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CELLULA PROCARIOTICA
- INTRODUZIONE
- CENNI DI STORIA DELL’EVOLUZIONE DELLA CELLULA PROCARIOTICA
- STRUTTURA
- DIFFERENZE TRA CELLULA PROCARIOTE ED EUCARIOTE
- 4.1 Struttura
- 4.2 Riproduzione
- 4.3 Nutrizione
- I DIFFERENTI TIPI DI ORGANISMI
- 5.1 Archeobatteri
- 5.2 Batteri
- 5.3 Cianobatteri
- BATTERI CHE CAUSANO INFEZIONI E PATOLOGIE
- 6.1 Corynebacterium diphtheriae
- 6.2 Helicobacter Pylori
1. INTRODUZIONE
La cellula è la più piccola struttura definibile come vivente, nonché l’unità morfo-funzionale di ciascun organismo. In linea generale tutti i tipi di cellule condividono delle caratteristiche comuni: la membrana cellulare, che è selettivamente permeabile; la presenza, al proprio interno, di materiale genetico che dirige, attraverso la produzione di enzimi e altri acidi nucleici, il funzionamento di tutti i processi biochimici necessari al mantenimento della cellula stessa; la capacità di riprodursi. Allo stesso tempo esiste una grande diversificazione di tipi di cellule: la prima grande distinzione può essere fatta tra cellule procariotiche e cellule eucariotiche.
1.1 Cellula Procariote
I procarioti sono gli organismi viventi caratterizzati dall'assenza di nucleo cellulare. Il termine deriva dal greco antico "karyon" (= nucleo) e dal suffisso "pro" (= prima). I procarioti rappresentano i primi organismi cellulari comparsi sulla Terra e mostrano il minore livello di complessità tra tutte le cellule dei viventi. In classificazione il gruppo dei procarioti è considerato un Dominio degli esseri viventi, seppur eterogeneo e controverso, tra i quali si possono distinguere due Regni: i Batteri (o Eubatteri) e gli Archea (o Archeobatteri). I procarioti sono organismi unicellulari di dimensioni relativamente piccole, dell'ordine di pochi μm (1μm = 1 micrometro = 10-6 m), con una forma variabile. In quasi tutti i procarioti la membrana cellulare è contornata da una parete cellulare, di spessore e composizione variabile e rilevabile con coloranti chimici (Gram positivi / Gram negativi), che protegge la cellula dalla rottura e dalla perdita di sostanze per osmosi. La parete cellulare può essere a sua volta rivestita da uno strato contenente polisaccaridi e proteine, denominata capsula, dalla quale possono sporgere dei pili proteici. La capsula facilita l'adesione della cellula al substrato ed è coinvolta nella formazione di spore (forme di resistenza a condizioni ambientali avverse; si veda: spora batterica). È inoltre coinvolta nei meccanismi di virulenza verso altri organismi (infezioni batteriche). Non essendoci membrane e compartimenti interni, nei procarioti la membrana plasmatica svolge gran parte delle funzioni cellulari e associati ad essa vi si trovano i sistemi di trasporto delle sostanze e assorbimento dei nutrienti, così come i complessi respiratori e quelli fotosintetici. Molti tipi di procarioti sono in grado di muoversi grazie a dei flagelli. Tali flagelli, strutturalmente più semplici rispetto ai flagelli degli eucarioti, permettono ai procarioti di muoversi ruotando vorticosamente in modo simile ad un'elica. Inoltre, grazie a recettori presenti sulla superficie della cellula, i procarioti possono muoversi per chemiotassi, cioè in direzione di un gradiente di concentrazione maggiore (in genere di sostanze nutritive), o allontanarsi da sostanze tossiche. Il genoma dei procarioti è costituito da un unico filamento circolare, non racchiuso da una membrana nucleare ma solamente raggrumato all'interno della cellula.
reciproco di favori: la cellula più grande avrebbe fornito biomolecole e sali minerali, mentre i procarioti avrebbero fornito energia. La teoria viene detta endosimbiotica appunto perché prevede una simbiosi, ossia un rapporto vantaggioso, tra due organismi che vivono l’uno all’interno dell’altro.
