Capsula, biofilm, flagelli, pili, e sporulazione

CAPSULA: strato lasso, viscoso polisaccaridico o proteico che circonda i batteri gram+ e gram– Nel caso sia poco aderente e poco uniforme per densità e spessore, questo materiale e’ definto strato mucoso o glicocalice Capsula e glicocalice

Capsula All’esterno della parete cellulare Ben definita: capsula Non definita: glicocalice generalmente polisaccaridica Spesso assente in vitro Presente in vivo e protettiva Scarsamente antigenica

Capsula FUNZIONI DELLA CAPSULA Adesione Inibizione fagocitosi e killing intracellulare Mimetismo immunitario Barriera ai detergenti

Funzione capsula: adesione aspecifica In Streptococcus mutans permette di aderire e colonizzare lo smalto dentale ed innescare il processo cariogeno Funzione capsula: adesione aspecifica

Killing microbico intracellulare Fagocitosi e Killing microbico intracellulare La fagocitosi e il killing microbico è quel processo operato dai leucociti polimorfonucleati, dai monociti, dai macrofagi che prevede l’attacco, l’ingestione e la distruzione dei batteri

Glycoprotein molecules known as pattern-recognition receptors are found on the surface of phagocytes. They are so named because they recognize and bind to pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) - components of common molecules such as peptidoglycan, teichoic acids, lipopolysaccharide, mannans, and glucans - found in many microorganisms. WEB PAGE FOR DR. KAISER'S MICROBIOLOGY COURSE (BIOL 230) THE COMMUNITY COLLEGE OF BALTIMORE COUNTY, CATONSVILLE CAMPUS. Copyright ｩ1995-2005 Gary E. Kaiser All Rights Reserved Updated: Feb. 27, 2006

Fagocitosi e Killing intracellulare mediato da anticorpi OPSONIZZAZIONE Fagocitosi e Killing intracellulare mediato da anticorpi The attachment of microbes and other foreign cells to phagocytes by antibody molecules such as IgG

Funzione capsula: inibizione fagocitosi The capsule covers the opsonin C3b bound to the bacterial cell wall so that it can't bind to C3b receptors (called CR1) on the surface of phagocytes.

Esempi di alcuni batteri che sintetizzano la capsula Streptococcus pneumoniae: agente di polmonite, meningite, otite Haemophilus influenzae di tipo b: agente di meningite, otite, sinusite Neisseria meningitidis: agente di meningite, meningoencefalite, polmonite Bordetella pertussis: agente della pertosse catarrale e parossistica Bacillus anthracis: agente dell’antrace cutaneo, polmonare, gastrointestinale

Biofilm

Un biofilm è una comunità strutturata di cellule batteriche racchiuse in una matrice polimerica autoprodotta ed adesa ad una superficie inerte o vivente. ……may protect bacteria from harmful enzymes, from changes in pH. ……can function as an adhesin, enabling the bacterium to adhere to host cells and environmental surfaces, colonize, and resist flushing. ……may contribute to virulence by protecting the bacterium against complement attack and phagocytosis and antibiotics.

BIOFILM Complessa struttura formata da una matrice di materiale capsulare contenente numerosi batteri che possono colonizzare ed invadere: Zone assai ampie di mucosa, e.g., Psudomonas aeruginosa nella mucosa respiratoria Fasce connettivali intermuscolari, e.g., fascite necrotizzante da alcuni ceppi di Streptococcus pyogenes

BIOFILM Superfici connettivali come le valvole cardiache, e.g., Streptococchi viridanti Materiali inerti come fili di sutura e impianti protesici come cateteri vescicali, protesi vascolari, protesi valvolari cardiache, shunt artero-venosi, lenti a contatto

Flagelli FLAGELLI: strutture a forma di corda, formati da subunità proteiche avvolte ad elica (flagellina) ancorati alle membrana batterica.

