Meccanismi dell'azione patogena dei batteri, Università di Palermo

Microbiologia Medica

Studia i microrganismi che sono in grado di
moltiplicarsi in seno ai tessuti dell'organismo
ospite causando, con meccanismi diversi,
vari processi morbosi.
Questi microrganismi sono definiti patogeni

Rapporti tra Microrganismi e Ospite

Flora Microbica Residente

FLORA MICROBICA RESIDENTE (COMPOSTA DA
MICRORGANISMI RELATIVAMENTE STABILI IN UNA
DETERMINATA AREA)
FATTORI CONDIZIONANTI: ETA', DIETA, CONDIZIONI
IGIENICHE, ETC.
NON ESSENZIALE (ANIMALI GERM FREE)
MA COINVOLTA IN:

• ASSORBIMENTO DI NUTRIENTI
• SINTESI DI VITAMINA K
• INTERFERENZA BATTERICA

Flora Microbica Transitoria

FLORA MICROBICA TRANSITORIA (COMPOSTA DA
MICRORGANISMI PRESENTI PER ORE, GIORNI,
SETTIMANE)

Classificazione Ecologica dei Batteri

Dal punto di vista ecologico, i batteri possono
essere:
SAPROFITI : VIVONO NELL'AMBIENTE A SPESE DI
MATERIALE INANIMATO
(batteri ambientali)
PARASSITI : VIVONO A CARICO DI ORGANISMI
SUPERIORI
(parassitismo obbligato e facoltativo)

Rapporto tra Batteri e Ospite Parassitato (Simbiosi)

• Mutualismo : se vantaggioso per l'organismo ospite
• Commensalismo : se indifferente per l'organismo
  ospite

Patogenicità : se dannoso per l'organismo ospite
(patogeni obbligati e patogeni opportunisti)

Ruolo della Flora Microbica Normale (Microbiota)

Assorbimento dei nutrienti
Sintesi di vitamina B
12 e K
Stimolazione delle difese immunitarie
Interferenza batterica

Meccanismi di Interferenza Batterica

• Competizione per i recettori sulle cellule ospiti
• Concorrenza per le sostanze nutritive
• Produzione di sostanze antibiotiche o batteriocine
• Abbassamento del pH

Protezione
Malattia
Patogeni
Alta dose di inoculo
Antibiotici
Batteri della
flora normale
Fattori dell'ospite
(i.e. abbassamento
delle difese immunitarie)
Lume
Interferenza batterica
Stimolazione del
sistema immunitario
Flora
normale
Cellule della mucosa
Cellule della mucosa

Principali Microrganismi della Flora Microbica Normale dell'Uomo

Tabella 10.1 Principali microrganismi della flora microbica normale dell'uomo.

Distretto	Principali microrganismi
Cute	Staphylococcus, Corynebacterium, Propionibacterium, Micrococcus, Candida
Cavità orale	Streptococcus, Lactobacillus , Neisseria, Fusobacterium, Haemophilus, Actinomyces, Veillonella, Peptostreptococcus, Treponema
Tratto respiratorio	Streptococcus, Staphylococcus, Neisseria, Haemophilus, Actinomyces, Corynebacterium
Tratto gastrointestinale	Lactobacillus, Streptococcus, Prevotella, Bifidobacterium, Enterococcus, Enterobacteriaceae, Staphylococcus, Clostridium Peptostreptococcus, Peptococcus
Tratto urogenitale	Escherichia coli, Lactobacillus, Klebsiella, Proteus, Neisseria, Staphylococcus, Peptostreptococcus, Clostridium, Candida

Flora Microbica Normale per Distretto

Stomaco e Duodeno

Stomaco
(101-3 CFU/gr)
Duodeno
(101-3 CFU/gr)
Lattobacilli
Enterococchi
Lattobacilli

Digiuno e Ileo

Digiuno
(105-7 CFU/gr)
Enterobatteri
Enterococcus faecalis
Bacteroides
Bifidobacterium
Eubacterium
Peptostreptococcus
Peptococcus
Clostridi
Lattobacilli
Streptococcus
Staphylococcus
Ileo
(105-7 CFU/gr)

Colon

Colon
(1010-11
CFU/gr)

Flora Microbica Normale dell'Apparato Genito-urinario

• Vescica : sterile
• Uretra anteriore : 102-103 CFU/ml (stafilococchi,
  enterococchi, corinebatteri)
• Vagina
  Prime settimane di vita : lattobacilli
  Fino all'età prepubere: flora microbica mista
  (stafilococchi, streptococchi, corinebatteri e Escherichia coli)
  Pubertà : lattobacilli
  Menopausa : flora microbica mista

Rapporto Microrganismo-Ospite: Definizioni

• Patogenicità: dal greco "pathos" (sofferenza) indica la
  capacità di un microrganismo di indurre malattia
• Patogeno: è il microrganismo capace di provocare malattia
• Patogenesi: sequenza degli eventi che caratterizzano lo
  sviluppo della malattia e i meccanismi
  attraverso cui il patogeno causa la malattia

Virulenza e Fattori di Virulenza

Virulenza : rappresenta il grado di patogenicità e riflette
due caratteristiche del microrganismo:
Invasività: capacità di superare i meccanismi di
difesa dell'ospite e moltiplicarsi in vivo
Tossicità: abilità nel produrre sostanze tossiche
Fattori di virulenza : l'insieme dei meccanismi attraverso
cui il microrganismo causa malattia
(tossicità e invasività)

