Patologia generale delle infezioni
microbiche
Lucio Montanaro
Patologia generale delle infezioni microbiche
Sommario
Interazione dei microrganismi con l’ospite: il parassitismo
Patogenicità: virulenza e tossigenicità
Fattori della virulenza
Difese naturali dell’ospite
Tossine batteriche: esotossine e endotossine
Patologia generale delle infezioni microbiche
Storicità delle malattie infettive
La diffusione di grandi epidemie, il sorgere ed il tramontare di
malattie infettive croniche sono correlati alle modificazioni che
l’uomo apporta all’ambiente naturale
L’esempio più dimostrativo della storicità delle malattie infettive è
dato dalla TBC
Il declino o la scomparsa di una malattia infettiva è in rapporto con
il progresso scientifico (scoperta dell’agente eziologico e delle sue
proprietà biologiche) e con quello sociale (migliori condizioni
abitative e igieniche, riduzione della giornata lavorativa, abolizione
del lavoro minorile)
Patologia generale delle infezioni microbiche
Origine delle malattie infettive
Origine filogenetica: saprofiti casualmente penetrati nei tessuti
animali possono aver dato origine per mutazioni e selezione a
parassiti; la produzione di tossine e di altri fattori della patogenicità
divengono fattori selettivi favorevoli per il parassita quando
attenuano le difese dell'ospite, ma sfavorevoli per il parassita se
comportano la morte dell’ospite.
Perciò le condizioni per l’evoluzione dei parassiti sono la
patogenicità e la contagiosità, insieme all’associazione ecologica con
animali gregari.
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Comparsa di nuove malattie infettive
Il 1979 è stato dichiarato dall’OMS l’anno della estinzione ufficiale
del vaiolo
Intanto si assiste alla comparsa di nuove malattie, causate da
microrganismi cosiddetti opportunisti, ospiti abituali dell’uomo, del
naso-faringe, dell’intestino, della cute.
Le condizioni per l’instaurarsi di infezioni opportunistiche sono
due: modificazioni dell’ecologia del parassita e compromissione
delle difese dell’ospite
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Interazioni biologiche
Simbiosi
associazione tra due specie
Mutualismo
Commensalismo
associazione con
associazione con
vantaggio
vantaggio della specie
reciproco delle
commensale senza
specie simbionti
danno per l’ospite
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Parassitismo
associazione tra
due specie, delle
quali una
(parassita) trae
vantaggio mentre
l’altra (ospite)
riceve danno
Forme di parassitismo
Parassiti
Facoltativi
microrganismi in grado di
vivere vita indipendente al di
fuori dell’ospite (bacillo del
tifo, del colera, del carbonchio)
Occasionali
microrganismi simbionti con
l’uomo in associazione di
commensalismo che possono
occasionalmente acquisire
comportamento parassitario
(ad es. bacterium coli)
Obbligati
microrganismi che non possono
vivere, o che sopravvivono solo
per poco, fuori dell’ospite (ad
es. gonococco)
Saprofiti
microrganismi che vivono
nell’ambiente nutrendosi di
materiale in decomposizione e
possono occasionalmente
assumere comportamento
parassitario
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Postulati di Koch
1. Il microrganismo deve essere presente in tutti i casi di malattia e la
sua distribuzione nel corpo deve essere conforme alla sede e alla
natura delle lesioni patologiche
2. Il microrganismo deve poter essere isolato dai tessuti lesi e crescere
in coltura pura per parecchie generazioni
3. L’introduzione, in un animale sensibile, del microrganismo
cresciuto in coltura pura deve riprodurre la malattia; il
microrganismo deve poi poter essere reisolato dai tessuti lesi della
malattia sperimentale
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Penetrazione e invasione
Il processo invasivo può essere superficiale come nel caso di C.
diphtheriae e B. pertussis, generalmente ritenuti non invasivi e
tossigeni. Avviene una adesione locale alle cellule epiteliali del tratto
respiratorio, anche se i danni sono causati dalle rispettive tossine.
Per altri batteri l’azione patogena si esplica attraverso la invasività.
Tipico è il caso di Shigella e ceppi di E. coli enteroinvasivi.
Tramite l’invasività nelle cellule della mucosa del colon Shigella si
sottrae all’ambiente competitivo del lume intestinale.
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Fattori della virulenza dei parassiti extracellulari
Adesività: il legame dei batteri alle cellule epiteliali è essenziale per
la resistenza nei confronti delle difese dell’ospite e per la successiva
colonizzazione del tessuto. Gli apparati di adesione sono diversi per
i diversi microrganismi. In ogni caso è coinvolta una macromolecola
di superficie, che può essere presentata da un organulo strutturale o
costituire un prodotto diffusibile
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Colonizzazione
Dopo l’adesione i batteri sopravvivono, aumentano di numero
e instaurano l’infezione.