3. STRUTTURA
Le cellule procariotiche comprendono organismi appartenenti a due dei tre regni: Bacteria ed Archea (il terzo è quello degli Eukarya). La cellula procariote è tipicamente più piccola di quella eucariotica, essa possiede una dimensione di 1-2 μm e l’interno cellulare non è generalmente suddiviso da membrane. In alcune cellule procariotiche, la membrana plasmatica si può invaginare formando un complesso di membrane sulle quali possono avvenire reazioni metaboliche. Nelle cellule procariotiche, il DNA non è rinchiuso all’interno di un nucleo, è compattato in una regione limitata della cellula, detta area nucleare , o nucleoide. Al di fuori del nucleoide troviamo il citoplasma il quale è estremamente semplice e privo di molte strutture. La sua composizione è formata da acqua, elementi minerali e composti organici tra cui: i plasmidi che rappresentano piccole parti di DNA distaccate dal nucleoide che possono essere trasferiti da un batterio all’altro. Il materiale interno comprende i ribosomi , piccoli complessi di RNA e proteine, grazie ai quali avviene la sintesi proteica, e delle inclusioni , ovvero accumuli di sostanze di riserva come il glicogeno. Una membrana plasmatica ricopre il citoplasma assumendo diverse funzioni tra le quali la sintesi di ATP, la respirazione cellulare e la biosintesi dei lipidi. È composta da un doppio strato di fosfolipidi (costituiti da una testa idrofila e una coda idrofoba) all’interno del quale passano acqua e grassi mentre altre sostanze vengono trasportate tramite proteine e glicoproteine. Troviamo uno strato intermedio, la parete cellulare , che conferisce sia elasticità che resistenza e protezione alla cellula. Esternamente alla parete cellulare c’è uno strato più spesso e meno rigido, detto capsula che limita l’essiccamento e favorisce l’adesione ai substrati e alle altre cellule; non è presente in tutti i batteri. Sulla parete esterna della capsula possono essere presenti altri costituenti come pili , sono filamenti che servono per l’adesione ai substrati e per la riproduzione della cellula. Il flagello è un filamento composto da proteine contrattili e serve per la mobilità e l’adesione alle membrane di altre cellule, utilizzati come propulsori; alcuni procarioti hanno anche delle proiezioni simili a peli, denominate fimbrie. Al posto dei flagelli che sono pochi filamenti e lunghi si possono trovare le ciglia che sono invece molti filamenti corti (entrambi hanno la stessa funzione).
4. DIFFERENZE TRA CELLULA PROCARIOTE ED EUCARIOTE
Le cellule procariotiche differiscono notevolmente da quelle eucariotiche per:
4.1 Struttura
Principalmente distinguiamo le cellule eucariotiche per la presenza di un nucleo cellulare all’interno del quale è presente il DNA racchiuso da quelle procariotiche prive di tale nucleo cui DNA invece, è libero nel citoplasma, in una regione chiamata nucleoide. Oltre questa sostanziale differenza, questi due tipi di cellule si contraddistinguono per la loro dimensione: le cellule procariotiche sono più piccole delle cellule eucariotiche e hanno diametri inferiori a 5μm(micron); le cellule eucariotiche hanno invece diametri superiori a 10μm(micron), sono più evolute e presentano un’organizzazione più complessa cui interno è costituito da organelli strutture provvisti di membrana che svolgono differenti funzioni necessarie alla sopravvivenza della cellula. Tali organelli come mitocondri, cloroplasti, lisosomi sono presenti unicamente nelle cellule eucariotiche, nei procarioti invece sono presenti i ribosomi meno sviluppati e con dimensioni più piccole. Inoltre, il citoscheletro degli eucarioti costituisce un insieme di strutture cellulari che formano una rete tridimensionale di tubuli e filamenti che si estendono nel citoplasma mentre quello dei procarioti è per lo più assente o presente in una forma più semplice e primitiva. Infine, la struttura del DNA nelle cellule procariotiche è singola e circolare mentre quello delle cellule eucariotiche è lineare e va a costituire la cosiddetta cromatina.
