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CARATTERISTICHE DEI MICROBI
• Procariotica: più semplice, DNA a diretto contatto con il citoplasma; assenza di membrana nucleare e di apparato mitotico
• Eucariotica: più complessa, DNA racchiuso all’interno della membrana nucleare.
• Virus : privi di qualsiasi struttura cellulare, “acellulari”, visibili solo al microscopio elettronico, struttura molto semplice, si possono
riprodurre solo all’interno di una cellula.
Morfologia: Le cellule batteriche (cellule procariote) sono formate da strutture obbligatorie, presenti in tutti i tipi di batteri, e da strutture facoltative, presenti solo in determinate specie batteriche. La cellula batterica dall’interno verso l’esterno: CITOPLASMA, MEMBRANA CELLULARE, PARETE CELLULARE CAPSULA, FLAGELLI. Assenza di compartimenti intracellulari separati da membrana.
► NUCLEOIDE= zona della cellula dove è localizzato il DNA genomico che contiene tutta l’informazione genetica essenziale per la cellula batterica.
È formato da una singola molecola di DNA a struttura circolare strettamente raggomitolata, associata a poliammide, che riducono l’acidità, a enzimi e a proteine.
Il DNAsi trova immerso nel citoplasma.
Può avere posizione centrale (nei Gram+) o periferica (nei Gram-).
► CITOPLASMA = costituenti chimici comuni alle altre cellule (proteine, acidi nucleici, carboidrati, lipidi, ecc). Molto povero di organuli cellulari. Sono presenti Ribosomi 70S (2 subunità, 50S e 30S). A volte presenti inclusioni citoplasmatiche di varia natura (per lo più materiale di riserva).
Il citoplasma è racchiuso dalla membrana cellulare e contiene i diversi organuli della cellula immersi in una fase acquosa, di consistenza variabile, detta sostanza fondamentale o citosol.
Questa è composta all’80% da acqua e per il resto da macromolecole proteiche in vari stati di aggregazione, acidi nucleici, ioni, polisaccaridi di riserva, ribosomi e granuli; immersi in questa sostanza vi sono anche dei plasmidi e il nucleoide.
Il citoplasma è, inoltre, la sede di importanti funzioni metaboliche cellulari quali la sintesi proteica e la glicolisi anaerobica.
►RIBOSOMI= Rappresentano lo strumento universale delle sintesi proteiche per qualunque tipo di organizzazione cellulare: procariotica o eucariotica. Caratteristiche: Sono presenti nel citoplasma in numero elevato (fino a 15000). Funzionalmente identici ma strutturalmente differenti rispetto agli eucarioti. Le differenze indirizzano l’azione selettivamente tossica di alcuni antibiotici Hanno un coefficiente di sedimentazione 70S (80S per gli eucarioti) Sono costituiti da due subunità una più grande 50S e una più piccola 30S
► MEMBRANA CITOPLASMATICA = doppio strato fosfolipidico, più flessibile della membrana eucariotica perché mancano gli steroli. Vi sono inserite diverse proteine (trasporto di prodotti e nutrienti; enzimi della catena respiratoria; ecc.) La membrana cellulare si trova tra la parete e il citoplasma, ed è molto simile a quella delle cellule eucariotiche.
È costituita da un doppio strato di molecole lipidiche, che rappresenta la struttura portante, in cui sono inserite delle molecole proteiche, responsabili delle diverse funzioni della membrana; sono infatti enzimi catalizzatori, recettori di stimoli e proteine di trasporto di sostanze attraverso la membrana.
Funzioni :
La sua funzione non è solo quella di selezionare la direzione e l’entità degli scambi con l’esterno, ma è legata anche alla divisione cellulare e, nei batteri che producono ATP tramite la respirazione, è sede degli enzimi, dei vettori di idrogeno, dei processi di fosforilazione ossidativa che nelle cellule eucariotiche si trovano nei mitocondri , di processi biosintetici (es. sintesi di peptidoglicano).
Meccanismi di trasporto dei nutrimenti attraverso la membrana citoplasmatica:
A. Diffusione passiva: passaggio in gradiente, nessuna spesa energetica.
B. Diffusione facilitata: in gradiente grazie a canali proteici. Non consuma ATP
C. Trasporto attivo: contro gradiente, serve un consumo energetico.
Osmosi : è un processo fisico spontaneo, vale a dire senza apporto esterno di energia, che tende a diluire la soluzione più concentrata, e a ridurre la differenza di concentrazione.
Mesosomi : Sono invaginazioni della membrana citoplasmatica, di forma irregolare. I mesosomi risultano una buona matrice per enzimi che richiedono un ambiente di membrana, come sistemi fotosintetici o processi di trasporto di elettroni. I mesosomi svolgono molte delle funzioni della membrana citoplasmatica:
mesosomi settali : intervengono nella divisione cellulare e tengono legato il cromosoma batterico facilitando la separazione dei due filamenti di DNA e la produzione del setto trasverso (che appare nel processo di divisione della cellula in due cellule figlie)
mesosomi respiratori : si associano proteine cellulari, quali gli enzimi della catena respiratoria (svolgendo una funzione analoga a liberata dall'idrolisi di adenosintrifosfato (ATP) per trasportare zuccheri, amminoacidi, vitamine e piccoli peptidi.
mesosomi biosintetici : contengono enzimi che intervengono nella sintesi dei componenti della parete.
mesosomi fotosintetici
mesosomi sporali : essenziali per la formazione dell'endospora.
PARETE BATTERICA: E’un “contenitore” rigido che racchiude la cellula batterica e ne condiziona la forma
Involucro posto all’esterno della membrana citoplasmatica in quasi tutti I batteri (eccezione i micoplasmi). Spessore variabile, costituenti peculiari, alcuni dei quali presenti solo nei batteri. Componente principale: PEPTIDOGLICANO O MUREINA, responsabile delle caratteristiche di rigidità della parete.
Impedire che le cellule batteriche si rompano per effetto della pressione osmotica (maggiore dentro la cellula che all’esterno). Protegge da molecole idrofobiche o da sostanze dannose (es. tossine citolitiche, DNAsi, Proteasi, Lipasi, ecc.) e la regolazione dell’entrata dei nutrienti.
Contiene agenti immunologici che inducono alla reazione immunitaria l’ospite in cui si trovano.
In base a come è la parete classifichiamo i batteri in:
GRAM + (trattengono il cristalvioletto perché ha un peptidoglicano spesso)
GRAM – (rilasciano il cristalvioletto perché ha un peptidoglicano sottile)
MICLOPLASMI (senza parete)
MICROBATTERI (parete spessa ma peptidoglicano sottile)
PEPTIDOGLICANO
Essenziale per la struttura e forma, replicazione e sopravvivenza. Nell’infezione interferisce con la fagocitosi, è mitogeno per i linfociti, ha attività pirogena. È degradato dal lisozima presente nelle lacrime e muco.
È formato da NAG + NAM l’unità fondamentale del peptidoglicano.
Il NAM ha la stessa struttura del NAG ad eccezione di un acido lattico legato mediante ponte a ossigeno al C3.
