MICROBIOLOGIA

MICROBIOLOGIA
SCIENZA CHE SI OCCUPA DELLO STUDIO DEI
MICRORGANISMI (ESSERI UNICELLULARI)
PROTOZOI
MICETI
EUCARIOTI
BATTERI
PROCARIOTI
VIRUS
???
Batteri
Esseri unicellulari che si replicano per
divisione binaria
FORMA E
DISPOSIZIONE
RECIPROCA
DEI BATTERI
La cellula batterica
Procarioti=nucleo primordiale
Membrana citoplasmatica
Parete cellulare (cell wall)
Peptidoglicano o mureina
Struttura del peptidoglicano
NAM=acido N-acetilmuramico
NAG=N-acetilglucosammina
L-alanina
D-glutamato
Acido diaminopimelico
(precursore lisina)
D-alanina
ponte pentaglicinico
Gram-positivi
Gram-negativi
Membrana esterna
• Struttura bistratificata asimmetrica:
strato più interno assomiglia alla composizione
della membrana citoplasmatica
strato più esterno composto da molecole del
lipopolisaccaride (LPS)
• E’ una barriera per antibiotici di grandi
dimensioni o idrofobici e lisozima, favorisce
protezioni in condizioni avverse come il sistema
digestivo dell’ospite
• Permette anche mediante le porine il passaggio di
metaboliti e piccoli antibiotici idrofili
Batteri alcool-acido resistenti
(micobatteri)
MICOBATTERI
• Il peptidoglicano è ricoperto da una
struttura ricca di carboidrati e lipidi
• Cellula impervia a sostanze dannose
• Rallentamento di scambi di nutrientilentezza di sviluppo
• Difficilmente penetrabili dai coloranti
(colorazione a caldo)-difficilmente
decolorabili
COLORAZIONE DI
ZIEHL-NEELSEN
PER MICOBATTERI
NEISSERIE: DIPLOCOCCHI GRAM-NEGATIVI
PNEUMOCOCCHI: DIPLOCOCCHI GRAM-POSITIVI
MICOBATTERI
CAPSULA
• Costituita da materiale extracellulare
polisaccaridico (eccezione B.anthracis che è
proteico) sintetizzato da enzimi presenti sulla
superficie cellulare
• Strato addensato e ben definito intorno alla
cellula=capsula, ragnatela non ben
definita=glicocalice
o strato mucoso
La capsula contribuisce al potere
invasivo dei batteri:
• antifagocitaria
• conferisce adesività (S.mutans aderisce
allo smalto dei denti mediante
glicocalice=placca)
• può adsorbire notevoli quantità di alcuni
antibiotici impedendone l’arrivo, in
adeguate concentrazioni, sulle molecole
bersaglio
PILI O FIMBRIE
• Appendici proteiche
• Strutture di ancoraggio che conferiscono
capacità di aderire
• Strutture più sottili dei flagelli senza
struttura avvolta
FLAGELLI
• Conferiscono movimento
• Formati da subunità proteiche (flagellina)
FATTORI DI VIRULENZA
• CAPSULA
protegge dalla fagocitosi
• ENZIMI coagulasi, ialuronidasi, collagenasi
favoriscono la diffusione
• ESOTOSSINE tossicità per particolari
distretti
• ENDOTOSSINE febbre, ipotensione, CID
Tossine batteriche
•
•
•
•
•
ENDOTOSSINE
Sono costituite dal
lipopolisaccaride
presente sulla
membrana esterna dei
batteri Gram-negativi
Sono termostabili
I geni relativi sono
sempre sul cromosoma
Sono pirogene
TOSSOIDI-NO
Esotossine
• Sono proteine secrete
dalla cellula batterica
• Sono quasi tutte
termolabili
• I geni relativi possono
essere sul cromosoma, su
plasmidi o su profagi
• Hanno attività biologiche
specifiche
• TOSSOIDI-SI
Le spore batteriche
• Sono forme di sopravvivenza in
condizioni sfavorevoli (essicamento,
presenza di ossigeno per gli anaerobi)
• Restano vitali in condizioni estreme
(alta temperatura, presenza di
detergenti)
• Sopravvivono in ambiente asciutto per
tempi lunghissimi (millenni)
La resistenza delle spore è dovuta:
• alla presenza di una parete esterna
(tunica) particolarmente spessa e
impermeabile
• alla mancanza di acqua libera