4.2 Riproduzione
La divisione cellulare delle cellule procariotiche avviene per scissione binaria, un particolare tipo di riproduzione asessuata : in cui prima si duplica il DNA della cellula madre e successivamente la cellula si divide in due cellule figlie, ciascuna delle quali riceve una copia del DNA identico a quello della madre e una parte di citoplasma. Le due cellule figlie si accrescono e una volta raggiunte le dimensioni giuste duplicano il proprio DNA e si dividono nuovamente. L’intervallo di tempo che intercorre tra le due divisioni è breve, in quanto i batteri si riproducono molto rapidamente.
5.1 Archeobatteri
Il dominio degli Archeobatteri comprende microrganismi procarioti le cui strutture cellulari si differenziano dai batteri sia per la quantità maggiore di DNA presente all’interno della cellula, sia per la composizione chimica della parete cellulare e della membrana plasmatica. La parete cellulare degli archei è composta da proteine, polisaccaridi o molecole di pseudopeptidoglicano, che al posto dell'acido muramico contengono acido talosaminuronico, mentre mancano i D-aminoacidi caratteristici dei batteri. Gli archei sono caratterizzati da una membrana citoplasmatica, in cui i diacil-fosfogliceridi (che rappresentano l'impalcatura fondamentale delle membrane degli eucarioti e dei batteri) sono sostituiti da lipidi contenenti glicerolo e isoprenoidi. A differenza dei diacil-fosfogliceridi, nei quali il glicerolo è unito con legami estere a due acidi grassi, negli archeobatteri il glicerolo è unito con legame etereo a due isoprenoidi. Gli isoprenoidi sono lipidi costituiti da unità ripetute di 5 atomi di carbonio (isoprene), che formano lunghe catene sature. I più frequenti isoprenoidi negli archeobatteri sono il fitanolo (C20) e il bifitanolo (C40). Vivono in condizioni estreme e in base all’ habitat e al metabolismo si dividono in tre gruppi principali:
- Gli ipertermofili (o termoacidofili) prediligono ambienti caldi e acidi, inospitali per qualsiasi altro organismo. Per esempio, gli archei del genere Sulfolobus vivono in sorgenti sulfuree acide a temperature di 70-75°C e muoiono già a temperature di 55°C.
- I metanogeni sono organismi anaerobi che ricavano energia dalla riduzione dell’anidride carbonica a metano. Vivono in ambienti privi di ossigeno come il fondo marino, i fanghi o l’intestino di animali erbivori ruminanti, e sono responsabili della produzione di tutto il metano presente in atmosfera. Nel complesso, si stima che ogni anno gli archei rilasciano nell’atmosfera terrestre circa due miliardi di tonnellate di metano, quantità che ammonta all’80-90% del metano atmosferico totale.
- Gli alofili estremi vivono esclusivamente in ambienti molto ricchi di sale, come le saline, nel Mar Morto e in incrostazioni saline di tutti i tipi. Alofili estremi si trovano anche in laghi con acque fortemente basiche, forse gli ambienti più alcalini in cui si siano trovati organismi viventi.
5.2 Batteri
I Batteri sono organismi procarioti unicellulari di piccole dimensioni: le loro dimensioni sono solitamente dell'ordine di pochi micrometri, ma possono variare da circa 0,2 μm a 14 μm di lunghezza. La cellula batterica ha la stessa struttura della cellula procariotica ma presenta caratteristiche di classificazione e identificazione differenti. Un esempio è la colorazione di Gram definita una delle metodologie più utilizzate per l’identificazione di un batterio e si basa sulla distinzione delle caratteristiche della parete batterica: una struttura con più peptidoglicani si colora e di conseguenza si dice che il batterio è Gram-positivo; una minor presenza di peptidoglicani contraddistingue i Batteri Gram-negativi. È molto importante sottolineare, a tal proposito, che i batteri GRAM + possiedono solamente la membrana plasmatica e la parete cellulare, mentre nei GRAM - è presente un ulteriore struttura, chiamata membrana esterna. Tipica ed esclusiva dei GRAM -, la membrana esterna , si associa alla parete batterica mediante lipoproteine. Essa è formata da due foglietti, di cui:
- il più interno è di natura fosfolipidica;
- mentre l'esterno è costituito da una molecola liposaccaridica ripetuta, il cosiddetto LPS (o lipopolisaccaride).
