Meccanismi di patogenesi batterica 3: Il danno o la malattia

Azione patogena dei batteri mediata da prodotti del metabolismo Danno tissutale aspecifico da prodotti del metabolismo: Il metabolismo batterico, specialmente la fermentazione, produce acidi, gas e prodotti tossici per i tessuti

Azione patogena dei batteri mediata da fattori di virulenza Danno tissutale da enzimi degradativi Produzione di tossine *esotossine *endotossine Superantigeni

Azione patogena dei batteri mediata da fattori di virulenza Danno tissutale da enzimi degradativi

Danno tissutale da enzimi degradativi-2 Durante la crescita i batteri producono enzimi degradativi che danneggiano i tessuti dell’ospite Gli anaerobi producono fosfolipasi C, collagenasi, proteasi, ialuronidasi Gli stafilococchi possono produrre ialunoridasi, fibrinolisina, lipasi, nucleasi Gli streptococchi producono streptolisina, streptochinasi, ialunoridasi

Leukocidin. Leukocidin causes lysis of white blood cells by damaging the cell membrane of phagocytes and possibly its lysosomes. It is produced by various pyogenic bacteria including Staphylococcus aureus and Streptococcus pyogenes

Pneumolysin, produced by Streptococcus pneumoniae Pneumolysin, produced by Streptococcus pneumoniae. Pneumolysin binds to cholesterol and puts pores in host cell membranes. It damages ciliated epithelial cells, lung tissue, and vascular endothelial cells. Elastase, produced by Pseudomonas aeruginosa. This toxin destroys elastin, a protein that is a component of lung tissue. Hemolysins, proteases, DNases, and streptokinase, produced by Streptococcus pyogenes. These hydrolytic enzymes destroy red blood cell membranes, cellular proteins, DNA, and fibrin respectively. The tissue damage due to these enzymes causes inflammation.

Fattori di virulenza degli stafilococchi

Tossine che agiscono a livello della superficie cellulare: Principali gruppi di esotossine-1 (classificate per meccanismo d’azione) Tossine che agiscono a livello della superficie cellulare: Le tossine emolitiche (emolisine o citolisine) enzimi che producono pori nella membrana cellulare, digeriscono materiali cellulari, alterano la composizione della membrana

Exotoxin B, produced by rare invasive strains of group A beta streptococci (Streptococcus pyogenes). This exotoxin is a protease that destroys muscles (myositis) or the sheath that covers the muscle (necrotizing fasciitis).

The exotoxins of Clostridium perfringens. Gangrena gassosa = forma mista diarroico-dissenterica con formazione di gas indotta da: * alpha toxin (lecithinase): increases the permeability of capillaries and muscle cells by breaking down lecithin in cytoplasmic membranes. This results in the gross edema of gas gangrene. * kappa toxin (collagenase): breaks down supportive connective tissue (collagen) resulting in the mushy lesions of gas gangrene. * mu toxin (hyaluronidase): breaks down the tissue cement that holds cells together in tissue.

Colite pseudomembranosa = sindrome dissenterica Toxin A and Toxin B, produced by Clostridium difficile. Toxin A damages intestinal mucosal cells so they can no longer control water movement. It may also attract and destroy neutrophils, causing them to release their lysosomal enzymes for further tissue damage. Toxin B also damages mucosal cells. Colite pseudomembranosa = sindrome dissenterica

Fattori di virulenza degli stafilococchi

Azione patogena dei batteri mediata da fattori di virulenza Produzione di tossine *esotossine *endotossine

Le tossine batteriche-1 Le esotossine sono proteine dimeriche costituite da subunita’ A (active, e.g., tossico) e B (binding, e.g., legante). Sono prodotte da batteri gram+ e gram– e secrete nell’ambiente esterno

Le componenti B si legano ai recettori cellulari La componente A si trasferisce all’interno della cellula e induce il danno cellulare

Principali gruppi di esotossine (vecchia classificazione) Tossine neurotrope,e.g., tossina tetanica e botulinica Enterotossine, e.g, tossina colerica, enterotossine di E. coli Tossine pantrope, e.g., tossina difterica, tossina di Shiga prodotta da Shigella dysenteriae

Tossine che agiscono a livello della superficie cellulare: Principali gruppi di esotossine-1 (classificate per meccanismo d’azione) Tossine che agiscono a livello della superficie cellulare: Le tossine emolitiche (emolisine o citolisine) enzimi che producono pori nella membrana cellulare, digeriscono materiali cellulari, alterano la composizione della membrana

* tossina termolabile di E. coli Principali gruppi di esotossine-2 (classificate per meccanismo d’azione) Tossine che alterano il contenuto intracellulare di AMP- ciclico (azione catalitica ADP-ribosilante): * tossina colerica * tossina pertossica * tossina termolabile di E. coli

Aumento dell’AMPc mediato dalla tossina pertossica provoca diversi danni in conseguenza delle diverse cellule bersaglio (inibizione attività macrofagica, leucocitosi, aumentata produzione di insulina) PERTOSSE: affezione della prima infanzia con esordio infiammatorio naso-faringeo e successivo interessamento delle vie aeree inferiori con accessi parossistici di tosse, fenomeni broncospastici con difficoltà inspiratorie

Principali gruppi di esotossine-2 (classificate per meccanismo d’azione) Tossine che alterano il contenuto intracellulare di AMP- ciclico (azione enzimatica adenilato ciclasica): * Fattore I o edema factor di Bacillus anthracis: e’ una adenilato ciclasi batterica che provoca aumento di AMPc intracellulare Fattore II: la componente B della tossina Fattore III: metalloproteasi

Tossine che inibiscono la sintesi proteica cellulare: Principali gruppi di esotossine-3 (classificate per meccanismo d’azione) Tossine che inibiscono la sintesi proteica cellulare: * tossina difterica * tossina di Shiga di Shigella dysenteriae * tossina A di Pseudomonas aeruginosa

Tossina difterica

Attività catalitica ADP-ribosilante con bersaglio rappresentato da EF-2

Principali gruppi di esotossine-4 (classificate per meccanismo d’azione) Tossine (neurotrope) che interferiscono con il rilascio di neurotrasmettitori: * tossina tetanica * tossina botulinica

Meccanismo d’azione della tossina tetanica: blocco delle sinapsi inibitorie della contrazione muscolare riflessa

Meccanismo d’azione della tossina tetanica: blocco delle sinapsi inibitorie della contrazione muscolare riflessa

Meccanismo di azione della tossina botulinica: blocco della trasmissione dell’impulso a livello della giunzione neuromuscolare

Proprietà delle tossine batteriche di tipo A–B

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)

Le tossine batteriche-2 L’endotossina e’ il lipolisaccaride (LPS) che costituisce il rivestimento esterno dei batteri gram negativi E’ prodotta quindi dai solo batteri gram–

Parete cellulare dei gram-negativi LIPOPROTEINA DI BROWN: legame covalente tra il peptidoglicano e ancora la membrana esterna Parete cellulare dei gram-negativi

Antigene O: polisaccaride lineare formato da 50-100 unita’ saccaridiche, permette di distinguere tra sierotipi (ceppi) di una stessa specie batterica Il lipide A, formato da un disaccaride di glucosammina fosforilata e acidi grassi, e’ responsabile dell’attivita’ endotossica dell’LPS Core: polisaccaride ramificato essenziale per la struttura del batterio

L’endotossina si produce per lisi cellulare

Le diverse attività del lipopolisaccaride

Tossicità mediata dell’endotossina

Autoinduttori dei gram-negativi Acil-omoserina-lattoni