Microrganismi PDF

 Emanuela Santoro – I microrganismi Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.0...

 Emanuela Santoro – I microrganismi Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 1 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi Indice 1. LA MICROBIOLOGIA............................................................................................................ 3 2. I MICRORGANISMI.............................................................................................................. 4 2.1 BATTERI: CRITERI DI CLASSIFICAZIONE............................................................................................................................... 5 2.2 LA MORFOLOGIA BATTERICA........................................................................................................................................... 7 2.3 LA MOLTIPLICAZIONE BATTERICA E LE SPORE...................................................................................................................... 7 2.4. BATTERI PATOGENI E CONCETTO DI VIRULENZA.................................................................................................................. 8 2.5 I BATTERI BUONI.......................................................................................................................................................... 9 2.6 LA RESISTENZA BATTERICA............................................................................................................................................. 9 3. RICKETTISIA...................................................................................................................... 10 4. GENERALITÀ SUI MICETI.................................................................................................... 12 4.1. LE MICOSI................................................................................................................................................................. 13 4.2. EPIDEMIOLOGIA E DISTRIBUZIONE GEOGRAFICA DELLE MICOSI............................................................................................. 14 5. PARASSITI/PROTOZOI....................................................................................................... 15 6. VIRUS............................................................................................................................... 19 7. BATTERIOFAGO................................................................................................................ 21 8. PRIONE............................................................................................................................. 22 Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 2 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi 1. La microbiologia Se il significato del termine “biologia” si può ritenere abbastanza noto, non altrettanto si può forse dire per la microbiologia. Sappiamo infatti che il prefisso “micro” significa “piccolo”, ma se tentiamo di approfondire il discorso ci rendiamo conto di come questo termine risulti in realtà piuttosto vago e che abbiamo bisogno di ulteriori parametri per chiarire meglio l’oggetto dei nostri studi. Per esempio possiamo ritenere piccolo un minuscolo verme oppure la larva di una zanzara, ma entrambi hanno dimensioni ancora troppo grandi per rientrare nel campo di studio della microbiologia. Occorre, quindi, stabilire dei limiti precisi: questi ci sono forniti dalla capacità visiva dell’occhio umano, che non è in grado di vedere oggetti inferiori al decimo di millimetro (0,1mm). Possiamo quindi affermare che la Microbiologia studia quegli organismi invisibili ad occhio nudo, della cui esistenza possiamo avere certezza solo attraverso l’uso di particolari strumenti ottici. Nel loro complesso questi esseri viventi vengono indicati con il nome di microrganismi. Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 3 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi 2. I microrganismi I microrganismi sono degli organismi viventi di piccolissime dimensioni, visibili solamente con il microscopio ottico. Essi sono formati da una sola cellula, sono sostanzialmente esseri unicellulari, e per vivere e riprodursi hanno bisogno di una serie di fattori quali: acqua, sostanze nutrienti, temperatura ed atmosfera adeguata, esattamente come tutti gli esseri viventi. I microrganismi vivono ovunque: a) nel suolo; b) nell’aria; c) nell’acqua; d) sulla cute; e) nell’intestino dell’uomo e degli animali; f) di conseguenza possono capitare casualmente su oggetti, cibi, superfici. Dalla nascita della Microbiologia (la scienza che si occupa dei microrganismi) ad oggi si sono sviluppate numerose raffinate tecniche di caratterizzazione per investigare la natura dei microrganismi presenti in un determinato substrato I microrganismi patogeni (detti anche semplicemente agenti patogeni) sono agenti biologici responsabili dell'insorgenza della condizione di malattia nell'organismo ospite. Si distinguono in: Virus Procarioti: batteri Eucarioti: miceti e protozoi La patogenicità (ovvero la capacità generica di determinare uno stato morboso) è definita da due fattori: virulenza, che indica la maggiore o minore capacità di generare malattia; invasività, ossia la capacità di invadere i tessuti dell'ospite e moltiplicarsi all'interno. L'invasività, a sua volta, dipende da fattori quali: adesività, cioè la capacità del patogeno di legarsi con le sue strutture esterne superficiali ai siti recettoriali delle cellule dell'ospite; produzione di enzimi extracellulari che facilitano la distruzione dei tessuti dell'ospite; produzione di sostanze antifagocitarie o presenza di capsula antifagocitaria, che consentono al patogeno di resistere ai meccanismi di difesa dell'ospite. Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 4 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi La malattia infettiva appare quindi la conseguenza dell'interazione tra il patogeno ed i sistemi di difesa specifici (risposta immunitaria) ed aspecifici (infiammazione) dell'ospite; sulla base di questo concetto è possibile riconoscere: patogeni obbligati: la loro presenza nell'ospite determina sempre la malattia (ad esempio Pneumococco responsabile della polmonite lobare franca); patogeni facoltativi od opportunisti: determinano la malattia solo nell'ospite immunocompromesso o immunodepresso (come nel caso delle infezioni da Pseudomonas). Di conseguenza quando si parla di batteri si pensa sempre ai batteri che causano malattie, cioè ai batteri cosiddetti patogeni. Tra i miliardi di miliardi di batteri che popolano ogni nicchia ecologica della terra compresi i suoi abitanti, piante, animali ed esseri umani, i batteri patogeni sono l’eccezione. È sorprendente pensare che i batteri che sono associati al corpo umano, sono molto più numerosi delle cellule somatiche che lo formano. L’intera superficie esterna e interna del corpo, cioè la cute e le mucose (numerosi metri quadrati di superficie che comprendono l’intestino, l’albero respiratorio, l’apparato urogenitale) è popolata di batteri che vengono definiti batteri saprofiti o commensali o anche, nell’insieme, flora normale o endogena. Il termine flora evoca la numerosità e la diversità delle forme viventi che popolano i distretti dell’organismo. Anche la definizione “batteri commensali” o simbionti è molto appropriata e sta a significare che questi batteri sono normalmente presenti sulla superficie di un determinato tessuto, senza causare malattia e/o possono svolgere funzioni che possono essere utili all'organo stesso. Invisibili a occhio nudo, i batteri hanno dimensioni che possono variare da 0,2 a 30 micrometri. L'esistenza dei microrganismi venne dunque scientificamente accertata solo con l'avvento del microscopio anche se il sospetto dell'esistenza di una qualche forma di vita invisibile era supportata dalla infinita varietà di malattie ed infezioni che questi comportano in tutti gli esseri viventi (dal batterio all'uomo). 2.1 Batteri: criteri di classificazione Esistono diverse modalità di classificare i batteri; vediamo le più comuni. Una delle più semplici classificazioni di questi microrganismi è basata sulla loro forma; si distinguono quindi i cocchi (batteri a forma di sfera), i bacilli (batteri di forma bastoncellare), gli spirilli (batteri a forma di spirale) e i vibrioni (batteri a forma di virgola). I cocchi possono essere isolati, a coppie (diplococchi), a catena (streptococchi), a grappolo (stafilococchi) oppure a gruppi di otto cellule in uno spazio di forma cubica (sarcine). Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 5 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi I bacilli possono trovarsi isolati, a coppie (diplobacilli) o a catena (streptobacilli). I batteri possono essere anche classificati in base alla temperatura alla quale possono crescere; in base a questo criterio si distinguono i batteri criofili o psicrofili, i batteri mesofili e i batteri termofili. I batteri criofili si sviluppano in modo ottimale a temperature che oscillano fra i 15 e i 20 °C, ma sono in grado di moltiplicarsi anche a temperature decisamente più basse (fino a -7 °C). I batteri mesofili prediligono ambienti in cui la temperatura oscilla fra i 20 e i 40°C; questi batteri non sono in grado di svilupparsi a temperature molto basse. I batteri termofili trovano il loro ambiente ideale di sviluppo quando la temperatura è superiore ai 40 °C. Un'altra modalità di classificazione estremamente importante è quella basata sulla reazione alla colorazione di Gram (un esame di laboratorio messo a punto da un medico danese, H. J. C. Gram); secondo questo criterio si distinguono batteri gram-positivi (anche Gram+) e batteri gram-negativi (Gram-). I batteri Gram+ visti al microscopio hanno colore violetto, mentre i Gram- hanno color rosso o rosa. I batteri possono anche essere classificati in base alle modalità di respirazione; si parla quindi di batteri aerobi obbligati stretti, batteri anaerobi obbligati stretti, batteri anaerobi facoltativi e batteri microaerofili). I batteri aerobi obbligati stretti ricavano l'energia da reazioni di tipo metabolico in cui è necessaria la presenza di ossigeno. I batteri anaerobi obbligati stretti sono batteri che possono vivere solo in assenza di ossigeno. I batteri anaerobi facoltativi sono in grado di sopravvivere anche in mancanza di ossigeno, ma se quest'ultimo è presente la loro crescita ne risente positivamente. In base alle modalità di nutrizione si distinguono batteri autotrofi e batteri eterotrofi. Gli autotrofi sono batteri in grado di sintetizzare le molecole organiche utilizzando come base di partenza dei composti inorganici, mentre i batteri eterotrofi riescono solo a metabolizzare composti organici che sono già stati sottoposti a precedenti processi di sintesi. La stragrande maggioranza dei batteri appartiene al gruppo degli eterotrofi, gruppo che può essere suddiviso in due grandi categorie, quella dei batteri saprofiti (batteri che si cibano di materie vegetali e animali in via di decomposizione) e dei batteri parassiti (batteri che si nutrono utilizzando il metabolismo di altri animali). Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 6 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi 2.2 La morfologia batterica La morfologia dei batteri è ben visibile dall'immagine sottostante: 2.3 La moltiplicazione batterica e le spore La moltiplicazione dei batteri avviene solitamente grazie a un processo di scissione binaria; in parole povere, da una cellula se ne formano due con lo stesso genotipo. Il meccanismo della scissione binaria favorisce una trasmissione immodificata delle caratteristiche ereditarie; un'eccezione è rappresentata dai batteri sporigeni, ovvero batteri che trovandosi in ambienti ostili sono stati in grado di reagire producendo delle spore (anche endospore), ovvero delle cellule in grado di resistere agli agenti esterni. Generalmente i batteri sporigeni sono batteri Gram+. I batteri sporigeni sono in grado di vivere per lunghissimi periodi di tempo senza necessità di nutrirsi. La presenza di spore in organismi ospiti può costituire un serio problema perché vista la loro notevole resistenza ad agenti esterni, sia di tipo fisico che di tipo chimico, non sono eliminabili con facilità. Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 7 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi 2.4. Batteri patogeni e concetto di virulenza Si parla di batteri patogeni riferendosi a quelli che sono in grado di provocare una patologia; si parla di batteri patogeni facoltativi quando provocano una patologia soltanto in presenza di determinate condizioni, mentre si parla di batteri patogeni obbligati quando la loro presenza causa sempre e comunque una malattia. Nel momento in cui i batteri patogeni invadono un organismo provocando modifiche sia a livello anatomico sia a livello funzionale si parla di infezione batterica. Negli uomini un'infezione batterica può essere provocata direttamente dalla trasmissione di microrganismi da un soggetto a un altro oppure indirettamente attraverso liquidi, indumenti e altre fonti di contaminazione. Trattando di batteri patogeni è inevitabile parlare del concetto di virulenza. Con questo termine ci si riferisce alla capacità degli agenti patogeni (che possono essere batteri, ma anche virus, funghi ecc.) di oltrepassare le difese di un organismo (detto ospite) riuscendo poi a moltiplicarsi provocando danni più o meno seri. Responsabili della capacità dei batteri di provocare una malattia (patogenicità) sono i fattori di virulenza; questi sono fattori che favoriscono la sopravvivenza dei microrganismi e il superamento delle barriere anatomiche, consentono di eludere o danneggiare gli anticorpi dell'organismo ospite e permettono di eludere o disattivare le difese cellulari di quest'ultimo. La virulenza di un batterio viene ridotta nel momento in cui esso viene trasferito dal suo habitat a un terreno di coltura artificiale; un ceppo batterico la cui virulenza è stata ridotta viene definito ceppo batterico attenuato; quando, grazie a diversi passaggi su terreni di coltura artificiale, la virulenza viene completamente annullata si parla di ceppo batterico avirulento. La virulenza dei batteri è influenzata sia fattori enzimatici che da fattori tossici; relativamente a questi ultimi si parla di esotossine quando essi vengono liberati a livello ambientale dall'organismo vivente, mentre si parla di endotossine se detti fattori tossici sono presenti nel corpo cellulare e vengono liberati soltanto dopo che è avvenuta lisi dei batteri. Attraverso l'inattivazione delle tossine è possibile produrre dei vaccini (quando una tossina viene inattivata viene definita anatossina); le anatossine sono di fatto tossine non più dannose, ma che mantengono la capacità di stimolare il sistema immunitario; esempi di vaccini allestiti con tale modalità sono i vaccini contro la difterite, la pertosse e il tetano. Esistono comunque altre modalità di allestire vaccini batterici. Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 8 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi 2.5 I batteri buoni E’ giusto precisare che le funzioni di molte specie batteriche sono fondamentali, basti pensare per esempio ai batteri lattici o fermenti lattici, sono batteri benefici, i cosidetti “buoni”, che in condizioni normali rivestono le pareti dell’intestino e costituiscono la flora batterica intestinale. Sono così chiamati perché producono l’acido lattico che contrasta a livello intestinale la crescita dei batteri patogeni, nocivi per la salute. 