I Batteri di interesse medico: criteri
fondamentali per lo studio
Inquadramento dei batteri in un contesto generale
• Comprensione delle caratteristiche morfofunzionali
(conoscenza del meccanismo dell’azione patogena e dei
metodi di identificazione)
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Esempio: se diciamo “cocco gram positivo” deduciamo
automaticamente che:
È un batterio di forma rotondeggiante
Asporigeno
Immobile
Produttore di esotossineanna grossato:non copiarecopiare-immagine
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I batteri di interesse medico: criteri
fondamentali per lo studio
Aerobio o anaerobio?
La maggior parte sono aerobi-anaerobi facoltativi
Eccezione: brucella o batteri anaerobi
obbligati
Sporigeno o asporigeno?
Gli sporigeni sono solo bastoncini Gram+
del genere Bacillus e Clostridium
Quali terreni e condizioni di crescita?
Terreni ricchi, condizioni particolari (+ O2, CO2)
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Cosa dobbiamo sapere?
Caratteristiche generali del batterio
Meccanismo dell’azione patogena
Quadro clinico
Diagnosi di infezione
Farmaci/vaccini
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GLI STAFILOCOCCHI
GRAM POSITIVI
ASPORIGENI
CAPSULATI
IMMOBILI
AEROBI-ANAEROBI
FACOLTATIVI
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Varie modalità di divisione dei cocchi gram positivi
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Il genere Staphylococcus:
Al questo genere appartengono moltissime
specie estremamente diffuse nell’ambiente e tra
gli animali ma tra esse spicca per importanza
clinica S.aureus, una specie caratterizzata da
cellule di colore giallo (l’aggettivo aureus indica
il colore dell’oro)
Altra specie importante è S. epidermidis.
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Staphylococcus aureus
CRESCITA su comuni terreni di
coltura
A
Catalasi positivo
Produzione carotenoidi
Diffuso in uomo e animali di cui
costituisce parte della flora
normale (localizzato soprattutto
a livello del rino-faringe e sulla
cute)
A.
Colonie pigmentate in terreno
solido
B.
Coltura pura di Staphylococcus
colorata con colorazione di
Gram
B
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Staphylococcus aureus: i principali quadri patologici
Cute
e tessuti
Sistema
molli:
foruncoli, favi,
orzaiolo
nervoso centrale:
ascessi cerebrali
ed epidurali
sinusite
Apparato
respiratorio:
polmonite
Apparato
scheletrico:
osteomielite
Apparato
genito
urinario:
ascesso renale,
infezione
basse vie
urinarie
foruncoli
Batteriemia:
Diffusione ematica
polmonite
endocardite
impetigine
vomito
diarrea
TSS
SSS
osteomielite
cistite
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complicata da
ascessi
Sindrome
da
shock tossico:
TSS-1 e tossine
pirogene
Intossicazione
alimentare:
gastroenterite
(enterotossina)
Infezioni associate a impianti
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Strutture superficiali
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Metodi di identificazione
Campioni: tamponi, materiale purulento, sangue, broncoaspirato e liquor.
Esame microscopico: l’esame microscopico (cocchi Gram-positivi con la tipica
disposizione a grappolo) del campione, purché si tratti di materiale proveniente da
raccolte ascessuali chiuse o comunque da zone dell’organismo senza comunicazioni con
l’esterno
Esame
colturale:
piastre di agar sangue
addizionato del 7,5% di
NaCl con l’aggiunta di
mannitolo (terreno di
Chapman).