NUMERO DI LEGAMI CROCIATI
Nei Gram+: praticamente tutti i residui di NAM sono legati ad un tetrapeptide;
Nei Gram-: i legami sono più scarsi e le maglie più larghe
Attaccato al NAM c'è un pentapeptide (cioè una "coda" di 5 Aa). Gli ultimi due Aa sono due D-Alanina necessarie per la formazione del legame crociato del peptido-glicano. Tale legame è bersaglio dell'azione degli antibiotici beta-lattamici. Il lisozima (enzima molto diffuso nei fluidi biologici come saliva, muco, lacrime, bianco d’uovo, ecc.) rompe il legame β1-4 fra due unità, causando la formazione di un protoplasto (=cellula batterica priva di parete, con la sola membrana cellulare).
- Formazione della prespora In questo stadio si ha la proliferazione delle membrane settali con formazione di una duplice membrana che circonda il comparto cellulare più piccolo (pre-spora). Vengono sintetizzate proteine che operano il trasporto attivo di aminoacidi e ac. dipicolinico, permettendone l’accumulo nel protoplasto sporale
4.Formazione della corteccia o cortex Tra le due membrane viene stratificato il peptidoglicano come nelle forme vegetative. Due enzimi specifici, sintetizzati allo scopo, determinano le modificazioni strutturali del peptidoglicano corticale. La corteccia è distinta in due porzioni: La più interna denominata parete della spora, ha struttura compatta, presenta numerosi legami trasversi e non va incontro ad autolisi durante la germinazione. La più esterna è costituita da peptidoglicano più lasso Si verifica accumulo di DPA e di Ca++ nel protoplasto e inizia acquisizione di termoresistenza
5.Formazione delle tuniche o coats Vengono sintetizzate proteine specifiche, ricche di zolfo, che vanno a costituire il rivestimento più esterno della spora. E’ formata da numerosi strati proteici, densi, compatti, rigidi e sovrapposti. Le proteine sono ricche di: cisteina, valina, ac. glutammico e lisina. La cisteina favorisce la formazione di legami disolfuro intra e inter-molecolari. Il risultato è una struttura rigida, poco deformabile, pluristratificata, resistente all’azione enzimatica e a molti solventi
6.endospora matura In questa fase si completa la formazione degli involucri sporali e la spora viene liberata all’esterno in seguito alla lisi dello sporangio.
7.endospora libera
La spora matura E’ profondamente diversa dalla forma vegetativa per composizione chimica, organizzazione strutturale, proprietà fisiologiche E’ termoresistente, disidratata, priva di evidente attività metabolica. E’ resistente a molti agenti fisici (calore, essicamento, congelamento) e chimici, radiazioni, antibiotici e solventi. E’ in grado, nonostante l’estrema dormienza, di rispondere a determinati stimoli ambientali ed andare incontro al processo di germinazione che comporta interruzione dello stato di quiescenza e ritorno alla forma vegetativa.
GERMINAZIONE : È il processo in cui cessa la condizione di spora e si ha il ripristino delle attività vegetative. La trasformazione di una spora quiescente in una forma vegetativa è il risultato di 3 processi sequenziali:
- Attivazione è un processo reversibile che rende le spore pronte a germinare, se esposte a specifici “induttori” della germinazione; questi sono sostanze quali: aminoacidi o nucleosidi che non vengono utilizzati come substrati dalla spora, ma piuttosto si legano a strutture recettoriali, determinandone modificazioni in grado di attivare il metabolismo degradativo. L’attivazione può essere indotta: dall’esposizione a temperature elevate o a seguito di eventi naturali come l’invecchiamento e l’usura degli strati.
2.germinazione È un processo irreversibile caratterizzato da una serie di reazioni degradative che portano alla depolimerizzazione della corteccia, con l’eccezione della porzione più interna, ad opera di un enzima litico simile al lisozima e alla perdita di composti spora-specifici.
3.esocrescita L’esocrescita della spora germinata si attua quando vengono forniti nutrienti a concentrazioni non limitanti. Durante l’esocrescita si verificano una serie di eventi che ripristinano le condizioni metaboliche della crescita vegetativa
La spora germinata È un’entità termolabile, idratata, metabolicamente attiva. In presenza di nutrienti, a concentrazioni non limitanti, dà luogo ad una cellula capace di moltiplicarsi
SOCIOMICROBIOLOGY
Sociomicrobiologia (concetto elaborato solo negli ultimi 20 anni):i batteri possono organizzarsi in comunità in cui i singoli individui comunicano tra loro e coordinano l’espressione genica e quindi il comportamento della comunità batterica nel suo complesso.
Quorum sensing: regolazione dell’espressione genica in risposta alle fluttuazioni della densità di popolazione mediante la percezione di una concentrazione soglia di molecole-segnale extracellulari.
Differenziamento (o specializzazione): Nelle comunità di batteri, singole cellule si differenziano e svolgono specifiche funzioni, con eventuale suddivisione dei compiti
Biofilm forma batterica complessata nell’ambiente e nelle malattie. È racchiuso in una matrice ed è una comunità organizzata deputato anche alla riproduzione. Si sviluppa in ambienti umidi.
Il quorum sensing aumenta la resistenza dei batteri contro farmaci e antibiotici dalle 10 alle1000 volte.
Per svilupparsi attua un metabolismo basato sull’assunzione di materiale estraneo o prodotto da altre sostanze. Sfruttano energia solare e ossidazioni chimiche. Ci sono batteri Autotrofi ed Eterotrofi come i patogeni. Alcuni sono aerobi altri anaerobi o facoltativi.
Batteri autotrofi: sono fotosintetici e alcuni fra i chemiosintetici
utilizzano (riducendole) sostanze completamente ossidate come la CO
♦ con esigenze nutrizionali minime
♦ in grado di svolgere autonomamente i processi di sintesi:
Batteri eterotrofi
♦ Utilizzano nutrimenti organici preformati come fonte di carbonio. Incapaci di sintetizzare materia organica da composti inorganici
• notevoli esigenze nutrizionali,
• I batteri patogeni sono eterotrofi con esigenze nutrizionali che variano dai saprofiti ai parassiti
Presenza o assenza di ossigeno:
•Aerobi obbligati non hanno la fermentazione, ma la fosforilazione ossidativa
•Anaerobi obbligati hanno la fermentazione, ma non la fosforilazione ossidativa, possono mancare di alcuni enzimi (catalasi, perossidasi, superossido-dismutasi)
•microaerofili: crescono bene in presenza di CO2 (10%)
Aerobi: l’ossigeno ossida sostanza organica e forma acqua grazie all’idrogeno esterno
Anaerobi: degradano composti organici e inorganici con alto tasso di ossidazioni. Sfruttando come accettori di elettroni nitrato, solfato, nitrito.
Fermentazioni: Con questo termine si indicano le trasformazioni di sostanze organiche da parte di enzimi appartenenti a microorganismi. In alcuni organismi si ha l’ossidazione incompleta per cui si accumulano prodotti finali organici. Alcune fermentazioni sono da contrastare perché costituiscono una alterazione non voluta, altre sono alla base della produzione di alimenti. Questo termine deriva dal latino fervere (= bollire, ribollire), dalla apparente ebollizione del mosto durante la produzione di vino.
I microrganismi responsabili dei processi fermentativi possono essere batteri, lieviti o muffe.
