Azione patogena dei batteri

B A T E R I O S P I T E Saprofiti Opportunisti Patogeni

I batteri hanno una distribuzione ubiquitaria in natura e spesso vengono a contatto con uomo e animali. La maggior parte di loro vivono nell’ambiente a spese di materiale inanimato e non riescono a superare le barriere difensive dell’ospite (saprofiti).

Tra i batteri parassiti per l’uomo esistono specie patogene, in grado di provocare malattie da infezione spesso trasmissibili.

Nel rapporto ospite – parassita i batteri in base al loro comportamento si differenziano in: simbionti commensali patogeni I batteri patogeni per l’uomo possono esercitare un parassitismo FACOLTATIVO o OBBLIGATO.

Potere patogeno di un batterio Capacità di un batterio di produrre danno in un organismo di una determinata specie

B A T E R I O Fattori genetici Capacità di adattamento ambientale Adesione tipi di cellule Resistenza alle difese dell’organismo Moltiplicazione Produzione di sostanze tossiche Patogenicità del batterio O R G A N I S M Razza Età Sesso Difese immunitarie

La patogenicità è la capacita’ del batterio di generare patologia ( il batterio si replica in vivo ed e tossico per l’ospite). La virulenza misura il grado di patogenicità del microrganismo (DL50, ID50) La carica batterica infettante indica il numero di batteri che causa infezione con il contagio.

Penetrare attraverso la cute o le mucose Batterio Colonizzare la superficie della cute e delle mucose Penetrare attraverso la cute o le mucose Resistere o interferire con i meccanismi di difesa dell’ospite Moltiplicarsi nei tessuti Causare danno ai tessuti

I fattori di virulenza di un batterio patogeno sono l’invasività (adesività, produzione di enzimi extracellulari e inibizione della fagocitosi) e la capacità di produrre tossine.

Azione patogena L’azione patogena del batterio, una volta considerate la carica batterica e le vie di penetrazione, si esplica principalmente attraverso la moltiplicazione in vivo e la produzione di tossine.

Adesione I batteri devono superare la repulsione elettronegativa che esiste fra la superficie della cellula batterica e quella della cellula epiteliale. E’ mediata da particolari strutture dette adesine. Batteri Gram-positivi: acidi lipoteicoici, glicopeptidi. Batteri Gram-negativi: proteine, fimbrie.

Moltiplicazione batterica in vivo Creare un microambiente favorevole Utilizzare particolari sostanze come fattori di crescita Adattarsi a condizioni sfavorevoli di crescita Localizzarsi in ambienti ove sono presenti particolari fattori di crescita Produrre particolari fattori per creare condizioni favorevoli alla crescita

Danno Costituenti strutturali Attività antifagocitaria Esoenzimi Diffusione dei batteri nei tessuti Tossine Responsabili del danno all’organismo

Alcuni costituenti strutturali: batteri Gram- positivi Capsula - acido ialuronico (S. pyogenes) - polisaccaridica (S.pneumoniae, S.aureus) - acido poli-diglutammico (B. antracis) Proteina M (S. pyogenes) Azione anti-fagocitaria Proteine F, R, T, G (Streptococchi di gruppo A) Proteina F: media l’adesione alle cellule epiteliali Proteina A (S.aureus) Si lega al frammento FC delle IgG impedendo la formazione dell’immuno-complesso

Alcuni costituenti strutturali: batteri Gram- negativi Capsula - Polisaccaridica (N. meningitidis, H. influenzae, K. pneumoniae, Enterobatteri) - Proteica (Yersinia spp.) Lipopolisaccaride (H. influenzae) - Danneggia l’attività delle ciglia causando danni all’epitelio respiratorio Alginato (P. aeruginosa) Lo strato mucoide di alginato protegge il batterio dalla fagocitosi

Alcuni esoenzimi: batteri Gram-positivi Ialuronidasi: depolimerizza l’acido ialuronico, sostanza fondamentale del tessuto connettivo (S. pyogenes, S.aureus) Collagenasi: dissolve il collagene, componente del tessuto muscolare (C. perfringens) Coagulasi: determina la precipitazione del fibrinogeno intorno alla cellula batterica, ostacola la fagocitosi (S. aureus) Stafilochinasi (S.aureus) – Streptochinasi (S. pyogenes) Convertono il plasminogeno in plasmina, enzima proteolitico capace di attaccare i coaguli di fibrina trasformandoli in prodotti solubili Catalasi: trasforma il perossido di idrogeno in acqua e ossigeno (S.aureus)