Le cellule dei batteri possono avere diverse forme in base alle quali prendono nomi diversi:
- Bacilli, con cellule a forma di bastoncino
- Cocchi, con cellule a forma sferica
- Spirilli, con cellule a forma di spirale
- Vibrioni, con cellule a forma di virgola dotate di un lungo flagello Molti batteri hanno la capacità, in condizioni ambientali sfavorevoli, di produrre spore ossia cellule non attive (cellule quiescenti). Queste spore rimangono inattive fino a che le condizioni ambientali diventano favorevoli: a questo punto la spora si trasforma in
Questi batteri si nutrono di sostanze prodotte dalla pianta e in cambio catturano l’Azoto dall’aria con il quale formano sostanze fertilizzanti, utili per l’ospite (la pianta).
Batteri Autotrofi I batteri Autotrofi sono divisi in due grandi gruppi: i batteri Chemioautotrofi e quelli Fotoautotrofi. I primi ricavano l’energia necessaria demolendo composti chimici semplici, come per esempio l’ammoniaca; i secondi invece traggono l’energia dalla luce del sole. I batteri Chemioautotrofi sono batteri che vivono nel terreno e sono estremamente importanti per la vita sulla terra perché forniscono alle piante i composti necessari alla loro crescita. I batteri Fotoautotrofi utilizzano la luce del sole per attuare la fotosintesi con cui produrre zuccheri e da questi tutte le altre sostanze di cui hanno bisogno. Questi batteri sono chiamati Cianobatteri o Alghe azzurre perché nel loro citoplasma hanno un fitto sistema di membrane, i telacoidi, in cui si trovano i pigmenti fotosintetici , sostanze che, come la Clorofilla, aiutano a catturare la luce solare e danno a questi batteri la tipica colorazione verde-azzurra.
5.3 Cianobatteri
Cianobatteri o alghe azzurre (volgarmente chiamate tali per richiamare il loro colore, reso dalla ficocianina, pigmento verdognolo o bluastro che camuffa perfettamente il colore verde brillante della clorofilla), sono organismi procarioti, che contengono peptidoglicano. Costituiti da cellule di dimensioni comprese fra 1 e 10 μm, prive di flagelli e con parete di tipo gram-negativo, i cianobatteri comprendono forme unicellulari (Chroococcales e parte delle Pleurocapsales), coloniali (rimanenti Pleurocapsales) e filamentose semplici (Oscillatoriales e Nostocales) o ramificate (Stigonematales). Alcuni sono fotoautotrofi obbligati, altri possono crescere anche in assenza di luce a spese di fonti organiche di energia, ma la loro velocità di crescita è sempre abbastanza bassa.
STRUTTURA
La parete cellulare di molti Cianobatteri si presenta come una semplice parete di peptidoglicano, mentre in altri è paragonabile ad una guaina molto spessa, gelatinosa, costituita almeno nelle specie più studiate, da sostanze pectiche e emicellulosiche. La guaina gelatinosa contribuisce all'aggregazione delle cellule che si presentano spesso come filamenti o come colonie irregolari. Tra questa guaina e la membrana cellulare ( locula ) è presente una struttura che prende il nome di vaginula. La locula è a contatto con il cromatoplasma, che contiene pigmenti primari e secondari, vari inclusi come glicogeno, sostanze di riserva, lipidi, vacuoli
gassosi… e un sistema di membrane fotosintetiche equidistanti dette tilacoidi. Più tilacoidi impilati uno sull'altro, formano quello che viene detto grana. I Cianobatteri dispongono della sola clorofilla A, più pigmenti accessori come le ficobiline (c-ficocianina di colore blu perché contiene rame, c-ficoeritrina di colore rosso perché contiene ferro, alloficocianina, ficoeritrocianina). La porzione centrale del citoplasma viene chiamata centroplasma , ed è la zona dove il DNA forma strutture simili ai cromosomi.