La sopravvivenza implica la capacità di eludere le strategie
antibatteriche dell’ospite.
La moltiplicazione avviene se sono disponibili sostanze
nutritizie indispensabili alla moltiplicazione batterica.
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Colonizzazione
A volte i fattori di crescita e metaboliti necessari alla
moltiplicazione batterica sono presenti in particolari distretti,
e ciò può spiegare la localizzazione.
A volte la mancanza di tali fattori può spiegare la resistenza di
specie: ad esempio alcuni ceppi di Y. pestis richiedono
asparagina per la moltiplicazione e la presenza di asparaginasi
nel sangue di cavia (assente nel sangue di topo) può spiegare
l’assenza di patogenicità per la cavia.
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Fattori di virulenza dei parassiti extracellulari
I parassiti extracellulari devono poter sopravvivere all’azione
microbicida dei fagociti professionali
Quindi i fattori di virulenza più efficaci per questi parassiti
sono:
Esotossine ad azione antileucocitaria: Streptolisina O, emolisina stafilococcica ed anche la tossina difterica o la
tossina di P. aeruginosa
Fattori antifagocitari di superficie: la capsula batterica
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Caratteristiche principali delle esotossine e delle
endotossine
ESOTOSSINE
Attivamente secrete dalle cellule, raggiungono elevate
concentrazioni nel mezzo extracellulare
Prodotte dai gram-negativi e dai gram-positivi
Polipeptidi dal peso molecolare 10.000-900.000
Relativamente instabili: la tossicità è spesso distrutta
rapidamente al di sopra dei 60°C
Molto antigeniche: stimolano la produzione di anticorpi
neutralizzanti a titolo elevato
Convertibili in tossoide
Elevata tossicità: letale a piccole dosi (microgrammo) sugli
animali
Legano specifici recettori
Solitamente non inducono la febbre
Sintesi diretta da geni extracromosomiali (ad es. plasmidi)
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ENDOTOSSINE
Sono parte integrante della parete batterica dei gram-negativi.
Vengono rilasciate dopo la morte della cellula batterica e
anche in parte durante la replicazione. Non necessitano di
essere liberate per essere attive
Sono presenti unicamente nei gram-negativi
Complessi lipopolisaccaridici. E’ il frammento corrispondente
al lipide A il responsabile della attività tossica
Relativamente stabili: sopportano a lungo temperature al di
sopra dei 60°C
Scarsamente immunogene: stimolano la produzione di
anticorpi neutralizzanti di cui non è chiaro ancora il ruolo
protettivo
Non sono convertibili in tossoide
Moderatamente tossiche: letali a dosi 10-100 volte più elevate
Non legano specifici recettori
Inducono la febbre
Sintesi diretta da geni cromosomiali
Classificazione delle tossine batteriche*
Classe
Tossine cellulari
Gruppo
I.
II.
Tossine extracellulari
III.
IV.
Legate alla parete
cellulare
Intracitoplasmatiche
Batteri
gramnegativi
gramnegativi:
Shigella dysenteriae
Yersinia pestis
Bordetella pertussis
Vibrio cholerae
Esotossine stricto sensu grampositivi:
Corynebacterium diphtheriae
Staphylococcus aureus
Tossine parzialmente
endocellulari
neurotossina
tossina murina
tossina termolabile
enterotossina colerica
tossina difterica
emolisine (α, β, γ, δ);
leucocidina; tossina
epidermolitica; enterotossina
Streptococcus pyogenes
streptolisine O e S; tossina
eritrogenica
Clostridium perfringens
grampositivi:
Clostridium tetani
Clostridium botulinum
α-tossina
Dato il fine esemplificativo della tabella sono riportate solo le tossine più importanti
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Tossina
tossina tetanica
tossina botulinica
Meccanismo patogenetico dello shock.
Focolaio d’infezione
Ascesso
Polmonite
Peritonite
Pielonefrite
Cellulite
Batterio
Esotossina
Componente strutturale
Plasma
Monociti-macrofagi
Cellule endoteliali
Neutrofili
Mediatori endogeni
Citochine
TNF
IL-1, 2, 6, 8
Fattore attivante le piastrine
Endorfine
Fattore endoteliale
ad attività rilasciante
Metaboliti Acido arachidonico
Ciclossigenasi
Lipossigenasi
Prostaglandine
Leucotrieni
C5α
Chinine
Coagulazione
Depressore del tono miocardico
Miocardio
Vasi
Organi
Depressione
Dilatazione
Vasodilatazione
Vasocostrizione
Aggregazione leucocitaria
Disfunzione endoteli
Rene
Fegato
Polmone
Cervello
Disfunzione e alterazione
del metabolismo
SHOCK
Insufficienza renale
cardiaca
respiratoria
cerebrale
Ipotensione irreversibile
Morte
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Ripresa
