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BATTERIOLOGIA
Lezione 1 – 07.03. Quando parliamo di microrganismi possiamo dire che sono presenti un po’ ovunque:
- Ambiente: nel suolo, acqua, aria, cibi e materiali che utilizziamo
- Organismi: in tutte le superfici degli organismi viventi vegetali e animali (uomo compreso); crescono abbondantemente nel cavo orale, nell’apparato respiratorio, nel tratto intestinale (il più colonizzato). Per quanto riguardo la microbiologia/batteriologia, è chiaro che possiamo trovare la microbiologia medica (si occupa delle malattie). Quando parliamo di malattie, la prima cosa da fare è la ricerca attraverso esami di laboratorio, ad esempio se dobbiamo ricercare la meningite, sappiamo che essa può essere dovuta sia ad un batterio, ad un virus o ai miceti, quindi dobbiamo essere anche in grado di saper distinguere perché in laboratorio non possiamo/dobbiamo fare 2000 analisi, quindi viene in aiuto il medico con l’anamnesi del paziente. Questi microrganismi sono presenti nel nostro organismo , e vengono definiti come microbiota (o flora microbica ), cioè l’insieme dei microrganismi che ci colonizzano (presente in tutti gli apparati); da non confondere con il microbioma , ovvero l’insieme dei geni del microbiota. Molto spesso si fanno delle indagini (indagini genetiche) per vedere quali e quanti microrganismi ci colonizzano. Ci sono diversi studi che dimostrano come alcune patologie (soprattutto infiammatorie) sono legate ad uno squilibrio del microbiota. Dobbiamo dire che le cellule batteriche del nostro organismo vivono in simbiosi (cioè, le popolazioni batteriche in ogni caso ne hanno un beneficio, perché trovano “spazio” per potersi moltiplicare, ma anche noi ne traiamo un beneficio), ecco perché spesso si utilizza anche il termine probiotico per evidenziare come questi organismi apportano all’uomo un beneficio. Il microbiota colonizza ogni superfice del corpo umano sia esterne, che quelle che sono a contatto con l’esterno (es: il cavo orale). Invece, troviamo anche degli apparati non colonizzati come il cuore e il sangue, il SNC… Dal punto di vista di un microbiologo questo è importane perché serve a capire se c’è la presenza di un patogeno all’interno di una di questi organi sterili , significa che c’è una patologia. Ma perché è utile la funzione del microbiota? Perché questi batteri producono delle vitamine del gruppo B, vitamina K , acido folico (importante per i fattori di crescita; noi non riusciamo a sintetizzare). Inoltre, i batteri presenti hanno funzione competitiva con i patogeni (perché occupano spazio, ad esempio sulle mucose, quindi i patogeni non riescono ad “agganciarsi”).
Producono sostanze chiamate batteriocine (tossine antibatteriche), che hanno attività antimicrobica, per difendere la propria nicchia replicativa. Infine, stimolano la produzione di anticorpi cross-reattivi. Possiamo osservare le cellule della mucosa che vengono a contatto con dei batteri colonizzatori, che vano a stimolare il sistema immunitario, fanno interferenza; quindi, i patogeni non riescono a colonizzare e aderire. Al contrario, riescono a colonizzare quando si ha il fenomeno della disbiosi , cioè un’alterazione del microbiota. Il microbiota viene alterato, ad esempio tramite via antibiotica (perché questi non riescono a distinguere tra patogeno e non), oppure a livello cutaneo, orale o vaginale, troviamo delle sostanze (disinfettanti) che a volte distruggono il film protettivo. Tutto questo provoca un abbassamento delle difese immunitarie , che quindi ci rende più suscettibili alle infezioni. Un esempio che possiamo riportare è quello dell’ambiente vaginale, dove il pH deve essere acido, perché sono presenti i lactobacilli che permettono l’acidità dell’ambiente. Se il lactobacillo viene meno, per motivi fisiologici (es: menopausa; terapia antibiotica; lavande vaginali aggressive), il pH inizia