Virus e Batteri: Meccanismi di Infezione, Vaccini e Terapie, Schemi e mappe concettuali di Microbiologia

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Sbobinature

Microbiologia

A.A. 2014/

Indice:

• Introduzione..........................................................................................................................................
• Morfologia batterica, struttura e sintesi della parete cellulare............................................................
  • Citoplasma.....................................................................................................................................
  • Membrana cellulare.......................................................................................................................
  • Parete cellulare...............................................................................................................................
• Metabolismo e crescita batterica........................................................................................................
• Meccanismi di trasporto.....................................................................................................................
• Genetica batterica...............................................................................................................................
• Diffusione...........................................................................................................................................
• Il danno...............................................................................................................................................
  • Tossine...........................................................................................................................................
• Vaccinazioni obbligatorie...................................................................................................................
• Antibiotici e resistenze.......................................................................................................................
• Streptococchi......................................................................................................................................
• Stafilococchi.......................................................................................................................................
• Neisseria.............................................................................................................................................
• Bacilli.................................................................................................................................................
• Clostridium.........................................................................................................................................
• Mycobacteriaceae...............................................................................................................................
  • Corynebacterium............................................................................................................................
  • Bordetella Pertussis........................................................................................................................
  • Mycobacterium..............................................................................................................................
• Enterobatteri.......................................................................................................................................
  • Escherichia coli..............................................................................................................................
  • Shigellae.........................................................................................................................................
  • Salmonelle.....................................................................................................................................
  • Vibrioni..........................................................................................................................................
  • Aeromonas.....................................................................................................................................
• Spirochete...........................................................................................................................................
  • Treponema...................................................................................................................................
  • Borrelia........................................................................................................................................
  • Leptospira....................................................................................................................................
• Chlamydia.........................................................................................................................................
• Haemophilus.....................................................................................................................................
• Miceti................................................................................................................................................
• Micosi...............................................................................................................................................
  • Micosi superficiali:......................................................................................................................
    • Pietra bianca............................................................................................................................
    • Pietra nera...............................................................................................................................
    • Pitiriasi versicolor...................................................................................................................
  • Micosi cutanee:............................................................................................................................
    • Tinea nigra...............................................................................................................................
  • Micosi sottocutanee.....................................................................................................................
    • Cromoblastomicosi.................................................................................................................
    • Sporotricosi.............................................................................................................................
    • Micetomi.................................................................................................................................
    • Zigomicosi..............................................................................................................................
    • Rinosporidiosi.........................................................................................................................

ovviamente la lezione sul batterio. La ribalto completamente ed iniziamo subito con un esempio di una patologia! Prima, però, ripetiamo un concetto: se voi conoscete tutte le caratteristiche di un batterio va bene, non vi posso dire niente, se però poi sapete tutti i fattori di virulenza e non mi li sapete calare nell’eziopatogenesi… Non serve a niente. Allora, io ho cinque patologie che chiedo: Tetano Meningite Tubercolosi Endocardite batterica Gastroenteriti Sapere le patologie che dico e chiedo significa avere anche una buona base della microbiologia generale. Cioè, se voi sapete come funziona una endotossina (lipopolisaccaride o LPS) ed io vi chiedo la sepsi, voi riuscirete ad arrivarci. Da voi non posso pretendere la semeiotica medica di una patologia clinica, però i meccanismi biologici li dovete sapere bene. Ovvero, se io vi chiedo la differenza tra una endocardite batterica da stafilococco e una da streptococco, se conoscete i fattori di virulenza e come funzionano voi ci dovete arrivare. Iniziamo con il tetano; perché inizio con il tetano? Perché ha un ciclo. Tenete presente che tutte le patologie infettive hanno un ciclo. Un ciclo vuol dire che c’è un rapporto con l’ospite, che è fondamentale. Non chiediamo propedeuticità, però una buona conoscenza dell’immunologia e della patologia nell’ambito delle infiammazioni è fondamentale. Nel senso che io ve la chiedo, l’immunologia ve la chiedo. Vedrete che fa parte integrante di quelle tre lezioni che dedicherò all’eziopatogenesi, il rapporto con l’ospite è fondamentale per quanto riguarda il manifestarsi di un’infezione. Tutte le infezioni, anche quelle dirette, anche la difterite, hanno un ciclo. Vuol dire che c’è una fase prodromica. A tal proposito vi dico che tengo molto alla terminologia, voi dovete avere una terminologia medica, ma non solo, ovviamente dove sapere anche quello che significa ciò che dite. Le fasi prodromiche sono molto importanti, perché vedremo che esiste un equilibro tra microrganismo e ospite altrimenti noi saremmo estinti rispetto al microrganismo. All’alterazione di questo equilibrio vi è la situazione per cui o si passa alla malattia o si guarisce o una malattia sarà in forma latente. Detto questo, vediamo il tetano perché è classico, nel senso che c’ha tutte le caratteristiche dell’approccio a queste mie lezioni. Prima domanda classica che vi faccio: il Lazio è una regione ad alto rischio tetanico; che vuol dire? Allora, molti di voi mi rispondono “perché ci sono un sacco di casi di tetano” … No, abbiamo un 2%, anche perché il tetano è una delle patologie che sono contemplate nell’ambito delle vaccinazioni obbligatorie. Sappiate che profilassi attiva e passiva ve le chiedo, dove la profilassi attiva è la vaccinazione e voi dovete sapere bene tutto quello che

