Batteriologia Speciale - Lezione 10 (15-10-24) PDF

Lezione 10, 15.10.24 BATTERIOLOGIA SPECIALE Si analizzeranno i “nomi e cognomi” dei batteri trattati fino ad ora. Questo significa conoscere le caratteristiche di un determinato batterio e comprendere in modo chiaro quali tessuti può infettare e quali pato...

Lezione 10, 15.10.24 BATTERIOLOGIA SPECIALE Si analizzeranno i “nomi e cognomi” dei batteri trattati fino ad ora. Questo significa conoscere le caratteristiche di un determinato batterio e comprendere in modo chiaro quali tessuti può infettare e quali patologie può causare. Si valuteranno tutte le diverse famiglie batteriche che possono infettare l’uomo, considerando insieme le caratteristiche e le molecole che possono fornire informazioni sulla loro capacità patologica (ad esempio, la produzione di tossine che possono generare una patologia) STAFILOCOCCHI Batteri gram +, "cocchi" cioè batteri con struttura tondeggiante, visualizzabile al microscopio. "Stafilo" significa "grappolo", indicando strutture concatenate visibili al microscopio. Sono aerobi-anaerobi facoltativi, il che significa che riescono a vivere sia in condizioni di presenza che di assenza di ossigeno. Sono batteri ubiquitari, presenti in tutti gli ambienti, e fanno parte della nostra microflora normale della pelle e delle mucose. Sono resistenti all’ambiente esterno, al calore e all'essiccamento. Essendo batteri ubiquitari, entrano facilmente in contatto con l’uomo e possono causare infezioni e malattie, che vengono curate con antibiotici. Per questo motivo, tali patogeni stanno acquisendo nel tempo multiresistenza agli antibiotici. Gli stafilococchi vengono suddivisi in base alla capacità di espressione della coagulasi; possono essere: - Coagulasi positivi - Coagulasi negativi Gli stafilococchi si possono quindi classificare in base alla capacità di produrre l’enzima coagulasi. Per dimostrare questo, delle colonie di stafilococco vengono messe su piastre di Petri, costituite da un terreno gelatinoso contenente al suo interno fattori di crescita (aminoacidi e zuccheri) indispensabili per la crescita del batterio. Questo tipo di terreno di coltura contiene anche delle emazie. Nel momento in cui il batterio è coagulasi positivo, riesce a lisare le emazie (fa fuoriuscire il loro contenuto). Il globulo rosso, che fisiologicamente risulta rosso per la presenza di emoglobina e quindi di ferro al suo interno, se liso fa precipitare l’emoglobina e risulta quindi bianco/trasparente. Le colonie di stafilococco aureus coagulasi positivo hanno lisato il globulo rosso e acquisiscono una colorazione gialla (si macchiano del colore dato dall’emoglobina fuoriuscita dalle emazie). Le colonie che rimangono bianche, visibili come capocchie di spillo, sono coagulasi negative. Vi è un batterio singolo che cresce, formando una colonia visibile bianca. 1 Stafilococco aureus: La specie più importante per quanto riguarda le patologie umane tra gli stafilococchi è lo Stafilococco Aureo. Lo Stafilococco Aureo si va a localizzare principalmente su cute, naso-faringe e vagina. Si tratta dunque di un batterio opportunista, non crea una patologia fino a quando non si trovi in una condizione favorevole. Condizioni favorevoli: Capacità di proliferare. Capacità di produrre fattori di virulenza, ovvero dei fattori che rendono il batterio più resistente alla risposta immunitaria del nostro corpo e più resistente alle difese che il nostro corpo mette in atto. Fattori di virulenza: Componente strutturale del batterio ovvero la capsula, struttura non necessaria per la sopravvivenza del batterio, ma quando è presente rende il batterio più resistente, rende possibile la sopravvivenza del batterio all’attacco dei macrofagi (fagocitosi), rende il batterio invisibile al sistema immunitario (se la capsula contiene al suo interno sostanze come l’acido ialuronico). Enzimi, come catalasi e coagulasi, servono al batterio per vivere meglio all’interno del nostro organismo - Coagulasi = servono al batterio per liberarsi dalle strutture come coaguli (aggregati di fibrina che imbrigliano il batterio e gli impediscono il movimento) - Catalasi = degrada i cataboliti dell’ossigeno (questo batterio sta bene in presenza di ossigeno) Tossine (sostanze tossiche per il nostro corpo, daranno lo spettro di malattia associata a quella tipologia di infezione): - TSST = tossina sindrome shock