a risalire (quindi tende a diventare basico) e questo provoca un’ invasione e proliferazione di agenti patogeni potenziali , come la candida albicans (che normalmente è presente nel nostro microbiota, ma se rimane “da sola” inizia a proliferare e quindi dare delle patologie), che viene anche definita come patogeno potenziale (come tutti i batteri, di norma, presenti nel nostro microbiota). Altri esempi possono essere anche a livello cutaneo: dopo esserci feriti la prima cosa che facciamo è disinfettare, ma non tanto perché l’oggetto con cui mi sono ferita è sporco, ma per evitare che i batteri normalmente presenti sulla cute entrino in contatto con il sangue; altri esempi possono essere dati dall’uso degli oli solari , favoriscono la moltiplicazione di funghi (in particolare i funghi lipofili ); altro esempio può essere dato da batteri intestinali (E. Coli) che causano la peritonite (infiammazione del peritoneo), perché i batteri intestinali riescono a raggiungere il peritoneo a causa di una perforazione dell’intestino (dovuta a forti infiammazioni). Questo è importante perché, quando batteri intestinali vanno in circolo si ha la setticemia (dovuta proprio a batteri che vanno ad un ambiente colonizzato ad uno sterile). La maggior parte delle infezioni delle vie urinare sono dovute ad agenti che sono presenti nel nostro intestino, perché questi batteri dall’intestino possono “risalire” attraverso l’uretra e portano l’infezione a livello della vescica, dove questi batteri si moltiplicano (casi in cui il microbiota può divenire patogeno). Quindi il caso di quelle infezioni endogene , cioè, dovute ai microrganismi che sono all’interno.
Cerchiamo di descrivere quali sono le tappe dell’infezione :
- L’ ingresso del microrganismo nell’organismo
- La replicazione nella sede di primo impianto
- Eventuale diffusione dalla sede di primo impianto e conseguente disseminazione ad organi bersaglio; oppure può anche rimanere localizzato , come ad esempio orzaiolo. Molto spesso i microrganismi da dove entrano poi escono , cioè se ad esempio si ha un’infezione a livello genitale, significa che il microrganismo entra dai genitali ed uscirà da quest’ultimi; stessa cosa vale per il tratto respiratori.
- Passaggio del microrganismo dall’ospite infetto all’ambiente e/o in altro ospite. Quindi le malattie possono avere origine
- Endogena (provenire dall’interno), cioè un aumento abnorme di una o più specie presenti in un determinato distretto dell’organismo a causa di un’ alterazione dell’equilibrio dell’ecosistema. Queste malattie di origine endogena sono quindi dovute ai commensali. Tra le malattie più frequenti possiamo, ricordare le peritoniti traumatiche, infezioni delle basse vie urinarie (BVU) da batteri intestinali; per queste malattie ovviamente si interviene chirurgicamente.
- Esogena (provenire dall’esterno), per queste dobbiamo fare una distinzione in: o Trasmissione verticale, ovvero quando un’infezione si trasmette dalla madre al feto ; non solo è in grado di infettare il prodotto del concepimento, ma in base al periodo di gestazione possono dare aborto, malformazioni o nati morti. ▪ Si parla anche di infezioni prenatali , cioè infezioni acquisite dalla madre e/o dal feto in un qualunque periodo prima della nascita , il patogeno ci arriva per via ematica (giungono al feto attraverso la placenta) o via ascendente (raggiungo il feto dalla vagina mediante alterazioni o rotture delle membrane fetali), tra i più frequenti troviamo la rosolia, HIV… ▪ Si parla, invece, di infezioni perinatali o connatali , quando sono le infezioni acquisite da neonato durante il parto , e sono causati dai microrganismi presenti nel tratto genitale femminile, quindi quando il bambino, durante il parto, attraversa la vagina si infetta; tra questi ricordiamo herpes, papillomavirus, streoticoccous agalactiae (polmoniti). Ecco perché prima del parto di deve fare un tampone. ▪ Infine, abbiamo infezioni post-natali , cioè tutte quelle infezioni acquisite dopo il parto , anche attraverso il latte materno; tra queste possiamo ricordare il tetano neonatale (ormai eliminato grazie ai vaccini)