c’è quando somministrate un vaccino. Quali sono le vaccinazioni obbligatorie in Italia? Vaccinazione antidifterica (malattia batterica) Vaccinazione antitetanica (malattia batterica) Vaccinazione antiepatite B (malattia virale) Vaccinazione antipolio (malattia virale) Le consigliate sono: Vaccinazione antimeningococco (per la meningite) Tutte le vaccinazione legate al discorso virale specialmente nell’ambito femminile legate alla gravidanza Quindi, quando vi che il Lazio è una zona tetanica, ve lo dico perché è presente il rischio di infettarsi e sviluppare il tetano. Quando parlo di rischio ci sono due possibilità: o c’è la presenza del batterio nell’ambiente esterno e quindi ci possiamo infettare direttamente dal batterio, oppure ci sono strutture del batterio che ne permettono la resistenza e quindi l’infezione. Nel caso specifico vi dico che il clostridium tetani, che fa parte di tutta una serie di batteri di clostridi molto importanti, dove ci sono anche il clostridio della gangrena gassosa, il clostridium perfringens e il clostridio botulino, che io chiedo. Vi dico subito che i batteri, anche da un punto di vista diagnostico, si dividono in due grosse categorie: gram-positivi e gram-negativi. L’unico batterio che non rientra in questa classificazione è il micobatterio tubercolosi. La gram-positività o la gram-negatività è legata alle diverse strutture batteriche, che studieremo nella prossima lezione, ma soprattutto ad una forma di diagnostica che è una semplice colorazione. Vi dico subito una differenza, da un punto di vista patologico, di queste due categorie che mi interessa sapere: i gram-positivi posso dare soltanto una malattia, una patologia e a tal proposito ricordiamo che la sindrome, a differenza della patologia, è una patologia sistemica che ha una serie di manifestazioni cliniche, quindi, per esempio il tetano è una malattia, la meningite è una sindrome, l’AIDS è una sindrome, la difterite è una malattia e la correlazione batterio-malattia la approfondiremo con i postulati di Koch. Quindi, stavamo dicendo che i gram-positivi sono dei batteri generalmente legati alla malattia, cioè producono delle sostanze, delle tossine o hanno dei fattori di virulenza specifici per quella malattia. Nel caso dei gram-negativi, essi hanno una caratteristica, una componente strutturale chiamata lipopolisaccaride o anche LPS, che è un’endotossina, quindi legata a tutto il discorso tossico. Mentre nel caso del tetano vedremo prodotte le proteine specifiche, cioè che hanno un target, l’LPS è una struttura che è insita nel batterio, quindi non deve essere prodotto come nel caso delle tossine che dovevano essere prodotte e riversate nell’ambiente esterno per raggiungere le cellule target o l’organo target. L’LPS ha invece una funzione sistemica, viene prodotto per degradazione del batterio in quanto componente della parte batterica, diffonde nell’organismo e dà la propria patologia. Quindi, per sintetizzare, per un’infezione da gram-positivi dovete conoscere il fattore di