Anabolismo
La cellula batterica impiegando l’energia prodotta con il catabolismo e utilizzando composti semplici (come aminoacidi, ammoniaca, anidride carbonica, acqua, zuccheri etc) attua reazioni di sintesi utili per la biosintesi di nuove componenti cellulari, per mantenere l'integrità fisica e chimica della cellula, per il trasporto dei soluti attraverso la membrana, per l'attività degli organi locomotori (flagelli), per l'accrescimento e la riproduzione della cellula batterica.
Regolazione genica
Un adeguato controllo del metabolismo è necessario alle cellule per evitare qualsiasi spreco di risorse, per accedere rapidamente a queste ultime in risposta a cambiamenti ambientali, nonché per dirigere l'energia disponibile solo dove e quando serve. Ogni gene regolato è fornito di meccanismi di induzione o repressione.
I valori standard di sensibilità variano per ciascun microrganismo e sono basati sulla concentrazione plasmatica di farmaco che può essere raggiunta senza la comparsa di effetti tossici. Questi consentono di classificare il microrganismo in:
• "sensibile" , quando l'antibiotico risulta efficace ai dosaggi comunemente raccomandati,
• "intermedio" , quando la crescita batterica è inibita solo al dosaggio massimo raccomandato,
• "resistente" , quando l'antibiotico dovrebbe essere utilizzato a dosaggi che risulterebbero tossici nell'organismo.
MODIFICAZIONI DELLA CELLULA BATTERICA
Il batterio mutato acquisisce caratteristiche genetiche diverse trasmissibili ai discendenti.
M. spontanea = frequenza 10-6 - 10-9. Avviene nelle normali condizioni di crescita dei batteri e sembra dovuta soprattutto ad errori di appaiamento delle basi durante la replicazione del DNA o la conseguenza di escissioni o inserzioni di elementi genetici transponibili.
M indotta = mezzi fisici o chimici possono aumentare la frequenza di mutazione di 100-1000 volte. FRA I MUTAGENI FISICI CI SONO RAGGI UV, RAGGI GAMMA, RAGGI X; MENTRE TRA I MUTAGENI CHIMICI CI SONO GLI ACIDI FORTI E LE BASI FORTI
Mutazione puntiforme = coinvolge una sola base nucleotidica. Molte mutazioni puntiformi sono silenti = nessun cambio nell’attività del prodotto genico.
Mutazioni più consistenti possono verificarsi mediante inversione, traslocazione, inserzione o delezione di più basi.
Ricombinazione: si ha ricombinazione quando 2 regioni di DNA si appaiono in corrispondenza di zone omologhe e si scambiano alcune sequenze.
Il cromosoma batterico ed i plasmidi possiedono degli elementi trasponibili che hanno la caratteristica di spostarsi (traslocare) da una zona all’altra del genoma o da plasmide a plasmide all’interno della stessa cellula.
Questi elementi trasponibili si possono dividere in tre gruppi:
-Sequenze di inserzione (IS): costituite da 800-2000 paia di basi. Unità autonome che codificano solo per una transposasi che ne permette l’inserzione con il DNA bersaglio.
-Trasposoni (TN): sono delle sequenze di DNA caratterizzate da sequenze ripetute e invertite (IR) e codificano per una trasposasi che si lega alle sequenze IR e ne media la mobilità. Superiori a 2000 paia di basi e più complessi. Codificano per una serie di enzimi in grado di inattivare gli antibiotici.
-Elementi invertibili: sono simili ai trasposoni, ma possiedono un enzima (DNA invertasi) capace di invertire l’orientamento dell’elemento.
Il trasferimento di materiale genetico da una cellula all’altra si può verificare mediante 3 meccanismi:
trasformazione
trasduzione
coniugazione
Trasformazione: l’uccisione di una cellula non distrugge il DNA che mantiene le sue proprietà, nel caso penetri in una nuova cellula batterica. La trasformazione è un processo di trasferimento genetico nel quale il DNA estratto da una cellula batterica “donatrice” penetra nella cellula batterica “recettrice” integrandosi nel suo genoma. Le condizioni che influiscono sull’efficienza della trasformazione riguardano alcune caratteristiche chimico-fisiche del DNA trasformante ed un particolare stato fisiologico della cellula recettrice.
Gram Positivi: Fattore di competenza = proteina prodotta quando la popolazione batterica ha una certa densità. Si lega a recettori sulla superficie della stessa cellula e di cellule vicine (1) inducendo segnali di membrana che dereprimono geni specifici con produzione di nuove proteine, fra cui una autolisina; (2) digestione di parte della parete e esposizione della membrana con recettori per il DNA a doppia elica (DNA-binding proteins); (3) le nucleasi digeriscono una delle due eliche di DNA; (4) introduzione del DNA a singola elica nella cellula. A questo punto si può avere ricombinazione con una zona omologa del DNA ricevente (di solito si sostituisce un frammento di 103-104 pb).
Gram Negativi: La competenza si sviluppa durante la fase stazionaria, e come conseguenza di crescita su terreno ricco; non è ancora stato isolato il fattore solubile, può essere trasformato solo DNA omologo, che rimane a doppia elica fino a integrazione nel genoma:
1.Sulla membrana esterna di cellule competenti compaiono strutture vescicolari, alla base delle quali si trovano piccoli pori, con una proteina che lega il DNA ( F 0 E 0riconoscimento per sequenza di 11 bp molto ripetute nel genoma)
2.Dopo legame con proteine si osserva invaginazione delle vescicole con DNA F 0 E 0TRASFORMASOMI (unico es di endocitosi in batteri)
3.Ricombinazione e integrazione
In generale avviene:
Assorbimento del DNA alla cellula batterica, mediante legami con recettori specifici.
Ingresso del DNA nella cellula.
Eclisse = l’attività biologica scompare per un certo tempo. Il DNA donatore, se viene estratto dalla cellula subito dopo l’ingresso, non è più trasformante (è a singola elica).
Ricombinazione = il DNA donatore si appaia al DNA ricevente in una zona di omologia e si sostituisce.
Il DNA ospite potrebbe anche essere degradato, digerito o rimanere libero senza replicarsi.
Plasmide= elemento genetico extracromosomiale formato da DNA bicatenario circolare, con dimensioni variabili (1000 - 200.000 pb) (il cromosoma batterico è 1 - 5 x 106 pb). Replicazione autonoma.
Generalmente codificano funzioni non necessarie per la sopravvivenza in ambienti ottimali. Possono codificare: tossine, pili ed adesine, enzimi che danno resistenza ai farmaci antibatterici (fattore R), batteriocine.
Episoma= plasmide che può integrarsi nel genoma batterico
Coniugazione: due cellule batteriche entrano in contatto tramite una struttura detta sex pilus che permette il trasferimento di materiale genetico (plasmidi).
Coniugazione= trasferimento diretto di materiale genetico da un batterio all’altro, attraverso un pilo sessuale. La coniugazione è mediata da un plasmide particolare, il plasmide F (= Fertilità).
Il plasmide F contiene diversi geni: alcuni di essi codificano la produzione del pilo sessuale e dei prodotti necessari per la replicazione e il trasferimento del DNA plasmidico. Se batteri con il plasmide F (F+) vengono mescolati a batteri privi del plasmide F (F-), il batterio F+ produce il pilo di coniugazione e si unisce alla cellula F-.
