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Pseudomonas aeruginosa Cattedra di Microbiologia.

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Presentazione sul tema: "Pseudomonas aeruginosa Cattedra di Microbiologia."— Transcript della presentazione:

1 Pseudomonas aeruginosa Cattedra di Microbiologia

2 Pseudomonas PseudomonadaceaePseudomonadi 140 specie

3 Habitat generale Suolo, acqua, ambienti mariniSuolo, acqua, ambienti marini Regolarmente presente sulle superfici delle pianteRegolarmente presente sulle superfici delle piante –Patogeni delle piante: lattuga, funghi –Contaminanti delle piante: fiori, insalata Occasionalmente presente sulla superficie di alcuni animaliOccasionalmente presente sulla superficie di alcuni animali

4 Caratteristiche generali Gram-negativoGram-negativo Non sporigenoNon sporigeno Bacilli diritti o leggermente curvatiBacilli diritti o leggermente curvati Mobile: uno o più flagelli polari; chemiotatticoMobile: uno o più flagelli polari; chemiotattico Aerobio: non fermentanteAerobio: non fermentante –Può utilizzare accettori di elettroni alternativi (NO 3 ) –Pseudomonas spp. utilizza > 150 sostanze come sorgenti carboniose

5 Caratteristiche generali Importante nella decomposizione aerobicaImportante nella decomposizione aerobica e nel recupero di sostanze utili per trasformazione e nel recupero di sostanze utili per trasformazione –Degrada sostanze quali: idrocarburi alifatici e aromatici, acidi grassi, insetticidi, naftalene, salicilati, toluene e altri inquinanti ambientali –Eccezioni: Teflon, Styrofoam, one-carbon sostanze ad un solo atomo di carbonio (metano, metanolo) Pigmenti: limitationi da ferro e acquisizione di ferroPigmenti: limitationi da ferro e acquisizione di ferro

6 Caratteristiche generali Elevata antibiotico-resistenzaElevata antibiotico-resistenza –13 plasmidi di resistanza conosciuti plasmidi ad ampio host-rangeplasmidi ad ampio host-range Transferimento a qualsiasi specie Gram-negativaTransferimento a qualsiasi specie Gram-negativa –Efficienti pompe defflusso –Formazione di biofilm

7 Patogeno umano Patogeni principaliPatogeni principali –P. (Burkholderia) mallei –P. (Burkholderia) pseudomallei Patogeni opportunisticiPatogeni opportunistici –P. aeruginosa nelle piante e negli animali –bassa virulenza –Colpisce sistemi di difesa degli ospiti compromessi

8 Habitat di P. aeruginosa Prevalentemente tutti i siti del corpoPrevalentemente tutti i siti del corpo –urinario, respiratorio, ferite, sangue Materiali ospedalieriMateriali ospedalieri –Soluzioni di antisettici e disinfettanti, acqua, soluzioni saline, utensili e strumentazioni mediche, unghie, etc. –Cibo (insalate) e fiori

9 Caratteristiche di P. aeruginosa Gram-negativoGram-negativo Terreno e acqua: ubiquitario nosocomialeTerreno e acqua: ubiquitario nosocomiale Bacilli con un solo flagello polare: fortemente mobileBacilli con un solo flagello polare: fortemente mobile Disponibile in forma planktonica o biofilmDisponibile in forma planktonica o biofilm Aerobio, ma utilizza anche NO 3 (anaerobio)Aerobio, ma utilizza anche NO 3 (anaerobio) non-fermentantenon-fermentante Versatile dal punto di vista metabolico: 75 sostanze organicheVersatile dal punto di vista metabolico: 75 sostanze organiche Temperatura ottimale: 37°C (T crescita fino a 42°C)Temperatura ottimale: 37°C (T crescita fino a 42°C) Tollerante ad alte concentrazioni di sale, antisettici, antibioticiTollerante ad alte concentrazioni di sale, antisettici, antibiotici

