Meccanismi dell’azione
patogena dei microrganismi
Prof. Giovanni Giammanco
RAPPORTI TRA MICRORGANISMI E OSPITE
FLORA MICROBICA RESIDENTE (COMPOSTA DA
MICRORGANISMI RELATIVAMENTE STABILI IN UNA
DETERMINATA AREA)
FATTORI CONDIZIONANTI: ETA’, DIETA, CONDIZIONI
IGIENICHE, ETC.
NON ESSENZIALE (ANIMALI GERM FREE)
MA COINVOLTA IN:
- ASSORBIMENTO DI NUTRIENTI
- SINTESI DI VITAMINA K
- INTERFERENZA BATTERICA
FLORA MICROBICA TRANSITORIA (COMPOSTA DA
MICRORGANISMI PRESENTI PER ORE, GIORNI,
SETTIMANE)
RAPPORTI TRA MICRORGANISMI E OSPITE
PARASSITI: MICRORGANISMI VIVENTI A
CARICO DELL’OSPITE
SIMBIONTI (UTILI PER L’UOMO)
COMMENSALI (INDIFFERENTI)
PATOGENI (DANNOSI): OBBLIGATI E
OPPORTUNISTI
SAPROFITI: MICRORGANISMI VIVENTI A SPESE
DI MATERIALE INANIMATO (batteri
ambientali)
Flora microbica residente
APPARATO RESPIRATORIO
NASO, BOCCA, FARINGE: Stafilococchi,
Streptococchi, Spirochete, Vibrioni, Lieviti, Etc.
APPARATO GASTROENTERICO:
ESOFAGO
STOMACO
(103-104/g di contenuto)
DUODENO
(103-106/g)
DIGIUNO-ILEO
(105-108/g)
CIECO-COLON
(108-1010/g)
SIGMA-RETTO
(1011-1012/g)
APPARATO GENITOURINARIO:
URETRA DISTALE (102-103/ml)
VAGINA prime settimane: lattobacilli
poi: flora microbica mista
pubertà: lattobacilli
menopausa: flora mista
CUTE:
Flora microbica transitoria e residente:
Stafilococchi, Streptococchi, Miceti,
Bacilli Gram+ e Gram-, Etc.
Interazioni tra microrganismi e uomo
CONTAMINAZIONE: CONTATTO ACCIDENTALE E
TRANSITORIO TRA MICRORGANISMO ED OSPITE
COLONIZZAZIONE: MOLTIPLICAZIONE DEL
MICRORGANISMO NELL’OSPITE SENZA ALTERAZIONE
DELLE NORMALI FUNZIONI DELL’OSPITE
INFEZIONE: MOLTIPLICAZIONE DI UN MICRORGANISMO
POTENZIALMENTE PATOGENO NELL’OSPITE
MALATTIA DA INFEZIONE: PROCESSO PATOLOGICO
CAUSATO DALL’INFEZIONE
La piramide delle malattie infettive
Morte
Malattia grave
Malattia lieve
(paucisintomatica)
Infezione senza malattia
(asintomatica)
Esposizione senza infezione
(Contaminazione)
Mortalità da malattie infettive nel
mondo (1999)
Malattie
Infezioni respiratorie acute
AIDS
Malattie diarroiche
Tubercolosi
Malaria
Morbillo
Tetano
Pertosse
Meningite batterica
Sifilide
Epatite
Tripanosomiasi
Leishmaniosi
Clamidia
Morti
4.000.000
2.700.000
2.200.000
1.700.000
1.100.000
875.000
377.000
295.000
171.000
153.000
124.000
66.000
57.000
16.000
Patogenicità
Indica la capacità di generare malattia.
• Virulenza: indica il grado di patogenicità, cioè la
maggiore o minore tendenza a generare malattia.