A volte il fattore F può integrarsi nel cromosoma batterico, convertendo la cellula F+ in Hfr (High frequency of recombination). L’integrazione avviene in corrispondenza di particolari sequenze di inserzione (IS).
Le cellule Hfr mantengono la capacità di formare pili di coniugazione e possono trasferire porzioni del loro genoma ad altre cellule batteriche F-.
Il frammento di DNA donatore trasferito dalla cellula HFr può:
F 0 A E essere degradato da nucleasi
F 0 A E ricombinarsi ed integrarsi conferendo nuovi caratteri genetici cromosomici alla cellula ricevente
Gram positivi: - Evento molto raro, Pili non svolgono alcuna funzione
Le cellule F+ non formano pili sessuali, ma producono sulla loro superficie una particolare sostanza che provoca l’aggregazione con i batteri F-.
Vettore: oltre al gene di interesse (anche cDNA privo di sequenze introniche) deve possedere una origine di replicazione per permettere al DNA esogeno del vettore di replicarsi autonomamente
Vettori di clonaggio: per “conservare” e replicare le sequenze di DNA
Vettori di espressione: consentono l’espressione della proteina codificata dall’inserto clonato, grazie alla presenza di sequenze regolatrici della trascrizione:
Promotore; collocato a 5’ del gene,
Sequenze a 3’ del gene con funzione di terminatori della trascrizione
Vettori di clonaggio
• Plasmidi di piccole dimensioni facili da isolare e purificare, con capacità di replicazione autonoma, conferita anche da un’origine di
replicazione autonoma. Esitono vettori sintetici in forma plasmidiale che sono atti a varie operazioni clonaggio, espressione, trascrizione. pBR322.
• Fagi : fago lambda con genoma completamente sequenziato e fornito di appropriate mutazioni, in modo da adattarlo alle necessità
del clonaggio, vengono eliminati alcuni geni del fago che sono sostituiti dal DNA esogeno.
• I fagi presentano il vantaggio di ospitare frammenti di DNA più lunghi.
Batteriofago lambda: I batteriofagi (o fagi) lambda sono dei virus in grado di infettare batteri. Hanno un genoma relativamente grande ( kb; doppio filamento). Alta efficienza di trasformazione (> rispetto a vettori plasmidici). DNA di interesse viene clonato nel DNA del fago, sostituendo una regione non essenziale per il fago stesso. Il fago con il DNA di interesse infetta i batteri e vi trasferisce il DNA.
Cosmidi: Sono plasmidi che utilizzano la capacità del batteriofago lambda di impacchettare lunghi frammenti di DNA lineare all’interno del capside, di aderire alla superficie delle cellule batteriche e di iniettare il loro contenuto all’interno del batterio. Rispetto al batteriofago lambda, può contenere un inserto di DNA di dimensioni maggiori (45 kb). Il cosmide circolarizza e si comporta come un grande plasmide replicando il proprio genoma.
INSULINA DA DNA RICOMBINANTE : Formata da due catene A e B, difficile ricavare il gene proinsulinico (forma immatura della proteina che viene poi trasformata in insulina) direttamente dalle cellule umane.
Di provenienza bovina o suina presentava notevoli problemi di allergia, di costi, di produzione, di minore efficacia dovute ai mezzi di estrazione e purificazione. Estrazione del RNAm dalle cellule beta del pancreas retrotrascrizione in DNA, sintesi chimica in laboratorio il gene della proinsulina o delle singole catene A e B.
Dopo avere ottenuto il gene si ha l’immissione nel batterio E. coli (ospite) che sarà commissionato alla produzione di insulina umana.
FLORA INTESTINALE E INFEZIONI BATTERICHE
Esistono microorganismi che colonizzano il corpo umano e quello di tutti gli esseri viventi, rappresentano la Popolazione microbica normale (PMN), il suo ruolo è quello della difesa dell’organismo. In particolare nei confronti dei patogeni è: in competizione per le sostanze nutritive, in competizione per i recettori delle cellule, produce batteriocine, produce acidi grassi o altri metaboliti tossici per molti germi, stimola il sistema immunitario. Si trovano maggiormente su pelle e mucose e non negli organi interni.
Si ha la FLORA MICROTICA cutanea, della cavità orale, delle vie respiratorie, urogenitale, intestinale, gastrointestinale, del neonato.
La flora può alterarsi con l’età, lo stress, antibiotici, ansia, farmaci, ci possono essere disturbi fisiologici e indebolimento del sistema immunitario.
PROBIOTICI: microrganismi con effetti positivi per la salute. Vanno assunti.
Malattia Infettiva: evento di lesione o alterazione dell’organismo a seguito dell’incontro con un microrganismo patogeno che può portare alla morte, cronicità della malattia o guarigione.
COLONIZZAZIONE TRANSIENTE quando il microrganismo viene eliminato senza interferire con l’ospite
COLONIZZAZIONE PERMANENTE se invece i microrganismi proliferano ed invadono la superficie dell’organismo
Il nostro corpo a 4 barriere: Anatomica: cute e mucose; Fisiologica: temperatura, pH, fattori solubili; Endocitica/Fagocitica: fagocitosi; Infiammatoria: risposta immunitaria.
Nel percorso dell’infiammazione si ha:
Batteremia: invasione del ciclo ematico.
Setticemia: costante presenza di batteri e delle tossine, causa indebolimento delle difese dell’ospite.
Sepsi: risposta infiammatoria contro gravi infiammazioni.
Il sistema nervoso innerva organi linfatici e milza, mentre quello endocrino con ormoni sopprime la risposta immunitaria.
La malattia può essere dal punto di vista infettivo:
abortiva: di breve durata
inapparente: infezione senza sintomi
latente: con o senza moltiplicazione vi è presenza persistente
infettiva: attiva e persistente moltiplicazione con conseguenti sintomi
INFEZIONE= dall’insediamento dei germi
MALATIA= dalla manifestazione clinica
INCUBAZIONE= tempo che intercede tra infiammazione e malattia
PATOGENICITA’= capacità di causare malattia
VIRULENZA= grado di patogenicità.
Tappe del processo infettivo
I microrganismi causano malattia perché aumentano di numero e quindi producono metaboliti, tossine, enzimi, che sono nocivi per le cellule, distruggono i tessuti, bloccano l'attività dei fagociti e quella di organi essenziali.
I principali meccanismi di virulenza batterica
1. Ingresso
2. Adesione
3. Invasione dei tessuti
4. Colonizzazione (capacità di invadere e moltiplicarsi) è la risultante dei meccanismi di virulenza
5. Diffusione
6. Danno
L’ingresso può avvenire per le vie respiratorie, tratto gastro-enterico e genito-urinario, ma anche per lesioni cutanee.
L’adesione è uno dei principali eventi che promuovono l'infezione è l'adesività dei microorganismi alle cellule.
Conferisce al microrganismo capacità di resistere alla rimozione meccanica operata sulle mucose e tropismo tissutale. Comuni meccanismi di aderenza: 1. Capsula e slime, 2.Biofilm
La capacità dei microorganismi di aderire agli epiteli è mediata da strutture specializzate, poste sulla superficie esterna dei batteri, dette ADESINE, riconosciute negli acidi lipoteicoici per i gram-positivi e in speciali proteine spesso rappresentate da fimbrie o pili per i gram- negativi.
