Meccanismi di patogenesi batterica Le tappe del processo infettivo

La maggior parte delle infezioni è causata da patogeni opportunisti facenti parte della normale flora microbica apatogena dell’individuo (S. aureus, E. coli, Candida albicans) che scatenano malattia quando ad esempio introdotti in un sito non protetto (circolo ematico, tessuti) o a causa di terapie o immunocompromissioni

Infezioni Opportunistiche Batteri facenti parte della: Normale flora Skin Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis Propionibacterium acnes Intestine Enterobacteriaceae Ambiente (aria, acqua, cibo suolo)

Infezioni Opportunistiche Pazienti immunocompromessi

Opportunisti nosocomiali Nosocomiali: ad es., l’ospedalizzazione puo’ favorire l'infezione dell’orofaringe con bacilli gram negativi (Klebsiella e Pseudomonas species) che possono causare polmoniti

VIRULENZA: grado di patogenicità di un batterio POTERE PATOGENO: è la risultante di vari fattori che permettono al microrganismo patogeno di invadere e moltiplicarsi con conseguente danneggiamento dell’organismo ospite

Patogenicità fattori di virulenza carica batterica (numero iniziale di batteri che infettano) stato di salute, in particolare immunitario, dell’ospite

La patogenicità: la colonizzazione batterica nell’ospite La colonizzazione (capacità di invadere e moltiplcarsi) è la risultante dei meccanismi di virulenza che permettono al batterio di: 1. Aderire alle cellule dell’ospite; 2. Invadere i tessuti dell’ospite; 3. Resistere all’immunità innata ; 4. Evadere l’immunità adattiva 5. Competere per i nutrienti.

Meccanismi di virulenza da P.R. Murray, K.S. Rosenthal, G.S. Kobayashi, M.A. Pfaller Microbiologia EDISES

Le superfici corporee come siti d’infezione e di diffusione batterica Vie di accesso al corpo umano Le superfici corporee come siti d’infezione e di diffusione batterica da P.R. Murray, K.S. Rosenthal, G.S. Kobayashi, M.A. Pfaller Microbiologia EDISES

Siti di ingresso per i batteri da P.R. Murray, K.S. Rosenthal, G.S. Kobayashi, M.A. Pfaller Microbiologia EDISES

Adesione

Esempi di meccanismi di adesione batterica Adesine sono prodotte sia come componenti della parete cellulare, sia come pili o fimbrie. In tutti i casi l'adesione è permessa dalla presenza di recettori "specifici" da P.R. Murray, K.S. Rosenthal, G.S. Kobayashi, M.A. Pfaller Microbiologia EDISES

1. Mediante distruzione del tessuto Penetrazione 1. Mediante distruzione del tessuto 2. Mediante meccanismi invasivi che consentono di penetrare direttamente nelle cellule dell’epitelio

1. Distruzione del tessuto connettivo attraverso la produzione di esoenzimi Ialuronidasi: idrolizza gli acidi ialuronici, i mucopolisaccaridi acidi presenti nella matrice acellulare del tessuto connettivo ( S. aureus) Pneumolisina: di Streptococcus pneumoniae che distrugge le cellule epiteliali ciliate del polmone Mucinasi: di Helicobacter pylori che degrada la mucosa gastrica

I Sistemi di Secrezione Sistemi batterici in grado di iniettare all’interno della cellula ospite molecole tossiche Secrezione di tipo 3

Shigella Passing Through the Mucous Membrane
and Invading Mucosal Epithelial Cells A proposed model for invasion of epithelial cells of the colon. 1) The Shigella first cross the mucosa by passing through specialized cells called M cells. The M cell passes the Shigella on to a macrophage from which it subsequently escapes - possibly by inducing apoptosis, a programmed cell suicide. 2) The Shigella then uses its invasins to enter the mucosal epithelial cells from underneath. The invasins cause actin polymer rearrangements in the cell's cytoskeleton resulting in the bacterium being engulfed and placed in an endocytic vesicle in a manner similar to phagocytic cells. Once inside, the Shigella escape from the vacuole into the cytoplasm and multiply. 3) The Shigella are able to move through the host cell and spread to adjacent host cells by a unique process called actin-based motility. In this process, actin filaments polymerize at one end of the bacterium, producing comet-like tails that propel the Shigella through the cytoplasm of the host cell. 4) When they reach the boundary of that cell, the actin filaments push the Shigella across that membrane and into the adjacent cell. Le cellule M sono una sottopopolazione del MALT (Tessuto Linfoide Associato alle Mucose). Sono cellule altamente specializzate, e costituiscono il 10% delle cellule mucosali dell'intestino. Hanno una posizione specifica e se vengono spostate perdono parte della loro funzione che è quella di campionare gli antigeni discriminando ciò che è Self dal Non Self e mantenendo la tolleranza immunitaria. Hanno forma irregolare caratterizzata da microvilli (estroflessioni della membrana apicale corti ed irregolari) che producono enzimi idrolitici come le fosfatasi alcaline. Le cellule M acquisiscono per endocitosi sostanze solubili e solide (es. Batteri) tramite la membrana apicale e per mezzo di vescicolette vengono portate alla membrana basolaterale dove vengono rilasciate per esocitosi e processate dai macrofagi, i quali presentano l'antigene ad una Cellula T-Helper che stimolerà la produzione di IgA (perché presenti nelle secrezioni). Sono usate da alcuni batteri, come la Shigella, per penetrare nella sottomucosa intestinale per loro altrimenti irraggiungibile.

Tappe del processo infettivo Diffusione Il superamento delle barriere epiteliali comporta la penetrazione nei tessuti subepiteliali e, per alcuni batteri, il raggiungimento dei linfonodi, il passaggio nel circolo linfatico e quindi nel circolo ematico

Batteriemia: quando batteri responsabili di processi morbosi localizzati (ad es. polmoniti, enteriti) invadono il circolo ematico

Setticemia: quando si instaura una costante e massiccia presenza di batteri in circolo (e loro prodotti tossici)

Nel processo di diffusione il batterio deve necessariamente sviluppare meccanismi di evasione delle difese dell’ospite

The bacterium must be present in every case of the disease. I postulati di Koch (1890) The bacterium must be present in every case of the disease. The bacterium must be isolated from the diseased host & grown in pure culture. The specific disease must be reproduced when a pure culture of the bacterium is inoculated into a healthy susceptible host. The bacterium must be recoverable from the experimentally infected host.

Limitations of Koch's postulates (2003) Koch's postulates remain a useful benchmark in judging whether there is a causal relationship between a particular bacterium and a clinical syndrome. However, their usefulness is limited by the various factors: A bacterium that is usually part of the normal flora or is common in the environment may become a pathogen in certain situations Some bacteria that are part of the normal flora acquire extra virulence factors making them pathogenic, eg certain strains of E. coli can cause diarrhoeal disease, urinary tract infections (UTI) or meningitis. Some bacteria that are part of the normal flora can cause disease if they gain access to deep tissues by trauma, surgery, insertion of intravascular lines etc, e.g. Staphylococcus aureus In immunocompromised patients many free-living bacteria and components of the normal flora can cause disease, especially if introduced into deep tissues, e.g. Serratia marcescens Not all of those infected or colonised by a pathogenic bacterium will develop disease--subclinical infection is usually more common than clinically obvious infection. Some bacteria are not culturable in vitro (e.g. Mycobacterium leprae) or there may be no suitable animal model of infection.