Quindi, in breve, le malattie esogene sono quelle che derivano da una sorgente esterna , cioè altri umani infetti (portatori sani, malati, sani), da animali infetti (zoonosi) ed ambiente Quando noi abbiamo penetrazione passiva per immissione diretta del microrganismo nel circolo linfo-ematico, attraverso morso di un animale, inoculazione o trasfusine di sangue, ferite, artropodi (zanzare, secche ecc…), quindi quando il patogeno va immesso direttamente nel sangue, le nostre difese immunitarie non riescono a sconfiggerlo; tra queste malattie ricordiamo il tetano, AIDS, epatite, rabbia Se la via di penetrazione è rappresentata dall’ingestione o inalazione, il microrganismo, deve superare le barriere anatomiche ed i sistemi di difesa del nostro organismo (fattori di virulenza). o Trasmissione orizzontale (può essere per via diretta o indiretta), può avvenire: ▪ Attraverso veicoli (oggetti, ingestione di alimenti o bevande contaminate ), come la salmonella, enterococchi, epatite A ed E. L’agente infettante è localizzato nell’apparato digerente e viene eliminato con le feci , per questo si parla di circuito oro-fecale. ▪ Per via aerogena , l’inalazione diretta di aerosol di secrezioni respiratorie di soggetti infetti; l’agente infettante si trova nelle goccioline di Pflugge eliminate con tosse, starnuti, linguaggio parlato. Alcuni esempi di batteri sono quelli che causano meningite, quelli della tubercolosi, coronavirus, ▪ Per contagio sessuale , con trasmissione diretta di agenti infettanti, eliminati da soggetti infetti con diversi secreti, direttamente sulle mucose del partner non infetto. Tra queste ricordiamo le malattie veneree o le malattie sessualmente trasmissibili (MST) ▪ Per inoculazione diretta / penetrazione traumatica , nei tessuti o nel sangue, di agenti infettanti attraverso: contatto con un animale infetto (zoonosi) anche attraverso il morso, come la rabbia puntura di artropode ematofago, una cosa importante riguardo questo punto è che l’infezione trasmessa da artropodi per l’uomo è accidentale e non esiste trasmissione interumana se non occasionalmente (trasfusione di sangue), quindi il vettore deve essere sempre un artropode penetrazione traumatica, tramite contaminati provenienti dall’ambiente possono trasmettere microrganismi se penetrano nei tessuti profondi, come epatice B, C; H
➢ Bacilli : possono presentare morfologia cilindrica ; la lunghezza del cilindro può essere talmente breve da far assumere alla cellula un aspetto intermedio tra cocchi e bacilli e prendono il nome di coccobacilli , se si dispongono a catenella prendono il nome di streptobacillo (es. helicobacter pylori). Tra questi tipi di batteri ricordiamo le enterobacteriaceae (Escherichia coli, Salmonella, Shigella, Yersinia pestis, Legionella pneumophilae, Haemophilus influenzae Clostridium tetani, Clostridium botulinum e Clostridium perfrigens Bacillus anthracis). Dal nome “entero” possiamo capire che sono presenti nel nostro intestino. ➢ Altri batteri possono presentare morfologia cilindrica ricurva (es. il vibrio cholerae), spiraliforme , cilindrica molto allungata. Qui possiamo osservare il Treponema pallidum , un tipo di batterio che viene trasmesso sessualmente, che da origine alla Sifilide. Questa immagine mostra la Leptospirosis, una malattia, che causa danni epatici, trasmessa dall'urina e dal sangue di roditori infetti. La Leptospira entra di solito attraverso tagli o contatto con le membrane mucose. Questo è il batterio Corynebacterium diphtheriae, fortunatamente grazie all’uso dei vaccini la Diphtherite è stata debellata. La malattia causava il gruppo Diphtherico, cioè un’ostruzione laringea nei bambini.