differenza sta nella sua concentrazione. Un’altra cosa importante: non mi confondete la profilassi con la terapia. Non si può fare la profilassi con gli antibiotici, con i farmaci in generale; la profilassi è un approccio immunologico, infatti vi ho detto che la profilassi attiva è la vaccinazione mentre la profilassi passiva è l’introduzione di sieri con presenze di anticorpi contro i fattori di virulenza. E la profilassi passiva per il tetano esiste, perché esiste un siero umano (una volta era di cavallo ma dava delle reazioni allergiche troppo potenti) con presenze di IgG contro la tossina del batterio. Nel primo caso c’è una medicina pratica, nel senso che come da protocollo io faccio una terapia antibiotica che mi serve da supporto e la profilassi passiva. In ogni caso, se il batterio è in replicazione in quel momento e produce tossine io lo blocco per via nervosa, e dopo vedremo il perché. Dopodiché potrò fare, per tutelare, un eventuale richiamo. Vi dico ciò che c’è nel vaccino antitetanico e sappiate che è una cosa vi chiedo all’esame… Nel vaccino c’è la cosiddetta anatossina, che scatena una risposta immunitaria in quanto è una tossina modificata rispetto alla tossina wild-type (tossica), in quanto ha perso il suo potere tossico neurotropo (in quanto è una tossina che agisce a livello del sistema nervoso centrale o SNC) ma non il suo potere antigenico. Domanda: faccio una profilassi passiva, quindi immetto anticorpi, ma se io a questo punto faccio un vaccino in cui c’è la tossina che viene riconosciuta da quegli anticorpi in quanto ha comunque quella componenti antigenica che viene riconosciuta dagli IgG della profilassi passiva; che succede? Non perdo potenza nel vaccino? La risposta è sì. Nel secondo caso abbiamo sempre medicina pratica, facciamo il siero e poi la profilassi. Ma per l’esame non mi aspetto questa risposta ma vorrei che mi rispondeste con “faccio un richiamo”; perché? Approcciamo questo discorso alla larga. L’antigene non è mai stato visto dal sistema immunitario quindi vi è il primo contatto con l’antigene (a tal proposito io voglio che voi sappiate le cellule presentanti l’antigene, il complesso maggiore di istocompatibilità o MHC, i Toll-Like Receptors o TLRs e tutto il meccanismo che comporta la presentazione e la risposta immunitaria innata e acquisita, in quanto sono cose fondamentali per le malattie infettive), dunque, in quanto tempo abbiamo la risposta immunitaria? Non mi rispondete IgM, in quanto sono diagnosticamente importanti ma non sono protettive, se non in un margine di tempo molto limitato della vita dell’IgM stessa. Per me la risposta immunitaria protetti è IgG. Quante classi ne conoscete? 4 è la risposta classica, ma arriviamo anche a 5 ed io voglio le IgG di tipo I e II, in quanto sono quelle protettive. Quindi, in quanto tempo con un antigene mai visto monta una risposta IgG sufficiente? Ci mettono dalle 3 alle 4, a volte cinque settimane, per una media di 4 settimane, ovviamente in un paziente normoresponsivo. Mentre, in immunità immunologica (a tal proposito vi consiglio di ripassare l’immunità immunologica di tipo Be T), quindi se ho già visto precedentemente l’antigene, in quanto tempo induco gli IgG? In 24-36 ore, ovviamente dipende anche dalla responsività del paziente. Quindi in un paziente con memoria immunologica, che come ben sapete è per tutta la vita e non dipende dal vaccino, facendo un richiamo avrò una protezione in 24-36 ore ed è questa la risposta che mi aspetto da voi. Nel terzo caso tamponiamo prima con la profilassi passiva e riprendiamo la schedula vaccinale. Ma c’è sempre un problema: se io faccio un vaccino su una risposta anticorpale montante, che succede? Allora, la risposta è che se la vaccinazione è la prima vaccinazione la risposta è così bassa che l’anticorpo non va a competere con il vaccino,

quindi posso farlo in contemporanea o a distanza di qualche giorno o settimana. Se invece siamo in presenza di una risposta immunitaria da memoria, ovviamente la risposta è molto potente e a quel punto corre il rischio che mi vada a tamponare tutto il potere del vaccino, quindi il tempo deve essere molto più “diluito”. Abbiamo detto come ci infettiamo o nel caso specifico contaminiamo e infettiamo: ferita esposta. Qui possiamo dire che le voci popolari riguardo il filo spinato arrugginito hanno comunque un fondamento, in quanto la ruggine va deformare la superficie del filo creando delle scaglie, tra le quali si può depositare la spora, che è già presente nell’ambiente esterno. In questo modo la spora può entrare in contatto con la ferita e questo vuol dire che la spora trova il suo ambiente ottimale per germinare, dove per “germinazione” si intende l’apertura della spora con immissione della sua forma vegetativa, che è il batterio nella sua forma silente. In questo caso si può già prevenire con una disinfezione attraverso acqua ossigenata, in quanto abbiamo detto che il batterio è un anaerobio obbligato, quindi per sopravvivere ha bisogno di un ambiente in cui vi sia la più bassa possibile tensione di ossigeno. Per questo motivo l’ambiente ideale l’abbiamo con l’ustione, in quanto crea una forma sia sierosa che chitinosa di ricostruzione del derma, in cui nella fase sottostante si ha un ambiente molto anaerobio. A questo punto possiamo dire che esistono almeno 4-5 tipi di tetano. Un altro aspetto importante è vedere dove mi ferisco, perché non è il batterio che dà la patologia, nel caso del tetano il batterio rimane ancorato nella infezione primaria, si moltiplica quindi produce tossine che diffondo e quindi è la produzione di tossine che causa la malattia tetanica. A questo punto approfondiremo il concetto che il nostro approccio, sia terapeutico che non, è nel limitare, ovviamente, la moltiplicazione batterica, ovviamente con antibiotico perché inibisce la moltiplicazione batterica, perché se non la fermiamo il batterio fa quello che sa fare e il clostridium tetani produce tossine tetaniche e darà tetano. Vi dico subito che la tossina tetanica ha due meccanismi di diffusione e che è una tossina neurotropa. A tal proposito vi dico che abbiamo tre tipi di tossine: pantrope (agiscono sulla sintesi proteica), neurotrope (agiscono sul sistema nervoso centrale o SNC) e tutte quelle tossine, come quella colerica, che agiscono a livello delle barriere intestinali [trovando su internet, questa classe è quella delle tossine enterotossiche o enteropatogene]. Quindi quella del tetano è una tossina neurotropa e diffonde sia per via ematica ma soprattutto risale gli assoni neuronali e si concentra sulle corna anteriori del midollo ed essa viene detta tetanospasmina, in quanto le manifestazioni cliniche del tetano sono questa spasticità, cioè contrazione muscolare, in quanto inibisce il rilascio di neurotrasmettitori inibitori, quindi c’è a livello delle corna anteriore una concentrazione di mediatori neuromuscolari che inducono la spasticità, dunque la contrazione muscolare. La classica diagnosi di appoggio del tetano sono le contrazioni a livello facciale, il cosiddetto trisma tetanico e poi il paziente lo possiamo perdere per un blocco cardiorespiratorio in quanto c’è un blocco respiratorio dovuto ad un non rilasciamento della contrattura polmonare. Perché vi dico che il “dove” è importante? Voi, un’altra nozione che dove conoscere è il periodo di incubazione dell’infezione, che sarebbe il periodo tra la prima infezione e le prime manifestazioni cliniche, perché ovviamente conoscere i tempi d’incubazione dell’infezione vi permette un approccio clinico definitivo. Il periodo d’incubazione, potete ben immaginarlo, dipende da una serie di condizioni, tra cui quelle immunitarie del