Nell'individuo sano è presente sulla superficie delle cellule epiteliali una proteina, la fibronectina, con cui interagiscono stereospecificamente le adesine dei batteri gram-positivi, prevenendo così l'adesione dei gram-negativi.
molto rischioso. Esempi di queste tossine sono quella del shock tossico di Staphylococcus aureus e quelle eritrogeniche di Streptococcus pyogenes.
ANTIBIOTICO RESISTENZA
Uno stipite batterico è resistente ad un farmaco quando è in grado di moltiplicarsi in presenza di concentrazioni del farmaco pari a quelle massime raggiungibili nel corso dell’impiego terapeutico.
L’antibiotico resistenza è una proprietà geneticamente trasmissibile del microrganismo. Essa può essere naturale oppure acquisita.
Il 90% delle resistenze è dotato dall’ottenimento di un fattore extracromasomico solitamente portato da plasmidi. Può dare resistenza multipla cioè a più batteri. Sulla membrana può accadere che per trasporto attivo le molecole di antibiotico escano dalla cellula più veloce di come entrano, oppure ci sono enzimi in grado di idrolizzare le particelle prima che raggiungono l’interno. Può avvenire un cambiamento di struttura dell’antigene,
DIAGNOSI.
Diretta: isolamento dell’agente patogeno
Indiretta: rileva la risposta immunitaria contro l’agente patogeno.
L’isolamento va fatto tenendo conto del sito di provenienza del campione: pus-sangue-feci-tamponi oro-faringei
Isolamento culturale: deporre il materiale patologico nel terreno in piastra e spargerlo. I terreni possono essere liquidi e solidi facilitano la diffusione dei farmaci, bloccano flagelli.
Tra quelli solidi ci sono quelli di:
- arricchimento: tante specie batteriche.
- selettivo: si sviluppano solo alcune specie batteriche.
- differenziale: grazie ad indicatori riesce ad evidenziale le varie specie presenti.
Si possono osservare determinate specie impiegando anticorpi che evidenziano le colonie. Esistono varie tecniche:
- Agglutinazione: fluido cerebrospinale con batteri viene mischiato con lattice coperto di anticorpi specifici che crescono con agglutinamento di particelle visibili ad occhio nudo.
- Immunofluorescenza: anticorpi fluorescenti posti nei tessuti con l’antigene. Lavaggio e si guarda quanti anticorpi sono rimasti legati. Vale anche per i Virus.
- Elisa: antigene fissato su piastra di plastica che separa l’anticorpo specifico dagli altri. Questo ultimo poi viene evidenziato da un altro anticorpo legato ad un enzima. Si osserva allo spettrofotometro la quantificazione.
- Western blot: elettroforesi degli antigeni, trasferimento su nitrocellulosa, incubazione con siero del paziente e si aggiunge un anticorpo anti- immunoglobulina marcato con enzima. Si aggiunge il substrato e si osserva la precipitazione degli anticorpi.
- Sonde molecolari: frammenti di genoma batterico clonato e amplificato in vettori. Le sonde si combinano con sequenze uguali di genoma.
- Limulus test: sui liquidi organici si usano proteine di un artropode che gelificano le particelle di LPS, anche se minime, formando coaguli.
ANTIBIOTICI
Agenti chimici di origene naturale che uccidono ed inibiscono i microorganismi.
molecola naturale o metabolita batterico, funghi inferiori, prodotti per la sopravvivenza microbiotica in assenza di substrato e ne posso causare la distruzione.
CHEMIOTERAPICI: molecole prodotte per via semisintetica o sintetica con tossicità relativa.
Tutti i farmaci antibatterici colpiscono solo quelli metabolicamente attivi. Devono essere altamente tossici per i batteri e al contempo non nocivi per il paziente. Devono avere alto indice terapeutico cioè rapporto minimo tra dose tossica e terapeutica, devono essere derivati del prodotto purificabili, va caratterizzato per spettro d’azione e tipo di attività. Tipi d’azione:
a) INIBITORI SINTESI CELLULARE: (β-lattanici) un attivo bersaglio è il patogeno. –sintesi precursori nel citoplasma, il principio UPP- NAG si lega al fosfonicina la cicloseina sostituisce l’alanina, -- trasporto precursore attraverso la membrana, il battericida inibisce la defosforilazione del trasporto lipidico legato al bactoprenolo-disfosfato e blocca la rigenerazione di bactoprenolo-monofosfato. --- inserimento precursori nelle pareti cellulari, la vanconicina blocca i legami crociati legandosi alle due estremità di D-alanina, lo stesso fanno i β-lattanici che si legano alle proteine enzimatiche. I batteri producono β-lattamasi enzimi che degradato gli antibiotici β-lattanici. Per prevenire questo problema si usano gli inibitori β-lattamasi che sono reversibili o irreversibili
b) INIBIZIONE SINTESI ACIDI NUCLEICI: inibiscono RNA bloccando RNA polimerasi. I Chindoni inibiscono la sintesi del DNA gram+ bloccando la Topoisimerasi IV mentre i gram- bloccando la DNAGIRASI. I Fluorochinoni impediscono il superavvolgimento.
c) INIBIZIONE SINTESI PROTEICA: la fetrociclina si lega al substrato 30s del ribosoma al livello del codone d’inizio della catena proteica. Gli amminoglicosilici sono battericidi e alterano la lettura del m-RNA , si avrà quindi una produzione di proteine batteriche anomale. I necrolidi si legano al 50s bloccando la traslocazione.
d) ATTIVITA’ ANTIMETABOLICA ECOMPETITIVA: i sulfamminici bloccano la sintesi dell’acido folico che è il precursore degli acidi nuclei. I Trimetropin inibiscono l’enzima che serve per produrre purine e timina.
e) DISGREGAZIONE STRUTTURA LIPIDICA DELLA MEMBRANA ESTERNA GRAM-: agiscono i microbatteri che hanno una parte ricca di lipidi.
Isoniazide profarmaco che si attiva soltanto con una particolare molecola attivatrice blocca l’acido GRASSO-SINTETASI e aumenta la fagocità della parete, cura la TBC.
Se si scopre l’origine di un’infezione si usano antibiotici contro gram-, o ad ampio spettro. In casi gravi si usano combinazioni di antibiotici per avere un effetto sinergico.
FARMACI ANTIVIRALI
Devono essere altamente specifici, efficaci senza recare danno, solubile in sostanza acquosa e nel sangue, non mutogeno.
Si cerca di colpire la replicazione in un punto specifico senza alterare il metabolismo cellulare.
Alcuni farmaci colpiscono l’adsorbimento sostituendosi al virus. Rivelati tossici.
Altri colpiscono la penetrazione ed impediscono la fusione tre pericapside e membrana cellulare.
Classificazione:
Analoghi dei nucleosidi: sono i più usati si legano con il 3’ bloccando la DNA polimerasi, che inibisce gli enzimi. Alcuni virus resistono. L’Acyvlavir ottimo per l’herpes in fase di replicazione. Esiste un farmaco contro HIV che inibisce la trascrittasi inversa.