Torniamo ora a parlare della cellula batterica, dobbiamo distinguere i componenti fondamentali (presenti in tutte le cellule e necessari per la sopravvivenza, come la membrana citoplasmatica, il citoplasma, la parete batterica, DNA) e componenti accessori (presenti solo in alcuni casi e deputati a svolgere funzioni accessorie, ovviamente senza questi componenti il batterio riesce a sopravvivere lo stesso, come il flagello, le fimbrie che sono caratteristiche solo dei batteri patogeni). Grazie a questa immagine possiamo vedere meglio la differenza tra una cellula procariota (1) ed una eucariota (2). Tra le principali differenze possiamo sicuramente osservare la mancanza della membrana nucleare (nucleo) nella cellula procariota; i ribosomi che nella cellula procariota sono 70s mentre nella cellula eucariota sono 80S; assenza di mitocondri e reticolo endoplasmatico nella cellula procariota; la parete cellulare nei procarioti è costituta dal peptidoglicano , mentre negli eucarioti dai polisaccaridi (chitina, glucani, mannani); nella parete cellulare dei procarioti sono assenti gli steroli , al contrario degli eucarioti. Dobbiamo stare attenti quando parliamo delle spore , perché, anche essendo lo stesso termine, c’è una differenza tra la batteriologia e la micologia : nella micologia la spora rappresenta l’elemento che i funghi (cellula eucariote) hanno per la riproduzione sessuata; quando si parla di spore in batteriologia, quest’ultime sono una forma di resistenza agli agenti fisico-chimici che sono avversi (non per la riproduzione). Quando parliamo di dimorfismo è principalmente una caratteristica dei funghi, mentre quando si parla di dimorfismo nei batteri è solo limitato a particolari batteri come le Chlamydiaceae (clamidie). Il metabolismo per i batteri si introduce il concetto di eterotrofi/autotrofi, aerobi, anaerobi obbligati o facoltativi; mentre quando si parla di funghi essi possono essere solo eterotrofi (richiedono carbonio organico). Questa immagine rappresenta perfettamente la cellula batterica con tutti i suoi componenti.
funzione di stabilizzazione e compattamento, difatti hanno una struttura simile al colesterolo. e. Per quando riguarda i mesosomi , che sono delle invaginazioni, dobbiamo dire che servono da aggancio per il cromosoma batterico e durante la divisone cellulare partecipano alla formazione delle pareti trasversali. Andiamo a parlare ora delle funzioni della membrana citoplasmatica , che vale sia per cellule eucariotiche che procariotiche, ritroviamo:
- Barriera osmotica : l’osmosi è la diffusione passiva di una soluzione che passa da un’area di minor concentrazione ad un’area a maggior concertazione, quindi se noi prendiamo una cellula e la mettiamo in una soluzione isotonica non succede sulla, se la mettiamo in una soluzione ipotonica l’acqua dall’esterno passerà all’interno e quindi avverrà la lisi della cellula, quando la mettiamo in una soluzione ipertonica l’acqua dalla cellula uscirà fuori e quindi si avrà il raggrinzimento della cellula, ma sempre morte cellulare, quindi una delle funzioni della parete citoplasmatica è proprio quella di proteggere la cellula dalla lisi. A volte il trasporto dell’acqua, solo in alcuni batteri, è facilitato dalle acquaporine.
- Funzione di trasporto : o Trasporto semplice, cioè il trasporto che avviene in una molecola grazie a delle proteine che si trovano a livello della membrana o Traslocazione di gruppo (sistema fosfotransferasi), è un sistema di trasporto viene utilizzato per il trasporto di zuccheri (es. glucosio, mannosio e fruttosio) che vengono fosforilati grazie al sistema fosfotransferasico , che richiede fosfoenolpiruvato ( PEP ) e proteine trasportatrici: una proteina HPr e da 4 proteine enzimatiche (Enz I, IIa, IIb, IIc). Notiamo come il glucosio dall’esterno della cellula entra all’interno come glucosio 6 - P , quindi già pronto per la glicolisi, questo avviene perché a livello della membrana ci sono una serie di proteine enzimatiche (sia all’interno della membrana che transmembrana), questo sistema viene chiamato fosfotransferasico (dal nome capiamo che trasferisce un fosfato), ecco perché il glucosio diventa glucosio 6-P, quindi tutto comincia con il fosfoenolpiruvato (PEP) che si trasforma in piruvato e trasferisce il fosfato, che ha perso, al primo enzima che successivamente lo trasferisce agli enzimi accanto fino ad arrivare alla proteina transmembrana che trasferisce il fosfato al glucosio quando sta per entrare, ecco perché entra come glucosio 6-P.
o Sistemi ABC (escrezione di enzimi idrolitici e tossine), è un sistema che richiede energia (ATP) e proteine trasportatrici (ATP-binding cassette), queste proteine, che legano le sostanze, e sono proteine specifiche perché hanno un’affinità particolare per la sostanza che devono trasportare. Il trasporto ABC interviene quando il batterio produce una tossina che deve essere escreta, solo che, quando il batterio forma la tossina, quest’ultima, è ancora inattiva, allora queste proteine arrivano nello spazio periplasmatico nei batteri gram negativi e rimangono lì fino a quando il batterio deve buttare fuori la tossina, quindi seve essere attivata.