10 Colorazione di Gram di Pseudomonas aeruginosa

11 Pseudomonas aeruginosa: scanning electron micrograph, CDC

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13 The soluble blue pigment pyocyanin is produced by many, but not all, strains of Pseudomonas aeruginosa

14 Caratteristiche di P. aeruginosa Produce pigmenti solubiliProduce pigmenti solubili –Pioverdina: pigmento fluorescente (lampada di Woods) –Piocianina: pigmento blu in ambienti scarsi di ferroin ambienti scarsi di ferro Resistenza agli antibioticiResistenza agli antibiotici –Barriera di permeabilità di membrana, LPS –Formazione di biofilm –Plasmidi di resistenza (R) –Sistemi efficienti di efflusso Sensibilità agli antibiotici : fluorochinoloni, gentamicina and imipenemSensibilità agli antibiotici : fluorochinoloni, gentamicina and imipenem

15 Patogenesi di P. aeruginosa Infezioni opportunisticheInfezioni opportunistiche –Topo normale: LD 50 : 10 8 –Topo ustionato: LD 50 : <10 2 Infezioni nosocomialiInfezioni nosocomiali –3-5% pazienti che entrano in ospedale –20% pazienti che lasciano lospedale Compromissione delle barriere plus deficienza immunitariaCompromissione delle barriere plus deficienza immunitaria

16 Patogenesi di P. aeruginosa Patologie –Dermatiti –Infezioni dellorecchio –Lenti a contatto –Polmoniti acute e croniche –Endocarditi –Setticemie –Infezioni del tratto urinario (UTI)

17 Patogenesi di P. aeruginosa Adesione e colonizzazioneAdesione e colonizzazione Colonizzazione localeColonizzazione locale TossinogenicaTossinogenica Patologie disseminatePatologie disseminate

18 Adesione di P. aeruginosa Aderisce alle cellule epiteliali –Galattosio, mannosio o recettori degli acidi sialici Pili: estremità specializzate –Primo aminoacido: N-metil-fenilalanina –asialoG M1 gangliosidi esposti da neuraminidasi di P. aeruginosa (residui di acidi sialici) Fimbrie: recettori esposti da proteasi che degradano fibronectina delle cellule epiteliali

19 Adesione di P. aeruginosa Adesine: esoenzimi S che si attaccano a glicolipidiAdesine: esoenzimi S che si attaccano a glicolipidi Adesine: non definite che si legano alla mucinaAdesine: non definite che si legano alla mucina LPS: si lega al CFTR (regolatore di conduttanza transmembrana della fibrosi cistica)LPS: si lega al CFTR (regolatore di conduttanza transmembrana della fibrosi cistica) Biofilm: esopolisaccaride (alginato)Biofilm: esopolisaccaride (alginato)

20 Colonizzazione locale di P. aeruginosa Diffusione o disseminazioneDiffusione o disseminazione –Elastasi distrugge epiteli (polmoni) ed endoteli (vasi sanguigni)distrugge epiteli (polmoni) ed endoteli (vasi sanguigni) distrugge il collagene, IgG, IgA, complemento, fibronectinadistrugge il collagene, IgG, IgA, complemento, fibronectina Due componenti: LasA lega le proteine; LasB le digerisceDue componenti: LasA lega le proteine; LasB le digerisce –Proteasi alcaline lisa la fibrinalisa la fibrina –Citotossina proteina che forma poriproteina che forma pori –Due emolisine fosfolipasi e lecitinasifosfolipasi e lecitinasi –Ramnolipidi Non enzimaticiNon enzimatici un surnatante che solubilizza i fosfolipidiun surnatante che solubilizza i fosfolipidi

21 Invasione delle cellule ospiti Acquisizione endocitica delle cellule ospiti e traslocazione Invasine: geni batterici

22 Tossinogenesi di P. aeruginosa LPSLPS Esoenzima S (ExoS)Esoenzima S (ExoS) –escrezione di Tipo III : applicazione esogena che non uccide le cellule –ADP-ribosilazione –Effetti Scompensa cellule PMNScompensa cellule PMN Scompensa il signaling per le citochineScompensa il signaling per le citochine