Analoghi dei nucleotidi: hanno un gruppo fosfato rispetto ai nucleosidici. Con solo due fosforilazioni riescono ad agire con la DNA polimerasi bloccandola. Rimane nelle cellule per molto tempo aumentando così la potenza terapeutica, utili contro HIV.
Inibitori DNA e RNA non nucleosidici dello RT: si lega alla trascrittasi inversa bloccandola, utile per l’HIV. Inibitori della proteasi: inattivano RT e bloccano il rilascio di particelle virali specie nell’HIV.
Farmaci contro il virus dell’influenza (toniflu): analoghi dell’acido salico, va a colpire il sito attivo di una proteina che rilascia il virus bloccandone l’azione
INTERFERONI: proteine immunoregolatrici, antitumorali, contro infezioni virali. Proteine delle cellule infette, sono citochine.
L’INF-β è il primo ad essere prodotto quando io virus colpisce al livello delle mucose. L’ INF-α viene prodotto se il virus si diffonde a livello ematico e cellulare dendritiche. L’INF-γ si produce con diffusione esterna, in quanto potenzia le difese dell’ospite. I γ aumentano i MHC I e II che attivano i macrofagi e il protosoma riconoscente l’antigene. Utili contro epatite B. C e rabbia, può causare febbre e nausea. Alcuni virus producono enzimi e proteine che competono con i legami dell’INF bloccandolo. Le resistenze ai farmaci antivirali sono date da mutazioni, esistono altri farmaci che limitano le resistenze. GRAM+: (trattengono il cristallino perché hanno un peptoglicano spesso) hanno i NAM legati ai tetrapeptidi. La parete è composta da tanti strati di peptoglicano intersecati da acidi teicaici, anioni che si legano allo scheletro polisaccaridico del peptoglicano tramite ile NAM. Gli acidi teicaici danno elasticità e aderenza ai batteri e recettori e danno virulenza; facilitano il legame con i K+, Ca++ e Mg++. Nella trasformazione: ad una certa densità si forma una proteina che legandosi alla membrana delle cellule vicine invia segnali che deprimono geni di sintesi proteica, digeriscono la parete facilitando l’ingresso del DNA doppia elica, una delle quali verrà poi digerita, infine entrerà nelle cellula. Avviene quindi la ricombinazione. Nella coniugazione non servono pili ed è un fenomeno raro, le cellule F+ producono sostanze per aderire agli F- con l’aiuto di proteine superficiali. GRAM -: (rilasciano il cristallino violetto perché il peptoglicano e sottile) la parete del gram- ha un peptoglicano più sottile, ma ricoperto da una parete. È meno compatta ed è
NK: rilasciano sostanze che rompono la membrana cellulare infetta. Due recettori: uno riconosce e l’altro secerne tossine
Interferoni: spiegati precedentemente.
Necrosi: addensamento cromatina, rigonfiamento organuli e morte.
Apoptosi: frammentazione cromatina, rottura cito-scheletro e degenerazione.
Autofagia: vacuoli ricoprono organelli e citosol che vengono fagocitati.
SPECIFICA
Cellule dendritiche: fagocitano, espongono antigeni del patogeno ai linfociti T. si trovano sui tessuti e anche nel sangue.
Linfociti B: riconoscono gli antigeni tramite recettori specifici (immunoglobuline) rappresentati da molecole anticorpali (IgD IgM) presenti nella superfice
Linfociti T: riconoscono tramite i Tcr, che sono in grado di riconoscere e di reagiscono con sequenze peptidiche associate con molecole del complesso maggiore di istocompatibilità MHCI e anche MHCII, presente sulle cellule APC.
Avviene quindi il riconoscimento, poi l’attivazione e la differenziazione cellulare: l’anticorpo specifico riconosce il suo antigene e si specializza nel combatterlo. Infine si ha la risposta effettrice che elimina i patogeni, avviene con T CD4 +^ , anticorpi e i linfociti citossici o CTL.
SISTEMA LINFATICO
Fa fluire l’eccesso di liquido interstiziale, trasporto lipidi e veicolo risposte immunitarie specifiche e innate.
Linfonodi: luogo in cui i linfociti riconoscono antigeni esterni.
Timo: linfociti imparano a riconoscere i self da i non-self.
Milza: elimina i globuli rossi e controlla le infezioni attiva i T e B.
Midollo osseo: origina le cellule del sangue.
ANTIGENE macromolecola che reagisce coi prodotti del S.I. è un non-self. Antigenicità: : capacità di combinarsi con anticorpi e recettori. Immunogenicità: capacità dell’antigene di indurre la risposta immunitaria. Sono solitamente proteici, ma non escludono lipidi, acidi nucleici e polisaccaridi. La porzione che si attacca è l’epitapo, possono essere lineari o con una propria conformazione. MHCI: via endogena glicoproteina espressa nelle cellule nucleate del corpo. MHCII: via esogena glicoproteina espressa dalle APC cellule che mostrano l’antigene.
ANTICORPI: IgD: sui linfonodi, ruolo nella differenziazione dei linfociti. IgM: primi a difendere, fissano le apsanine. IgG più numerose, opsonizzazione, neutralizzazione, attivano il complemento e possono attraversare la membrana placentare. IgA: impediscono l’aderenza ai microorganismi. IgE: rilasciano citochina ed attivano l’azione citotossica dei granulociti. La seconda volta che compare lo stesso antigene è detta risposta immunitaria secondari.
Cellule B: che sono cellule di memoria e plasmacellule che producono anticorpi.
A volte può essere la risposta immunitaria a causare danni all’organismo per combattere il patogeno. Alcuni batteri intracellulari riescono a vivere dentro ai fagociti per non essere distrutti. I batteri sopravvivono grazie alla capsula e alle proteine superficiali con cui evadono la risposta immunitaria. Anche con i virus oltre al danno diretto c’è quello indiretto, infatti i virus grazie ai loro involucri o alle mutazioni riesco ad avere evasività o ridurre l’efficacia del sistema immunitario. Se avviene la perdita di tolleranza immunitaria il S.I. potrebbe agire contro il self causando le malattie autoimmuni. Le reazioni allergiche sono manifestazioni date da risposte immunitarie
VACCINI
VACCINO: materiale che induce una risposta immunitaria artificiale, è una misura di profilassi che serve per dare immunità specifica. In alcuni casi servono dei richiami per rinnovare il vaccino. Gli scopi sono:
Estinzione: agente non più esistente né in natura né in laboratorio
Eradicazione: scomparsa dell’infezione
Eliminazione: scomparsa dell’infezione o malattia, bisogna monitorare l’intervento per evitare il ristabilirsi della trasmissione
Controllo: riduzione dell’incidenza ed efficacia dell’infezione.
Il vaccino è costituito da:
-Antigene immunizzante: è il P.A. che può essere costituito da uno o più antigeni o da microorganismi interi attenuati o inattivati.
-Liquido/Sospensione: acqua o fisiologica
-Stabilizzanti: albumina/gelatina stabilizzano l’antigene
-Conservanti: quantità infinitesime di sostanze mercuriali
-Antibiotici: chetamina ecc. dosi molto basse per prevenire la crescita batterica
-Adiuvanti: sostanze che servono per aumentare l’immunogenicità.
Il vaccino deve essere specifico, sicuro, economico, deve indurre la memorizzazione immunologica. Viene somministrato per via intramuscolare o sottocutanea così da permettere un immediato contatto con l’antigene e il sistema immunitario. Il vaccino dell’antipolio invece viene somministrato per via orale.
