Batteri con significato clinico nell’uomo Cocchi Gram+: Stafilococchi, Streptococchi, Pneumococchi Bacilli Gram+: Corinebatteri Bacilli Gram+ SPORIGENI: Aerobi (Bacilli) Anaerobi (Clostridi) Cocchi Gram-: Neisserie Bacilli Gram-: Enterobatteri Bacilli Gram-: Bacilli non enterici Micobatteri STAFILOCOCCHI Cocchi (1 micron) Gram + Disposti a grappolo Immobili Aerobi-anaerobi facoltativi Catalasi positivi (distinzione da Streptococchi catalasi negativi) Alofili (crescono in 7.5-10% NaCl) Batteri UBIQUITARI, sia come flora normale (pelle, mucose) che su oggetti. Sono RESISTENTI a calore ed essiccamento (es. 50°C 30’) oggetti e materiali sono un’importante sorgente di infezione. Comprendono molte specie, alcune comunemente associate a malattia. La specie più virulenta è Staphylococcus aureus, colonie gialle in campo giallo su terreno di Chapman, coagulasi(+), mentre tutte le altre specie sono bianche e coagulasi (-). IDENTIFICAZIONE Colorazione di Gram: Gram+ , disposti a grappolo. Per la coltura si usa agar sangue (presenza di emolisi): colonie grandi, lisce, gialle (S. aureus) o bianche (altri). Terreno selettivo di Chapman, con 7.5% di NaCl (inibiti gli altri batteri), mannitolo e indicatore pH: S. aureus fermenta il mannitolo: colonie circondate da alone giallo (dovuto alla fermentazione dello zucchero). Tutti gli Stafilococchi sono Catalasi+, Solo S. aureus è anche coagulasi+. Test della catalasi Test della coagulasi Staphylococcus aureus come esempio di batterio con caratteristiche di patogenicità: Fattori di virulenza S. AUREUS: Fattori di virulenza CAPSULA: polisaccaridi (ac. glucosaminuronico legato ad aa). Inibisce fagocitosi, facilita adesione (cateteri ed altri materiali sintetici) PARETE : - acidi teicoici, legati covalentemente al peptidoglicano, che mediano l’attacco degli S. alle mucose. - Proteina A, componente della parete di S. aureus, si prietaa in parte all’esterno, lega la porzione Fc delle IgG esercitando un effetto antiopsonina (quindi fortememente antifagocitario). -FnBP, proteina che lega la fibronectina; insieme ad altre proteine di superficie favorisce adesione a cellule e matrici (adesine: fibronectina, collagene, ecc.). - coagulasi legata, che converte il fibrinogeno in fibrina, provocando l’aggregazione dei batteri. TOSSINE 1. Esotossine citolitiche Sono 5: dette anche emolisine (evidenziabili su agar-sangue) 2. Esotossine superantigeni Sono 3: TSST-1 (sindrome shock tossico); tossina esfoliativa; enterotossina (resistente al calore, 100°C per 30 min). ENZIMI Coagulasi: eso-enzima prodotto da S. aureus che trasforma il fibrinogeno in fibrina, causando coagulazione. La formazione di uno strato di fibrina attorno ad un ascesso provocato da stafilococchi può proteggere il batterio e favorirne l’adesione. Catalasi: prodotta da tutti gli Stafilococchi, trasforma il perossido di idrogeno in acqua e ossigeno. Ialuronidasi: Idrolizza l’ac ialuronico dei tessuti connettivi, facilitando la diffusione del batterio nei tessuti. Stafilochinasi: (fibrinolisina) può rompere gli ammassi di fibrina, facilitando la diffusione del batterio. Lipasi: associate all’infezione ed invasione dei tessuti cutanei e sottocutanei, essenziali per consentire la crescita e la diffusione nelle aree sebacee. Nucleasi: probabile ruolo nel fluidificare il materiale purulento e favorire la diffusione del batterio. β-lattamasi: responsabili della resistenza alle penicilline, per la diffusione di plasmidi trasmissibili (nel 1941 >90% di St. erano invece sensibili!) IMPORTANZA CLINICA S. aureus infetta cute e mucose, dando infezioni localizzate a decorso spesso benigno. Conseguenze gravi si hanno quando i batteri invadono la circolazione sanguigna, cosa che si manifesta soprattutto in ospiti traumatizzati o compromessi: la batteriemia può essere mortale, e provocare