• alla presenza di acido dipicolinico che
stabilizzando i ponti disolfuro impedisce
la denaturazione delle proteine
Batteri sporigeni
Bacillo dell’antrace (aerobio)
CRESCITA BATTERICA
Caratteristiche metaboliche
dei batteri
• Batteri aerobi: crescono in
presenza di ossigeno
• Batteri anaerobi: muoiono in
presenza di ossigeno
• Batteri microaerofili:
crescono meglio con poco
ossigeno e il 5% di CO2
• TEMPERATURA
Microrganismi
T minima
T ottimale T massima
Psicrofili
-10
10-20
20-30
Mesofili
10
30-40
40-50
Termofili
40
50-70
70-90
• ACIDITA’ ALCALINITA’ (pH)
Acidofili (Acetobacter aceti pH 5,4-6,3)
Neutrofili (S.aureus pH 7,0-7,5)
Basofili
RAPPORTI OSPITE/PARASSITA
Microrganismi
commensali (flora
normale)
Mucose e cute:
impediscono
colonizzazione da parte
di patogeni
(interferenza
batterica)
Tratto intestinale:
produzione di vitamine,
assorbimento di
nutrienti
LPS
+
VD3
CONCETTI BASE
• INFEZIONE=superamento delle barriere
dell’ospite e replicazione dei germi con alterazione
dell’omeostasi dell’ospite (malattia)
• INFEZIONI ENDOGENE
1) abnorme espansione numerica di batteri che
costituiscono la normale flora microbica .Es:enteriti da
clostridi dopo antibiotici
2)trasferimento di batteri della flora microbica in siti
del corpo normalmente sterili (sangue, tessuti). Es:
Streptococcus viridans comune nelle prime vie respiratorie
se entra in circolo con estrazioni dei denti o tosillectomia
provoca endocardite
Bacteroides comuni nel crasso, introdotti in cavità
peritoneale danno suppurazione e batteriemia
• INFEZIONI ESOGENE
i microrganismi provengono dall’ambiente esterno
materiali inanimati
animali infetti (zoonosi)
esseri umani infetti (malattie infettive o
contagiose)
• VIE DI TRASMISSIONE
ingestione di alimenti o bevande contaminate
inalazione di batteri o virus presenti nell’aria
contagio sessuale
inoculazione diretta nei tessuti o nel sangue
(morso di animale infetto, artropode ematofago)
penetrazione traumatica di materiale
contaminato nei tessuti profondi (tetano)
•INFEZIONI OSPEDALIERE
Infezioni localizzate o sistemiche che non erano
presenti nel paziente al momento del ricovero
ospedaliero
Fattori di rischio:
•tubi endotracheali, respirazione artificiale
•cateteri urinari e venosi
•alto uso di antibiotici (resistenza batterica)
Concorrono a costituire rischio
•alta densità dei malati nei reparti
•operazioni preoperatorie, durata dell’intervento
•fattori intrinseci del paziente:età, obesità,
diabete..
• PATOGENICITA’=capacità di un
microrganismo di causare malattia
• VIRULENZA=grado di patogenicità
• OPPORTUNISMO=capacità di causare
malattie solo in condizioni di aumentata
suscettibilità (patologie preesistenti,
immunosoppressione)
•MALATTIA ENDEMICA: malattia sempre
presente nella popolazione. Prevalenza (n° di
casi di malattia sulla popolazione in un dato
tempo) costante
•MALATTIA EPIDEMICA: si manifesta con un
rapido aumento della frequenza. Incidenza (n°
di nuovi casi di malattia sulla popolazione in un
dato tempo) molto elevata
•MALATTIA PANDEMICA: malattia con
andamento epidemico che interessa la
popolazione mondiale
SINTOMI INFEZIONI
Arrossamento diffuso, aumento della temperatura,
gonfiore, presenza di secrezioni sierose o purulente da
ferite o da membrane mucose, accumulo di pus
accompagnato da dolore in ascessi o cavità interne sono
segni diretti d’infezione e richiedono un immediato esame
colturale per determinare l’eziologia in modo da iniziare
una terapia appropriata.