23 Tossinogenesi di P. aeruginosa Esotossina A (tossina A)Esotossina A (tossina A) –Escrezione di tipo III –ADP-ribosilazione del fattore di elongazione di tipo 2 come la tossina difterica (distinta antigenicamente)come la tossina difterica (distinta antigenicamente) Differenti recettori dellospiteDifferenti recettori dellospite Attività locale necrotizzanteAttività locale necrotizzante –La tossina purificata è letale ExoUExoU –Non ancora ben studiata: inattiva i macrofagi

24 Colonizzazione locale di P. aeruginosa Mutazioni fenotipiche – da ceppi non mucoidi (smooth) a mucoidi Produzione di alginato (mucoide) Esopolisaccaride –Un operone composto da diversi geni Funzioni sconosciute –Adesine: alla mucina –Formazione di biofilm –Modifica in LPS dalla forma B: le catene dellantigene O sono caricate negativamente alla forma A: catene dellantigene O più corte, cambi nella combinazione degli zuccheri, gli zuccheri sono neutri Più resistenti alle defensine?

25 Disseminazione di P. aeruginosa (evasione batterica) Non chiaro come il batterio causa malattie sistemicheNon chiaro come il batterio causa malattie sistemiche Antifagocitario: LPS (serotipi), capsula, alginato, biofilmAntifagocitario: LPS (serotipi), capsula, alginato, biofilm Anti-anticorpo: Proteasi digeriscono IgG, IgAAnti-anticorpo: Proteasi digeriscono IgG, IgA Anti-complemento: proteasi; LPS, capsuleAnti-complemento: proteasi; LPS, capsule Anti-citochine: elastasi e proteasi alkaline degradano IFN- e TNFAnti-citochine: elastasi e proteasi alkaline degradano IFN- e TNF Endotossine (Lipid A del LPS) provoca febbre, ipotensione, coagulazione intravascolareEndotossine (Lipid A del LPS) provoca febbre, ipotensione, coagulazione intravascolare

26 Difese dellospite a P. aeruginosa Anticorpi opsonizzantiAnticorpi opsonizzanti –Fagocitosi Anticorpi anti-tossineAnticorpi anti-tossine Ancora alti livelli di anticorpi in pazienti infettati da P. aeruginosa affetti da fibrosi cisticaAncora alti livelli di anticorpi in pazienti infettati da P. aeruginosa affetti da fibrosi cistica

27 Chemioterapia Antibiotici efficaci : fluorochinoloni, amoxicillina, gentamicina, imipenemAntibiotici efficaci : fluorochinoloni, amoxicillina, gentamicina, imipenem Naturalmente resistenti alla maggior parte degli antibioticiNaturalmente resistenti alla maggior parte degli antibiotici –Imipenem entra via OprD 2 (outer membrane porin D 2 ) –Fluorochinoloni superano la membrana esterna secondo una via porino-independente legandosi al LPS caricato negativamente; cambi del LPS dalla forma B ad A –Pompa defflusso degli antibiotici: estrudono gli antibiotici fuori dalla cellula batterica

28 Summary Virulence Factors

29 Adhesins fimbriae (N-methyl-phenylalanine pili) polysaccharide capsule (glycocalyx) alginate slime (biofilm) Invasinselastase alkaline protease hemolysins (phospholipase and lecithinase) cytotoxin (leukocidin) siderophores and siderophore uptake systems pyocyanin diffusible pigment

30 Summary Virulence Factors Motility/chemotaxisFlagellaToxins Exoenzyme S Exotoxin A Lipopolysaccharide Antiphagocytic surface properties capsules, slime layers LPS

31 Summary Virulence Factors Defense against serum bactericidal reaction slime layers, capsules LPS protease enzymes Defense against immune responses capsules, slime layers protease enzymes

32 Summary Virulence Factors Genetic attributes genetic exchange by transduction and conjugation inherent (natural) drug resistance R factors and drug resistance plasmids Ecologic criteria adaptability to minimal nutritional requirements metabolic diversity widespread occurrence in a variety of habitats


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