I VACCINI VIVI: contengono microrganismi selvatici la cui patogenicità è stata attenuata.
I VACCINI ATTENUATI: vengono resi tali con mutazioni indotte o prendendo delle varianti di altre specie. Viene controllata la loro replicazione e diffusione. Spesso si ricorre a mutazione genetica.
I VACCINI INATTIVATI: conservano solo l’antigenicità ma sono morti. Vengono iniettati con sostanze che aumentano l’identificabilità. Uccisi con il calore, prodotti chimici, raggi U.V. possono servire più somministrazioni, sono costosi ma sicuri anche possono dare effetti collaterali.
I VACCINI RICOMBINATNTI: ottenuti con DNA ricombinante ottenuti mediante clonazione ed espressione dei geni che codificano per le proteine immunogene.
VACCINI A DNA: contengono frammenti con promotore, ottima risposta, sono una speranza per il futuro.
VACINI CON PIANTE: inserimento nella pianta, sviluppo naturale e spontaneo, somministrazione della componente della pianta.
REVERCE VACCINOLOGY vaccini proteici.
ALTRI COMPONENTI: per stabilizzare prevenire crescite batteriche o aumentare l’immunogenicità si aggiungono: adiuvanti, antibiotici, stabilizzanti, conservanti. L’efficacia vaccinale si misura direttamente confrontando l’incidenza in tempi diversi o indirettamente osservando la risposta immunitaria. Si confronta poi l’efficacia con quella reale. La somministrazione può essere: orale, intramuscolare o sottocutanea.
VACINI ANTIBATTERICI(Alcuni)
Antidifterico: costituito dall’anatossina difterica ottenuta inattivando con formaldeide l’esotossina patogena prodotto da Corynebacterriun diphtheriae.
Antitetanico: costituito dall’anatossina ottenuta inattivando con formaldeide della Tetanospasmina esotossina di Clostridium tetani. (immunità singolo e non di gruppo/gregge)
Antipertosse: la tossina della pertosse può essere inattivata denaturando con formaldeide o glutaraldeide oppure può essere attenuato attraverso la tecnica del DNA ricombinante.
FUNGHI
Miceti sono microrganismi che possono presentarsi organizzati in aggreganti multicellulari che tendono a differenziarsi. Sono chemiosintetici, eterotrofi ed immobili, presentano una parte rigida. Il corpo viene chiamato TALLO a sua volta costituito da filamenti di tipo tubulare generalmente intrecciate tra loro per formare il micelio.
Sono eucarioti e quindi caratterizzati da un nucleo circondato da una membrana in cui sono presenti i cromosomi (DNA) ed un nucleolo ricco di RNA. Oltre a tutti gli organuli che costituiscono gli eucarioti il reticolo endoplasmatico è racchiuso in una membrana detta plasmalemma formata una parte da CHININA.
Alcuni miceti hanno una capsula.
Si dividono in due tipi i Lieviti: cellule isolate di solito rotondeggianti, singoli elementi cellulari microscopici che formano delle colonie. Hanno un tallo costituito da cellule isolate rotondeggianti o ovali, poiché si riproducono per gemmazione le cellule dei lieviti sono delle blastosfere. Sono provviste di parete rigida come lievito possiamo trovare la CANDIDA(lievito): colpisce in assenza della flora batterica normale, è endogeno e la gravità dell’infezione dipende dalle difese dell’ospite. È un lievito opportunista, facilmente trattabile, tranne in rari
CORINBATTERI: gram+ aerobi o anaerobi facoltativi, diffusione aerea o a contatto. Produce tossine difteriche che si diffondono con il circolo ematico, si lega ai recettori e blocca la sintesi proteica uccidendo la cellula. Si diffonde a cuore SN o Difterite via respiratoria e cutanea. Esiste un antisiero non molto efficace, ma il vaccino è efficace al 95%. È stata debellata in Italia nel 1996.
MICROBATTERI: gram+, bacilli, aerobi con parete cellulare costituita da molti lipidi, questo conferisce al batterio resistenza agli antibiotici. disinfettanti e detergenti. Sono tossici per i macrofagi in quanto hanno il fattore cordale; alcuni sono repressori per la tubercolosi (TBC). Questa malattia è farmaco resistente quindi difficile da debellare è caratteristica dei paesi in via di sviluppo e zone d’immigrazione. Si identificano con la cultura e la colorazione. Si cura con l’associazione di 5 antibiotici da 6 mesi ad un anno intero causa tosse con emissioni di sangue, aggressione al S.I. Esiste un vaccino per la profilassi con efficacia variabile. Altri causano la lebbra, malattia che causa ulcere e deformazioni cutanee, lesioni e porta alla morte facilmente trattabile con la terapia.
ENTEROCOCCHI: bacilli gram-, intestinali e sull’ambiente esterno. Hanno il capside e piliferi sono aerobi o anaerobi facoltativi. Crescono in cultura, hanno antigene O, K 9’O, H nei flagelli e F nelle fibre. Le fibre danno buona adesione, la capsula protegge e secerne endotossine. Causa gastro-intesiti, febbre, infezioni urinari, si effettua l’antibiogramma e in base alla specie si usa l’antibiotico più opportuno.
ESCHECHIA COLI: nella flora intestinale possono causare diarrea si trovano nei cibi poco cotti o scarsa igiene.
SALMONELLA: si trasmette da uomo a uomo i casi gravi danno tifo (febbre) anch’essi intestinali e danno anche ulceri e necrosi.
VIBRIO: bastoncelli, gram-, flagello singolo, anaerobio facoltativo. Infezione alimentare produce la tossina colerica: vomito, diarrea e acidosi; fa collassare il circolo e causa morte se non trattata con soluzioni glucosate.
ELICOBATTERIO: gram-, flagellato, glicocalice, aerobio. Elicoidale vibroide nella forma di resistenza è coccoide. Provoca ulcere intestinali, stomachiche. Contrazione sconosciuta. Buca le mucose con enzimi dando forti dolori ulcerali, può indurre anemia e nel 2% dei casi tumori. Si usano farmaci resistenti alle β-lattamasi, del batterio. Buona è l’ampicillina.
HEAMOPHILUS: gram-, lipolicosaccaride (LPS), provoca l’influenza con infezioni polmonari. Ha capsula che inibisce la fagocitosi pilifero. Usa una proteasi. Ma da anche sinusiti, bronchiti, otiti. Trasmissione replicativa diffusa tra bambini piccoli.
BORDATELLA: produce tossine che bloccano le ciglia nasali e uccide le cellule delle vie respiratorie. Causa la pertosse, i sintomi sono grande secrezione mucosa e soppressione immunologica. Esiste il vaccino.
NEISSERIE: diplococchi gram-, aerobi o aerobi facoltativi, capsulati. Il meningococco da meningite grave, con nausea, febbre, vomito fino a morte. Si diagnostica con microscopia e coltura. Si usa penicillina e sulfamidici, esistono vaccini. Un ceppo della gonorrea che è una malattia sessualmente trasmissibile. Nella donna causa sterilità e da uretriti anche nei machi. In generale infezioni all’apparato uro-genitale. Esistono gli appositi antibiotici.