LA SISTEMATICA DEI CIANOBATTERI
I Cianobatteri sono suddivisi in 5 ordini:
DIVISIONE ORDINE FAMIGLIA Chroococcales Chroococcales
Pleurocapsales
Oscillatoriales
Nostocales
Stigonematales
Cyanothece Aphanothece Merismopedia Chroococcus Gloecapsa Microcystis Chamaesiphon Cyanocystis Pleurocapsa Oscillatoria Lyngbya Microcoleus Nostoc Anabaena Aphanizomenon Scytonema Rivularia Stigonema
REPLICAZIONE
I Cianobatteri si moltiplicano per via vegetativa o meglio, scissione binaria. Le colonie filamentose si frammentano per opera di cellule specializzate disposte lungo il filamento, che sono dette necridi , favoriscono quindi il distacco della colonia attraverso punti di rottura lungo i pori giunzionali della membrana.
FUNZIONE
I Cianobatteri sono in grado di fissare l'azoto elementare, attraverso cellule specializzate dette eterocisti , che sintetizzano l’enzima nitrogenasi. La sintesi di questo enzima è repressa nel caso in cui è disponibile una fonte di azoto come il nitrato o l'ammonio. Inoltre, basse pressioni parziali di ossigeno molecolare inattivano lo stesso enzima. Le eterocisti dispongono del solo fotosistema PSI e sono prive del fotosistema PSII, quindi non possono compiere la
Una volta sconfitta l'infezione, in genere, una piccola quota di cellule che hanno prodotto questi anticorpi viene conservata e va a costituire la "memoria immunologica" alla base dell'immunità nei confronti delle infezioni batteriche già sperimentate (o nei confronti delle quali ci si è vaccinati). Purtroppo, la risposta immunitaria naturale può eliminare soltanto le infezioni batteriche più lievi o causate dai microbi meno pericolosi, mentre può fare ben poco contro batteri aggressivi e con elevata capacità di replicazione. Per aiutare l'organismo a eliminare questi agenti patogeni è indispensabile prevedere una terapia con un antibiotico (o, nei casi più gravi, anche con combinazioni di antibiotici diversi). Una terapia antibiotica condotta correttamente, rispettando dosaggi, tempi e modalità d'assunzione indicati dal medico, permette di eliminare la maggioranza delle comuni infezioni nell'arco di 5-10 giorni. Prima di assumerla, però, si deve avere una diagnosi certa di infezione batterica e, idealmente, anche avere individuato il microrganismo responsabile per poter scegliere e usare l'antibiotico in modo mirato. I batteri sviluppano resistenza ai farmaci perché acquisiscono geni da altri batteri diventati resistenti oppure per una mutazione subita dai loro stessi geni. Per esempio, poco dopo l’introduzione della penicillina a metà degli anni ’40, alcuni singoli batteri della specie Staphylococcus aureus acquisirono geni che resero la penicillina inefficace contro di loro. I ceppi che possedevano questi geni speciali si dimostrarono avvantaggiati in termini di sopravvivenza nelle situazioni abituali in cui la penicillina veniva utilizzata per curare le infezioni. I ceppi di Staphylococcus aureus che non presentavano questi nuovi geni venivano uccisi dalla penicillina, consentendo ai restanti batteri resistenti alla penicillina di riprodursi e, nel corso del tempo, diventare più comuni. I geni codificati per la resistenza a un farmaco riescono a passare alle generazioni successive di batteri o, a volte, perfino ad altre specie di batteri.
Più spesso si usano gli antibiotici, maggiore è la possibilità di sviluppare batteri resistenti. Pertanto, gli specialisti raccomandano di usare gli antibiotici solo quando necessario. In altre parole, gli antibiotici devono essere prescritti solamente per le infezioni causate da batteri e non per quelle causate da virus, come il raffreddore o l’influenza. La somministrazione di antibiotici a soggetti che, probabilmente, non hanno contratto un’infezione batterica, come quelli che presentano sintomi di tosse e raffreddore, non migliora la salute dei pazienti e aiuta invece a creare batteri resistenti. Poiché gli antibiotici sono stati utilizzati (anche impropriamente) in maniera molto diffusa, molti batteri sono resistenti a certi antibiotici.