tossico - Diverse enterotossine = tossine che danno problemi a livello enterico (intestinale), causerà quindi tossinfezioni alimentari ovvero intossicazioni date dall’assunzione di una tossina o del batterio stesso presente negli alimenti (es. comune diarrea causata da infezione batterica). Questa tipologia di tossine crea uno sbilanciamento degli elettroliti tra il lume intestinale e la cellula, che porta ad un richiamo di acqua nel lume intestinale, causando dunque la diarrea associata. Malattie causate da Stafilococco Malattie in diversi distretti corporei causate da tossine tipicamente prodotte da alcuni ceppi di stafilococco aureo: Sindrome della cute scottata: tossine collocate a livello epidermico e cutaneo; sindrome tipica in bambini e neonati, caratterizzata da pelle arrossata. Enterocolite. 2  Shock tossico: tossine che causano cambiamenti della pressione a livello vascolare e quindi shock pressori nel corpo. Intossicazione alimentare. Se lo stafilococco si colloca a livello della pelle e prolifera, può causare la formazione di follicolite, acne e foruncoli. L’acne ha una base ormonale e infiammatoria, associata però alla presenza di batteri che proliferano sulla cute. Se questo tipo di infezione riesce a raggiungere il sangue, possiamo avere problemi di setticemia. Questa infezione può anche raggiungere le ossa in caso di trauma (ad esempio, se qualcosa penetra all’interno del nostro corpo riuscendo a raggiungere siti profondi, fino anche all’osso), causando osteomieliti. L’infezione a livello cardiaco da parte di stafilococco causa endocarditi. A livello del sistema nervoso centrale, questo genere di infezione può essere causa di meningiti (accumulo di liquidi a livello delle meningi). STREPTOCOCCHI Sono batteri Gram +, con una struttura a cocchi che si presentano generalmente in catene. Possono essere capsulati quando sono patogeni e sono aerobi-anaerobi facoltativi. Anche gli streptococchi sono classificabili in base alla loro capacità di creare cambiamenti nel terreno di coltura nel quale vengono posizionati, ovvero la loro capacità di lisare i globuli rossi su un terreno contenente emazie (agar-sangue). Si suddividono in tre sottofamiglie: Alfa emolitici: emolisi incompleta (lisano le emazie ma con forza minore, non riescono a lisarle tutte); le colonie risultano verdognole (detti viridanti). Beta emolitici: danno emolisi completa; le colonie tendono a diventare giallognole. Gamma emolitici: non emolitici, non causano lisi delle emazie; le colonie rimangono bianche. Gli streptococchi possono essere anche classificati in base a un carboidrato C collocato a livello della parete batterica. In questo senso, vengono classificati in diversi sottogruppi, da A a T. Streptococco piogene: Principale streptococco patogeno per l’uomo. Cocco, Gram +, beta – emolitico (totalmente emolitico), gruppo A di Lancefield. (Presenta il carboidrato A sulla sua parete batterica) È normalmente presente principalmente nella nostra orofaringe, ovvero fa parte della nostra microflora orale, si tratta dunque di un batterio opportunista. Spesso si trova anche a livello di intestino, vagina e della cute. Questo batterio resta nel nostro organismo senza causare malattia, se non in caso di immunodepressione o in soggetti che non riescono a produrre anticorpi specifici che controllano la proliferazione del microrganismo. 3 La trasmissione dello streptococco piogene avviene attraverso l’aerosol respiratorio. Vi è anche la possibilità che venga trasmesso attraverso il contatto diretto della cute lesionata con una superficie o un soggetto infetto. In coltura si osservano le colonie giallognole, tipiche di un beta – emolitico. I fattori di virulenza dello streptococco piogene sono: Capsula ricca di acido ialuronico: questo rende il batterio invisibile al nostro sistema immunitario, poiché l’acido ialuronico è un componente del nostro corpo e quindi viene riconosciuto come una molecola "self". La presenza di questa capsula conferisce al batterio una forte attività antifagocitaria, aumentando di conseguenza la sua patogenicità. Il sistema immunitario innato (macrofagi) non riconosce il batterio e non lo fagocita, permettendo la sua permanenza all’interno dell’organismo e la conseguente infezione. Proteina M: oltre a funzionare come adesina, blocca la fagocitosi (insieme alla capsula) e degrada il fattore C3b. Il C3b è uno