CIAMIDIE : cocchi gram-, parassiti obbligatori, danno infezioni pelviche. Possono portare ad aborto e polmoniti del neonato in pancia. Si diagnostica con sonde a DNA e immunofluorescenza.
MICROPLASMI: anaerobi falciformi, senza parete, membrana a 3 strati trattabili con β-lattamici. Danno lesioni con enzimi metaboliti e causano infezioni respiratorie e polmoniti. Differiscono dai batteri per l’assenza della parete.
VIRUS
Virus: parassiti endocellulari obbligati formati esclusivamente da acido nucleico più involucri proteici. Dimensioni di 20-300nm di diametro. Possono essere:
difettivi: si replicano solo se affiancati da un virus helper.
Satelliti: non hanno un herpes collegato, sono presenti in cellule infettate da altri virus.
I Virus sono parassiti endocellulari obbligatori, per la loro sopravvivenza dipendono dall’operato biochimico delle cellule ospite in quanto non possono nel produrre energia ne sintetizzare proteine o replicarsi al di fuori della cellula ospite.
I vironi sono composti dal genoma che nei virus consiste o nel DNA o nel RNA mai in tutti e due contemporaneamente. In un capside un rivestimento proteico del genoma che può essere a forma quasi sferica (icosaedrica) o a forma di bacchetta (elicoide). L’insieme del genoma e del capside forma il nucleocapside. In alcuni virus si può avere un involucro ulteriore formato da fosfolipidi che viene chiamato envelope o pericapside e fa sì che il virus sia più aggressivo. In questi virus è presente, in alcuni casi, un’altra proteina di solito non glicosilata definita come proteina matrice o tegumento.
Le fasi infettive del virus sono:
1.Adsorbimento/attacco del virus alla cellula bersaglio: è il risultato di collisioni casuali dove il virus può attaccarsi soltanto alla cellula che possiede i recettori complementari.
2.Penetrazione: si verifica immediatamente dopo l’attacco del recettore ed è un processo che richiede un intervento attivo della cellula ospite, che si verifica solamente ad una certa temperatura. La maggiore parte dei virus entra nella cellula per endocitosi, se il virus ha l’envelope ha due modi per entrare: IL primo caratteristico degli Herpesvirus consiste in un processo di fusione con la membrana cellulare esterna dove le proteine fusogene sono funzionali a pH neutro e vengono direttamente attivate e si ha un’immediata fuoriuscita del nucleocapside nel citoplasma.
IL secondo metodo caratteristico del virus dell’influenza consiste nell’entrata del virone all’interno della cellula attraverso l’endosoma dove il pH attiva le proteine fusogene e la fusione avverrà tra il pericapside e la membrana dell’endosoma.
3.Spogliazione: una volta entrato nella cellula il nucleocapside deve essere guidato nel sito di replicazione ed il capside deve essere rimosso. Questo processo può essere avviato dall’ancoraggio di recettori e promosso in ambiente acido da lisosomi e endosomi.
- Sintesi della molecola virus specifica
5.strategie replicative:
I° Classe (doppio DNA): m-RNA precoci ritardati o i precoci immediati vengono replicati in DNA dall’RNA polimerasi, infine si trascrivono gli m-RNA tardivi.
II° Classe (singolo DNA):si sintetizza il filamento complementare che farà poi da stampo per gli m-RNA, codificano per la capsula.
II° Classe (doppio RNA): genoma frammentato in microcromosomi, da cui si ricava un singolo RNA+ sintetizza poi RNA- per ottenere gli m-RNA.
IV° Classe (singolo RNA+): policistronici per DNA o virus che formano due cicli di trascrizione. Per i primi l’RNA+ fa da supporto a RNA- sintetizzare proteine. Il filamento (-) formerà un altro filamento (+) complementare che creerà altre proteine. Nel secondo caso viene sintetizzato il filamento (-) solo la sua posizione in 5’ viene tradotta nell’RNA-polimerasi, si ripete di nuovo il ciclo producendo mRNA con sintesi delle proteine.
V° Classe (singolo RNA-): a) genoma segmentato. Si sintetizza un solo m-RNA+ grazie all’utilizzo di un primer che serve da innesco per RNA polimerasi.
b) dal filamento sintetizza il complementare + e l’m-RNA che produce le proteine e il filamento+ serve per formare il – complementare che si assembla con le proteine.
VI° Classe : filamento RNA+ unito con un altro filamento RNA+, una trascrittasi inversa sintetizza il filamento di DNA complementare e depolarizza l’altro filamento RNA+. Rimane il filamento RNA- che duplica un altro RNA -. una volta penetrato nella cellula può essere trascritto in RNA+ tradotto per le proteine.
VII° Classe : i filamenti di DNA insieme alla trascrittasi inversa formano RNA. Gli m-RNA danno le proteine per il capside, un RNA inserito nel capside è retroscritto in DNA , così si forma un eteroduplex. Un RNasi degrada l’RNA e viene formato un nuovo filamento di DNA.
6.Assemblaggio e Maturazione: l’assemblaggio è il raggruppamento in un punto particolare della cellula di tutti i componenti necessari per formare il virus maturo. La maturazione è quel momento in cui il virus è infettivo.
VIRUS A DNA
La trasformazione cellulare causata dal virus si accompagna ad un’infezione persistente o latente, non controllata dal S.I., con espressione di solo alcuni geni precoci del genoma virale. Tali virus sono oncogeni che posso causare tumori.
PAPILLOMAVIRUS –HPV: DNA circolare. Tipico di cute e mucose cutanee, non ha envelope con simmetria icosaedrica. Geni precoci con DNA polimerasi della cellula permettono la crescita delle cellule e facilitano la replicazione del genoma virale. Successivamente i geni tardivi producono proteine strutturali distruggendo la cheratina. Si trasmette da persona a persona la trasmissione è facilitata dalle abrasioni. Il 75% della popolazione la contrae almeno una volta.
Gli HPV cutanei possono essere presi sia da contatto diretto sia da superfici contaminate, quelli mucosi regione anogenitale, sessuale app. respiratorio, perinatale o in utero.
VERRUCHE:. La verruca si manifesta in 3-4 mesi , l’infezione può regredire autonomamente oppure essere ricorrente. Le verruche si dividono in Verruche comuni forme più comuni papule bianco grigiastre o brune, piatte o rielevate che si localizzano più frequentemente al livello delle mani. Verruche piane hanno una spetto di papule rosse modicamente rilevate che insorgono al livello del viso o delle mani. Verruche plantari e palmari che si posizionano rispettivamente nella pianta dei piedi e delle mani. Epidermodisplasia verruciforme un’affezione caratterizzata dalla diffusione delle lesioni da papillomavirus a gran parte della superfice corporea. Condilomi acuminati e condilomi piani verruche di consistenza molle o modestamente rilevate, di colorito rosato, sono conseguenti a trasmissione sessuale insorgono nel pene nell’uretra e genitali femminili. Infezioni localizzate di varie dimensioni in base alla gravità, nei casi peggiori, trasmesse sessualmente, se non dovere possono far insorgere tumori nelle regioni genitali. Nei tumori blocca il gene E2 che a sua volta regola il gene E6 E7 che servono ad annullare la repressione del tumore.