abbiamo a che fare con infezioni latenti di cui nemmeno ce ne accorgiamo in quanto lasciano una traccia nel sistema immunitario ma non danno manifestazioni cliniche. Quindi in questo caso l’ospite non è riuscito a tamponare l’infezione per una serie di ragioni che vi posso chiedere all’esame; l’infezione è partita ed è arrivata a livello dei recettori dei motoneuroni, ha indotto la propria azione tossica, che faccio? Terapia antibiotica? Okay, certo, così limito la moltiplicazione del batterio e di conseguenza la produzione di tossine, ma sappiate che dovrete dirmi anche che classe di antibiotico userete. Ma oltre questo se sta in trisma tetanico vuol dire che sicuramente è arrivato ai motoneuroni e potrà averlo se non catatonico almeno di paresi, quindi vuol dire che è arrivato ad una fase iniziale e ha diffuso soltanto per via retrograda-nervosa quindi non è ancora a livello del sangue altrimenti avreste anche una manifestazione cardiopolmonare, ha l’iride non rispondente… Quindi che faccio? Se uso l’antibiotico, sì, inibisco la moltiplicazione del batterio, ma ormai l’infezione è partita. Oltre che a metterlo in iperventilazione per evitare che arrivi in cianosi o cose del genere pensiamo al fatto che la tossina ha un recettore specifico che occupa, quindi l’ha occupato, allora uso o un farmaco competitore, perché qualsiasi tipo di legame esso sia ovviamente esiste sempre a livello farmacologico un competitore, oppure un farmaco che mi vada a competere con i recettori ancora liberi in quanto mi trovo in uno stato iniziale e questo significa che non tutti i recettori sono occupati. Quindi uso un farmaco competitore per il recettore e poi lo metto in iperventilazione. [Sostanzialmente la lezione è finita, ha continuato a fare vari discorsi in cui non ha dato alcune informazione utile, eccezion fatta per il fatto che lui pretende da noi la capacità di sapere la struttura batterica, l’eziopatogenesi, i fattori di virulenza, i rapporti con l’ospite, i farmaci antibatterici, i meccanismi di resistenza e le conseguenze delle resistenze batteriche nei confronti dei farmaci, la diagnostica e DOBBIAMO SAPER LEGGERE L’ANTIBIOGRAMMA, nonché saperlo interpretare.] 11/03/ Morfologia batterica, struttura e sintesi della parete cellulare Oggi ci occuperemo della cellula batterica. La cellula batterica è appunto una CELLULA e quindi, al contrario dei virus che sono dei “ pacchetti di proteine “ contenenti DNA o RNA, ha un proprio metabolismo, non è un parassita che deve sfruttare i meccanismi replicativi della cellula ospite. Come sappiamo ci sono delle differenze tra eucarioti e procarioti ; a noi quello che interessa dei procarioti sono i “TARGET TERAPEUTICI“ sui quali lavoriamo sia da un punto di vista diagnostico che di identificazione. Il nucleo della cellula procariotica non è delimitato da alcuna membrana, il dna è aploide, abbiamo infatti un solo cromosoma circolare libero ( questo vale in generale, poi vedremo ci sono delle eccezioni come ad esempio i plasmidi di cui ci occuperemo… ). Per tale motivo il nucleo batterico è più facilmente aggredibile da tutti quei farmaci che agiscono sulla sintesi del DNA.

