Microbiologia: virus, batteri, funghi e meccanismi di infezione

Microbiologia Generale e Clinica

Microbiologia01/03/ 2023 MICROBIOLOGIA GENERALE E CLINICA IL compito della microbiologia di base è DARE LE INDICAZIONI SULLE CARATTERISTICHE GENERALE DEGLI MICRORGANISMI. Quella clinica, invece, è dedicata all'ambito sanitario, quindi come i microrganismi determinano una malattia, come può essere identificato, quali sono i materiali che vanno prelevati dal paziente per fare una diagnosi. Questo è essenziale perché molta parte della fase preanalitica, cioè quella che avviene prima della valutazione in laboratorio dei campioni, è compito del personale infermieristico dal prelievo del campione fino al momento in cui si fa giungere al laboratorio di analisi.

La microbiologia si occupa di studiare tutti quegli organismi che possono determinare una malattia nell'uomo, secondo la concezione classica, in realtà oggi si occupa non solo di microorganismi che possono causare una malattia, da quelli che sono definiti organismi patogeni che possono causare una patologia, ma si occupa anche di organismi che hanno un effetto positivo sull'organismo dell'ospite, grazie ad una serie di conoscenze acquisite nei secoli, ma soprattutto negli ultimi 50-20 anni.

Flora Batterica e Microbiota

La flora batterica intestinale, vaginale e orale. Flora oggi non può essere utilizzata perché negli ultimi 20 anni si è affermato il concetto di microbiota, molti associano questo termine al concetto del 2001-2005, ovvero all'insieme di batteri presenti nel nostro organismo. In realtà microbiota è molto più complesso, in quanto si comprendono i batteri, virus e miceti (che vivono normalmente all'interno del nostro corpo che sulla nostra superficie corporea), i miceti sono comunemente chiamati funghi e sono molto particolari con diverse caratteristiche. È importante il passaggio concettuale dalla flora batterica al microbiota. Parlare di flora batterica si faceva riferimento ai batteri presenti soprattutto a livello dell'intestino (troviamo alcune molecole digeribili, come fibre, e produrre delle vitamine in grado di sintetizzare). A livello vaginale, la flora batterica vaginale detta flora di Doderlein, un insieme di batteri che consente di utilizzare come substrato metabolico il glicogeno presente nelle cellule squamose dell'epitelio vaginale per produrre acido lattico che serve a mantenere basso il ph del canale vaginale intorno al 5,5 impendendo la colonizzazione da parte di organismi patogeni. A livello del cavo orale la flora batterica orale si pensava fosse quella coinvolta nelle malattie della bocca come carie, a livello della cute ci fossero batteri che provocavano problemi in età prepuberale per esempio acne, ad oggi questa visione è modificata. L'acido lattico è uno dei principali prodotti del metabolismo di vari batteri, l'acido lattico insieme a molecole semplici acido propionico sono molecole di acidi grassi a catena corta, che sono uno substrato fondamentale per il metabolismo batterico, ma sono anche prodotti che vengono rilasciati dai batteri nell'ambiente circostante e che concorrono a garantire il tono, la funzionalità di quelli che sono i tessuti su cui sono presenti i batteri.

Il termine flora fa pensare al mondo vegetale ma da 100 anni i batteri non sono più considerati appartenenti al mondo vegetale quindi non si parla più di flora.

Tipologie di Organismi e Strumenti di Osservazione

bacillus (rod shaped Bisogna parlare di una specifica tipologia facendo riferimento ai batteri o altre tipologie di organismi. Ognuno di quali presenta campo di specializzazione della microbiologia; osserviamo organismi, batteri come bacilli, spirilli, cocci batteri osservati con microscopio elettronico con effetto tridimensionale (la differenza tra Spherical (cocci) Spinilla (helical) microscopio ottico che è lo strumento tradizionale della microbiologia, e il microscopio elettronico ci consente di avere l'immagine con una struttura tridimensionale e ci offre immagini tutte in bianco e nero, perché non si usano coloranti ma dei Sali di contrasto che sono Sali di ferro Fosio, queste immagini sono a colori si utilizzano degli strumenti elettronici per colorare artificialmente, per differenziare la struttura e renderla più visibile, vediamo uno schema tridimensionale della struttura di un virus. Un virus è una particella, un organismo molto più piccolo dei batteri, con caratteristiche biologiche diverse. In basso a dx troviamo l'immaginedi microscopia ottica, dove osserviamo un altro tipo di organismo, un parassita, nello specifico uno protozoo con una coda cioè il flagello, strumento che consente all'organismo di potersi muovere nell'ambiente, non tutti gli organismi lo hanno, sono strutture accessorie o secondarie, queste servono a garantire una maggiore aggressività, sono elementi che consentono una virulenza, soprattutto quando si parla di batteri, che sono in grado di internare una patologia, quindi batteri patologi, consideriamo due elementi virulenza e patogenicità, i due termini sono complementari, la patogenicità in definizione è la capacità di determinare una patologia, grazie a delle strutture o di molecole che vengono prodotte e rilasciate da quel batterio, ad esempio le tossine che sono vere e proprie armi, oppure strutture degli elementi della parete batterica che li consente di essere patogeno. In base a poi a queste caratteristiche particolari di queste strutture, soprattutto di queste molecole che vengono prodotte e rilasciate o alla presenza di strutture accessorie avremo o una maggiore o una minore virulenza.