I flagelli forniscono mobilità ai batteri permettendo alla cellula di muoversi (chemiotassi) nella direzione delle sostanze nutritive o allontanarsi dalle sostanze tossiche Le flagelline sono dotate di proprietà antigeniche e rappresentano l’ antigene H dei batteri provvisti di motilità (e.g., Salmonelle, Vibrioni)

Struttura del flagello Il potenziale di membrana fornisce energia elettrochimica per il “motore” del flagello

Filamento assiale: flagello interno presente solo nelle spirochete Treponema pallidum = sifilide Leptospira = leptospirosi (meningite asettica, insufficienza renale e epatica) Borrelia bergdorferi = Lyme disease (lesioni cutanee o eritema migrante)

PILI o FIMBRIE: strutture proteiche (pilina), lineari, a centinaia intorno al batterio che favoriscono l’ adesività Pili (fimbriae) Cilia

Adesine Adhesins are proteins found in the cell wall of various bacteria that bind to specific receptor molecules on the surface of host cells and enable the bacterium to adhere intimately to that cell in order to colonize and resist physical removal.

Funzione dei pili: adesione. Come fattore di adesività le punte delle fimbrie contengono delle proteine (lectine) che legano specifici zuccheri (e.g., mannosio) Nomi alternativi: adesina lectine evasine aggressine Funzione dei pili: adesione.

Adesine Bordetella pertussis produces several adhesins: ･Filamentous hemagglutinin is an adhesin that allows the bacterium to adhere to galactose residues of the glycolipids on the membrane of ciliated epithelial cells of the respiratory tract. ･Pertussis toxin also functions as an adhesin. One subunit of the pertussis toxin remains bound to the bacterial cell wall while another subunit binds to the glycolipids on the membrane of ciliated epithelial cells of the respiratory tract. ･B. Pertussis also produces an adhesin called pertactin that further enables the bacterium to adhere to cells.

Pilo sessuale o Pilo F Si legano ad altri batteri e costituiscono un tubo per il trasferimento di segmenti di genoma. Questi pili sono codificati dal plasmide F

Spore e sporulazione

E’ coinvolta nella trasmissione di alcune infezioni umane Endospore. Sporogenesi, processo di formazione dell’endospora Strutture protettiva in cui il batterio sopravvive in uno stato di dormienza. Prodotta solo dai gram+ E’ coinvolta nella trasmissione di alcune infezioni umane da P.R. Murray, K.S. Rosenthal, G.S. Kobayashi, M.A. Pfaller Microbiologia EDISES

La spora FUNZIONE DELLA SPORA Resiste alla penetrazione di sostanze estranee Resiste all’essiccamento, alle radiazioni gamma e ultraviolette Sopravvive al calore (anche > 100°C) Resiste anche per anni nell’ambiente esterno

Bacillus anthracis: antrace Clostridium tetani: tetano Clostridium botulinum: botulismo Clostridium perfringens: gangrena gassosa

La spora contiene una copia completa del cromosoma, concentrazioni minime di proteine essenziali e ribosomi, alta concentrazione di calcio legato all’acido dipicolinico La spora ha una membrana interna, due strati di peptidoglicano e un rivestimento esterno (coat) proteico simil-cheratinico

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La sporogenesi richiede 6-8 ore 5 6 7 8 La sporogenesi richiede 6-8 ore

Germinazione della spora In condizioni ambientali favorevoli (acqua, calore, sostanze nutritive), la spora germina liberando la cellula batterica che dallo stato vegetativo può avviarsi ad uno stato germinativo La germinazione o trasformazione dello spore in cellule allo stato germinativo richiede circa 90 minuti

Spore tetaniche

Struttura del rivestimento batterico da P.R. Murray, K.S. Rosenthal, G.S. Kobayashi, M.A. Pfaller Microbiologia EDISES

Funzione dei rivestimenti batterici da P.R. Murray, K.S. Rosenthal, G.S. Kobayashi, M.A. Pfaller Microbiologia EDISES