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Patogenicità Capacità di un microrganismo di causare malattia infettiva Infezione Capacità offensive microrganismo ? Capacità difensive ospite Malattia infettiva Patogeni veri : es agenti della peste agenti del tifo Patogeni opportunisti: es Candida E. coli pneumococchi….. NB: quasi ogni microrganismo può causare malattia quando le difese dell’organismo sono indebolite o addirittura assenti Virulenza Principali fasi del processo patogenetico Grado di patogenicità di un microrganismo E’ la misura quantitativa della patogenicità. Viene espressa come il numero di cellule che determinano una risposta patologica nell’ospite in un dato periodo di tempo. La virulenza è generalmente espressa come il numero di cellule capaci di infettare (dose infettante 50) o uccidere ( dose letale 50) il 50% degli animali inoculati. Invasività: capacità di un microrganismo di proliferare nei tessuti dell’ospite fino ad inibirne le funzioni Tossicità: capacità di un microrganismo di produrre tossine che inibiscono le funzioni delle cellule dell’ospite o le uccidono Capacità adesive Interazione di strutture superficiali del batterio (adesine) con recettori specifici presenti sulle cellule dell’ospite o nella matrice intercellulare Esempi di fattori di patogenicità dei microrganismi Es: proteine delle fimbrie (E. coli, N. gonorrhoeae), acidi lipoteicoici della parete dei gram +….. La specificità per i recettori porta a una diversa sede di infezione (V. choleraemucosa intestinale…) 1 Produzione di materiale polisaccaridico extracellulare Formazione di un biofilm microbico su una superficie organica Favorisce la formazione di biofilm Biofilm: comunità di germi inclusi in un substrato di polimeri organici che aderisce ad una superficie naturale o artificiale Biofilm si formano in : carie dentaria, cistiti, sinusiti ecc Biofilm si formano su: protesi, cateteri vascolari e urinari La matrice polisaccaridica protegge i batteri dagli antibiotici, dalla fagocitosi e l’attività degli anticorpi La mancata eradicazione delle cellule batteriche all’interno del biofilm mantiene attivo il focus infettivo (cronicizzazione) Capacità di invadere le cellule ospiti (invasine) 1:adesione dei batteri alla superficie organica; 2. Colonizzazione; 3. Produzione di esopolimeri; 4: formazione di biofilm; 5: rilascio di batteri dal biofilm Salmonella Invading an Intestinal Mucosal Epithelial Cell Alcuni batteri producono molecole (chiamate invasine) che inducono la cellula dell’ospite a fagocitare il batterio inglobandolo in un vacuolo. Una volta all’interno della cellula il batterio si moltiplica. Sedi della replicazione - schema Conseguenze della penetrazione nella cellula ospite 2 Competizione fra cellule dell’ospite e batteri patogeni per il ferro: importanza dei siderofori Capacità di utilizzare le sostanze nutritizie dell’ospite (compresa la capacità di utilizzare il ferro grazie alla presenza di siderofori) Stimolazione della flogosi Difese contro la fagocitosi: capsula, leucocidine, catalasi ecc La flogosi è un meccanismo complesso di reazione dei tessuti e dell’organismo alla presenza di materiale estraneo La sua intensità dipende dalla quantità del materiale estraneo Gli agenti di infezione e i loro prodotti sono flogogeni: maggiore è la concentrazione dell’agente maggiore è la reazione infiammatoria Enzimi che favoriscono la diffusione nei tessuti : proteasi, ialuronidasi..… Esotossine Sono di natura proteica e possono essere neutralizzate da anticorpi specifici: l’immunità specifica protegge dai loro effetti Possono essere codificate anche da: DNA plasmidico (es enterotossina di E.coli, tossina di B. anthracis) DNA batteriofagico (tossina difterica, botulinica) In molte infezioni i sintomi e il danno sono causati dalla reazione infiammatoria alla presenza dell’agente e alla sua moltiplicazione La desinenza -ite indica la presenza di flogosi: faringite, otite, gastrite, polmonite, meningite, epatite ……… Esotossine Grosse molecole proteiche o complessi multimerici rilasciati dai batteri. Tossina binaria Varie esotossine presentano una