Hemophilus Influenzae e Patologie

Un batterio coinvolto in età pediatrica nel sistema nervoso e malattie respiratoria è l'Hemophilus Influenzae, non è responsabile dell'influenza, lo si credeva 50 anni fa, ma hanno visto che in realtà è un virus che determina l'influenza. Quindi l'haemophilus influenzae è un batterio che spesso da gravi patologie soprattutto respiratorie ma anche nel sistema nervoso centrale nei bambini fino ai 10-12 anni, ma non tutti gli emofili sono i grado di dare patologie, ma neanche tutti gli haemophilus influenzae, dipende dalla struttura del batterio come una capsula, cioè un involucro gelatinoso esterno che conferisce al batterio ulteriori caratteristiche di aggressività, quando consideriamo un microorganismo dobbiamo sempre ricordaci le sue caratteristiche strutturali e come possono causare le varie malattie.

Microrganismi Utili e Alimentazione

Ma i microrganismi non danno solo malattie, la scienza ha stabilito che i microrganismi possono essere utili all'uomo, in realtà di tutti quelli che sono i microrganismi che noi conosciamo, sono soltanto una piccolissima parte di quelli esistenti, soltanto un numero limitato da malattie all'uomo, tutti gli altri danno un effetto positivo sull'uomo, o sono utili all'uomo, perché i microrganismi possono essere utilizzati per creare degli alimenti. Nel pane e nella pizza ci sono dei lieviti che sono dei funghi, così come nella birra e nel vino, ci sono dei processi che permettono la fermentazione dell'alcool dovuto a dei batteri che sono i miceti che intervengono nel completamente del processo di fermentazione alcolica, come i saccharomyces cerevisiae che è il comune lievito di birra, ed è responsabile della fermentazione alcolica, così come della trasformazione degli zuccheri presenti nelle farine garantito da lievitazione.

La Nascita della Microbiologia

Tutto questo nasce con ANTONY VAN LEEUWENHOEK. Un ricercatore olandese che 3 creò uno strumento, il primo microscopio. Questo strumento è formato da due lamelle di ottone con al centro un micro foro e all'interno una lente convessa riuscì ad osservare quella che era presente in una goccia posta sulla punta di questa vite, e

• attraverso questa lente c'era un ingrandimento enorme di quello che era presente nella goccia, lui descrisse non i batteri, ad oggi si sa che lui aveva descritto anche sulla base dei suoi disegni, batteri, alghe e protozoi, lui li chiamò generalmente con termine latino animaletti e qui nacque la microbiologia, con la possibilità di osservare con il 2 microscopio questo mondo microbico di cui non si sapeva nulla.

Nel tempo sono state sviluppate una serie di teorie e dopo vari secoli fu messo a punto nel 1820, venne creato un microscopio con vari lenti per vedere varie strutture non visibili ad occhio nudo.

Il problema della microbiologia è che la stragrande maggioranza degli organismi di interesse nella microbiologia sono microscopici cioè al di sotto della capacità visibile dell'occhio umano, ci sono alcune eccezioni, ad esempio alcuni parassiti possiamo vedere pidocchi zecche, al verme solitario, che sono organismi macroscopici che noi possiamo vedere ad occhio nudo, ma virus o batteri no; quindi, dobbiamo utilizzare questi strumenti come il microscopio ottico.

Sviluppo del Microscopio Elettronico e Studi sui Batteri

Dopo altri anni, circa 80, arrivo il microscopio elettronico. Ma altri scienziati, nel frattempo, videro come funzionava la vita dei batteri. I batteri sono stati identificati all'inizio come microorganismi, sono quelli che hanno una maggiore storia di studio e di cui conosciamo molte cose.Nella metà del 1822 al 1895 con LOUIS PASTEUR, francese padre della microbiologia, ipotizzò, e più tardi venne confermato, vide che i batteri avevano un loro ciclo vitale autonomo perché tutti gli organismi macroscopici e microscopici non compaiono dal nulla per un dono divino, visto che c'è un processo biologico di base. Tramite un esperimento con mosce e capì come funzionava.