ascessi disseminati, infezioni ai polmoni, al cuore ai muscoli o alle meningi STREPTOCOCCHI Gram + Cocchi (1 micron) Disposti a catenella Immobili Capsulati Aerobi-anaerobi facoltativi Catalasi negativi (Stafilococchi catalasi +) Ossidasi negativi Asporigeni Esigenti: crescono su agar-sangue Insieme agli Stafilococchi costituiscono il gruppo più importante di cocchi Gram+ dal punto di vista clinico. CLASSIFICAZIONE Gli Streptococchi vengono classificati in 2 modi: 1.Proprietà emolitiche 2.Antigeni di superficie CLASSIFICAZIONE proprietà emolitiche Su agar-sangue si possono comportare in 3 modi diversi: α-emolitici: (viridanti) causano una emolisi incompleta delle emazie, alterando l’emoglobina β-emolitici: causano emolisi completa delle emazie, con formazione di un area chiara attorno alla colonia γ-emolitici: non emolitici, non causano alcuna alterazione in agar-sangue CLASSIFICAZIONE Gruppi sierologici (Lancefield) Gli Streptococchi hanno un polisaccaride nella parete (polisaccaride C), antigenico, legato covalentemente al peptidoglicano, tipico per ogni gruppo. Gruppi identificati con lettere A,B, …fino alla lettera U. Non sovrapponibili al comportamento emolitico. Quelli clinicamente più importanti appartengono ai gruppi A e B. Streptococcus pyogenes come esempio di batterio patogeno del genere Streptococcus Fattori di virulenza di S. pyogenes 1. Strutture legate alla parete 2. Tossine 3. Enzimi Fattori legati alla parete 1. CAPSULA di acido ialuronico, identico a quello del connettivo umano, non immunogena ed antifagocitaria. 2. PARETE: Fibrille: presenti alla superficie della cellula (aspetto a “spazzola”), oltre alla funzione di adesine, contengono il principale fattore di virulenza: la proteina M (il batterio non è patogeno senza tale proteina) Acidi lipoteicoici (LTA): adesina Polisaccaride C (gruppo A): principale antigene di superficie, ramnosio e N-acetilglucosamina. Proteina F: è una adesina che lega la fibronectina, presente sulle cellule dell’epitelio faringeo S. pyogenes ha oltre 10 diversi antigeni con funzioni di adesine Proteina M contenuta nelle fibrille, attraversa membrana plasmatica e parete, e sporge all’esterno con la regione N-terminale (regione molto variabile). Ha proprietà antifagocitiche, lega componenti del complemento e ne promuove la degradazione. E’ antigenica e viene neutralizzata da anticorpi specifici. Però ci sono più di 100 tipi antigenici (M1, M2, ….) per cui lo stesso individuo può avere infezioni multiple e successive di S. pyogenes. TOSSINE Esotossine citolitiche (Streptolisine) Sono 2: una ossigeno labile (Streptolisina O) e una ossigeno stabile (streptolisina S) Esotossine pirogene Sono 2 (tossine superantigene): SPE-A (tossina eritrogenica, codificata da un fago lisogeno), è responsabile dell’eritema della scarlattina. SPE-B, associata spesso a gravi lesioni acute da S. pyogenes, potenzia i processi infiammatori e lo shock. ENZIMI Streptochinasi: fibrinolisina, converte il fibrinogeno in plasmina, dissolvendo i coaguli di sangue, facilitando la diffusione dello S. (una forma ricombinante è usata nella terapia di emergenza dell’infarto miocardico) DNAsi: non citolitiche, degradano il DNA presente in pus e tessuti necrotici, riducendo la viscosità e facilitando la diffusione del batterio. Inducono anticorpi, utilizzati anche per diagnosi. C5a peptidasi: degrada la componente del complemento, eliminandone l’azione chemiotattica positiva verso i fagociti ed i neutrofili Ialuronidasi: idrolizza l’ acido ialuronico, favorendo la diffusione nei tessuti circostanti SINDROMI CLINICHE Nel 2004 negli USA 10.000.000 di casi di malattia non invasiva da S. pyogenes (faringite, inf cute), e 4.500 casi di malattia invasiva, fra cui 500 di sindrome da shock tossico, col 45% di mortalità Bacilli Gram+ Bacilli gram+ ASPORIGENI