Pazienti con infezioni subacute o croniche possono
presentare sintomi scarsi o subdoli, quali febbre bassa ed
intermittente, perdita di peso, astenia.
INFEZIONI DELLE VIE URINARIE
Presenza di microrganismi in organi abitualmente sterili
(vescica e reni).
Patologie assai frequenti nei soggetti di tutte le classi di età e
di entrambi i sessi, seppure con differenze significative.
Fattori predisponenti: presenza di calcoli, ipertrofia prostatica
nel maschio, gravidanza a causa di una ridotta peristalsi
dell’uretere per ragioni ormonali, danni neurologici.
INFEZIONI DELLE VIE URINARIE
Batteriuria significativa: condizione in cui l’esame colturale
delle urine denota la presenza di batteri in carica superiore a
105 UFC (unità formanti colonia)/ml.
Batteriuria asintomatica: batteriuria significativa in un
paziente asintomatico.
La maggior parte delle infezioni delle vie urinarie (IVU) è
sostenuta da microrganismi dotati di particolari capacità di
adesione alle cellule uroepiteliali in modo tale da resistere al
lavaggio esercitato dal flusso urinario.
INFEZIONE VIE URINARIE
Eziologia
Escherichia coli è la specie più frequentemente responsabile
di infezione (oltre il 50% dei casi)
INFEZIONI VIE URINARIE
Gli enterobatteri più frequentemente responsabili di
infezioni nosocomiali sono:
• Proteus spp
•Klebsiella spp
•Enterobacter spp
•Pseudomonas spp
• Enterococcus spp.
Eccezionali sono le infezioni sostenute da batteri anaerobi.
La ricerca di Mycobacterium tuberculosis effettuata su
campioni di urina consente la diagnosi della tubercolosi
renale.
INFEZIONI VIE URINARIE
Distribuzione frequenze batteri responsabili di IVU
S. aureus
S. epidermidis
Serratia Mar
Proteus
Pseudomonas Aer
Enterococcus aerog
Klebsiella p
Enterococchi
Proteus mirabilis
E. coli
0
10
20
30
40
50
pz ambulatoriali
60
70
pz ospedalizzati
80
90
100
INFEZIONI RESPIRATORIE
Le infezioni respiratorie includono un ampio spettro di
patologie con diverse caratteristiche che possono
interessare tutto l’albero respiratorio, dai seni paranasali ai
polmoni.
infezioni delle alte vie respiratorie (sinusiti, otiti, faringiti,
laringiti) e basse vie respiratorie (bronchiti acute e
croniche riacutizzate e polmoniti).
Gli agenti eziologici sono i più diversi con prevalenza
degli agenti virali per le vie aeree superiori e batterici per
quelle inferiori.
Le infezioni respiratorie hanno un notevole impatto sanitario (causa
di ricovero e, nel caso delle polmoniti, di eventi fatali) ma anche
economico e sociale (consumo di farmaci e visite mediche, assenze
dal lavoro e scolastiche).
INFEZIONI RESPIRATORIE
Caratteristiche delle vie aeree
L’albero bronchiale viene colonizzato subito dopo la nascita.
La maggior concentrazione batterica è presente nella
porzione più alta, mentre è praticamente assente in quella
più bassa.
Le difese meccaniche ed immunitarie sono rappresentate da:
1. IgA della mucosa bronchiale
2. Lisozima, proteina che scinde la parete batterica
3. Macrofagi alveolari che fagocitano le particelle più piccole
4. Cellule mucipare ciliate responsabili del trasporto
mucociliare
Faringiti
Il 40% delle faringiti è causato da virus ed il 30% da batteri; il restante
30% non è accertabile.
Fra i batteri lo Streptococcus pyogenes è il più frequente ed il più temibile
per le possibili sequele, con una frequenza media del 15-30% in tutte le
età, ma con un picco al 50% nei bambini in determinati periodi dell’anno,
quali inverno e primavera.
La diagnosi solo su basi cliniche è molto difficile data la molteplicità di
agenti eziologici, anche se la presenza di febbre con assenza di
congiuntivite, bronchite o rinite depone a favore di un’infezione da
Streptococco piuttosto che infezione virale.