Tra i batteri che determinano infezioni e patologie conosciamo il:
- Corynebacterium Diphtheriae
- Helicobacter Pylori
6.1 Corynebacterium diphtheriae
La difterite è una malattia infettiva acuta provocata dal batterio chiamato: Corynebacterium diphtheriae. Una volta entrato nel nostro organismo, questo agente infettivo rilascia una tossina che può danneggiare, o addirittura distruggere, organi e tessuti. I corneobatteri, dal punto di vista tassonomico appartengono all’ordine degli Actinomicetales e alla famiglia Corynebacteriacae.
Tra le specie più importanti troviamo:
- C. diphteriae ,
- C. pseudotubercolosis ,
- C. ulcerans ,
- C. minutissimum ,
- C. piogenes.
Il C. diphteriae è il più coinvolto nei processi patologici, gli altri possono causare patologie però meno frequenti e più lievi. Per quanto riguarda le caratteristiche morfologiche, i batteri appartenenti a questo genere sono bacilli a forma di clava. Una caratteristica particolare è la capacità di crescere in presenza del tellurito di potassio, un composto tossico per quasi tutti gli altri batteri.
La difterite si trasmette per contatto diretto con una persona infetta. Una caratteristica molto interessante di questo patogeno è la presenza della parete cellulare mucosa, in cui al di sopra del peptidoglicano troviamo uno strato di polisaccaridi esterificati da acidi grassi a lunga catena. Questi acidi grassi vengono detti antigene O. Al di sopra dei polisaccaridi esterificati c’è uno strato proteico detto antigene K.
Fattori di virulenza: tossina difterica La presenza degli antigeni O e K innesca il processo infiammatorio e dà l’inizio al danno cellulare. Il patogeno non invade ma rimane localizzato a livello della mucosa respiratoria (soprattutto faringe) dove produce la tossina difterica. La tossina passa nel torrente circolatorio e svolge la sua azione patogena a livello del sistema nervoso, del miocardio e dei reni. La difterite si manifesta a livello locale con la formazione di pseudomembrane a livello della faringe e della laringe. Le pseudomembrane sono formate da batteri, leucociti e fibrina che intrappola i Corinebatteri che cominciano a produrre e rilasciare la tossina.
Sintomi dell’infezione Il periodo di incubazione dura da due a cinque giorni. Quando l’infezione riguarda l’apparato orofaringeo i primi sintomi sono mal di gola, perdita dell’appetito e febbre leggera e dopo qualche giorno si formano le pseudo-membrane che possono anche sanguinare. Altri sintomi associati all’infezione possono essere gonfiore del collo e ostruzione delle vie respiratorie. Generalmente la malattia ha un decorso benigno, ma in alcuni casi possono insorgere complicanze gravi a livello cardiaco.
Terapia dell’infezione Si utilizzano diversi antibiotici ad ampio spettro (penicillina, tetracicline, cefalosporine) e viene somministrato il siero contenente anticorpi contro la tossina. Ormai ai bambini si effettua il vaccino con tossina inattivata che garantisce l’immunità per tutta la vita.
Esistono vari tipi di tossine:
- Tossine binarie o di tipo A-B
- Tossine che agiscono inibendo sintesi proteica: Shiga e Shiga Like
- Tossine che agiscono inibendo sintesi proteica: tossina difterica e tossina A
- Tossine citotossiche per azione sul citoscheletro: tossina C2, iota e ADP- ribosiltransferasi:
- Tossina C2 – Clostridium botulinum
- Tossina iota – Clostridium perfringens
- ADP-ribosiltrasferasi – Clostridium difficile
- Tossiche che alterano c-AMP Tossine di questo tipo sono:
- Tossina colerica.
- Tossina pertossica.
- Esotossina carbonchiosa.