Colonie di S. aureus
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Colonie emolitiche
Le emolisine
Emolisina alfa: attività principale su eritrociti
di conigli
Emolisina beta: attività principale su eritrociti
di pecora e bue
Emolisina gamma: attività principale su
eritrociti di coniglio. uomo, pecora
Emolisina delta: attività principale su eritrociti
di uomo, coniglio, pecora, scimmia
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Staphylococcus aureus: varie
emolisine
Alfa-emolisi
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Beta-emolisi
produzione di ureasi (URE);
produzione di arginina deidrolasi (ADH);
produzione di ornitina decarbossilasi (ODC);
produzione di β-glucosidasi (ESC);
fermentazione del glucosio (GLU);
fermentazione del fruttosio (FRU);
fermentazione del mannosio (MNE);
fermentazione del maltosio (MAL)
fermentazione del lattosio (LAC);
fermentazione del trealosio (TRE);
fermentazione del mannitolo (MAN),
fermentazione del raffinosio (RAF);
fermentazione del ribosio (RIB);
fermentazione del cellobiosio (CEL);
riduzione dei nitrati (NIT);
produzione di acetoina (VP);
produzione di β-galattosidasi (βGAL);
produzione di arginina arilamidasi (ArgA)
produzione di fosfatasi alcalina (PAL);
produzione di pirrolidonil-arilamidasi (PYRA);
resistenza alla novobiocina (NOVO);
fermentazione del saccarosio (SAC);
fermentazione della N-acetil-glucosamina (NAG);
fermentazione del turanosio (TUR);
fermentazione dell’arabinosio (ARA);
produzione di β-glucuronidasi
(β-GUR).
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TEST BIOCHIMICI
di API 20 STAPH
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Identificazione mediante test biochimici
automatizzati
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Metodi di identificazione tradizionali e fondamentali
Test della catalasi: una goccia di soluzione al 3% di acqua
ossigenata viene posta su un vetrino a una piccola quantità della
colonia sospetta viene aggiunta alla soluzione. La formazione di
bolle (rilascio di ossigeno) indica la positività del test.
I batteri produttori di catalasi causano la liberazione di ossigeno
che, svolgendosi in forma gassosa, provoca la formazione di una
schiuma evidente intorno e sopra la patina batterica. S.aureus + H O
2 2
Distinzione con streptococchi e pneumococchi.
O2
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Metodi di identificazione
Test della coagulasi: mescolare, in una provetta, una piccola quantità
di
una brodocoltura dello stafilococco in esame con 1 o 2 ml di plasma citratato,
ricco in CRF (preferibilmente di coniglio) e incubare a 37°C; nel caso di
stafilococchi patogeni, entro 3 ore si produce un evidente coagulo, mentre gli
stafilococchi apatogeni lasciano inalterata la fluidità della miscela.
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Meccanismo dell’azione patogena: infezione piogena
Capsula e proteina A
moltiplicazione negli spazi intercellulari
Protezione dal killing
produzione di catalasi e superossidodismutasi
Lesione di elementi cellulari e diffusione
Tossine, esoenzimi
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Meccanismo dell’azione patogena: le tossine
Enterotossina: resistente all’azione di numerosi enzimi proteolitici e
mantiene inalterata la sua azione anche dopo esposizione a 100°C
(<30 min). [carni salate, cibi ricchi di carboidrati]
Sintomatologia nell’uomo: vomito, accompagnato in alcuni casi da
diarrea, dopo 1-6 h dall’ingestione del cibo. Inoltre salivazione,
crampi addominali e prostrazione.
Le enterotossine sono essenzialmente degli emetici, in grado di agire
sui visceri addominali dove lo stimolo raggiunge i nervi simpatici e il
vago.
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Meccanismo dell’azione patogena: le tossine
Cibo (Enterotossina)
Intestino (Attivazione linfociti T)
Liberazione di citochine proinfiammatorie
Infiammazione della mucosa
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(IL-1 febbre)
(diarrea)
Meccanismo dell’azione patogena: gli enzimi
Coagulasi: in combinazione con un fattore denominato CRF
(coagulase reacting factor) presente nel plasma di uomo e di
altre specie animali provoca la trasformazione del
fibrinigeno in fibrina. E’ in grado di creare la formazione di
uno strato protettivo di fibrina interno alla cellula batterica
(ostacolo alla fagocitosi)
Stafilochinasi: converte il plasminogeno presente nel plasma
in plasmina, permettendo una maggiore invasività
Ialuronidasi: depolimerizza l’acido ialuronico (presente nella
sostanza fondamentale del connettivo). Agisce da fattore
diffusore, facilitando la diffusione del processo infettivo e dei
prodotti tossici elaborati dai batteri.
Lipasi, esterasi, fosfatasi e DNAsi.
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No!