2.6 La resistenza batterica In campo medico quello della resistenza batterica (farmaco-resistenza) è uno dei problemi più seri da affrontare, dal momento che spesso provoca diversi fallimenti nel trattamento di patologie, che possono essere anche molto gravi. Appare, quindi, ovvio il notevole interesse che ruota attorno alla comprensione di come alcuni batteri siano in grado di sviluppare una notevole resistenza ai farmaci ad azione antibiotica. Di fatto si parla di farmaco-resistenza quando l'efficacia di un farmaco contro un determinato ceppo batterico si è ridotta; in altri termini: un trattamento farmacologico prima tossico contro determinati microrganismi viene adesso da essi tollerato. Si ritiene che la farmaco-resistenza venga acquisita dai germi patogeni tanto più rapidamente quanto più il farmaco in questione viene utilizzato inadeguatamente (errata posologia, errata durata del trattamento ecc.). Il problema della farmaco-resistenza non è questione da sottovalutare; da anni ormai vengono indette campagne contro l'abuso di antibiotici, abuso ritenuto da molti il maggior responsabile della resistenza dei ceppi batterici anche a farmaci antibiotici di recente formulazione. Nel nostro Paese l'utilizzo degli antibiotici è sensibilmente aumentato negli ultimi anni, tant'è che secondo recenti studi l'Italia è fra i primi Paesi europei nel consumo di tale tipologia di farmaci (ci sono avanti in questa triste classifica soltanto la Grecia e Cipro). Tra l'altro, molto spesso, l'utilizzo di antibiotici viene fatto in modo inutile e inappropriato come quando vi si ricorre per combattere patologie delle prime vie aeree provocate da ceppi virali e non da ceppi batterici. Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 9 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi 3. Rickettisia Genere di Batteri parassiti di Artropodi e di Vertebrati, con alcune specie patogene per l'uomo. Hanno dimensioni varie da 0,2 a 2 μm. Il fatto che la loro biologia li renda parassiti endocellulari obbligati, implica che i metodi di studio e di coltivazione in vitro si assimilino a quelli utilizzati per i virus. Le Rickettsie sono patogeni per l'uomo e altri animali, cui vengono trasmessi generalmente da artropodi quali la zecca ma anche, più raramente, pulci o pidocchi. Tra le malattie patogene per l'uomo va segnalata la rickettsiosi (o febbre bottonosa), il tifo esantematico o petecchiale, il cui agente è Rickettsia prowazekii. La febbre bottonosa del Mediterraneo è causata da Rickettsia conorii, veicolata da Ripicephalus sanguineus, zecca dura, parassita abituale del cane e di altri animali domestici e selvatici (conigli e lepri, ma anche ovini, caprini e bovini. Questa malattia è caratterizzata da febbre, manifestazioni cutanee, cefalea, sintomi respiratori, dolori muscolari, ingrossamento dei linfonodi, della milza e del fegato. Si chiama febbre bottonosa per la presenza della tipica tache noire (macchia nera), una necrosi cutanea causata dall' infezione della rickettsia nel punto della inoculazione per puntura da zecca, permane 8 - 10 giorni ed è osservata in circa la metà dei pazienti affetti da febbre bottonosa. Dopo un certo periodo di incubazione c'è l'esordio con febbre elevata, cefalea, iniezione della congiuntiva, stato tossiemico. L'esantema compare al terzo giorno dall'inizio della malattia. Sono possibili gravi complicanze emorragiche, encefaliti, polmoniti. La terapia è a base di antibiotici. Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 10 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi La classificazione tassonomica di questi organismi è tuttora in discussione, e dipende dagli schemi considerati. Alcuni autori ponevano le Rickettsie nella classe dei microtabiotes, insieme ai virus in un ordine a sé stante. In genere oggigiorno si fanno comunque tassonomicamente afferire ai batteri, anche se recenti novità molecolari riaprono la questione. Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 11 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi 4. Generalità sui Miceti I funghi o miceti sono organismi eterotrofi che costituiscono un vasto gruppo, eterogeneo ed ubiquitario, viventi come saprofiti o parassiti o in associazione con altri organismi. Di solito hanno un corpo filamentoso (tallo), una parete cellulare ben definita e un vero nucleo; non hanno clorofilla e si moltiplicano per mezzo di spore di tipo sessuato o asessuato. I funghi appartengono al Philum Thallophita in quanto il loro corpo è un tallo, ossia un organismo vegetale molto semplice, privo di radici, fusto e foglie. I funghi essendo organismi eterotrofi, necessitano per il loro sviluppo della presenza di sostanza organica preformata. Essendo sprovvisti di clorofilla, non sono in grado di assimilare il carbonio a partire dal CO2 dell’aria come fanno i vegetali, a vita autonoma (piante autotrofe) né operare la sintesi di sostanza organica a partire da elementi esclusivamente minerali. Devono attingere il loro alimento da varie fonti, pertanto il substrato nutritivo può essere rappresentato da terra, sostanze organiche animali o vegetali in decomposizione, tessuti di esseri viventi, substrati artificiali di coltura, attraverso processi differenti che comportano caratteri fisiologici speciali e modi di vita molto dissimili il che è valso a definirli: saprofiti, parassiti, emiparassiti, emisaprofiti, simbionti. Non è possibile precisare il numero dei funghi esistenti, ma probabilmente esistono oltre centomila specie; per la vastità del gruppo, i funghi presentano differenze notevoli sia in dimensione, struttura ed attività metaboliche. La crescita dei funghi e la produzione di spore vegetative e sessuate può essere influenzata dalla temperatura, l’optimum di crescita per i funghi è tra i 20° e i 30 °C con un minimo di 0°C e un massimo di 40°C, le base temperature non uccidono generalmente i funghi, ma ne ritardano la crescita e lo sviluppo. La luce visibile può eventualmente influenzare il colore e l’aspetto delle colonie, nonché la fruttificazione di alcune specie fungine in relazione alla intensità, alla lunghezza d’onda e alla durata dell’esposizione. Pertanto i funghi sono vegetali estremamente sensibili alle influenze esterne e i fenomeni di variabilità in essi osservati sono numerosi, interessando sia i caratteri morfologici macroscopici che i caratteri microscopici e quelli fisiologici, l’attività parassitaria e talora anche la virulenza. Ciò si dice plasticità delle specie. Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 12 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi 4.1. Le micosi Il termine micosi si riferisce alle malattie causate da funghi allorquando questi si localizzano come parassiti su organismi vegetali o animali. Esse possono essere divise, a seconda che colpiscano organismi o tessuti sani o già ammalati, in primitive e secondarie: nelle forme primitive il fungo si localizza in organi sani mediante infezione primaria; nelle forme secondarie si tratta invece o di una reinfezione endogena (disseminazione del focolaio primario) o di un impianto del micete su tessuti già affetti da un processo infettivo o neoplastico o su organismi debilitati per turbe metaboliche o per altre malattie. La terminologia delle micosi è varia. Un primo criterio di classificazione è basato sulla localizzazione della malattia e risponde alla rivelazione dei sintomi e delle lesioni anatomopatologiche che caratterizzano il processo: sono esempio di tale criterio di classificazione i termini: dermatomicosi, oftalmomicosi, onicomicosi, pneumomicosi, micosi osteo-articolare ecc. L’individuazione dell’agente etiologico permette una più completa classificazione botanica, (di cui sono esempi i termini: sporotricosi, aspergillosi, mucormicosi, candidosi, actinomicosi etc.), tuttavia, poiché uno stesso fungo può provocare malattie i cui sintomi sono nettamente differenti si può avere una più chiara e rispondente denominazione associando al termine anatomico della lesione il nome dell’agente causale della micosi, per esempio mughetto da Candida albicans. Un terzo criterio classificativo, meno preciso dei precedenti ma ancor oggi più seguito, distinguere le micosi di interesse medico, a seconda della localizzazione, in superficiali e profonde. Le prime si localizzano essenzialmente nelle parti superficiali della pelle determinando processi infiammatori di solito benigni e semplici; le micosi profonde hanno un decorso cronico provocano nei tessuti formazioni granulomatose ricche in cellule giganti, nonché reazioni sierologiche ed allergiche, talvolta comuni anche alle prime. Le micosi superficiali e profonde si distinguono tra di loro dal punto di vista eziopatologico, perché, mentre le micosi superficiali sono sostenute da funghi normalmente parassiti, le micosi profonde sono sostenute da funghi saprofiti che si adattano male al parassitismo. Il maggior numero delle specie di funghi patogeni per gli uomini e per gli animali superiori, in relazione alla morfologia che essi presentano in vivo e in vitro, è stato raggruppato da Redaelli e Ciferri nelle seguenti categorie: 1) Biotelocarpi funghi parassiti che nei tessuti viventi e in piena reattività raggiungono la più alta espressione morfologica del loro ciclo vitale, mentre in coltura, su substrati di laboratorio, hanno forme riproduttive morfologicamente poco evolute con predominanza della forma miceliale (es.Coccidioides e Paracoccidioides). 2) Saprotelocarpi, funghi parassiti che in colture di laboratorio raggiungono la massima espressione riproduttiva e morfologica, mentre nei tessuti degli animali recettivi mostrano solo elementi con scarso o nullo significato tassonomico. Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 13 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi 3) Emitelocarpi, funghi parassiti che in colture di laboratorio e negli animali recettivi presentano uguale evoluzione morfologica. 4.2. Epidemiologia e distribuzione geografica delle micosi L’insorgenza di una micosi, dopo la penetrazione nell’organismo, è subordinata a molteplici fattori immunobiologici legati all’organismo e alle capacità aggressive del fungo. L’infezione si realizza per mezzo di funghi saprofiti dell’ambiente esterno secondo varie modalità. Alcuni vivono come saprofiti nel suolo da cui passano all’uomo e agli animali: altri già saprobi nell’uomo (bocca, intestino, polmone, ecc.) possono divenire patogeni (Candida, Geotrichum, actinomicosi, mucormicosi); un terzo gruppo è rappresentato da funghi parassiti di animali domestici e selvatici i quali possono passare dagli animali all’uomo per contatto. Nel quarto gruppo possiamo raggruppare quei funghi che già vivono nell’uomo e trasmissibili da individuo a individuo. La distribuzione geografica delle micosi è parzialmente conosciuta in quanto in molti paesi del mondo la ricerca micologica è poco praticata. Notevole importanza rivestono nella incidenza e diffusione delle micosi, i fattori climatici come: la temperatura, l’umidità, i venti, ecc., in quanto possono condizionare le capacità aggressive di funghi saprobi o parassiti. Le spore di alcuni funghi filamentosi sono trasportate dal vento e se presenti nell’aria inalata sono capaci di provocare: allergie, asma, polmoniti, etc. Nell’uomo le alterazioni o i diversi aspetti delle lesioni riscontrabili nei tessuti dipendono fondamentalmente dall’agente fungino patogeno, dalla sua localizzazione, dalla produzione di tossine, dalla cronicizzazione della forma morbosa nonché dallo stato immuno-allergico del soggetto. Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 14 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi 5. Parassiti/Protozoi Si definisce parassita (dal greco παράσιτος, composto di παρά, "presso", e σῖτος, "cibo") un organismo o un'entità biologica che vive a spese di un altro organismo di specie diversa, detto ospite, utilizzandolo come propria nicchia ecologica e affidandogli, in parte o totalmente, il compito di regolare i rapporti di entrambi con l'ambiente esterno. La parassitologia clinica è quella branca della medicina che studia la simbiosi antagonista della specie umana con Protozoi, Insetti e Vermi in grado di produrre un danno nell'ospite; in altri termini, si occupa delle patologie che conseguono all'associazione con animali sia unicellulari sia multicellulari, costituendo, nel loro insieme, il grande capitolo delle malattie parassitarie. Queste rappresentano un problema di rilevanza planetaria, essendo causa, o importante concausa, di oltre 4-5 milioni di decessi ogni anno. Protozoi Tricomoniasi. La tricomoniasi genitourinaria è sostenuta da Trichomonas vaginalis e costituisce un'infezione molto contagiosa trasmessa sessualmente. Si conosce il parassita solo allo stato di trofozoite, in quanto non è reperita la forma cistica di resistenza all'esterno, comune in molti Protozoi. La parassitosi ha carattere cosmopolita e mostra una prevalenza che in Italia interessa oltre il 5% delle donne postpuberi. Nell'uomo le infezioni asintomatiche rappresentano la grande maggioranza e solo raramente si genera un'uretrite subacuta con disuria e secrezione uretrale mucopurulenta. Nelle donne circa la metà delle infezioni è associata a una tenace vulvovaginite, con prurito, bruciore, perdite schiumose bianco-giallastre e, nel 20% dei casi, maleodoranti. La diagnosi si effettua mediante l'esame della secrezione, il cui pH in caso positivo è superiore a 4,5; dopo l'aggiunta di idrossido di potassio si sviluppa un intenso odore di pesce. L'esame microscopico del secreto, oltre a denotare numerosi leucociti neutrofili, consente di ottenere la certezza eziologica con l'identificazione dei trofozoiti del parassita, che si presentano ovali, mobili per la presenza di 4 flagelli anteriori e di una membrana ondulante, con assi di 10-25 e 7-8 μm. Leishmaniosi. Queste malattie riconoscono la causa in diversi sierotipi e genotipi di Protozoi del genere Leishmania, con serbatoio elettivo nell'uomo stesso (Leishmania donovani in India), nel cane (Leishmania infantum nel bacino del Mediterraneo), nei Roditori (Leishmania aethiopica in Etiopia e Kenia). Ne sono vettori ciclici dei piccoli insetti alati ematofagi, i flebotomi e altri generi affini. In Italia vengono segnalate ogni anno alcune decine di casi autoctoni di forme cutanee e di forme viscerali in Toscana, nel Lazio, sulle costiere romagnola e marchigiana e nelle regioni meridionali. Le leishmaniosi vengono distinte in due forme fondamentali, quella viscerale e quella cutanea. La leishmaniosi viscerale, in Italia causata da Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 15 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi Leishmania infantum, si manifesta con febbre molto irregolare, epatomegalia, splenomegalia progressiva (fino a un peso della milza di vari chilogrammi), progressiva anemia, leucopenia e piastrinopenia, con evoluzione verso la cachessia e l'esito letale nell'arco di alcuni mesi. L'eventuale omissione della diagnosi eziologica ha conseguenze gravi, in quanto Leishmania è insensibile ai comuni antibatterici e antiparassitari e richiede l'impiego intraospedaliero, oppure sotto stretta osservazione medica, di antimonio pentavalente e di amfotericina B. La diagnosi è basata sulla dimostrazione microscopica e/o colturale dell'agente in causa a partire dalla biopsia midollare, epatica o splenica. Nella leishmaniosi viscerale assume un prezioso significato assertivo la presenza di specifici anticorpi sierici antileishmania. La leishmaniosi cutanea è sostenuta da specie di Leishmania che variano in ragione dell'area geografica. Sulla cute esposta alla puntura dei flebotomi si forma lentamente una lesione unica consistente in un infiltrato nodulare, che raggiunge le dimensioni di un'oliva, scarsamente dolente, con tendenza alla regressione in esito cicatriziale. In Africa settentrionale si osserva che spesso la lesione attraversa una fase di ulcerazione (forma cutanea umida) prima della guarigione, mentre Leishmania aethiopica produce noduli multipli che si possono diffondere sul mantello cutaneo. Specie in quest'ultimo caso, è necessaria la chemioterapia con prodotti antimoniali per via generale. La conferma diagnostica si basa sull'evidenziazione microscopica del parassita, ottenuta per scarificazione del nodulo o, nelle forme ulcerose, dei margini dell'ulcera. La sierologia risulta invece negativa. Le forme mucocutanee sono riscontrabili esclusivamente nell'America tropicale e, colpendo anche le labbra, il palato, la mucosa nasale, sono passibili di evoluzione infausta. Tripanosomiasi americana o malattia di Chagas. Si calcola che nelle zone rurali dell'America tropicale circa 20 milioni di individui siano parassitati dal Trypanosoma cruzi, veicolato da grosse cimici alate, le triatomine. Queste ospitano il tripanosoma in forma infettiva nell'intestino e, al momento di assumere il pasto ematico, lo depositano sulla pelle. Da qui il parassita guadagna i tessuti e i vasi attraverso microlesioni cutanee; sul punto di innesto può originarsi inizialmente una formazione nodulare (chagoma), che regredisce in poche