Citoplasma E’ priva di mitocondri, dell’apparato del Golgi, del reticolo endoplasmatico. I ribosomi hanno due subunità : 50S è la subunità maggiore e la 30S quella minore. Il ribosoma è il primo target di una vasta classe di antibiotici che sono le TETRACICLINE. Le tetracicline agiscono sistematicamente e specificatamente sulla componente 30S del ribosoma. Questo è un esempio di meccanismo selettivo poichè agisce soltanto sulla subunita’ 30S caratteristica del ribosoma batterico. Un’altra classe di antibiotici, i MACROLIDI (di cui l’esponente principale è l’IGROMICINA), va invece ad agire sulla subunita’ 50S. Quando parliamo di farmaci e soprattutto di antibiotici dobbiamo conoscere il tipo di legame ( reversibile/irreversibile-debole/forte ). Degli antibiotici voi dovrete saper riconoscere e distinguere tra “ batteriostatici “ e “ battericidi “. L'azione batteriostatica o battericida di un antibiotico dipende dal meccanismo d'azione. Saranno battericidi gli antibiotici che agiscono su strutture fondamentali per la cellula batterica quali la parete o gli acidi nucleici ; questa classe di antibiotici uccide direttamente il batterio. Gli antibiotici batteriostatici si limitano a contenere o ad inibire la replicazione batterica senza però uccidere il microorganismo. Il citoplasma della cellula batterica ha un’elevata pressione osmotica dovuta ad un’alta concentrazione di proteine; la pressione osmotica gioca un ruolo fondamentale nella lisi del batterio. Membrana cellulare La membrana plasmatica della cellula batterica è bilayer e, rispetto a quella della cellula eucariotica, contiene una minore quantità di steroidi ( colesterolo ). Essa racchiude il batterio. A livello dei vari tipi di trasporto, quello che ci interessa più degli altri è quello ATTIVO. Noi sfrutteremo questo trasporto per l’ingresso dell’antibiotico. Altra struttura caratteristica dei batteri è il MESOSOMA. Il mesosoma è un’invaginazione della membrana cellulare, un punto di ancoraggio del genoma batterico dal quale prende avvio la duplicazione del dna. La replicazione del dna è una semplice replicazione binaria : da una cellula madre si ottengono due cellule figlie identiche. Non c’è riproduzione sessuale perché c’è un solo gamete. Le due cellule figlie sono uguali nella struttura morfologica ma non nella sequenza del dna dove troviamo delle variazioni che possono essere o “ aspecifiche “ ( ad esempio le variazioni puntiformi ) o dovute a tre meccanismi principali attraverso i quali i batteri della stessa specie ( e di specie diverse ) si scambiano materiale genetico. Questo aumenta la variabilità genetica, che poi vedremo essere importante nel discorso della patogenesi… Strutture che ci interessano molto dei batteri sono quelle esterne, come la parete cellulare. Parete cellulare La parete cellulare è caratteristica esclusivamente dei batteri, è quindi un bersaglio di molti antibiotici. In base al tipo di parete che il batterio presenta, possiamo suddividerli in due classi:

• Gram Positivi (+)
• Gram Negativi (-)

binding protein). Le PBP sono bersagli per la penicillina e per gli altri antibiotici beta- lattamici. Penicillina agisce sul processo di transpeptidazione ; inibisce la transpeptidasi (enzima esclusivamente batterico ) impedendo cosi’ la stratificazione del peptidoglicano. VANCOMICINA appartiene ad un’altra categoria di antibiotici Beta-Lattamici. Viene data in tutti quei casi in cui la penicillina e la cefalosporina sono resistenti. Agisce sempre sul peptidoglicano ma con un differente meccanismo d’azione. La vancomicina agisce sui dimeri legandosi specificatamente ad essi, li modifica. In questo modo il dimero non può più inserirsi e il peptidoglicano non stratifica. La vancomicina si lega saldamente alla duplice D-alanina ( D-Ala-D-Ala ) sita nella parte terminale del peptidoglicano. I beta lattamici quindi agiscono sulla sintesi del peptidoglicano. Sui gram positivi ( avendo questi un’abbondante componente in peptidoglicani ) sono molto efficaci, nei gram negativi invece si usano esclusivamente in combinazione con altri farmaci. GRAM POSITIVI (+). Oltre al peptidoglicano, altri componenti della parete dei gram + sono gli ACIDI TEICOICI e gli ACIDI LIPOTEICOICI. Questi sono polimeri di ribosio, sono antigeni di superficie, caratterizzano i sierotipi ( il sierotipo è importante perché ci dice il meccanismo di diffusione del batterio ), promuovono l’adesione ( la proteina M di S.Pyogenes ), sono molecole recettoriali. L’acido teicoico è un fattore di virulenza, l’acido lipoteicoico ha un’attività endotossica. Patologie post-streptococciche dovute allo streptococco beta-emolitico ( ha detto che ci tiene molto a saperle…) Glomerulonefrite Endocardite (vuole sapere anche la differenza tra questa e quella dovuta allo strafilococco e come fare la loro diagnosi… In quella da strafilococco inoltre c’è il batterio, in quella post-streptococcica non c’è perché è un’autoimmunitaria… ). Febbre reumatica Altre cose da ricordare sono alcuni strumenti diagnostici come : VES velocità di eritrosedimentazione TAS titolo antistreptolisinico GRAM NEGATIVI (-) La membrana esterna è una struttura bilaminare, asimmetrica. Come abbiamo già visto contiene pochi peptidoglicani, ci sono proteine strutturali con funzione recettoriale ed è priva sia di acidi teicoici che di acidi lipoteicoici. E’ presente uno “ spazio periplasmico “ , spazio acquoso che fa da cuscinetto tra la membrana esterna e la piccola membrana di

peptidoglicano. Lo spazio periplasmico contiene numerosi enzimi che intervengono nella riproduzione del batterio, enzimi idrolitici ( proteasi, lipasi, fosfatasi ) coinvolti nella digestione enzimatica di antibiotici. Il 50-60% della degradazione degli antibiotici è dovuta proprio agli enzimi contenuti in quest’area. LPS  lipopolisaccaride. E’ presentesolo nei batteri gram -. Caratterizza la patogenicità dei batteri gram -. E’ un’endotossina, un fattore di virulenza, è associata alla sepsi. I batteri gram + come fattore di virulenza hanno solo le esotossine. I batteri gram – hanno invece una doppia patogenicità/ valenza tossica dovuta sia alle tossine che ai lipopolisaccaridi (LPS). Com’è formato un lipopolisaccaride? I LPS sono formati da tre strutture proteiche principali :