Corinebatteri AEROBI SPORIGENI Bacillus Clostridium ANAEROBI CORINEBATTERI •Gram+ (ma tendono a colorarsi in modo irregolare) •Bastoncelli sottili e pleomorfi •Immobili •Non capsulati •ASPORIGENI •Aerobi/anaerobi facoltativi •Crescono in agar-sangue. Il patogeno più importante è C. diphteriae Corynebacterium diphteriae Causa la DIFTERITE, malattia acuta respiratoria o cutanea, che può essere letale. Lo sviluppo del VACCINO (obbligatorio, prima infanzia) ha reso la malattia praticamente assente nei paesi occidentali. Al contrario, è ancora grave soprattutto in paesi poveri e con scarsa copertura vaccinale. PATOGENESI. La malattia è completamente dovuta agli effetti locali e sistemici della ESOTOSSINA DIFTERICA che inibisce la sintesi delle proteine eucariotiche: codificata da un fago lisogeno. Proteina termolabile composta da 2 frammenti: A (tossico, blocca sintesi proteica) B (atossico, necessario per legame al recettore di membrana) Il frammento A catalizza una reazione fra NAD e EF-2 (fattore eucariotico di allungamento della catena polipeptidica). L’inattivazione di EF-2 impedisce lo scorrimento della catena peptidica nascente a livello ribosomiale. Il turnover di EF-2 è molto lento, per cui una sola molecola di esotossina può bloccare tutta la sintesi proteica di una cellula. ALTRI CORINEBATTERI Si conoscono numerose altre specie di corinebatteri, detti DIFTEROIDI. Sono commensali comuni di naso, gola, rinofaringe, cute, tratto urinario e congiuntiva. Di norma NON producono esotossina Infezioni solitamente endogene (malattie in immunodepressi): setticemia, endocardite, infezioni da corpo estraneo, vie urinarie, respiratorie. Bacilli gram+ sporigeni AEROBI Genere Bacillus •Bastoncelli Gram+ •Capsulati •Immobili •SPORIGENI (endospore, diametro uguale alla cellula batterica) •Aerobi stretti o facoltativi Presenti ubiquitariamente nell’ambiente, e trovati anche nell’intestino umano. Solo alcuni di interesse medico: B. anthracis causa l’antrace. B. cereus importante in infezioni ospedaliere. Bacilli gram+ sporigeni ANAEROBI Genere CLOSTRIDIUM •Bastoncelli Gram+ di grandi dimensioni •MOBILI (flagelli peritrichi) •Anaerobi obbligati •SPORIGENI:endospore con diametro>cellula (Bacillus) •Producono esotossine potentissime. •Forma e localizzazione spore utili per identificazione. C. botulinum C. difficile C. perfrigens C. tetani Metabolismo anaerobio: solo FERMENTAZIONE I clostridi sono incapaci di usare l’O2 come accettore terminale di elettroni per la produzione di energia: non hanno citocromi, producono ATP fermentando zuccheri o aminoacidi, usando come accettore finale piccole molecole organiche, come il piruvato. Allo stato vegetativo sono inibiti o danneggiati dalla presenza di O2 : assenza degli enzimi (superossidodismutasi, catalasi, perossidasi) che rimuovono i composti tossici (perossidi e radicali). Clostridium botulinum Agente eziologico del BOTULISMO, malattia che si presenta in varie forme cliniche, causato dall’azione di una NEUROTOSSINA che è uno dei veleni più potenti conosciuti. Il contatto con il batterio non è indispensabile, per cui può essere considerata come una vera e propria INTOSSICAZIONE. In presenza di condizioni favorevoli (anaerobiosi, pH neutro o alcalino) la spora germina e il batterio produce la tossina. Se prodotta negli alimenti, si verifica l’intossicazione. Malattia interamente dovuta alla tossina botulinica, che arriva alle sinapsi colinergiche attraverso il sangue e BLOCCA LA GIUNZIONE NEUROMUSCOLARE (inibisce il rilascio del acetilcolina) → no contrazione muscolare → PARALISI FLACCIDA. Clostridium tetani Agente eziologico del TETANO, dovuto all’introduzione di SPORE nelle ferite, anche molto piccole. La combinazione tra vaccinazione diffusa e estrema sensibilità all’O2, ha reso il TETANO una malattia assai rara nei