Maggiore
invasività
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Meccanismo dell’azione patogena: le tossine
Tossina epidermolitica o tossina esfoliativa: provoca la cosiddetta sindrome della cute
ustionata (scalded skin syndrome-SSS) o necrolisi epidermica acuta (prima infanzia).
Scollamento spontaneo di ampie zone degli strati superficiali dell’epidermide a causa
della rottura dei desmosomi. La tossina raggiunge l’epidermide per via ematica
Aree di scollamento
epidermico superficiale
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La Sindrome da Shock Tossico
Colonizzazione vaginale ad
opera di alcuni ceppi, favorita
dal flusso mestruale e dall’uso
di particolari assorbenti
interni. Alcuni casi anche
nell’uomo come conseguenza
di moltiplicazione del batterio
a livello delle mucose.
Produzione di una tossina in
grado di funzionare come
superantigene: capace di
produrre e rilasciare una serie
di citochine e una
iperproliferazione delle
celluleT.
Casi 1981-1993
p.i. 2 giorni. febbre improvvisa e molto alta,
diarrea, vomito, esantemi simili a
scottature, vertigini, confusione mentale,
indolenzimento muscolare. Elevata la
letalità.
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Sensibilità agli antibiotici e chemioterapici
Lo Stafilococco è uno dei batteri che più
frequentemente presenta il fenomeno della
farmaco-resistenza (soprattutto
nell’ambito dei ceppi diffusi in ambito
ospedaliero) a causa dell’uso
indiscriminato di antibiotici
Staphylococcus aureus rappresenta la
prima causa delle infezioni ospedaliere
negli Stati Uniti (resistenza alla
vancomicina)
Resistenza alla meticillina: il 30-50% degli
isolati in ambiente ospedaliero presenta
meticillino-resistenza (e a tutte le
penicilline semisintetiche resistenti alle
penicillinasi (cloxacillina, nafcillina etc)
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Storia della resistenza alla meticillina
1944 introduzione penicillina
- Ceppi di S.aureus resistenti
1961 introduzione Meticillina
- MRSA nel 1961
- attualmente il 40% degli S.aureus isolati sono MRSA
- oltre il 60% degli CNS isolati è meticillino-resistente
Fine anni ’70 utilizzazione dei farmaci glicopeptidici
- 1986 riconosciuta resistenza ai glicopeptidici nei CNS
- 1997 compaiono S. aureus con bassa resistenza alla vancomicina
- 2002 vengono isolati due ceppi di S.aureus altamente resistenti alla
vancomicina che hanno i l determinante di resistenza degli enterococchi
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vanco-R
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Genere Staphylococcus
STAFILOCOCCHI
Gram-positivi
immobili
anaerobi facoltativi
fermentanti glucosio
Coagulasi-positivi
S. aureus
Coagulasi-negativi (CNS)
S. epidermidis
S. haemolyticus
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Stafilococchi coagulasi negativi
•Capacità di produrre biofilm
•Elevata resistenza agli antibiotici beta-lattamici
•Diminuita sensibilità ai farmaci glicopeptidici
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Patologie provocate dagli stafilococchi
S. aureus
sindrome da shock tossico
intossicazione alimentare
infezioni di ferite
polmoniti
follicolite
CNS
batteriemie
endocarditi
infezioni da protesi articolari
infezioni da catetere
infezione cronica polimero associata
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Il Biofim
S. epidermidis colonizza la superficie di un polimero e
accumula ammassi di cellule multistratificate e circondate da
materiale extracellulare amorfo. L’insieme dei batteri
colonizzanti il polimero e il materiale extracellulare, per lo più
derivante dai carboidrati presenti nell’ambiente di coltura dei
microrganismi, costituiscono il cosiddetto biofilm.
Il biofilm sembra proteggere gli stafilococchi, che vi sono
inglobati, contro i meccanismi di difesa dell’ospite e contro
l’azione degli antibiotici e quindi esso appare, in qualche
modo, responsabile della virulenza di quei ceppi batterici che
sono genotipicamente antibiotico-resistenti e che, mostrando
una elevata adesività, sono difficili da eliminare
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Biofilm con Stafilocchi
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