Robert Koch e le Malattie Infettive

Nello stesso periodo anche se dopo Pasteur, un altro scienziato tedesco che era ROBERT KOCH capì come si svilupparono le malattie, e come si sviluppano specialmente quelle infettive, mettendo a punto quelli che ancora oggi dopo 200 anni sono ancora dei concetti validi, e stato il primo a correlare la presenza di un microorganismo con una infezione. Una delle malattie da lui più studiata fu la tubercolosi, e il batterio responsabile della tubercolosi, il Mycobacterium tuberculosis oggi viene anche chiamato il bacillo di KOCH. Queste leggi, postulati di KOCH, sono a tutt'oggi valide.

La Scoperta della Penicillina

Una volta capito come funziona l'origine del processo effettivo che tenete presente fino a questa epoca le malattie erano considerate una maledizione divina quindi il peccatore veniva punito. Bisognava capire anche come superare queste malattie e come è accaduto spesso nella storia della scienza anche in questo caso la scoperta della cura fu casuale.

A metà del 900 Fleming fece un'osservazione casuale e vide che su una piastra dove aveva messo in cottura i batteri era stata contaminata da una muffa e questa muffa era cresciuta in un'area della piastra e intorno all'area della muffa non erano presenti i batteri.

Cosa è successo? Questa muffa aveva prodotto i suoi metaboliti e li aveva rilasciati nel terreno in crescita uccidendo i batteri presenti.

Questa è la nascita della penicillina chiamata così perché era questa molecola che poi fu ottenuta da Fleming che parte da questo fungo che era il Penicillium. Ecco perché si chiama penicillio il primo antibiotico e Penicillium perché somiglia ad un pennellino. Fleming per questa scoperta aveva letto dei documenti che erano di qualche anno prima e di qualcuno che aveva già prescritto questo effetto e che era un italiano napoletano che aveva scoperto come la presenza di muffe in un pozzo riduceva la presenza di organismi, e quando erano presenti le muffe nel pozzo le persone non si ammalavano, mentre quando andavano a pulire il pozzo per togliere le muffe subito dopo le persone iniziavano ad ammalarsi. Il limite di questo che non poté completare questa sua ricerca.

Antibiotico Resistenza

A Fleming va riconosciuto il fatto di aver visto molto avanti perché egli quando gli fu attribuito il premio Nobel espresse una grave preoccupazione dicendo letteralmente che se si fosse abusato in maniera idiota l'uso della penicillina per curare tutte le malattie presto i microorganismi avrebbero preso il sopravvento, infatti, oggi abbiamo un serio problema quello dell'antibiotico resistenza.

Abbiamo molti batteri che sono in grado di resistere all'azione degli antibiotici e non solo gli antibiotici di base come la penicillina ma anche antibiotici molto potenti. Questo è come curare le malattie infettive ma si pensò anche come prevenirle.

Prevenzione delle Malattie Infettive: i Vaccini

Prevenire le malattie infettive con i vaccini che risalgono alla medicina antica dove si utilizzava la tecnica della vaiolizzazione per prevenire il vaiolo, che poi è stata ripresa nel corso della storia e negli anni recenti e oggi abbiamo una serie di vaccini ed alcuni vaccini sono obbligatori per legge (epatite B) e in alcuni casi questi vaccini sono stati in grado di debellare completamente alcune malattie in tutte il mondo infatti oggi il vaiolo non esiste più perché la campagna internazionale di vaccinazione contro il virus del vaiolo ha consentito di far scomparire completamente la malattia. In estate ce stato l'allarme del vaiolo delle scimmie che è determinato da un virus simile al vaiolo dell'umano ma che colpisce generalmente le scimmie.

Essendo molto simile ed essendo noi dei primati delle scimmie a volte questi virus possono colpire l'uomo e chi è stato colpito erano soggetti giovani che erano privi del vaccino del vaiolo in quanto dopo che è scomparso il vaiolo la vaccinazione è stata sospesa in tutto il mondo.

Il vaiolo delle scimmie è stato bloccato per tempo e oggi ci sono solo casi occasionali. Un altro successo della vaccinazione è stato debellare ma non ancora quindi sono ancora presenti in circolazione i virus responsabili della poliomielite.

La poliomielite era una malattia dovuta sempre ad un virus intestinale che si acquisisce mangiando e bevendo cibi contaminati ed era una malattia in grado di distruggere le cellule motorie del sistema nervoso