paesi occidentali, dove è osservata più frequentemente negli anziani che non hanno effettuato i richiami del vaccino. Nei Paesi più poveri oltre 1.000.000 casi con mortalità superiore al 20%. PATOGENESI. Le spore germinano localmente (assenza di O2) e producono la TOSSINA TETANICA: dal sito di infezione diffonde mediante il sangue o per via intraneuronale retrograda, fino al tronco cerebrale e a midollo spinale dove svolge la sua azione patogena. Proteina termolabile codificata da plasmidi, formata da 2 subunità: subunità B (pesante, media il legame al recettore sui neuroni), e subunità leggera A (penetra nelle cellule e svolge azione tossica). Paralisi spastica. Cocchi Gram- Genere Neisseria •Gram•Cocchi (diplococchi a chicco di caffè) •Aerobi facoltativi •Immobili •Asporigeni Le specie patogene per l’uomo sono 2: N. gonorrhoeae (gonococco, non capsulato) N. meningitidis (meningococco, capsulato) Neisseria meningitidis Una delle cause più frequenti di meningite. FATTORI DI VIRULENZA: 1. CAPSULA: previene la fagocitosi 2. Pili: adesione 3. Lipooligosaccaride (LOS): responsabile dei sintomi 4. OMP: adesione (proteine membrana esterna) 5. IgA proteasi: degradano le IgA sulle mucose Striscio di liquido cerebrospinale che mostra PMN con N. meningitidis BACILLI Gram Enterobatteri Bacilli non enterici Enterobatteri E’ il gruppo più vasto ed omogeneo di bacilli Gram- importanti dal punto di vista medico, comprendono oltre 40 generi e 150 specie. Caratteristiche comuni: Asporigeni Mobili o immobili Anaerobi facoltativi CLASSIFICAZIONE. In base a: 1) STRUTTURA ANTIGENICA, 2) proprietà biochimiche, 3) omologia degli acidi nucleici. STRUTTURA ANTIGENICA La classificazione sierologica si basa su 3 gruppi di antigeni: 1. polisaccaride O, contenuto nell’LPS, è la maggiore componente antigenica: antigene termostabile comune a tutti gli Enterobatteri. Lo stesso batterio può averne diversi tipi. 2. antigene K, capsulare polisaccaridico (kapsel), termolabile, presente solo nei batteri dotati di capsula; se presente tende a mascherare l’antigene O. 3. antigene H, proteina flagellare (presente solo nei batteri mobili) FATTORI DI VIRULENZA Endotossina (LPS): attività tossica risiede nel lipide A, che viene rilasciato nella lisi batterica. Causa molti effetti sistemici, fra cui attivazione del complemento, rilascio di citochine, leucocitosi, coagulazione disseminata, diminuzione circolazione periferica, shock, morte. Capsula: protegge dalla fagocitosi Variazione di fase antigenica: Gli antigeni K e H possono essere espressi o no, alterando l’efficacia della risposta immune specifica. Sequestro di fattori di crescita: sostanze chelanti il ferro, per riuscire ad utilizzare il ferro dell’organismo Resistenza all’uccisione mediata dal siero: sia per la presenza della capsula, sia perché producono fattori che neutralizzano l’azione del complemento METABOLISMO Anaerobi facoltativi, hanno esigenze nutrizionali semplici, fermentano il glucosio. Catalasi + Ossidasi Per l’isolamento → terreni selettivi con sali biliari: terreno di Mac Conkey (sali biliari 5 g/l) e terreno di Hektoen (sali biliari 9 g/l). Vengono poi differenziati mediante test biochimici. Fermentazione degli zuccheri. nella provetta a dx reazione positiva e produzione di gas CARATTERISTICHE: A differenza degli enterobatteri (anaerobi facoltativi o microaerofili), si sviluppano in presenza di elevata tensione di O2 Distinti in gruppi: 1. Patogeni umani delle vie respiratorie (Haemophilus, Bordetella) 2. Patogeni opportunisti (Pseudomonas) 3. Patogeni degli animali (Brucella, Francisella, Pasteurella) Pseudomonas Saprofiti ambientali, che possono dare infezioni opportunistiche. Bacilli Gram-, mobili, aerobi, la specie più importante è Pseudomonas aeruginosa. Possiede molti fattori di virulenza, fra cui tossine ed enzimi.