dei componenti della cascata del complemento, fondamentale per l’attivazione della risposta infiammatoria all’interno delle cellule; dunque, anche se viene riconosciuto dalle cellule del sistema immunitario, ne blocca la loro attivazione (interferendo con il sistema immunitario). Enzimi che entrano e degradano i tessuti: lipasi, tripsine, ialuronidasi, proteasi, collagenasi. C5a peptidasi: inattiva il componente del complemento C5a, eliminandone l’azione chemiotattica. Il C5a ha una funzione attraente delle cellule fagocitarie; se viene degradato si blocca la capacità del sistema immunitario di richiamare le altre cellule immunitarie. Capacità di produrre tossine: streptolisine S e O che sono in grado di lisare i leucociti, le piastrine e gli eritrociti, danneggiando le cellule deputate a controllare la proliferazione Quando queste cellule vengono lisate rilasciano nell’ambiente esterno enzimi lisosomiali, i quali degradano ulteriormente il tessuto che viene infettato. Produzione di esotossine pirogene: causano innalzamento febbrile, shock emodinamici e collasso. Agiscono da superantigeni (un antigene è una sostanza che può indurre l’attivazione del sistema immunitario se riconosciuta come non self). I superantigeni sono molecole che iperattivano il sistema immunitario, in particolare i linfociti, che cominciano a produrre molte citochine (T-helper). Questo provoca eventi a cascata che portano a shock emodinamico e collasso. Si verificano quindi modificazioni a livello emodinamico, con vasodilatazione dei vasi sanguigni, che provoca collasso cardiocircolatorio. Classificazione esotossine pirogene: SPE-A = responsabile dell’eritema della scarlattina (quindi streptococco piogene è agente eziologico della scarlattina), malattia esantematica a base batterica. SPE-B = spesso associata a gravi lesioni e infezioni da streptococco piogene, come la fascite necrotizzante (necrosi dei tessuti). Questa tossina induce necrosi dei tessuti, causando infiammazione e degradazione dei tessuti profondi. 4 Malattie causate da S. pyogenes: Questo batterio è responsabile di malattie infiammatorie acute, quali: faringite (angina streptococcica), tonsillite, polmonite, otite, scarlattina, sindrome da shock tossico, sepsi, cellulite, erisipela e meningite. Queste sono tutte condizioni infiammatorie acute (piogeniche) che si evidenziano con una prima infezione da parte del microrganismo. Possono seguire anche delle sequele non suppurative, non evidenziate da iperproliferazione del microrganismo. L’infezione acuta si risolve, ma permane una presenza significativa di questo microrganismo nel nostro corpo, portando a effetti quali: febbre reumatica acuta e glomerulonefrite. Glomerulonefrite = forte infiammazione a livello del tratto urinario, specialmente nei glomeruli renali, dovuta a un’infezione localizzata. Febbre reumatica acuta = febbre continua, che si presenta in specifiche ore della giornata, senza essere associata a una condizione infiammatoria acuta. L’infezione si localizza in tessuti e organi non facilmente raggiungibili dai trattamenti, causando un’infiammazione subclinica nella quale si verifica un continuo ripresentarsi di eventi febbrili. Si chiama "reumatica" perché i soggetti manifestano forte dolore alle articolazioni, associato a una cascata di infiammazione che permane anche a bassi livelli all’interno dell’organismo. Questa condizione è tipica del periodo adolescenziale.. Sequele non suppurative: normalmente, lo streptococco piogene induce una condizione di infiammazione acuta, legata alla produzione di tossine all’interno dell’organismo. Questo tipo di infezione si risolve in autonomia o con l’utilizzo di un farmaco (antibiotico). Se l’infezione persiste all’interno dell’organismo e si localizza in tessuti o organi più difficilmente raggiungibili dai trattamenti farmacologici, si instaurano queste sequele non suppurative. Si tratta quindi di condizioni infiammatorie causate da precedenti infezioni non completamente risolte, che si manifestano in modi particolari (febbre reumatica acuta, glomerulonefrite). Per formulare una diagnosi è necessario analizzare la produzione anticorpale, ovvero verificare se il soggetto presenta valori aumentati per quanto riguarda gli anticorpi contro lo streptococco piogene (IgG molto alte). Lo streptococco può essere identificato con una colorazione in microscopia. Questo tipo di batterio è inoltre particolarmente sensibile alla bacitracina, quindi si osserverà una zona di mancanza di crescita. 