- Sito di sintesi della parete cellulare , qui avviene l’assemblaggio di lipidi complessi e di componenti della parete, grazie a delle proteine enzimatiche che formano legami glicosidici/peptidici tra i monomeri di peptidoglicano sintetizzati nel citoplasma.
- Sito di aggancio del cromosoma batterico , tramite i mesosomi (vedi anche qui )
- Sito di fosforilazione ossidativa e della pompa protone-motrice , ruolo analogo ai mitocondri Parliamo ora della parete cellulare , essa localizzata esternamente alla membrana citoplasmatica, la sua funzione principale è quella di proteggere il batterio dalla lisi osmotica perché, se noi trattiamo dei batteri con dei composti, come il lisozima, che ha azione antibatterica, perché va a scindere il legame degli zuccheri del peptidoglicano, quindi se noi trattiamo queste cellule con il lisozima notiamo che quest’ultimo inizia a distruggere parte della parete, per poi andare incontro a lisi. Tra le altre funzioni della parete troviamo ricordiamo il contenere siti recettoriali per i batteriofagi, che il batterio utilizza per agganciarsi prima di entrare in una cellula; poi anche funzioni di trasporto di sostanze specifiche; è sede di antigeni (sostanze che noi riconosciamo come estranee) che reagiscono con gli anticorpi; fornisce il sito di attacco per il complemento, perché quando i batteri devono essere fagocitati ci deve essere anche il complemento che deve legarsi, oppure quando si lega antigene e anticorpo; una cosa importante è la funzione di virulenza perché ci sono alcune molecole nella parete che possono essere rilasciate dal batterio e causano un effetto tossico. A seconda della struttura della parete, i batteri di interesse medico possono essere distinti in tre grandi gruppi :
- Batteri gram positivi
Quindi nei gram negativi , il legame tra le varie “file” avviene fra il terzo ed il quarto amminoacido ed è un legame diretto; mentre nei gram positivi si viene a formato un ponte di pentaglicinia (ovvero presenta 5 glicine) sempre tra terzo e quarto amminoacido, ecco perché la parete dei gram positivi risulta più consistente e spessa. Nella parete dei gram positivi , oltre il peptidoglicano, troviamo anche acidi teicoici e lipoteicoici , l’acido teicoici e acido lipoteicoico (disegnati in figura), basicamente sono uguali, l’unica parte che cambia sta nell’acido lipoteicoico che possiede una componente lipidica che prende contatto con la membrana citoplasmatica, quindi “ancora” il peptidoglicano alla parete membrana cellulare. Questo acidi teicoici e lipoteicoici vanno a formare una “rete” che permette di far passare solo determinate sostanza attraverso essa, come sostanze che hanno delle cariche (negative o positive), come gli amminozuccheri e radicali fosforici. Inoltre, rappresenta una barriera che si oppone al passaggio di macromolecole idrofobiche in grado di danneggiare la struttura della membrana citoplasmatica, come i sali biliari presenti nell’intestino dell’ospite. Risulta invece permeabile a molecole idrofile come zuccheri e aminoacidi. Gli acidi teicoici sono antigenici e rappresentano un fattore di virulenza ; anche l’acido lipoteicoico ha caratteristiche simile, però, inoltre ha un’attività tossica. Nei gram negativi , sempre oltre il peptidoglicano meno spessa e consistente rispetto i gram positivi, ritroviamo anche lipoproteine e lipopolisaccaridi , questi ultimi sono importanti anche per i fattori di patogenicità. Ritroviamo la presenza della porine , cioè dei canali che permettono il passaggio di sostanze, come ad esempio gli antibiotici che permettono la morte della cellula batterica, ecco perché esistono alcuni batteri che riescono ad eliminare le portine dalla propria parete cellula per evitare l’entrata di queste sostanze dannose per loro, in pratica sviluppano un meccanismo di difesa. Nello spazio periplasmatico sono presenti enzimi idrolitici per la digestione enzimatica, e nei batteri patogeni sono presenti fattori litici di
