Meccanismi dell'azione
patogena dei batteri
Definizione di patogeno
Un microrganismo si definisce
patogeno quando è in grado di
indurre uno stato morboso nell’ospite.
Patogenicità nei batteri
I fattori di virulenza possono essere
divisi in due categorie:
1. Fattori di virulenza che
promuovono la colonizzazione
batterica sull’ospite.
2. Fattori di virulenza che
danneggiano l’ospite.
Fattori di virulenza che
promuovono la
colonizzazione batterica
sull’ospite.
Fattori di virulenza che favoriscono
l’adesione alla cellula ospite e resistere alla
rimozione fisica
La capacità di invadere
l’ospite
Invasività di Salmonella
Invasione delle cellule epiteliali del
colon da Shigella
Capacità di raggiungere l’ospite
Le Spirochete sono in grado di penetrare attraverso le mucose, le
abrasioni della pelle nell’organismo, raggiungendo gli strati profondi dei
tessuti entrando nel circolo ematico e linfatico.
Resistere alle difese immunitarie
naturali come la fagocitosi e
l’attivazione del complemento.
Capacità di resistere all’attacco e
all’ingestione dei fagociti
Capacità di resistere alla distruzione da
parte dei fagociti e alla lisi del siero
Evadere le difese immunitarie indotte
Capacità di competere con il ferro
• Il ferro è essenziale per la crescita
batterica
• Alcuni batteri producono oltre ai loro
siderofori, recettori per siderofori in grado
di legare la transferrina umana, la ferritina,
e l’emina
Fattori di virulenza che
danneggiano l’ospite
1. La capacità delle componenti parietali a
legarsi alla cellula ospite provocando la
sintesi e la secrezione di sostanze
infiammatorie come citochine e
chemiochine.
2. La capacità di produrre esotossine.
3. La capacità di indurre una risposta
autoimmune.
Effetto dannoso dell’LPS rilasciato in
seguito alla lisi dei batteri Gram-negativi
Shock settico
La capacità di produrre di
esotossine
Le esotossine veleni di natura proteica
generalmente secrete dai batteri vivi. Ci sono tre
tipi principali di tossine:
1. Superantigeni (tossine di tipo I)
2. Esotossine che danneggiano le membrane
della cellula ospite (tossine di tipo II).
3. Tossine che interferiscono con le funzioni
della cellula ospite (tossine tipo III)
Superantigeni
(tossine tipo I)
Tossine monomeriche, formate da peptidi non glicosilati
Superantigeni esempi
• Tossina-1 da sindrome da shock tossico (TSST-1)
prodotta da Staphylococcus aureus. L’esotossina
provoca la sindrome da shock tossico (TSS).
• Esotossina streptococcica pirogena (Spe)
prodotta da Streptococcus pyogenes (gruppo A).
Questa tossina causa una sindrome simile a quella
da shock tossico (TSLS).
• Enterotossina stafilococcica (SE) prodotta da
Staphylococcus aureus. Questo esotossina provoca
l'avvelenamento dei cibi. Eccessiva produzione di IL2
provoca nausea, vomito, diarrea.
• Tossina stabile al calore prodotta da Escherichia
coli (ETEC) enterotossico, si lega alle cellule epiteliali
dell’intestino stimolando una superproduzione cAMP.
Esotossine che danneggiano le
membrane della cellula ospite
(tossine di tipo II).
Esotossine che danneggiano le
membrane cellulari dell’ospite (tipo II)
Esotossine del Clostridium perfrigens:
Tossina alfa (lecitinasi) aumenta la permeabilità dei capillari e delle cellule
muscolari rompendo la lecitina presente nelle membrane cellulari, causando un
edema.
Tossina K (collagenasi) rompe il tessuto connettivo causando delle elsioni.
Tossina mu (ialuronidasi) rompe il cemento dei tessuti che mantiene insieme le
cellule.
Esotossine dello Streptococcus pyogenes.
Leucocidina causa la lisi dei leucociti
Esotossina B è una proteasi che distrugge il muscolo o la guaina che ricopre il
muscolo
Emolisine, proteasi, DNAsi e streptochinasi enzimi idrolitici che distruggono
i globuli rossi, le proteine cellulari, il DNA e la fibrina. I tessuti danneggiati da
questi enzimi causano infiammazione.
Tossine che interferiscono con le
funzioni della cellula ospite
(tossine tipo III)
Componenti della tossina
Ingresso della esotossina
Endocitosi
Passaggio diretto
ADP-ribosilazione
La subunità A va a legarsi ad una proteina G, detta fattore di ADPribosilazione, che amplifica l'attività catalitica ADP-ribosilante.
Esempi di esotossine di tipo III
• Esotossina difterica prodotta dal Corynebacterium
diphtheriae. Questa proteina interferisce con la sintesi proteica
della cellula ospite bloccando la formazione delle proteine.