• IL LIPIDE A è il responsabile tossico dei LPS. Si trova nella membrana interna.
• L’ANTIGENE O polisaccaridico è un antigene T-indipendente, è un polisaccaride lineare formato da 50/100 unità saccaridiche. Permette di distinguere tra i sierotipi (ceppi) di una stessa specie batterica. Fornisce inoltre una notevole compattezza al batterio. Si trova esposto sulla membrana esterna.
• CORE anche questo è un polisaccaride, svolge una funzione di ancoraggio legando l’antigene O alla membrana esterna. Il LPS se ancorato alla membrana interna non è patogeno. Diventa patogeno solo con la morte del batterio, ossia con la distruzione della membrana esterna. E’ coinvolto in diversi processi ad esempio : febbre, trombosi ( per il processo della coagulazione, attiva il complemento ), ipoglicemia, sepsi, shock. SETTICEMIA La setticemia si ha quando si instaura una massiccia presenza in circolo di batteri e di loro prodotti tossici ( tossine o endotossine ). BATTERIEMIA Si ha quando batteri responsabili di processi morbosi localizzati invadono, anche se solo transitoriamente, il circolo ematico. MICOBATTERI

esempio un’adesina è l’esotossina della pertosse. Pili, fimbrie, adesine sono strutture adesive specifiche. PILO SESSUALE o PILO F. Sono delle strutture cave che formano tipo dei ponti tra due batteri della stessa specie ma anche di specie diverse. Tramite questo ponte i batteri si scambiano materiale genetico. CAPSULA o GLICOCALICE. La capsula è uno strato lasso, viscoso, esterno. E’ di natura sia polisaccaridica che proteica, circonda i batteri gram+ e quelli gram-. Nel caso sia poco aderente o poco uniforme per densità o spessore, questo materiale è definito glicocalice o strato mucoso. Le funzioni principali della capsula sono tre : Adesione aspecifica ( è la principale responsabile della carie perché si attacca allo smalto dei denti e del rigetto delle protesi ortopediche ) Inibizione della fagocitosi e killing microbico intracellulare ( la fagocitosi e il killing microbico sono processi operati dai leucociti polimorfonucleati- monociti-macrofagi- che prevedono l’attacco, l’ingestione e la distruzione dei batteri ). Mimetismo immunitario BIOFILM. E’ una specializzazione di questa capsula all’interno della quale si selezionano una popolazione particolare di batteri che sono estremamente patogeni ( poi vedremo perché e come si selezionano…) Il biofilm è legato a diverse infezioni e patologie. OPSONIZZAZIONE ricordatevi il processo !!! 13/03/ Metabolismo e crescita batterica Per il metabolismo non ho grosse informazioni se non il fatto che rispetto alle cellule eucarotiche qui nei batteri parliamo di fermentazione che è le legata all'accettore di elettroni ma per quello che interessa me è legata sia al ciclo di krebs per quanto riguarda il classico esempio di respirazione quindi produzione di atp. Nella fermentazione invece l'accettore di elettroni sono indubbiamente i polisaccaridi quindi una minor produzione di