settimane. Il tripanosoma tende a localizzarsi elettivamente nelle fibrocellule muscolari e nei gangli del sistema nervoso autonomo. La fase acuta, che si verifica in circa il 10% dei casi sintomatici e prevalentemente nell'infanzia, si manifesta clinicamente e in modo eclatante con febbre, epatosplenoadenomegalia e/o diarrea e/o interessamento miocardico fino al quadro dello scompenso cardiaco e/o di grave meningonevrassite; l'esito letale interessa circa un decimo dei pazienti. In una parte più esigua degli individui infetti, poi, il processo cronicizza e, a seguito del danno a carico dei miociti e dei plessi nervosi autonomi, emergono due diversi quadri clinici. Il primo è la cardiopatia chagasica, che rappresenta la più comune causa di insufficienza cardiaca nelle aree di endemia di Trypanosoma cruzi e si manifesta con scompenso cardiaco cronico, aritmie, embolie, morte improvvisa. Nelle zone geografiche colpite si tende a interpretare il blocco di branca destro come segno iniziale della cardiopatia. Specialmente Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 16 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi tra i 25 e i 45 anni di età la prognosi riveste carattere di gravità. L'altro quadro clinico è quello della sindrome megalica, con megacolon (stitichezza ingravescente), megaesofago (disfagia), bronchiettasie (tosse, espettorato), dilatazione della vescica urinaria e degli ureteri (disturbi urinari, infezioni urinarie sovrapposte). La diagnosi eziologica si avvale della dimostrazione del tripanosoma direttamente nel sangue (esame microscopico previa colorazione, dimostrazione del genoma) o attraverso emocoltura. Nelle forme croniche la presenza del parassita nel sangue tende a negativizzarsi e assume significato la presenza degli anticorpi sierici. Tripanosomiasi africane. Sono antropozoonosi rurali esclusive di alcune regioni africane determinate da Trypanosoma gambiense (Africa centrale e occidentale) e da Trypanosoma rhodesiense (Africa a est del 30° meridiano), con serbatoio nell'uomo stesso (Trypanosoma gambiense), nei bovini e nelle antilopi. I parassiti vengono trasmessi da mosche ematofaghe (glossine o mosche tse-tse); ogni anno si verificano circa 25.000 casi. La forma orientale, delle savane, provocata da Trypanosoma rhodesiense è la meno comune e decorre con febbre elevata e irregolare, epatosplenoadenomegalia, edema del volto, eruzioni cutanee, precoce interessamento neurologico (dopo poche settimane). Nei casi più gravi e acuti, specie nell'infanzia, il quadro si fa ipertossico, con febbre molto alta, compromissione miocardica ed esito infausto in meno di un mese. La forma causata da Trypanosoma gambiense è la più frequente e inizia egualmente con febbre irregolare, epatosplenomegalia, più spiccata adenomegalia cervicale ed eruzioni cutanee, ma tende verso la cronicizzazione e la fase neurologica, che è dilazionata di vari mesi rispetto all'esordio. La polarizzazione cerebrale giustifica il sinonimo di 'malattia del sonno', in quanto, insieme con la febbre, il prurito cutaneo ossessivo e l'emaciazione, compare una sindrome letargica che, insieme con parestesie, spunti psicotici e paralisi, comporta l'esito fatale in pochi mesi. Costituisce criterio probante, per confermare il sospetto clinico, la dimostrazione dei tripanosomi o dei loro antigeni nel sangue periferico, nell'aspirato dei linfonodi cervicali e, nella fase di polarizzazione cerebrale, nel liquor. Lambliasi o giardiasi. È un'infezione fecale-orale, tipica dell'infanzia, presente in Italia nell'1-3% dei bambini in età scolare, sostenuta da Giardia intestinalis (detta in passato Lamblia intestinalis), protozoo che colonizza elettivamente nel duodeno e nell'intestino tenue prossimale. Nei soggetti immunocompetenti essa tende alla risoluzione spontanea, mentre negli individui immunocompromessi tende a cronicizzare, provocando una diarrea cronica debilitante. Rientra tra gli agenti trasmessi sessualmente. Nel soggetto normale l'infezione può decorrere asintomatica oppure in modo manifesto, caso in cui, dopo un'incubazione di circa 2 settimane, esordisce con dolori addominali vaghi e scariche diarroiche poltacee o liquide con presenza di muco. Il quadro clinico regredisce spontaneamente in 4-6 settimane. La diagnosi di laboratorio si basa sull'evidenziazione copromicroscopica delle forme vegetative e/o cistiche del parassita, Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 17 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi oppure sulla dimostrazione dei suoi antigeni nelle feci. Più sensibile risulta la ricerca del parassita nel succo duodenale. Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 18 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi 6. Virus Il termine virus (dal latino virus, "veleno") indicava originariamente la sostanza nociva (tossina) responsabile di una malattia oppure il microrganismo produttore della stessa. Attualmente viene usato esclusivamente per designare una classe di organismi, di natura non cellulare e di dimensioni submicroscopiche, incapaci di un metabolismo autonomo e perciò caratterizzati dalla vita parassitaria endocellulare obbligata. Quando un virus riesce a penetrare all'interno di una cellula con la quale è venuto in contatto, il suo genoma si replica e viene tradotto all'interno della cellula ospite obbligandola alla sintesi di proteine virali e quindi alla replicazione del virus. Il genoma virale può essere costituito