Lez18_antibiotici
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La curva di crescita in terreno liquido: un modello di fisiologia batterica Controllo della crescita con antibiotici: batteriostatici Momento di aggiunta dell’antibiotico Densità ottica Arresto della crescita batterica Es.: Cloramfenicolo Controllo della crescita con antibiotici: battericidi Momento di aggiunta dell’antibiotico Densità ottica Morte delle cellule batteriche Es.: Rifampicina 1 Controllo della crescita con antibiotici: batteriolitici Momento di aggiunta dell’antibiotico Densità ottica Lisi delle cellule batteriche Es.: Ampicillina INIBIZIONE DA ANTIBIOTICI DELLA CRESCITA BATTERICA SU PIASTRA INIBIZIONE DA ANTIBIOTICI DELLA CRESCITA BATTERICA SU PIASTRA 2 Meccanismo d‘azione degli antibiotici • Generalmente inibitori di sintesi macromolecolari come la trascrizione (es. Rifampicina), la sintesi proteica (es. Tetraciclina), e la biosintesi della parete cellulare (es. Penicilline) • „Antimetaboliti“: bloccano la sintesi dei „mattoni“ necessari ad una o più sintesi macromolecolari. Es. Inibitori dell‘acido folico (Trimetoprim, sulfamidici). L‘acido folico è un fattore di crescita direttamente implicato nella sintesi delle purine e di alcuni aminoacidi. Bersagli degli antibiotici • Generalmente gli antibiotici legano con alta affinità enzimi essenziali per la cellula (Rifampicina>>RNA polimerasi; acido fusidico>>EF-G; Penicilline>>transpeptidasi) • Possono legare acidi nucleici (actinomicina>>DNA cloramfenicolo>>rRNA 23S, inibendo peptidiltrasferasi) • Possono legare substrati enzimatici (vancomicina>>dipeptide D-ala-D-ala) Es. tetraciclina Es. Penicilline (degradazione dell‘anello blattamico) Iperproduzione dell‘ enzima bersaglio Es. Trimetoprim Es. Streptomicina (metilazione 16S) Rifampicina (mutazioni nel gene rpoBsubunità b dell‘RNA polimerasi) 3 Meccanismi di Resistenza • Impossibilità per l’antibiotico di entrare nella cellula – Impenetrabilità “intrinseca”: es. Membrana esterna dei Gram – – Mutazioni che riducano l’entrata tramite trasporto attivo • Pompe di efflusso (espulsione dell’antibiotico) • Inattivazione dell’antibiotico – Degradazione enzimatica o “sequestro” • Mutazioni della proteina bersaglio • Iperproduzione della proteina bersaglio La sensibilità agli antibiotici può variare molto all’interno di una stessa specie Le condizioni di “crescita” batterica differiscono molto tra natura e lab In laboratorio: tempo di duplicazione del batterio Escherichia coli: 20-100 min Nell’ambiente esterno: tempo di duplicazione 2-3 giorni (???) Nell’ospite (es. tratto intestinale di mammifero): tempo di duplicazione 6-12 ore (???) 4 Condizioni di crescita batterica nell’ecosistema Comunità multispecie, adese a superfici solide Condizioni indefinite Fluttuazioni nella temperatura limitazione in sostanze nutritive (oligotrofia) Radiazioni UV Composti tossici predazione… Stato di stress cellulare (Laboratorio: colture pure in condizioni “ottimali” ) Biologia dei biofilm ... J. Bacte riol. 25, 277-286 (19 33) aus C. E . Zo bell: "The effe ct o f sur faces on bacterial activity", J. Bacterio l. 46, 39 -56 (1943) BIOFILM Comunita‘ ben strutturata di batteri e cellule eucariotiche racchiuse in una matrice polimerica prodotta dalle cellule stesse, e che cresce su superfici (inerti o „biologiche“), soprattutto all‘interfaccia con una fase liquida 5 Un caso “reale” di biofilm come osservato in microscopia elettronica Adesione Interazioni fisico-chimiche (idrofobicità, carica elettrica) Flagello Proteine di membrana esterna, parete cellulare, LPS….. Colonizzazione Maturazione Pili “Capsula” o EPS Polisaccaridi (alginato) Meccanismi di segnalazione Fattori di aggregazione cellulare intercellulare e interspecie (curli, ecc…) Importanza dei biofilm microbici • Biofilm come fattore di virulenza: infezioni da biofilm più virulente, più tendenti a cronicizzarsi e più resistenti alle terapie • Batteri adesi ad una superficie solida o “flocculati” sono utilizzati preferenzialmente in bioreattori industriali e nella depurazione delle acque di scarico • I biofilm sono ubiquitari 6