5 Streptococcus pneumoniae: Agente eziologico della maggior parte delle polmoniti, ma può essere associato anche a meningiti, sinusiti, otite media e batteriemia. Localizzato prevalentemente a livello del tratto respiratorio ed a livello polmonare. Cocco, Gram +, aerobio – anaerobio facoltativo. Via di trasmissione respiratoria. I fattori di patogenicità sono: Capsula = funge da sistema antifagocitario. Produzione di sostanza C = collocata nella parete cellulare del batterio, interagisce con la proteina C-reattiva, molecola che aumenta nel siero in caso di forte infiammazione. Questa interazione attiva la cascata del complemento e porta alla liberazione di mediatori dell’infiammazione; potenzia dunque l’infiammazione, aumentando la distruzione dei tessuti. Produzione di autolisina = proteina normalmente in forma inattiva, che in certi casi (ad esempio, a causa dell’invecchiamento del batterio) può attivarsi causando l’autolisi del batterio. Durante questo processo, il batterio si lisa e rilascia un’altra proteina chiamata pneumolisina, che agisce come un’esotossina. La pneumolisina, legandosi al colesterolo delle membrane, crea dei fori, portando alla lisi della cellula. Quando il batterio va incontro a senescenza e si lisa, causa anche la lisi delle cellule circostanti dell’ospite. Produzione di ialuronidasi = enzima che taglia l’acido ialuronico (sostegno dei tessuti), facilitando la diffusione del batterio all’interno dei tessuti. Mettendo in atto tutte queste caratteristiche, il batterio crea un ambiente favorevole allo sviluppo delle infezioni all’interno di un distretto che dovrebbe rimanere sterile, come quello polmonare. Crea quindi focolai di infiammazione con iperproliferazione dei batteri e lisi delle cellule circostanti, visibili anche nelle radiografie come aree più scure nei polmoni. Sistemi specifici di identificazione: - Esame colturale - Identificazione in base alla sensibilità all'optochina - Identificabile in base alla presenza di capsula o di autolisine Streptococcus mutans: Agente eziologico della carie dentale, è localizzato nel cavo orale. I batteri, quando esprimono la capsula, diventano capaci di aderire alla dentina dei nostri denti. A questo livello, il batterio fermenta gli zuccheri presenti nel cibo che ingeriamo e produce acidi (cataboliti, per esempio acido lattico) che vanno a intaccare lo smalto dei denti (la porzione protettiva esterna del dente). Questo viene quindi demineralizzato, e il 6 batterio riesce a entrare all’interno del dente, causando i danni associati. Lo streptococco mutans è associato anche alle malattie parodontali, dovute a un accumulo di placca (accumulo di proliferazione batterica) a livello dei solchi gengivali. L’accumulo di placca e l’infiammazione costante possono cronicizzare, progredendo in una parodontite, che comporta lo scollamento del foglietto gengivale dal dente, con un aumento dello sviluppo di ascessi. CLOSTRIDI I clostridi sono batteri in grado di produrre spore, ovvero strutture di resistenza che li rendono più pericolosi, in quanto capaci di sopravvivere nell’ambiente esterno e causare patologie. Producono anche tossine. Clostridium perfringens: Batterio che può essere semplicemente commensale, o può causare patologie per la sua capacità di produrre 12 tossine differenti. Tossina alfa = provoca lisi degli eritrociti, dei leucociti e delle cellule endoteliali. Enterotossina = (crea squilibrio nella concentrazione degli ioni nel lume intestinale) e diversi enzimi degradativi (proteasi, ialuronidasi, collagenasi), in grado di distruggere i tessuti e promuovere la diffusione dell’infezione. Patologie associate: Gangrena gassosa = associata all’introduzione, a causa di ferite e traumi, di spore all’interno dei tessuti. Questo causa danni importanti, come una diminuzione dell’apporto di flusso sanguigno nel tessuto interessato dall’infezione; il risultato finale è quindi una necrosi significativa dei tessuti stessi. Si chiama "gassosa" perché, avvicinando l’orecchio alle zone di infezione, si sente una sorta di crepitio, causato dalla fermentazione dei carboidrati tissutali che producono gas. Cellulite anaerobia = infezione dei tessuti connettivi (non invade i tessuti muscolari); provoca una forte necrosi dei tessuti. 7