atp ma sicuramente vedremo un vantaggio selettivo per quanto riguarda il batterio perché anche in basse tensioni di ossigeno ovviamente il batterio riesce a crescere. Le richieste fondamentali sono per quello che riguarda i batteri strettamente aerobi l ossigeno, tutto il discorso di energia, nutrienti e temperatura ottimale e ph ottimale. Dividiamo in 3 categorie: -Anerobi facoltativi(categoria maggiormente rappresentata) possono crescere sia in presenza o in basse tensioni di ossigeno. -Aerobi obbligati come microbatteri tubercolosi che cresce solo in presenza di ossigeno -Anaerobi obbligati in completa assenza di ossigeno come il clostridium tetani Conoscere le caratteristiche anche biochimiche di un batterio vi permette di fare il solito discorso del raccordo, io vi sottolineo le caratteristiche legate soltanto alla eziopatogenesi .Vi faccio questo esempio: quando voi mi dite di un batterio nel caso specifico un anaerobio obbligato quindi un clostridium tetani ,botulini etc quindi mi dite tutte le caratteristiche, produttore di tossine, endospore gram positivo ,gram negativo etc, poi qualcuno di voi mi dice mancanza di alcuni enzimi. Allora se mancano alcuni enzimi vuol dire qualcosa, vi chiederò sempre perché, nel caso specifico per esempio gli anaerobi obbligati ovviamente non hanno nessuna possibilità di crescere né di considerare l' ossigeno come accettore di elettroni ,mancano di tutti gli enzimi legati al discorso della superossido dismutasi. Che vuol dire? Vedremo che la superossido dismutasi é uno degli elementi fondamentali del killing macrofagico cioè tutti questi batteri sono estremamente sensibili al killing macrofagico una volta fagocitati perché mancano di tutti quegli enzimi ke inibiscono il killing ossigeno dipendente che vedremo essere la produzione di h2o2 e tutta la cascata delle ossidasi. Non avere questi enzimi significa che questi batteri una volta fagocitati vengono distrutti. Vedremo che invece altri batteri hanno una grossa percentuale di produzione di questi enzimi perché resistono non alla fagocitosi ma sopravvivono al loro interno. Questo ha un doppio vantaggio: utilizzare i macrofagi come veicolo per diffondere nei tessuti limitrofi o anche a livello del sangue e poi di copertura per il sistema immunitario. Un altro concetto che riprenderemo sono alcuni elementi nutrienti richiesti ovviamente tutto quello che potete immaginare nell' ambito dei sali etc ma vedremo che molto importante per il batterio sono le concentrazioni di ferro. Vi ricordo che il fe è utilizzato in molte catene metaboliche soprattutto nel batterio che ha bisogno di una fonte esterna di ferro tanto è vero che il batterio ha elaborato un recettore specifico che è la siderina o i siderofori che catturano il fe dall'ambiente esterno. Vedremo che la competizione del fe con l'ospite è uno dei meccanismi per cui si altera l'equilibrio e permette il progredire dell'infezione. Per quanto riguarda le temperature quella ottimale ,fatta eccezione per alcuni batteri,è tra 36 e 37 gradi che è la temperatura corporea. Alcuni batteri sono molto sensibili alla temperatura tanto è vero che un rialzo febbrile è sufficiente per interrompere la moltiplicazione. Il ph principale a parte alcuni batteri che faremo come l elicobacter che vive all’interno dello stomaco e ha un ph acido ?!? Altra domanda d'esame che posso fare è come fanno in tutte le gastrointeriti i batteri a superare la parte del ph acido del primo tratto del sistema digerente, stiamo parlando di ph 2 .O producono dei fattori tipo ureasi che aumenta il ph o veicolano attraverso il bolo alimentare. Poi vi chiederò cosa succede quindi la carica batteria perché vedremo quanto è importante il numero di batteri che raggiunge il sito di infezione. DNA. E’ formato da un unico cromosoma estremamente semplice, duplicazione semiconservativa che inizia da un

modificazioni che sfavoriscono l ingresso di antibiotici e così via. Tutti meccanismi di resistenza,alcuni tipi di batteri attivati che vanno ad inibire l'azione dell antibiotico o di gruppi di antibiotici. Dal punto di vista pratico non possiamo farci niente ,non esiste nessun approccio terapeutico diretto a questo .La conoscenza della farmacologia e della genetica ci permettono di intraprendere il processo terapeutico migliore nel senso che le concentrazioni sono molto importanti, la conoscenza di quanti geni di resistenza ha quel batterio vi aiuta e indirizza verso la terapia migliore. Meccanismi di trasporto Sono i classici, trasporto passivo non vi interessa molto, non possiamo sfruttarlo molto a livello di terapia antibiotica mentre sfruttiamo molto bene il trasporto attivo unidirezionale cioè il fatto che dall'esterno grazie ad un trasporto attivo specifico vengono introdotte soltanto molecole senza fuoriuscita di altre e questo vedremo che lo sfruttiamo molto bene nel discorso degli antibiotici. Sfruttiamo meno bene il trasporto attivo bidirezionale quindi scambio .Funziona bene nelle terapie antibiotiche ,tenete presente che in molti casi è aspecifico quindi è vero che l'antibiotico entra nello stesso modo ,viene riportato fuori a concentrazione minore però c'è questo scambio .Al contrario, l unidirezionale attivo è il migliore tipo di trasporto che noi possiamo sfruttare. Altri sistemi importanti nella patogenesi sono i sistemi di secrezione. Questi sono canali proteici che vengono formati, non sono preformati ma vengono indotti su stimolo e sono questi canali che si inseriscono ovviamente nel caso dei gram positivi in tutto il grosso strato di peptidoglicano o nel caso dei gram negativi attraverso tutte le strutture che conosciamo e connettono l ambiente esterno in un discorso attivo unidirezionale quindi introduzione di sostanze che a livello unidirezionale vengono prodotte e secrete nell ambiente esterno. Vi posso già dire che le esotossine ,quindi le proteine prodotte e secrete ,sfruttano ovviamente i sistemi di secrezione. Ma il sistema di secrezione che a me interessa e che approfondiremo sono i meccanismi invasivi .Vedremo che l’ invasivitá è una tappa fondamentale del processo. Attraverso i meccanismi di secrezione il batterio introduce all’interno della cellula target delle invasine ,delle sostanze che ne permettono in questo caso l'ingresso all’interno della cellula e la moltiplicazione. é il caso ad esempio della depolimerizzazione dell'actina che comporta che la membrana cellulare diventa più lassa .c'è la possibilità di un'invaginazione e quindi ingresso all'interno quindi ottimale possibilità di riprodursi ,parzialmente invisibile al sistema immunitario esterno e vuol dire anche possibilità di creare delle sacche di infezione. È il classico esempio delle enteroenteriti che sfruttano il fatto di avere un infezione di tipo sottocutaneo. Moltiplicazione batterica. Se noi interveniamo in maniera endogena con la terapia o se l'ospite non interviene con il sistema immunitario ,moltiplicazione batterica vuol dire che il batterio fa quello che sa fare e se è un batterio patogeno diventa patogeno ,produce sostanze di patogenicitá. Duplicazione. Da una cellula madre 2 cellule figlie .Questo nella produzione di spore avviene dopo. Le curve di crescita ,4 fasi in cui un batterio cresce: -Fase di latenza , tenete presente che stiamo parlando del 80 % delle infezioni che faremo e che sono esogene cioè il batterio sfrutta una via di ingresso e colonizza il tessuto. Il 20% sono endogene cioè è già presente nella flora ,all'interno vedremo come diventa patogeno .in questa fase il batterio raggiungendo un nuovo ambiente deve elaborare ,prendere