6.2 Helicobacter Pylori
Helicobacter pylori è il nome di un batterio Gram negativo, lungo 2,5-5 μm. Il termine "Helicobacter" si riferisce alla forma ad elica di questo batterio, mentre "pylori" ricorda il nome del tratto terminale dello stomaco che lo congiunge all'intestino tenue, sebbene la sede più colonizzata sia l’antro gastrico. Nonostante l'ambiente intraluminale dello stomaco sia tale da impedire la crescita della stragrande maggioranza delle forme microbiche, Helicobacter pylori ha sviluppato diverse strategie di sopravvivenza, al punto da riuscire ad infettare più del 50% della popolazione mondiale.
Il batterio e le sue caratteristiche
La storia dell'Helicobacter pylori inizia nel 1983 grazie a Robin Warren e Barry Marshall, i due medici australiani che per primi riuscirono a dimostrare la presenza di un microrganismo spiraliforme in campioni bioptici di mucosa gastrica. Fino a quel momento, la comunità medica era assolutamente convinta che nello stomaco non fosse possibile l'attecchimento e lo sviluppo di batteri, considerato il pH fortemente acido e le spiccate attività enzimatiche che lo caratterizzano.
Grazie a numerosi studi sull'Helicobacter pylori sono stati individuati vari meccanismi tramite cui questo germe riesce a sopravvivere in un ambiente così ostile:
- l'Helicobacter pylori è un batterio microaerofilo: come tale è in grado di crescere senza problemi anche in un'atmosfera poco ossigenata;
- l'helicobacter pylori ha una forma a spirale ed è dotato di flagelli: grazie a queste caratteristiche riesce a produrre un movimento a "cavatappi" che, unitamente alla produzione di mucinasi, gli consente di penetrare la barriera di muco che protegge la mucosa gastrica;
- l'Helicobacter pylori è dotato di adesine e glicocalice, che all'occorrenza gli permettono di aderire all'epitelio gastrico rimanendo immune ai movimenti peristaltici ed al continuo ricambio dello strato mucoso che protegge le pareti gastriche;
- l'Helicobacter pylori mostra una spiccata attività ureasica: una volta penetrato nello strato mucoso, il batterio trova un habitat ideale, in grado di ripararlo sia dall'azione dell'acido presente nello stomaco che da quella degli anticorpi. Le chance di sopravvivenza del batterio sono ulteriormente aumentate dalla sua capacità di produrre ureasi, un enzima che scinde l'urea in anidride carbonica ed ammoniaca. Per la sua basicità, questa sostanza neutralizza l'acido prodotto nello stomaco, assicurando una nicchia ecologica con pH idoneo alla crescita dell'helicobacter pylori.
Epidemiologia
Considerata questa sua grande capacità di annidamento e sopravvivenza nell'ambiente gastrico, Helicobacter pylori è responsabile di un'infezione particolarmente diffusa, tanto da interessare circa la metà della popolazione mondiale. La diffusione è più elevata nei Paesi in via di sviluppo e dipende maggiormente dalle condizioni igienico-sanitarie in cui si vive; per questo motivo, grazie alle migliorate condizioni igieniche e socioeconomiche, i bambini di oggi hanno una probabilità di essere infettati molto più bassa di qualche decennio fa.
La patogenicità
La sua capacità di provocare infezioni e di conseguenza malattie è dovuta in parte a fattori di virulenza batterici ed in parte a fattori legati alla reazione infiammatoria dell'ospite.
acqua inquinata e le gravi carenze alimentari durante i primi anni di vita, rappresentano i principali fattori di rischio per l'infezione.
Automaticamente, l'unica prevenzione possibile consiste nel rispetto delle normali abitudini igieniche: lavarsi le mani prima di manipolare o mangiare gli alimenti, uso individuale degli strumenti per la pulizia della bocca ecc. Tali norme sono importanti soprattutto quando si viene a contatto con un bambino piccolo, dato che l'infezione si acquisisce tipicamente in età pediatrica e persiste in quella adulta. Per quanto riguarda il rischio di sviluppare malattie gastriche legate ad infezione da Helicobacter pylori, importanti fattori predisponenti sono rappresentati da tabagismo, alcolismo e assunzione cronica di farmaci antinfiammatori non steroidei, come l'aspirina.