virulenza (collagenasi, beta-lattamasi, ialuronidasi, proteasi), ovvero enzimi che vanno a distruggere, prendiamo il caso della collagenasi, il collagene che è presente nei nostri tessuti. Andiamo ad analizzare bene la struttura del lipopolisaccaride (LPS) , presente solo ed esclusivamente nei batteri gram negativi , già dal nome possiamo intuire che è presente una porzione lipidica e una porzione polisaccaridica. Nella porzione polisaccaridica ne abbiamo di due tipi: una variabile e una fissa, nei vari batteri, la parte più esterna (variabile) è rappresentata dall’ antigene O ( antigene somatico ), che permette di distinguere tra sierotipi di una stessa specie batterica (es. le varie specie di salmonella, di e. coli), ed inoltre rende il complesso immunogenico , cioè noi formiamo anticorpi verso questo antigene somatico; poi abbiamo la porzione del core polisaccaridico (parte fissa). La porzione del lipide A rappresenta l’ endotossina ed è un importante fattore di virulenza che caratterizza l’azione patogena dei batteri Gram negativi, l’attività tossica è dovuta alla capacità di attivare il complemento e di stimolare il rilascio di citochine (shock settico). Introduciamo il concetto della colorazione di GRAM , è un procedimento di laboratorio che permette di distinguere i batteri in due categorie principali, chiamate Gram-positivi e Gram- negativi, in base alle caratteristiche della loro parete cellulare. Il procedimento è il seguente:
- Il preparato, contenente batteri, viene posto su un vetrino e viene colorato con qualche goccia del primo colorante ( cristal violetto ) per 1min
- Si lava con acqua per 5 secondi
- Si tratta con il liquido di Lugol fresco (mordente) per 1 min
- Si lava ancora con acqua
- Decolorazione con una soluzione di alcool etilico per 20 secondi
- Lavare con acqua
- Aggiungere qualche goccia del secondo colorante, la safranina , definiti come colorante di contrasto, per 30 secondi
- Lavare con acqua
- Fissare il vetrino passandolo su una fiamma I batteri Gram+ non si lasciano decolorare dalla soluzione di alcol-acetone e rimangono colorati in viola. Mentre nei batteri Gram– il decolorante rimuove il cristalvioletto. I Gram- una volta decolorati assumono il secondo colorante rosso. Questo grazie alla composizione della parete cellulare, che risulta meno spessa nei gram negativi, quindi l’alcool riesce a “sciogliere” la parete e far passare il colorante; al contrario nei gram positivi, questo non avviene proprio perché la parete risulta più spessa.
Questa soluzione di carbolfucsina, che serve appunto a colorare questi micobatteri, deve avvenire a temperature più alte , quindi si deve riscaldare proprio per far attraversare questo colorante attraverso quella la parete. Questa colorazione viene chiamata colorazione di Ziehl- Neelsen. Un referto positivo con la Ziehl-Neelsen indica la presenza di bacilli acido-alcool- resistenti , non indica sono micobatteri della tubercolosi, perché possono essere, come detto prima, anche il m. bovis, m. leprae ecc… Vediamo alcuni esempi di micobatteri al microscopio: L’altra volta abbiamo fatto il peptidoglicano, ma dobbiamo capire in linee generali la sua sintesi, anche per la funzione degli antibiotici. Il peptidoglicano deve essere sempre sintetizzato perché la parete deve avere sempre un buon strato di peptidoglicano, inoltre quando le cellule batteriche si dividono per scissione binaria, là dove si forma il setto vedere avvengono queste sintesi di peptidoglicano. La sintesi del peptidoglicano avviene formando i precursori , cioè dei monomeri, la cui sintesi avviene nel citoplasma , poi passano questi monomeri a livello della membrana citoplasmatica dove si trovano degli enzimi che sono deputati al legame tra i monomeri e i legami anche che devono avvenire fra gli strati, perché come abbiamo visto la volta scorsa i monomeri erano legati, se vi ricordate erano i carboidrati azotati legati fra di loro, in un carboidrato in particolare l’acido N-acetilmuramico, c'era la componente peptidica e poi vi avevo detto che questi peptidi erano legati fra di loro da legami crociati, e se vi ricordate, vi ho detto anche che i monomeri avevano 5 amminoacidi, uno dei quali si perdeva e si formava il legame crociato fra il quarto e il terzo aminoacido delle catene che si trovavano di fronte. Quindi la sintesi di peptidoglicano si verifica in vari stadi:
- Sintesi dei precursori (monomeri) nel citoplasma
- Maturazione durante l'attraversamento della membrana citoplasmatica
- Inserimento nella parete cellulare con formazione dei legami crociati di transpeptidazione tra i vari polimeri, ci sono le cosiddette autolisine, sono degli enzimi che formano dei varchi e si inseriscono poi i nuovi monomeri
Perché avvenga questo si devono avere dei legami che vengono chiamati di transpeptidazione, per cui occorrono degli enzimi, il primo è la carbossipeptidasi che scinde il dimero D-ala --- D-ala quindi un D-ala viene eliminato, quindi rimane un D-ala al quarto posto che si va a legare al terzo posto mediante la transpeptidasi formando così il legame crociato; poi le endopesidasi scinde il legame crociato, cioè, fa l’opposto. [riprendi da 00:18:57] Ora diciamo che questi enzimi vengono definiti PBP (penicillin-binding protein), cioè, proteine leganti la penicillina , vuol dire che la penicillina, come faremo quando faremo gli antibiotici, è un antibiotico che inibisce la crescita dei batteri proprio perché lega questi enzimi, quindi questi enzimi non funzionanti non possono fare la sintesi del peptidoglicano proprio perché non si formano questi legami crociati. Infatti, la penicillina e altri antibiotici che vengono definiti antibiotici beta-lattamici , questo anello beta-lattamico è simile al dimero D-ala --- D-ala , questo dimero ricordiamo che rappresenta il substrato degli enzimi, quindi anziché legarsi al substrato, se c'è la penicillina, si lega a quest’ultima e l'enzima non funziona più. Finora abbiamo visto in generale la cellula, abbiamo fatto in maniera particolare quella che è la parete cellulare, ma vi ho detto che anche ci sono dei componenti che vengono chiamati accessori , cioè dei componenti che non hanno tutti batteri, ma hanno solo alcuni batteri e questi componenti danno una particolare aspetto, una particolare funzionalità Le strutture che sono accessorie che faremo sono la capsula , i flagelli , e i pili o fimbrie. Vediamo la capsula , i batteri che hanno la capsula sono batteri patogeni , perché la capsula ha un'importante funzione che è quella di fare aderire i batteri ai tessuti e renderli persistenti alla fagocitosi , quindi i batteri capsulati sono patogeni. Può essere anche uno strato meno aderente, allora viene chiamato strato mucoso , ma in ogni caso le funzioni sono quelle. La capsula si può anche evidenziare con particolari colorazioni. Le colonie quando le vediamo nella piastra di Petri sono delle colonie che vengono definite lucide per cui io posso capire se io faccio un campione patologico e insieme a questi patogeni ci sono gli apatogeni, posso distinguerli perché la colonia è lucida. Un’altra cosa importante è il mimetismo di antigeni batterici , che sono quelli che vengono riconosciuti dal nostro sistema immunitario verso il quale noi forniamo anticorpi, quindi mettiamo il caso che noi abbiamo anticorpi verso un determinato batterio, ma se questo batterio ha uno strato mucoso noi non riconosciamo questi antigeni e quindi il batterio praticamente può invadere e può moltiplicarsi. La capsula ha anche delle caratteristiche antigeniche rappresentate dall’antigene K , che è l'antigene che evidenzia la presenza della capsula di un determinato batterio. Questi antigeni hanno anche una particolarità, quella di essere variabili , abbiamo visto l'altra volta l'antigene
Quindi, abbiamo detto che, il flagello è costituito da :
- Un filamento esterno
- Un gancio