Interazioni tra Microrganismi e Uomo

Contaminazione: contatto accidentale e
transitorio tra microrganismo e ospite
Colonizzazione: moltiplicazione del
microrganismo nell'ospite senza alterazione
delle normali funzioni dell'ospite
Infezione: moltiplicazione di un microrganismo
potenzialmente patogeno nell'ospite
Malattia da infezione: processo patologico
causato dall'infezione
Periodo di incubazione: periodo di tempo che
intercorre tra l'ingresso del microrganismo
nell'ospite ed il manifestarsi dei primi sintomi
ESPOSIZIONE
ad agenti patogeni
ADESIONE
alle cellule ospiti
INVASIONE
dell'epitelio
COLONIZZAZIONE
e CRESCITA
TOSSICITÀ
INVASIVITÀ
DANNO AI TESSUTI
MALATTIA

Significato di Infezione Asintomatica e Malattia Clinica

Sia l'infezione asintomatica che la malattia clinica
hanno il medesimo significato:

• dal punto di vista della contagiosità, poiché
  determinano la diffusione del microrganismo ad ospiti
  recettivi
• dal punto di vista immunitario, poiche inducono una
  risposta umorale e cellulare

La Piramide delle Malattie Infettive

Morte
Malattia grave
Malattia lieve
(paucisintomatica)
Infezione senza malattia
(asintomatica)
Esposizione senza infezione
(Contaminazione)

Classificazione delle Infezioni Microbiche

Le infezioni microbiche possono essere distinte in :
Endogene: causate da batteri presenti
nell'organismo
Esogene: causate da batteri patogeni di provenienza
esterna all'organismo

Infezioni Endogene

I batteri presenti nell'organismo sono responsabili di
processi morbosi in seguito a cause diverse come:

• Trasferimento di un batterio commensale da un distretto
  anatomico abituale in un altro dove è in grado di provocare un
  processo infettivo (E. coli causa di infezioni delle vie urinarie)
• Alterazione dell'equilibrio ecologico tra specie microbiche
  presenti in un tessuto o distretto anatomico (Candidiasi del cavo
  orale, Clostridium difficile causa di enterite necrotizzante)
• Depressione della risposta immunitaria innata e specifica

Infezioni Esogene: Serbatoi

• Serbatoio umano e circolazione
  esclusivamente interumana
  (malati,
  portatori asintomatici e convalescenti)
• Serbatoio animale e circolazione in varie
  specie animali ma trasmissibili all'uomo
  (zoonosi)
• Serbatoio ambientale (terreno, acqua,
  alimenti)

Infezioni Esogene: Siti di Ingresso

Siti di ingresso dei microrganismi nell'ospite
Congiuntiva
Tratto
respiratorio
Bocca
Graffio
o lesione
Artropode
Capillare
Pelle
Tratto
urogenitale
Tratto
alimentare

Modalità di Trasmissione

Trasmissione Orizzontale

• Contatto diretto
  v Contatto diretto con secrezioni (goccioline)
  v Contatto sessuale
  v Morsicature e graffi
• Contatto indiretto
  v Oggetti contaminati (fomiti)
  v Inoculazione accidentale (aghi infetti)
• Veicolata
  v Ingestione di veicoli contaminati (acqua, alimenti)
  Via aerea (piccole goccioline, polvere)
  v Trasfusioni e trapianti d'organo
  vVettori (insetti,artropodi)

Trasmissione Verticale

Trasmissione verticale (Complesso TORCH)
v Transplacentare
v Perinatale (al momento dell'attraversamento del canale del parto)

Zoonosi

Si parla di zoonosi qualora gli animali siano
fonte di infezione
Es: Brucellosi (ovini, bovini, suini)
Peste (ratto domestico)
Carbonchio (bovini, ovini,)
Rabbia (cani, volpi, pipistrelli)
Toxoplasmosi (gatti, altri mammiferi)

Meccanismi Principali dell'Azione Patogena

Un batterio è definito patogeno per l'uomo quando è in
grado di determinare l'insorgenza di un processo
morboso.
I meccanismi principali dell'azione patogena sono:

• capacità di moltiplicazione in vivo;
• elusione della risposta immune;
• produzione di sostanze tossiche.

Fattori Condizionanti la Moltiplicazione Batterica "In Vivo"

ADESIVITA'
INVASIVITA'
EVASIONE DALLA FAGOCITOSI

Adesione alle Cellule Ospiti

Esempi di meccanismi di adesione batterica

Microrganismo	Adesina	Recettore
Staphylococcus aureus	Clumping factor A	Fibrinogeno
Staphylococcus spp.	MSCRAMM	Componenti della matrice extracellulare (fibronectina, laminina, collagene ecc.)
Streptococcus, gruppo A	Complesso LTA-proteina M Proteina F, MSCRAMM	Componenti della matrice extracellulare (fibronectina, laminina, collagene ecc.)
Streptococcus pneumoniae	Adesine e altre proteine	N-acetilesosamina-galattosio
Escherichia coli	Fimbrie tipo 1 Antigene del fattore di colonizzazione fimbrie Fimbrie tipo P	D-mannosio Ganglioside GM 1 Glicolipide di gruppo sanguigno P
Neisseria gonorrhoeae	Fimbrie	Ganglioside GD1
Treponema pallidum	P1, P2, P3	Fibronectina
Chlamydia trachomatis	Lectine della superficie cellulare	N-acetilglucosamina
Mycoplasma pneumoniae	Proteina P1	Acido sialico
Vibrio cholerae	Pili di tipo 4	Fucosio e mannosio

LTA, acido lipoteicoico; MSCRAMM, componenti batterici superficiali che riconoscono le molecole adesive della matrice.