I sintomi
Nella maggioranza dei casi (80-85%) l'infezione da Helicobacter pylori decorre in maniera asintomatica o con sintomi lievi, quasi impercettibili. La presenza dell'Helicobacter pylori non è infatti sinonimo di malattia. Negli individui più sfortunati, il processo infiammatorio gastrico può divenire intenso e provocare sintomi come bruciori e dolori gastrici, nausea, vomito, eruttazione frequente, reflusso gastroesofageo e perdita di peso. Le sofferenze legate a bruciori e dolori gastrici tendono a peggiorare soprattutto qualche ora dopo i pasti, mentre l'assunzione di cibo o l'uso di antiacidi le fanno diminuire. In presenza di un'ulcera peptica, i dolori addominali possono divenire importanti ed il paziente può riconoscere tracce di sangue più o meno digerito nelle feci e nel vomito, che assumono tonalità varianti dal colore rosso scuro al nero catrame. Dopo il contagio, infatti, l'organismo inizia a produrre anticorpi per difendersi dall'infezione e continua a produrli per lungo tempo. Purtroppo, come accade in tutte le risposte anticorpali, le immunoglobuline anti-Helicobacter pylori non scompaiono in seguito all'eradicazione del microrganismo; di conseguenza il dosaggio anticorpale manca di utilità nel caso in cui si voglia valutare l'efficacia della terapia intrapresa.
Breath test – Test del respiro
Più utile, in tal senso, è un altro test non invasivo, tramite il quale si effettua una ricerca di materiale antigenico di Helicobacter pylori nelle feci. Tra gli accertamenti non invasivi rientra anche il cosiddetto breath test, o test del respiro. Durante questa procedura diagnostica il paziente viene invitato a bere una soluzione contenente urea marcata con carbonio 13 (un isotopo NON radioattivo del carbonio) ed acido citrico (per rallentare lo svuotamento gastrico). Dopo l'ingestione, l'attività ureasica dell'eventuale colonia di Helicobacter pylori scinde l'urea in ammoniaca ed anidride carbonica (CO2). Perciò, valutando la concentrazione di anidride carbonica marcata nell'aria espirata trenta minuti dopo l'assunzione del pasto di urea, il medico può confermare o smentire l'infezione.
Metodiche Invasive
Le metodiche invasive si basano su tecniche endoscopiche, come la fastidiosa gastroscopia, che consentono una visione diretta dello stomaco e di eventuali alterazioni quali gastriti, erosioni ed ulcere. Durante l'esame, inoltre, il medico ha la possibilità di prelevare frammenti bioptici della mucosa gastrica nelle sedi più I campioni di tessuto vengono quindi analizzati al microscopio, con l'ausilio di tecniche di colorazione e messa in coltura, utili per valutare la sensibilità a farmaci antimicrobici; in particolare, l'antibiogramma diviene assai utile nell'impostazione terapeutica quando il trattamento di prima scelta non è riuscito a debellare l'infezione.
La terapia
La terapia di eradicazione dell'Helicobacter pylori mira da un lato a debellare il patogeno mediante uno o più antibiotici e dall'altro a privarlo dell'ambiente acido in cui vive attraverso l'impiego di farmaci inibitori della pompa protonica. A tal proposito si utilizza generalmente un trattamento "d'urto" che consiste nella somministrazione congiunta, per 7-10 giorni, di un paio di antibiotici e di un inibitore della pompa protonica. Tra gli antibiotici di più comune impiego si ricordano l'amoxicillina, la claritromicina e il tinidazolo. Dopo qualche settimana dal termine del trattamento, il medico prescrive nuovi esami diagnostici per accertarsi dell'avvenuta eradicazione dell'Helicobacter pylori.
Attualmente sono in fase di sperimentazione anche vaccini in grado di prevenire l'infezione da Helicobacter pylori, che hanno già dimostrato una buona efficacia in modelli murini e nei primi studi di fase I su soggetti umani.
