LE TOSSINE La colonizzazione delle strutture esposte, Il superamento delle barriere, L’invasione dei tessuti profondi : comportano il danno anatomo- funzionale dell’ospite. Responsabili del danno possono essere sia i mediatori dell’ospite (pirogeni, enzimi lisosomiali, mediatori del sistema immune, etc..) che i fattori intrinseci di virulenza dei microrganismi tra cui: DANNO TISSUTALE

Le tossine sono responsabili del danno localizzato o sistemico che può derivare da: un effetto diretto sulle cellule dell’ospite un effetto indiretto, mediato all’interazione di tali molecole con componenti umorali o cellulari dell’ospite ….quindi

 La tossina di Bordetella pertussis favorisce l’aderenza del ceppo alle cellule epiteliali.  Geni che codificano per la sintesi di tossine di Escherichia coli enterotossici o di Vibrio cholerae sono associati a geni che controllano la sintesi di adesine, la cui espressione comporta, di conseguenza, la capacità del ceppo di aderire alle cellule ospiti e consentire alla tossina prodotta di interagire con lo specifico target recettoriale. All’attività tossica sono spesso associate altre funzioni che intervengono nel determinismo di altri caratteri di virulenza. ESEMPI:

CLASSIFICAZIONE In passato sono state classificate in: TERMOLABIL ESOTOSSINE Tossine di natura proteica, prodotte in basse concentrazioni e liberate dalla cellula in attivo metabolismo. TERMOLABILI ENDOTOSSINE: Tossine di natura lipoproteica (LPS) liberate in alte concentrazioni durante la lisi cellulare. Termostabili Tutto ciò non è vero e quindi non può essere, oggi, mantenuta una rigida classificazione

ESOTOSSINE Natura proteica Termolabili Immunogeni Neutralizzabili da anticorpi Profili di azione molto differenziati Estrema potenza Alcune attive per ingestione Confronto ENDOTOSSINE  Natura Lipopolisaccaridica  Termostabili  Immunogeni  Non neutralizzabili da anticorpi  Profili di azione poco differenziati  Meno potenti  Inattive per ingestione

DIFTERITE, IL TETANO, IL BOTULISMO, IL COLERA ETC danno da esse prodotto Le esotossine sono di natura proteica e rappresentano importanti fattori di virulenza in malattie, come la DIFTERITE, IL TETANO, IL BOTULISMO, IL COLERA ETC, nelle quali la sintomatologia clinica è legata esclusivamente al danno da esse prodotto. Per la loro natura chimica sono termolabili, di solito vengono inattivate da temperature superiori a 60°C. Fortemente immunogene. Mediante trattamento con formaldeide perdono il potere tossico, conservando quello antigenico (anatossine), il che le rende utilizzabili per la immunizzazione attiva (vaccinazione). I vaccini a base di anatossina vengono utilizzati nella profilassi attiva obbligatoria nei confronti di microrganismi responsabili di gravi patologie nell’uomo, quali la difterite e il tetano ESOTOSSINE

ATTIVE SULLE CELLULE DEL SISTEMA NERVOSO NEUROTROPEATTIVE SULLE CELLULE DEL SISTEMA NERVOSO Le più importanti sono quella tetanica e del carbonchio che sono attive sulle cellule del SNC, mentre la botulinica è attiva su cellule del sistema periferico. ENTEROTOSSICHEATTIVE SULLE CELLULE DELLA MUCOSA INTESTINALE Citotossiche: che causano danni evidenti alle cellule Citotoniche, danni non evidenti. PANTROPE ATTIVE SU TUTTE LE CELLULE, inibiscono la sintesi proteica,Tossina difterica (prototipo). Inibisce la sintesi proteica e causa necrosi dell'epitelio, tessuto nervoso, muscolo cardiaco e rene. Altre tossine specifiche Classificazione delle esotossine in base al bersaglio

Possono essere classificate in base alla loro attività Tossine che agiscono a livello extracellulare: la principale tossina che agisce a livello epidermico è la tossina epidermolitica prodotta da Staphylococcus aureus. Tossine che agiscono sulle membrane cellulari: sono le tossine citolitiche e le emolisine che portano alla lisi cellulare attraverso diversi meccanismi.

