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…)
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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
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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)
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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)
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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
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