• La misura della patogenicità di una specie
batterica può essere espressa come:
Dose infettante 50% (DI 50%)
Dose letale 50% (DL50%)
Dose minima letale (DML)
MALATTIE SOSTENUTE DA
MICRORGANISMI
- DA INFEZIONE ENDOGENA
- ANORMALE ESPANSIONE NUMERICA DI UNA
SPECIE IN UN DISTRETTO
- TRASFERIMENTO DI MICRORGANISMI IN
ALTRI DISTRETTI
- DA INFEZIONE ESOGENA
- MATERIALE INANIMATO (microrganismi ambientali)
- ANIMALI INFETTI (Zoonosi)
- SOGGETTI INFETTI (Malattia infettiva o contagiosa)
Modalità di trasmissione
Trasmissione orizzontale
Diretta
Indiretta
•Contatto diretto con secrezioni
•Contatto sessuale
•Trasfusioni e trapianti d’organo
•Inoculazione accidentale
•Morsicature e graffi
•Ingestione di veicoli contaminati (acqua,
alimenti)
•Vettori (insetti,artropodi)
Trasmissione verticale
•Transplacentare
•Perinatale (al momento dell’attraversamento del
canale del parto)
Siti d’ingresso dei microrganismi nell’ospite
• localizzate
• sistemiche
Infezioni
Patogenicità batterica
Due meccanismi principali:
capacità di moltiplicarsi in vivo
e/o produzione di sostanze
tossiche.
FATTORI CONDIZIONANTI LA REPLICAZIONE BATTERICA
ADESIVITA’
INVASIVITA’
PRODUZIONE DI ENZIMI E TOSSINE
EVASIONE DALLA FAGOCITOSI
Barriere di
difesa del corpo
umano
Occhi
• Lavaggio lacrimale
• Lisozima
Apparato respiratorio
• Muco
• Epitelio ciliato
• Macrofagi alveolari
Sistema genito-urinario
• Lavaggio urinario
• Acidità, urine e vaginale
• Lisozima
Cute
• Barriera anatomica
• Secrezioni antimicrobiche
Apparato gastroenterico
• Acidità gastrica
• Flora intestinale residente
ADESINE BATTERICHE
Microrganismo
Adesina
Recettore
Staphylococcus species
Acido Lipotecoico (LTA)
Fibronectina
Streptococco gruppo A
LTA-Proteina M
Non noto
Streptococco gruppo B
Proteine
N-acetylglucosamina
Escherichia coli
Fimbrie
D-mannosio, glicolipideP
Neisseria gonorrhoeae
Fimbrie
Ganglioside
Treponema pallidum
P1,P2,P3
Fibronectina
Chlamydia species
Lectine superficiali
N-acetylglucosamina
Mycoplasma pneumoniae
Proteina P1
Acido sialico
Adesione
Escherichia coli
Glicosfingolipide
Fimbria
Membrana citoplasmatica
di una cellula dell’ospite
INVASIVITA’
Fagocitosi
Evasione dalla fagocitosi
Fagocitosi
Inibizione dell'opsonizzazione
(proteina A di S. aureus)
Inibizione della fagocitosi
(capsula di S. pneumoniae)
Inibizione della fusione lisosomiale
(M. tuberculosis)
Inibizione della chemiotassi
Uccisione da parte dei fagociti
(S. aureus)
Interferone gamma
Elusione dei lisosomi e
moltiplicazione nel citoplasma
Resistenza all'azione antibatterica lisosomiale e
moltiplicazione nella cellula
(S. aureus, Salmonella, M. leprae)
Blocco dell'attivazione mediata
dall'interferone gamma
(Mycobacteria)
PRODOTTI DI CRESCITA BATTERICA CHE CONTRIBUISCONO
ALLA DIFFUSIONE DEI MICRORGANISMI NELL’OSPITE
PRODOTTO
MICRORGANISMO
ATTIVITA’ DEL PRODOTTO
Ialuronidasi
Streptococchi, Stafilococchi
e Clostridi
Degrada l’acido ialuronico del
connettivo
Coagulasi
Stafilococchi
Agisce sulla coagulazione del sangue con formazione
di fibrina, che ostacola la fagocitosi
Collagenasi
Clostridi
Degradazione del collagene del
tessuto connettivo
Streptochinasi
Streptococchi
Converte il plasminogeno in plasmina, che digerisce
la fibrina
Lecitinasi
Clostridi