da DNA o da RNA, cosicché si distinguono virus a DNA, o Desossivirus, e virus a RNA, o Ribovirus. Questi sono i più piccoli microbi in grado di causare malattie infettive, costituiti da materiale genetico e proteine; sono incapaci di vita autonoma e per questo infettano le cellule dell’organismo e vi si moltiplicano, danneggiandole. I virus respiratori più comuni sono rappresentati dai virus del raffreddore (rinovirus), dai virus influenzali, dai virus respiratori sinciziale e dagli adenovirus (così chiamati perché inizialmente isolati dalle adenoidi). I virus respiratori sono agenti infettivi responsabili di molte riacutizzazioni sia asmatiche che di BPCO (in questo caso possono anche complicarsi con infezioni batteriche). A differenza delle infezioni batteriche, quelle virali non sono sensibili agli antibiotici. I farmaci antivirali sono in genere poco efficaci e quando possibile la migliore prevenzione per le infezioni virali respiratorie è rappresentata dalla vaccinazione. Per questo motivo in tutti i malati di asma o BPCO il Ministero della Salute Italiana raccomanda la vaccinazione anti- influenzale. Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 19 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 20 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi 7. Batteriofago Particella virale submicroscopica (detta anche fago), endoparassita obbligata della cellula batterica, di cui provoca la lisi. I b. sono stati raggruppati in sei tipi differenti (A, B, C, D, E, F). Come i virus, i b. sono costituiti da DNA o da RNA e sono circondati da un rivestimento proteico, il capside. Le dimensioni dei b. sono variabili; alcuni possono essere molto piccoli e contenere 5 o 6 geni, altri molto grandi, e contenerne più di 100. In base al diverso ciclo biologico si distinguono b. virulenti e b. temperati. In entrambi i casi il ciclo vitale inizia con l’adesione del b. alle cellule batteriche ospiti, mediante proteine virali che riconoscono recettori specifici delle superfici batteriche. Successivamente l’acido nucleico viene iniettato all’interno della cellula batterica. La moltiplicazione dei b. virulenti dà luogo a un ciclo litico; l’acido nucleico si replica subito dopo il suo ingresso e se ne formano centinaia di copie. Alla sintesi delle proteine capsidiche segue la fase di assemblaggio tra i genomi e le strutture proteiche virali, per formare particelle fagiche complete infettanti che sono rilasciate dopo la lisi della cellula batterica. I b. temperati, contenenti sempre DNA a doppio filamento, possono passare attraverso un ciclo litico, oppure attraverso un ciclo alternativo definito ciclo vitale lisogeno. In questo caso i geni del b. sono repressi e l’acido nucleico virale viene integrato nel cromosoma del batterio ospite. Il genoma fagico integrato viene definito profago, i batteri che contengono il profago si chiamano batteri lisogeni e la situazione di integrazione viene definita lisogenia. BATTERIOFAGO - Ciclo vitale di un b.: a, attacco di una cellula batterica da parte di un b. Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 21 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi 8. Prione È considerato omologo ad un virus patogeno sebbene le sue proprietà biochimiche si discostino dalla classica definizione di virus, dove l'informazione genetica viene veicolata da acidi nucleici; essi aprono probabilmente il campo ad una nuova classe di agenti biologici. I prioni sono causa di una serie di malattie in una varietà di organismi, tra cui l'encefalopatia spongiforme bovina (BSE, nota anche come "malattia della mucca pazza") in bovini e la malattia di Creutzfeldt-Jakob (CJD) negli esseri umani. Tutte le malattie animali da prioni note influenzano la struttura del Sistema nervoso centrale o di altri elementi neurali dei tessuti, e tutti sono attualmente incurabili e sempre letali. La sua modalità di infezione è data da una particolare catena proteica alfa e beta ripiegata in maniera scorretta, che induce altre proteine ad assumere la stessa conformazione anomala. Queste proteine sono poi in grado a loro volta di infettare le proteine adiacenti. Studi recenti effettuati da ricercatori tedeschi, hanno portato alla luce meccanismi secondo i quali questi agenti infettivi, responsabili delle suddette malattie sarebbero trasmissibili per via aerea (un minuto di esposizione ad un aerosol con prioni è sufficiente per provocare la malattia). Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 22 di 23  Emanuela Santoro – I microrganismi Bibliografia Fabio Fanti, Biologia Microbiologia eLaboratorio,Calderini, Milano 2003. Fabio Fanti, Righi L. Elementi di microbiologia generale e tecnica di laboratorio. Calderini Editore. Michael T. Madigan, John M. Martinko, Jack Peter, Brock, Biologia dei microrganismi (Vol.1), Milano, Casa Editrice Ambrosiana, 2003 Rodney D. Adam, Biology of Giardia lamblia, Clinical Microbiology Reviews, luglio 2001. F. Dianzani et al., Manuale di virologia medica, Milano, McGraw-Hill Libri Italia, 1997. B.N. Fields, D.M. Knipe, P.M. Howley, Virology, Philadelphia, Lippincott-Raven, 1995 P.Introzzi, Trattato Italiano Di Medicina Interna. Parte quarta, Malattie infettive e parassitarie, vol.II pp.1063,1083,1087. Attenzione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studente ed è coperto da copyright. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anche parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633). 23 di 23