Cellule che hanno il recettore per questa esotossina sono il
cuore, il tessuto nervoso e i reni.
• Esotossina colerica prodotta da Vibrio cholerae. Blocca la
sintesi di una molecole regolatrice, AMP ciclico. In questo caso
c’è un’eccessiva produzione di cAMP blocca le cellule
dell’epitelio intestinale accumulando il sodio del lume intestinale
e stimolando la secrezione cloro, acqua ed altri elettroliti,
causando perdita di fluidi, diarrea e disidratazione.
Tossina difterica
Tossina difterica – Corynebacterium diphtheriae
Tossina colerica
TOSSINA COLERICA
TOSSINA COLERICA
Altri esempi di tossine
• Esotossina pertossica prodotta da Bordetella pertussis. Bloccando
la sintesi dell’cAMP provoca un aumento delle secrezioni
respiratorie mucose, provocando la tosse.
• Tossina di Shiga prodotta da Shigella e E.coli enteroemorragico
bloccando la sintesi proteica, stimola inoltre la produzione di
citochine come IL-1 e TNF-.
• Tossina dell’antrace prodotta da Bacillus anthracis. In questo caso
ci sono 2 esotossine con due differenti componenti A conosciute
come Fattore letale(LF) e Fattore edema (EF) la componente B è
comune alla due tossine ed è conosciuto come antigene
protettivo(PA).
Rilascio di acetilcolina e
contrazione muscolare
Inibizione dell’acetilcolina e rilascio
della contrazione muscolare
CLOSTRIDIUM BOTULINUM
TOSSINE
• Produce diverse tossine, quella che si ritrova negli alimenti non
correttamente conservati ha un P.M. tra 140.000 e 150.000
• La sua azione è l’inibizione del rilascio di acetilcolina alle
giunzioni neuromuscolari con un meccanismo a tre stadi:
– LEGAME AL RECETTORE SULLA SUPERFICIE DEL
NERVO
– TRASLOCAZIONE INTRACELLULARE DELLA TOSSINA
– BLOCCO DEL RILASCIO DELL’ACETILCOLINA =
PARALISI FLACCIDA
• L’azione della tossina botulinica piò essere prevenuta con sieri
specifici ma non può essere revertata.
Tossina botulinica
CLOSTRIDIUM TETANI
TOSSINE
Produce due tossine
1. Neurotossina spasmogena o Tossina tetanica:
costituita da due sub unità (100.000+50.000 Da)
– La subunità maggiore si lega alla membrana
cellulare
– La subunità minore presenta l’attività tossica
– Inibisce il rilascio della glicina nei nervi inibitori del
tratto spinale causando una paralisi spastica
2. Emolisina ossigeno sensibile o tetanolisina
correlata con la streptolisina l’attività è inibita dal
colesterolo.
Tossina tetanica
Proprietà delle esotossine e delle
endotossine
Proprietà
Esotossine
Endotossine
Proprietà chimiche
Proteine secrete dai batteri Grampositivi o Gram-negativi, generalmente
sensibili al calore.
Complessi
lipopolisaccaridici/lipoproteici
rilasciati in seguito a lisi della
cellula come componenti della
membrana esterna dei batteri
Gram-negativi, estremamente
termostabili.
Modalità d’azione e
sintomatologia
Specifica, generalmente si legano a
specifiche strutture o recettori cellulari,
citotossine enterotossine o neurotossine
ad azione specifica su cellule o tessuti.
Aspecifica, generale, febbre,
diarrea, vomito
Tossicità
Spesso molto tossiche, alcune volte
fatali
Scarsamente tossiche, raramente
fatali.
Immunogenicità
Altamente immunogeniche, stimolano la
produzione di anticorpi neutralizzanti.
Poco immunogeniche, la risposta
immunitaria non è sufficiente a
neutralizzare le tossine.
Potenzialità del
tossoide
Il trattamento della tossina con
formaldeide elimina la tossicità, ma resta
immunogenica.
Nessuna
Attività piretica
Non inducono febbre nell’ospite
Inducono febbre nell’ospite
La capacità di indurre una
risposta autoimmune.
Induzione della risposta
autoimmune
Si definisce autoimmunità quando le difese
immunitarie dell’organismo per errore attaccano
l’organismo stesso. Alcuni batteri possono innescare
questa risposta.
Streptococcus pyogenes può provocare la febbre
reumatica o glomerulonefrite acuta.
Borrelia bergdorferi è coinvolta nella malattia del
Lime.
Treponema pallidum causa la sifilide terziaria.
Ipersensibilità di tipo II
Ipersensibilità di tipo II
NK
MAC -Ipersensibilità di tipo II
Infiammazione dei tessutiipersensibilità di tipo III
Fattori di
virulenza
Risposta
dell’ospite