La diagnosi microbiologica si effettua attraverso la coltura di un tampone
oro-faringeo su agar-sangue: sarà possibile osservare le aree di emolisi
totale (beta-emolisi) dovute proprio alle colonie di S.pyogenes.
Sinusiti
Processo flogistico a carico della mucosa dei seni
paranasali che può manifestarsi in forma acuta o cronica.
Gli agenti eziologici sono comunemente batteri, i più
ricorrenti sono S. pneumoniae e H. influenzae. Lo
S.aureus e P.aeruginosa sono responsabili di sinusiti in
pazienti con intubazione endonasale.
Anche certi virus respiratori (rinovirus, influenzali,
parainfluenzali, adenovirus) sono causa di sinusite.
La diagnosi microbiologica va effettuata su materiale
prelevato dai seni nasali e paranasali tramite agoaspirato o lavaggio: si deve essere certi di non avere
contaminazioni con la flora nasale.
Data la complessità del prelievo la diagnosi eziologica
è raramente perseguita.
Bronchiti
Una delle patologie più frequenti delle vie respiratorie
dell’uomo.
Caratterizzata da tosse con presenza o meno di
espettorato.
Più frequente nei bambini al di sotto dei 4 anni e negli
adulti oltre i 65 anni.
Strettamente correlata alle infezioni che conseguono ad
episodi influenzali.
La bronchite conseguente a infezioni virali è sostenuta
principalmente da B.pertussis seguita da M.pneumoniae e
C.pneumoniae.
Diagnosi sierologica data difficile coltura di questi batteri.
Polmoniti
Processo infiammatorio acuto del parenchima polmonare,
caratterizzato dalla presenza di liquido negli alveoli polmonari
con conseguenti gravi difficoltà respiratorie.
Può essere distinta in :
•
Polmonite alveolare, quando interessa gli alveoli
•
Polmonite interstiziale, quando si estende al tessuto
interstiziale
Se coinvolge un solo lobo è detta polmonite lobare; una sola
parte di lobo è detta lobulare; se si estende ai bronchi
contigui ai lobi è detta broncopolmonite.
Le polmoniti batteriche rappresentano ancora un problema sanitario
rilevante essendo una delle più comuni cause di mortalità di natura
infettiva per l’uomo.
INFEZIONI RESPIRATORIE
Polmoniti
Le polmoniti possono essere distinte in base all’agente eziologico in:
1. Polmoniti batteriche
2. Polmoniti virali
3. Polmoniti da altri agenti eziologici
Polmoniti batteriche:
Le più comuni sono dovute all’infezione con lo Streptococcus
pneumoniae detto anche Pneumococco.
La diagnosi è di tipo clinico e radiologico (comparsa di improvvisa
infezione delle alte vie aeree accompagnata da febbre, tosse, dolore
toracico e difficoltà respiratorie).
Altra forma di polmonite batterica è quella causata da Staphylococcus
aureus, frequente e spesso letale complicazione delle epidemie influenzali
(soprattutto nei soggetti anziani).
Terza grave forma di polmonite batterica è quella causata da
Haemophilus influenzae.
Polmoniti virali
Sono dovute a virus che possono causare infezioni del tratto respiratorio
inferiore. I più comuni nell’infanzia sono:
•Virus respiratorio sinciziale (RSV)
•Adenovirus
•Virus parainfluenzale
•Virus dell’influenza A e B
•Rinovirus, ma solo occasionalmente
Negli adulti sani i soli patogeni virali riscontrati frequentemente sono
quelli dell’influenza A e B.
Il quadro clinico comprende solitamente febbre, mal di testa, mialgie e
tosse, mentre i versamenti pleurici sono rari.
Per la profilassi è molto utile sottoporsi a vaccinazione antinfluenzale,
soprattutto nei soggetti a rischio quali bambini, anziani, Immunodepressi.
INFEZIONI RESPIRATORIE
Diagnosi
Gli esami di laboratorio sono costituiti essenzialmente da:
1. Allestimento di una colorazione di gram per
l’osservazione microscopica
2. Coltura del materiale prelevato dal paziente (tampone
orofaringeo, escreato, bronco-aspirato, liquido di
lavaggio bronco-alveolare)
3. Identificazione biochimica del microrganismo
4. Allestimento dell’antibiogramma
INFEZIONI GASTROENTERICHE
Il tratto gastroenterico, dalla cavità orale al retto, è occupato
da varie popolazioni batteriche caratteristiche per ogni
distretto anatomico considerato.