struttura suddivisibile in due parti (tossine binarie): parte B (B: binding) che riconosce il recettore specifico sulla cellula sensibile e vi si attacca parte A (A: active) che penetra nella cellula e la danneggia Recettore cellulare 3 Tossina difterica: inibizione sintesi proteica Tossina difterica Prodotta da Corynebacterium diphteriae Polipeptide unico che viene scisso in due frammenti: il B reagisce col recettore e permette il passaggio del frammento A che provoca il blocco delle sintesi proteiche C. diphteriae: localizzazione alla mucosa orofaringea flogosi con formazione di pseudomembrane (difterite) produzione della tossina che danneggia organi e tessuti Difterite in Russia: anni 1980 vasta epidemia con > 4000 morti Tossina colerica Tossina binaria Le parti B reagiscono con i recettori specifici e permettono il passaggio del monomero A che interagisce con l’adenilato ciclasi: perturbazione nel passaggio di acqua e elettroliti Tossina tetanica Tossina colerica Il recettore per la tossina colerica è presente sulle cellule epiteliali dell’intestino tenue La tossina colerica fa aumentare la concentrazione intracellulare di AMPc Liberazione di ioni Sodio, Potassio, Bicarbonati, acqua ecc Perdita di un litro di acqua all’ora La patogenesi del colera è tutta dovuta alla esotossina Tossina tetanica Il frammento B si lega ai recettori nervosi periferici Il frammento A risale fino alle sinapsi inibitorie dei motoneuroni bulbari e spinali dove blocca il rilascio di mediatori chimici (glicina e GABA=acido gamma amino butirrico) I motoneuroni disinibiti, inviano impulsi continui che provocano una paralisi spastica (tetano) 4 Malattie a patogenesi esotossica: Sono quelle Tetano che in tutto o in gran parte devono la loro gravità all’azione delle esotossine Opistotono Le esotossine sono di natura proteica e pertanto sono degli antigeni: l’antigenicità delle esotossine resiste a vari trattamenti (es formaldeide) più che la tossicità Anatossine (= tossoide): tossine che sono state private del potere tossico ma non di quello antigene Risus sardonicus e trisma utilizzate come vaccino (vaccinazione anti difterica, antitetanica …) per stimolare la produzione di anticorpi che neutralizzano la tossina: protezione specifica dalle malattie a patogenesi esotossica Endotossine Fanno parte delle struttura dei gram negativi Anatossine (= tossoide): tossine che sono state private del potere tossico Tutti i gram negativi possiedono l’endotossina classica che è il lipopolisaccaride (LPS) della membrana esterna. E’ prodotta in eccesso; viene rilasciata dopo la lisi del batterio Antitossine: anticorpi anti tossina Concetto di : sieroprofilassi sieroterapia Endotossine Le endotossine, presenti nei vari batteri gram -, hanno tutte gli stessi meccanismi di azione Principali meccanismi di azione dell’endotossina: 1. non agisce direttamente sui tessuti ma stimola i macrofagi a rilasciare sostanze (TNF e IL-1) che causano gli effetti dannosi TNF (tumor necrosis factor): • agisce sugli endoteli causando aumento permeabilità vasale, vasodilatazione, ipotensione, shock emodinamico • agisce sul fegato con conseguente ipoglicemia • ecc Meccanismi di azione dell’endotossina: 2. Attiva il Complemento per la via alternativa: le grandi quantità di C3a e C5a (componenti del Complemento) danneggiano gli endoteli vascolari favorendo lo shock emodinamico 3. Attiva la cascata della coagulazione (attivando il fattore XII cioè il fattore iniziale della coagulazione) IL-1 (interleuchina 1): azione simile a TNF in più ha una azione pirogena (febbre) 5 Endotossine Sebbene il meccanismo d’azione delle endotossine sia simile in tutti i batteri gram-, la gravità degli effetti è in relazione alla specie e alla quantità di endotossina liberata Effetti: Piccolissime quantità di endotossina *: stimolazione delle difese immunitarie Piccole quantità di endotossina: febbre e stimolazione difese immunitarie Molteplici attività del lipopolisaccaride Grandi quantità di endotossina: effetti gravi (shock, coaculazione intravasale disseminata…) *piccolissime quantità di endotossine sono prodotte dalla flora associata 6