possesso e conoscenza di quel tipo di organo e quindi elaborare tutta una serie di fattori enzimatici che ne permettono la sopravvivenza. È il tempo protromico di un'infezione. Quando diremo il periodo di incubazione dipende da tutto questo discorso. Il batterio non cresce , se siamo infettati da un tot numero di batteri rimane quel numero di batteri, si adattano all’ambiente.

• Fase esponenziale. una volta costituito il corredo metabolico e non il batterio cresce in fase esponenziale e poi vedremo. A questo punto inizia in alcuni casi la manifestazione clinica nel senso che nella fase di latenza il batterio é ancora invisibile a meno che non ci sia una memoria immunologica ,diciamo che un'infezione primaria quindi nella fase esponenziale potrebbe iniziare ad avere tutta quella sintomatologia specifica classica che conoscerete. i batteri si moltiplicano con un tempo di duplicazione che dipende dal ceppo e dall’ambiente -Fase stazionaria. Si raggiunge un certo numero di batteri .Questa fase è o per esaurimento degli elementi nutritivi o per un fattore sterotassico che vedrete in determinati organi si può raggiungere solo quel determinato numero di batteri e non altri. La fase stazionaria dipende anche dalla risposta dell'ospite che ne limita sia la crescita che la fase stazionaria. i batteri smettono di crescere per la mancanza di metaboliti e l’accumulo di sostanze tossiche. -Fase di morte cellulare come avviene in tutte le cellule. I periodi di incubazione di una malattia sono molto importanti. Domanda: è più lungo il periodo di incubazione di un'infezione batterica da gram positivi o negativi? la differenza tra infezione e malattia è che la prima è il contatto con il patogeno senza sintomatologia clinica ,nella malattia c è la patologia clinica. Abbiamo detto che il principale fattore di virulenza dei gram positivi é l'esotossina che si produce quando il batterio si moltiplica .Quindi il periodo di incubazione di un gram positivo massimo comporta il periodo di latenza e il periodo di moltiplicazione quindi è più breve .Al contrario le infezioni da gram negativi avvengono durante la morte del batterio quindi il periodo di incubazione è più lungo perché il fattore di virulenza avviene soltanto dalla morte del batterio. Generation time é il tempo di duplicazione di un batterio che dipende dalle condizioni ambientali e dall'ospite. In condizioni ottimali un batterio duplica in circa 20 60 minuti quindi entro un'ora ha una duplicazione. A livello di comuni patogeni a livello dell’ospite aumenta di 5 10 ore. Facciamo l’ ipotesi che la formula è nt cioè numero di batteri che alla fine di un determinato tempo si sono prodotti, no è il numero , la carica batterica originale con cui veniamo a contatto e ovviamente 2n sono il numero di divisioni per il tempo. L'esempio è questo :un coli in condizioni ottimali ha un tempo di generazione di 20 minuti. Se noi entriamo in contatto con una carica batterica di 10 coli e permettiamo di duplicare per 12 ore quindi n 36,il risultato è quello che vedete. Quindi 10 batteri che duplicano, 36 duplicazioni nelle 12 ore, abbiamo detto ogni 20 minuti quindi fa 63 duplicazioni l’ora quindi se noi permettiamo ad una carica batterica di 10 batteri di moltiplicarsi per 36 ore otteniamo quel numero. Un paziente in fase avanzata di hiv produce al giorno qualcosa come 10 20 miliardi di particelle. 2 cose sono importanti quando faremo l'infezione batterica: La diagnosi precoce, centrare subito l’ antibiotico o le combinazioni di antibiotici quindi l antibiogramma che ci vuole dire che bisogna isolare l’ agente responsabile di quel tipo di infezione. Tenete presente che su questi numeri ci sta anche il discorso delle mutazioni. Il 10% di questa popolazione va incontro a mutazione piu o meno scostale spontanea o indotta. Andare incontro a