complesse, definiti protomeri, diversi protomeri vanno formare i capsomeri e quest'ultimi vanno a formare il capside (poche proteine vanno a creare l'intero rivestimento proteico). Quelle funzionali comprendono gli enzimi che servono al virus per potersi replicare. - alcuni hanno anche il **pericapside**, una membrana fosfolipidica in cui sono inserite delle glicoproteine mirali. Possono avere strutture e forme diverse, le catene polipeptidiche possono avere una **simmetria** **elicoidale** con il genoma al centro e le proteine del capside formano una spirale attorno all'acido nucleico o una **simmetria** **icosaedrica** che presenta 12 vertici, 20 facce di triangolo equilatero e 30 spigoli. I diversi capsomeri che si formano nella simmetria icosaedrica possono essere costituiti da un numero diverso, i *[pentoni]* hanno 5 protomeri, gli *[esoni]* hanno 6 protomeri. Per i virus più piccoli abbiamo 12 pentoni che bastano per andare a formare il capside, mentre per quelli più grandi oltre ai 12 pentoni servono anche gli esoni per completare il capside. **[Fasi del ciclo replicativo vitale]** La replicazione segue determinate fasi: 1. **adsorbimento**, è l'equivalente dell'adesione per i microrganismi e corrisponde al riconoscimento e all'attacco del virus alla cellula ospite. È l'unica fase del ciclo replicativo in cui la cellula non è coinvolta in maniera attiva perché richiede un contatto tra il virus e la cellula, quindi quest'ultima non deve fare altro che esporre i recettori cellulari (sul virus anti recettore). Le strutture coinvolte sono quelle più esterne, per cui per i virus nudi saranno le proteine del capside, mentre per quelli col pericapside saranno le glicoproteine a fungere da anti recettore. **Es. HIV** infetta i linfociti T helper perché con il proprio anti recettore riconosce i CD4 dei linfociti T. **Virus Epstein-Barr → linfociti B (recettore: CD21)** 2. **penetrazione**, avviene in maniera diversa a seconda che si tratti di virus nudi o con pericapside. I virus nudi possono entrare secondo due modalità: la prima è la *[micropinocitosi]* dove il virus dopo la prima fase viene internalizzato all'interno della cellula, nel secondo dopo la prima fase il virus *[inocula l'acido nucleico.]* I virus con il pericapside entrano o mediante *[fusione]*, dopo la prima fase il pericapside si fonde con la membrana cellulare perché sono della stessa natura e vi può essere la fusione (HIV), o mediante *[endocitosi]*, dopo l'adsorbimento l'intera particella virale viene inglobata all'interno della vescicola endocitica e solo dopo si ha la fusione tra il pericapside e la membrana endocitica (virus influenzale). 3. **esposizione dell'acido nucleico**, quando entra all'interno della cellula il genoma è rivestito dal capside, per cui deve perderlo. Questo può essere fatto attraverso proteasi che tagliano le proteine e il genoma di libera. 4. **sintesi di componenti virali**, il virus presenta solo due componenti virali. Deve sintetizzare il genoma e le proteine, questa sintesi segue una scala temporale perché le prime ad essere sintetizzate sono le proteine funzionali, ovvero gli enzimi necessari per replicarsi, successivamente viene replicato il genoma e infine vengono sintetizzate le proteine strutturali. A questo punto il virus dovrà assemblarsi. 5. **assemblaggio** e **fuoriuscita**, le componenti si assemblano. I virus nudi fuoriescono mediante [lisi cellulare], mentre i virus con il pericapside viene acquisito mediante [gemmazione], ovvero viene recuperato da una membrana cellulare le glicoproteine virali si inseriscono nella membrana cellulare, il nucleo capside si avvicina ad essa e si viene a formare una gemma (potenzialmente tutte le membrana di una cellula posso formare virus). La trasmissione dei virus può avvenire mediante **trasmissione orizzontale** (via inalatoria più comune, via oro-fecale, contatto diretto o punture di animali) o **trasmissione** **verticale** durante parto, gravidanza, allattamento o nei [gameti] (virus in grado di integrare il proprio genoma in quello dell'ospite). La patologia può essere una conseguenza **diretta** di come il virus ha risolto i suoi tre problemi \"esistenziali\" (riprodursi, trasmettersi, difendersi) oppure la conseguenza della risposta dell\'ospite (**indiretta**), spesso la risposta immunitaria non colpisce esclusivamente il virus, ma può causare effetti collaterali con danno all\'ospite (le nostre cellule immunitarie distruggono tutte le cellule infettate, le conseguenti più gravi di covid sono avvenute per danni indiretti).