- Un corpo basale , nei grammi negativi questo corpo basale ha diversi “anelli” per prende contatto con la parete, perché quest’ultima nei gram negativi è stratificata, quindi abbiamo un anello L (lipopolisaccaridi), poi abbiamo l'anello P (peptidoglicano), anello S ed M prendono contatto con la membrana (rispettivamente la S con la parte superiore e la M con la membrana stessa). Poi qua abbiamo i gram positivi, che sono più semplici difatti ritroviamo due anelli , l’anello P prende contatto con il peptidoglicano e l’anello M che prende contatto con la membrana. I flagelli per permettere il movimento del batterio hanno bisogno di energia , data in parte da delle sintesi chimiche particolari, questo movimento è dato dal fatto che i batteri riescono grazie a dei recettori ad attuare quella che viene definita chemiotassi , un meccanismo chimico. Praticamente ci sono questi chemio-recettori che sono in grado di rilevare composti chimici che si trovano all'esterno. Dobbiamo ricordare che a livello di membrana abbiamo un potenziale di membrana, che permette anche la formazione di ATP, quindi formazione di energia, questa ATP fornisce quella che è l'energia in modo tale da reagire con delle proteine chiamate MOT (“movimento” o “motore) che determinano quindi il movimento, che può essere orario (improduttivo) o antiorario (veloce). Le spirochete sono una famiglia di batteri che sono caratterizzati da questo porto allungato, un po’ come un vermicello, proprio per come si muovono, perché hanno un flagello interno ( endoflagello ), questi sono dei batteri gram negativi che hanno, quindi, uno spazio periplasmatico dove scorre questo flagello.
Per quanto riguarda i pili o fimbrie , anche questi sono elementi costituiti da un'unica proteina ( pilina ), e si assemblano in modo tale da lasciare cava la parte centrale della struttura. Dobbiamo però distinguere due tipi di pili: pili comuni (fimbrie) o pili sessuali. A. I pili sessuali sono quelli che servono al batterio per il fenomeno della coniugazione, cioè fenomeni di scambio di materiale genetico. B. I pili comuni , hanno delle strutture all'esterno, definite lectine, che permettono al batterio di legarsi a determinate strutture che sono presenti nelle nostre cellule, quindi hanno la capacità di fare aderire i batteri e i batteri che aderiscono sono quelli che sono patogeni. Qua vi faccio vedere queste lectine bene, in cui ci sono alla base le nostre cellule epiteliali che hanno dei recettori e questi batteri tramite le punte di questi pili comuni ( triangolo rosso ) hanno questa capacità di aderire. Questi tipi di adesione sono delle dei meccanismi che sono specifici. Un batterio può avere anche più pili diversi , ad esempio nel caso di E. Coli ho E. Coli Enterotossina oppure Uropatogena , vuol dire che ci sono alcune E. Coli che determinano delle infezioni nell'apparato digerente e altri nell'apparato urinario. Quindi a seconda del tipo di pilo E. Coli può colonizzare un apparato o un altro, per dimostrare il fatto che sono dei legami specifici. Alcuni batteri perdono e riformano i pili continuamente mentre si moltiplicano nell’organismo; in questo modo possono cambiare la porzione proteica responsabile del legame con il recettore, di conseguenza possono aderire a diversi tipi di cellula ed evadere dalla risposta immune. La spora generalmente viene studiata quando si studia la duplicazione dei batteri , perché è un fenomeno particolare che hanno alcuni batteri durante la loro duplicazione, cioè alcuni batteri hanno la capacità quando si trovano in un ambiente sfavorevole di formare una spora, quindi, non muoiono del tutto, ma lasciano questa spora, quindi noi abbiamo nel batterio una forma vegetativa , che è la forma che si duplica, e una forma di quiescenza , che è la spora. I batteri che sono sporigeni appartengono a due famiglie: clostridi (anaerobici) e bacilli (aerobi). La spora, quindi, è una forma di resistenza che consente la sopravvivenza in un ambiente sfavorevole, ed è coinvolta nella trasmissione di alcune malattie , difatti la spora viene eliminata sono tramite sterilizzazione. La spora appare come corpo rifrangente ed incolore all'interno del corpo batterico, perché non si lascia attraversare dai coloranti. Inoltre, a seconda della posizione della spora distinguiamo:
- se finale si chiamano plettridi
- se centrale clostridi