La concentrazione batterica aumenta in senso distale e nel
colon viene raggiunta la massima, cioè 1011batteri/ml,
rappresentata soprattutto da germi anaerobi (coliformi,
enterococchi, spirochete).
La flora microbica della bocca è anch’essa costituita
prevalentemente da anaerobi, ma anche da streptococchi,
Neisseria spp, difteroidi e lattobacilli. La presenza di questi
microrganismi ostacola la colonizzazione da parte dei
patogeni.
Esofago, stomaco e tenue sono distretti abitualmente sterili.
INFEZIONI GASTROENTERICHE
Meccanismi di difesa
Ogni porzione del canale alimentare presenta delle
barriere anatomiche, fisiologiche e biochimiche.
•Epitelio mucosale: sfavorisce l’adesione dei batteri
grazie alla presenza del muco, del glicocalice (strato
glicoproteico che ricopre la superficie delle cellule
epiteliali).
• Movimento dei liquidi gastrici ed intestinali.
•Bile con azione antimicrobica grazie ai sali biliari.
•IgA secretorie.
INFEZIONI GASTROENTERICHE
Fattori di rischio
•Alterazioni anatomiche
•Modificazioni dell’acidità dello stomaco
•Modificazioni della popolazione microbica residente
I patogeni intestinali hanno la capacità di superare le difese,
resistono all’acidità gastrica e presentano alcuni fattori di
virulenza (pili, produzione di tossine e capacità invasive).
La via di trasmissione di questi microrganismi è oro-fecale.
INFEZIONI GASTROENTERICHE
Principali manifestazioni cliniche
1. Ulcera peptica (Helicobacter pylori)
2. Gastrite cronica (Helicobacter pylori)
3. Diarrea (Vibrio cholerae, E. coli entero-patogeni ed
entero-tossigeni, Salmonella spp, Giardia lamblia,
Rotavirus, Adenovirus)
4. Sindrome dissenterica (Shigella spp, E.coli enteroinvasivi ed entero-emorragici, Salmonella spp, Yersinia
enterocolitica, Campylobacter jejuni, Entamoeba
histolytica, Clostridium difficile
5. Febbre enterica o tifoide (Salmonella typhi)
6. Epatiti virali (A ed E orofecali, B C e D trasmissione
parenterale)
INFEZIONI GASTROENTERICHE
Diagnosi di laboratorio
Per la diagnosi di diarrea e dissenteria gli esami utilizzabili
sono:
1. Esame microscopico delle feci
2. Esame colturale
3. Ricerca antigenica nelle feci
4. Indagine sierologica
BATTERIEMIE
presenza di batteri in circolo
Sepsi, shock septico, morte
1. Batteriemia primaria: insorge in pazienti che non
mostrano segni di infezione in altri distretti anatomici.
Appartengono anche le batteriemie che insorgono come
complicazione relativa alla posa di un catetere vasale.
2. Batteriemia secondaria: complicazione delle infezioni a
livello di altri siti anatomici (polmoniti, infezioni urinarie,
ferite infette, ecc.). Viene rilevato lo stesso
microrganismo nel sangue e nel sito anatomico
implicato.
BATTERIEMIE
Pseudobatteriemie
La contaminazione di una emocoltura può derivare da diverse
fasi:
•Contaminazione intrinseca dei flaconi di emocoltura
•Contaminazione dei guanti del personale
•Contaminazione durante il prelievo (asepsi imperfetta)
BATTERIEMIE
Batteriemie nosocomiali
Non originano da foci infettivi presenti nell’organismo
(batteriemie primitive).
Sono frequenti nei dializzati a causa della venopuntura
periodica, anche se la causa più comune è il posizionamento
di cateteri vascolari.
La porta d’entrata nel circolo del microrganismo è il punto
in cui il catetere si immette nel vaso.
Situazioni gravi che possono evolvere in shock settico a cui
è associata una elevata mortalità.
Gli agenti eziologici più comuni sono gli stafilococchi:
S.epidermidis e S.aureus. Se è il liquido da infondere ad
essere contaminato: Enterobacter, Pseudomonas e miceti.