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La risposta agli stress può rappresentare aspetti cooperativi all’interno della popolazione microbica e legati alla capacità di comunicare (Quorum sensing)

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Presentazione sul tema: "La risposta agli stress può rappresentare aspetti cooperativi all’interno della popolazione microbica e legati alla capacità di comunicare (Quorum sensing)"— Transcript della presentazione:

1 La risposta agli stress può rappresentare aspetti cooperativi all’interno della popolazione microbica e legati alla capacità di comunicare (Quorum sensing) e di aggregazione (Formazione di Biofilm)

2 QUORUM SENSING Meccanismo che permette di regolare una serie di geni in maniera dipendente dalla concentrazione batterica, tramite produzione e rilascio di molecole segnale, dette autoinduttori

3 I batteri producono recettori R sulla superficie che legano gli autoinduttori Innesco di segnali che portano alla espressione o repressione di geni

4 Sfruttando il “Quorum sensing”i batteri possono regolare: 1. Emissione di bioluminescenza 2. Crescita competitiva fra differenti popolazioni (es. produzione di antibiotici e batteriocine) 4. Induzione di fattori di virulenza nei batteri patogeni per piante e animali 5. Formazione di Biofilm sulle superfici 6. Trasformazione nei batteri Gram positivi

5 Identificato per la prima volta come una forma di regolazione della bioluminescenza nei batteri Vibrio fisheri GENI BERSAGLIO LuxR LuxI

6 Formazione di Biofilm I batteri colonizzano qualsiasi superficie: A- Inerti: legno metallo vetro plastica B- Tessuti vegetali e animali Microcoloniebatteriche sviluppatesi su un vetrino per micriscopia immerso in acqua I microrganismi che crescono sulle superfici sono racchiusi all’interno di biofilm

7 BIOFILM Insieme di cellule batteriche adese a una superficie e inglobate in una matrice polisaccaridica adesiva secreta dalle cellule stesse Formazione del biofilm 1. Formazione per adsorbimento di uno strato di sostanze organiche che favorisce la colonizzazione da parte di pochi batteri

8 2- Formazione di microcolonie e attivazione del “Quorum sensing Determina una modificata espressione genica che si manifesta con produzione di polisaccaridi della matrice, ma anche una maggiore espressione di fattori di adesione (es. pili e fimbrie) alla superficie

9 Formazione del Biofilm

10 Adesione Microcolonie Biofilm Cellula planctonica

11 Le dimensioni del biofilm variano in funzione delle condizioni ambientali: possono essere dell’ordine di micron o raggiungere dimensioni macroscopiche Feltri microbici nell’ambiente acquatico costituiti da comunità Microbiche differenti

12 Vantaggi dei batteri all’interno dei biofilm: 1- Difesa (Predatori, Essiccamento, Flusso di liquidi, Antibiotici, Sostanze tossiche, Fagocitosi 2- Permettono ai batteri di rimanere in una nicchia a loro favorevole (nutrienti) 3- E’ favorito lo scambio intercellulare: es. scambio di nutrienti 4- Favorito lo scambio genico orizzontale: vantaggioso dal punto di vista evolutivo

13 Biofilm in campo medico Biofilm e infezioni nell’uomo Biofilm e infezioni nell’uomo Infezioni o malattiaBiofilm (specie batterica principale) Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili (es. streptococchi) Otite mediaCeppi di Haemophilus influenzae Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es. stafilococchi) Infezioni del tratto gastro-intestinale Batteri enterici (es. Escherichia coli) EndocarditeStreptococchi gruppo viridans Polmonite associata a fibrosi cisticaP. aeruginosa

14 Biofilm in campo medico Colonizzazione batterica di protesi e dispositivi sanitari Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici Dispositivi contaminantiBiofilm (specie batterica principale) Lenti a contattoCocchi gram-positivi e P. aeruginosa Dispositivi per dialisiFlora batterica e fungina mista Cateteri urinariE. coli e altri bacilli gram-negativi Dispositivi endotrachealiFlora batterica e fungina mista Cateteri venosiS. epidermis Valvole cardiache meccanicheS. aureus e S. epidermidis Inneschi vascolariCocchi Gram-positivi Dispositivi ortopediciS. aureus e S. epidermidis Protesi di vari organiS. aureus e S. epidermidis

15 Biofilm in campo medico Placca dentale Formata da:- Batteri (60-70%) - Materiali organici salivari - Prodotti batterici extracellulari Formano un biofilm All’interno del Biofilm: produzione di acido lattico che: - abbassa il pH - solubilizza i cristalli di idrossiapatite (smalto) Formazione di una breccia nello smalto Raggiungimento della polpa dentale da parte di altri batteri

16 Biofilm nell’ambiente Reti di distribuzione dell’acqua I biofilms microbici si formano sulle superfici a contatto con l’acqua di tutti gli elementi che compongono le opere acquedottistiche: -condotte -serbatoi -sistema di tubazioni nel quale sono inseriti i dispositivi di erogazione alle utenze private La formazione di biofilm nelle reti idriche: -modifica le caratteristiche organolettiche dell’acqua -causa guasti operativi negli impianti idrici -condiziona l’efficienza dei processi di trattamento -causa problemi sanitari

17 I biofilms si manifestano soprattutto: - in corrispondenza di tratti della rete dove è ridotta la velocità di flusso dell’acqua (diramazioni, curve, raccordi, valvole) - dove si stabiliscono condizioni di potenziale ristagno (bracci morti, tubi delle utenze private, rubinetti, guarnizioni, raccordi e rompigetto, apparecchi per il trattamento domestico dell’acqua). In condizioni di dinamicità del sistema, i biofilms si distaccano dal substrato e, trasportati dall’acqua, giungono ai consumatori. La specifica architettura del biofilm rende inefficace l’azione dei biocidi

18 BIOFILM BIOFOULING Bio = vita Fouling= immondizia Incrostazione biologica BIOFILM BIOFOULING Bio = vita Fouling= immondizia Incrostazione biologica Formazioni che ornano la superficie degli oggetti rimasti sommersi in ambiente acqueo (carene delle barche, manufatti in pietra, metalli, plastica, cordami, conchiglie, tegumento dei grandi mammiferi)

19 BIOFOULING BIOFOULING Struttura metallica con abbondante presenza di biofouling Fouling su una carena di una nave durante le operazioni di carenaggio

20 MONUMENTI Patina verdastra che spesso ricopre statue o parti di edifici d’epoca Microrganismi fotosintetici (cianobatteri) che possono impiantarsi su superfici inerti (rocce, marmi) Producono danno: -estetico -microstrutturaleepilitici (restano in superficie) endolitici (penetrano negli strati sottosuperficiali) Possono essere presenti: -organismi eterotrofi -licheni

21

22 BIOFILM IMPIEGO PER FINI UTILI BIOFILM IMPIEGO PER FINI UTILI DEPURATORI DELLE ACQUE REFLUE EMISSIONI GASSOSE DELLE INDUSTRIE (BIOFILTRI)


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