Distrugge la lecitina della membrane citoplasmatiche
DNAsi
Stafilococchi
Diminusce la viscosità del pus
Lipasi
Stafilococchi
Idrolizza i lipidi
Tossine
Confronto
• Eso-tossine
Esotossine
• Endo-tossine
– Natura proteica
– Lipopolisaccaridi
• Termolabili
• Termostabili
– Immunogeni
– Neutralizzabili da
anticorpi
– Profili di azione
molto differenziati
– Estrema potenza
– Alcune attive per
ingestione
– Immunogeni, ma
non neutralizzabili
da anticorpi
– Profili di azione
poco differenziati
– Meno potenti
– Inattive per
ingestione
Esotossine
• Tossine citolitiche
• Tossine A-B
• Tossine superantigeniche
Esotossine citolitiche
S. aureus
Tossina
a
K+
C. perfringens
Formazione di pori,
perdita dei nutrienti
MORTE
CELLULARE
Tossina a
(fosfolipasi C)
Idrolizza la fosforilcolina
delle membrane cellulari
Emolisine streptococciche
Membrana cellulare
Lisi
Esotossina di tipo A-B
Sintesi della tossina batterica
Batterio adeso
alla mucosa
superficiale
C
A-B-C
A-B
Tossinogeno
A-B
Tossina attiva
La tossina
raggiunge la
cellula target
A
B
X
A
Y
La subunità A catalizza
l’attività enzimatica ed
esercita effetto tossico
B
A
La subunità A della tossina La subunità B della tossina
si lega al recettore della
entra nella cellula target
superficie cellulare
Tossine superantigeniche
•
•
•
Tossine stafilococciche:
Enterotossine (A-E) e Tossina
dello shock tossico (TSS-1) o
enterotossina F
Meccanismo d’azione: inducono
produzione di IL-1 (pirogeno
endogeno), liberazione di
citochine (shock ipovolemico),
stimolazione della peristalsi
intestinale e del centro del
vomito attraverso i nervi
simpatici e vagali.
Si tratta di una esotossina
termostabile.
In base alle cellule bersaglio le
esotossine vengono distinte in:
• Tossine neurotrope, le cui cellule bersaglio sono
localizzate nel sistema nervoso centrale o periferico
• Enterotossine, attive a livello delle cellule della mucosa
intestinale
• Tossine pantrope, in grado di danneggiare qualsiasi cellula
in possesso di recettori idonei a fissare la tossina
Tossine neurotrope
Tossine botulinica
Tossina tetanica
Interferiscono con i meccanismi di trasmissione
dell’impulso nervoso e provocano la morte in seguito
all’instaurarsi di una paralisi flaccida (tossina botulinica)
o spastica (tetano)
Tossina botulinica
Tossina tetanica
ENTEROTOSSINE
• TOSSINE CHE CAUSANO DANNO
ALL’APPARATO GASTRO-ENTERICO (VOMITO
E DIARREA)
• IN TALUNI CASI SONO DIRETTAMENTE
INGERITE CON I CIBI, IN CUI IL
MICRORGANISMO SI E’ REPLICATO
(INTOSSICAZIONI ALIMENTARI)
• IN ALTRI CASI SONO PRODOTTE DAI
BATTERI CHE SI REPLICANO
NELL’INTESTINO (TOSSINFEZIONI)
Tossina colerica
Enterotossina di tipo A-B
Tossina pantropa
La tossina difterica è una tossina
pantropa di tipo A-B la cui azione
tossica è legata all’inibizione
della sintesi proteica cellulare.
ENDOTOSSINA
Lipopolisaccaride, termostabile, basso P.M., non
neutralizzabile da anticorpi,
Non trasformabile in anatossina
Porzione antigenica:
Core
Catena laterale O specifica
Porzione tossica:
Lipide A
Polisaccaride
Meccanismo d’azione dell’endotossina
• Effetto pirogeno
• Leucopenia
seguita da
leucocitosi
• Ipotensione
• Trombocitopenia
• Coagulazione
intravasale
disseminata
• Shock
• Morte
Limulus test
•Gelificazione degli amebociti di Limulus polyphemus