Sono tossine che presentano analogie strutturali e biochimiche. Sono costituite da due componenti (2 peptidi): subunità B (binding)/ subunità A (active) La subunità B (binding) media il legame al recettore della cellula ospite, favorendo la penetrazione della subunità A (active), responsabile di attività enzimatiche che si esplicano nella cellula bersaglio con conseguente danno. TOSSINE A-B tossine binarie

Subunità o peptide A rappresenta la tossina vera e propria. L’attività enzimatica della subunità A si può esprimere con diversi meccanismi che vanno da un’attività ADP-ribosilante (es.tossina colerica, pertossica, difterica) ad un’attività proteolitica (tossina tetanica e botulinica). Subunità o peptide B è responsabile della penetrazione intracellulare del peptide A attivato. I due peptidi sono legati da ponti disolfurici che vengono scissi dalle proteasi dell’ospite. Se i due peptidi vengono inoculati singolarmente sono del tutto innocui. A A B B

MECCANISMO D’AZIONE DELLE ESOTOSSINE Le tossine rilasciate dai batteri si legano a specifici recettori presenti su cellule bersaglio ed esplicano i loro effetti biologici: a) formando pori o canali transmembrana sulle membrane integre. (tossine di tipo I) b) danneggiando la membrana cioè agendo enzimaticamente sui fosfolipidi di membrana (Fosfolipasi C, emolisina termolabile di Pseudomonas aeruginosa). (tossine di tipo II) c) penetrando direttamente nel citoplasma delle cellule ospiti, attraverso un meccanismo di endocitosi recettore-mediato. (tossine di tipo III)

TOSSINE BATTERICHE DI TIPO A–B

Molte tossine hanno attività ADP-ribosilante. Il processo della ribosilazione consiste nell’aggiunta di un riboso sulla proteina bersaglio attraverso una molecola di NAD. È una modificazione post-traduttiva. Attività ADP- ribosilante

Tossina colerica Paradigma di tossina binaria 5 monomeri B circondano un monomero A Le parti B, reagendo con i recettori specifici,modificano allostericamente il complesso, traslocando attraverso la membrana cellulare il polipeptide A, che si scinde in una parte enzimatica attiva, ADP- ribosilante una proteina di membrana che controlla l’AMP ciclasi

E’ UN ESEMPIO DI TOSSINA DI TIPO III

Tossine (neurotrope) che interferiscono con il rilascio di neurotrasmettitori: Meccanismo d’azione della tossina tetanica: blocco delle sinapsi inibitorie della contrazione muscolare riflessa tossina tetanica tossina botulinica Meccanismo di azione della tossina botulinica: blocco della trasmissione dell’impulso a livello della giunzione neuromuscolare

 Sono tossine prodotte principalmente da Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa  Hanno azione citotossica esclusivamente nei confronti dei macrofagi e dei leucociti polimorfonucleati.  Il meccanismo d’azione consiste in una stimolazione irreversibile della Fosfolipasi C che provoca una massiva mobilitazione di Ca ++.  A sua volta questo provoca la fosforilazione di una proteina della membrana lisosomiale che perde la sua struttura e libera gli enzimi nel citosol, con conseguente morte cellulare. Leucocidine

INIBIZIONE DELLE ESOTOSSINE Sull’inibizione delle tossine batteriche si basa la risposta immunitaria attiva dei principali vaccini antibatterici Le tossine batteriche sono il principali bersaglio della sieroprofilassi Le anatossine o tossoidi sono tossine proteiche batteriche alle quali è stato artificialmente eliminato il potere tossico preservando le proprietà antigeniche Sono i costituenti dei principali vaccini antibatterici (vaccino antitetanico, antidifterico e antipertosse) ANATOSSINE

SI POSSONO DEFINIRE COME:

L’endotossina classica è il LIPOPOLISACCARIDE inserito nella membrana esterna dei Gram negativi

Lipide A di: Salmonella enterica serovar typhimurium

Le endotossine sono induttori non specifici dell’infiammazione; Inducono il rilascio di citochine, stimolano varie cellule a produrre delle citochine, incluse IL-1 e TNF. L’attività tossica è dose-dipendente Attivano il C’ della via alternativa del complemento.

POSSIBILE ENDOTOSSINA