Alcuni esoenzimi: batteri Gram-negativi Fosfolipasi C (P. aeruginosa) Degrada lipidi e lecitina facilitando la distruzione dei tessuti Piocianina (P. aeruginosa) Catalizza la produzione di superossido e perossido d’idrogeno Proteasi: in grado di inattivare le IgA (N. gonorrhoeae) Ureasi: neutralizza gli acidi gastrici (H. pylori) Mucinasi: degrada la mucosa gastrica (H. pylori, V. cholerae)

Tossine Sono le principali responsabili del danno provocato all’organismo nelle varie infezioni batteriche. Esotossine: sostanze di natura proteica liberate all’esterno della cellula batterica, prodotte da batteri Gram-positivi e Gram-negativi. Endotossine: sostanze di natura lipopolisaccaridica, presenti nella membrana esterna dei batteri Gram-negativi.

Confronto Endo-tossine Lipopolisaccaridi EsotossineEsotossine Natura proteica Termolabili Immunogeni Neutralizzabili da anticorpi Profili di azione molto differenziati Estrema potenza Alcune attive per ingestione Endo-tossine Lipopolisaccaridi Termostabili Immunogeni, ma non neutralizzabili da anticorpi Profili di azione poco differenziati Meno potenti Inattive per ingestione

Endotossine LPS è detto endotossina ed è un componente della membrana esterna dei batteri Gram-negativi. E’ costituito da 3 regioni: lipide A, core e antigene O. Il lipide A costituisce l’endotossina vera e propria cioè la porzione tossica.

Endotossine Le attività biologiche delle endotossine sono numerose, multifattoriali e possono agire a diversi livelli dell’organismo. I principali effetti biologici: liberazione di alcune citochine; alterazioni della coagulazione del sangue; alterazioni degli endoteli vascolari che possono portare allo shock tossico.

Azione dell’endotossina batterica

In base all’organo bersaglio le esotossine possono essere distinte in: -Citolitiche. Danneggiano le membrane delle cellule bersaglio e ne causano la lisi. (streptolisina, emolisina) -Pantrope. Ledono quelle cellule provviste di recettori specifici che legano la tossina. (difterica, dissenterica, pertosse) -Neurotrope. Colpiscono le cellule del sistema nervoso centrale(SNC) o periferico (botulinica, tetanica, carbonchiosa) -Enterotossine. Attive sulla mucosa intestinale.

Tossina citolitica

Tossina colerica V. cholerae produce una tossina formata da due subunità A e B. La tossina completa si lega al recettore gangliosidico GM1 sulla membrana cellulare attraverso le subunità B; La porzione attiva (A1) della subunità A entra nelle cellule e attiva l’adenilato ciclasi che determina l’accumulo di cAMP; cAMP causa un’attiva secrezione di sodio, cloro, potassio, bicarbonato e acqua, fuori dalla cellula, nel lume intestinale.

Tossina difterica C. diphtheriae produce una esotossina A-B che si lega al fattore di crescita epidermica dell’eparina, presente sulle superficie di molte cellule in particolare cardiache e nervose. La tossina viene inglobata in una vescicola endocitica. La subunità A viene rilasciata nel citoplasma e catalizza la adenosina difosfato-ribosilazione del fattore 2 di allungamento (EF-2) bloccando la sintesi proteica della cellula ospite.

C.tetani produce due tossine: emolisina ossigeno-labile (tetanolisina) la cui attività biologica è sconosciuta ed una neurotossina termolabile (tetano spasmina) che agisce bloccando il rilascio di neurotrasmettitori per le sinaspi inibitorie, provocando una deregolazione delle sinapsi eccitatorie (paralisi spastica). C. botulinum produce una tossina altamente specifica per le terminazioni nervose colinergiche; blocca la trasmissione nervosa a livello delle sinapsi colinergiche periferiche prevenendo il rilascio del neurotrasmettitore acetilcolina (paralisi flaccida).

(inibisce la fagocitosi) Enterotossina (diarrea) Antigene O (inibisce la fagocitosi) Endotossina LPS (febbre) Plasmide di virulenza Fimbrie Tipo1 (aderenza) Flagello (motilità)