Bordetella Pertussis e Neisseria: caratteristiche e patogenesi

Data

15/12/2023 Prof.ssa Rossella Grande

Argomenti

Bordetella Pertussis

Oggi affronteremo tre microrganismi. Partiremo con la Bordetella, in particolare Bordetella Pertussis, agente eziologico della pertosse per poi passare a Neisseria, in particolare Neisseria Meningitidis.

BORDETELLA PERTUSSIS

Andiamo a vedere quali sono le caratteristiche dei microrganismi appartenenti al genere Bordetella.

• Hanno una morfologia cocco- bacillare Sono dei microrganismi Gram negativi
• Sono piuttosto piccoli
• Sono microrganismi mobili
• Sono aerobi stretti
• Non hanno particolari esigenze nutrizionali.

È stata rilevata la loro sensibilità ad alcune sostanze tossiche e ad alcuni metaboliti presenti nei terreni di coltura. Le specie possono essere classificate sulla base di diverse proprietà, in particolare modo leproprietà biochimiche, gli antigeni di superficie ed alcune caratteristiche legate alla crescita. Il genere comprende diverse specie, in particolar modo quella che noi affronteremo è la Bordetella Pertussis, agente responsabile della pertosse, che è soprattutto una patologia pediatrica e viene anche definita tosse asinina. La Bordetella Pertussis è responsabile della forma più lieve di pertosse, mentre la Bordetella bronchiseptica è legata a malattie respiratorie soprattutto negli animali e Bordetella ... (non capisco la parola) che è responsabile di sepsi. Relativamente alla patogenesi di questo microrganismo dobbiamo dire che, affinché esso causi la patologia, è necessario che riesca a penetrare all'interno dell'ospite e a colonizzare le mucose. È importante che riesca a penetrare attraverso delle lesioni particolari per colonizzare le cellule epiteliali ciliate del tratto respiratorio. Una volta avvenuta l'adesione, il microrganismo va incontro a replicazione e successivamente va ad indurre un danno a livello tissutale che viene indotto attraverso la produzione di tossine. Le adesine rappresentano un grande fattore di virulenza perché consentono la colonizzazione da parte del microrganismo . In particolar modo ne sono state identificate due:

• Pertactina
• Emoagglutinina filamentosa

Queste adesine presentano una particolare sequenza costituita da un'arginina, una glicina ed un aspartato. Essa sembri essere coinvolta nel legame con delle glicoproteine solforate presenti a livello delle membrane delle cellule ciliate che prendono il nome di integrine.Queste adesine sono in grado di mediare il legame con CR3, un recettore di natura glicoproteica che si trova sulla superficie dei macrofagi. Questi microrganismi sono dotati anche di altre strutture accessorie come per esempio le fimbrie, che sono delle strutture importanti perché aiutano nella colonizzazione e sono coinvolte nel legame con le cellule ciliate. L'interazione con con recettori cellulari comporta la fagocitosi dei batteri, i quali una volta che hanno internalizzato le cellule target, sono in grado di moltiplicarsi anche al loro interno sopravvivendo e rimanendo protetti dall'azione degli anticorpi.

Tossine prodotte dal microrganismo

• La tossina della pertosse, che è di tipo AB, costituita da una serie di sub-unità. In realtà la sub-unità Active rappresenta la porzione tossica denominata con sub-unità S1, mentre la sub-unità B rappresenta la sub- unità di legame per i recettori ed è composta da 5 componenti diverse, 5 unità di legame che vanno dalla S1 alla S5. Sembra avere una struttura a ciambella.

Tra queste sub-unità, quelle maggiormente studiate sono state l'S2 e l'S3. L'S2 si lega ad un glicolipide che è un acetil-ceramide presente sulla superficie delle cellule ciliate, mentre l'S3 va ad interagire con dei recettori presenti sui fagociti. Sembra che questa interazione vada ad aumentare la produzione del CR3, favorendo un legame più stretto con le altre due adesine cioè l'emoagglurinina filamentosa e la peractina. L'S1 è la componente tossica ed ha attività dibiribosilante nei confronti della proteina G regolatoria, che va a regolare l'attività dell'enzima adenilato-ciclasi. Va ad attaccare l'adp ribosil alla proteina G in modo da inibirla e in modo tale che l'adenilato ciclasi trasformi atp in amp ciclico. Un aumento dell'amp ciclico comporterà uno squilibrio elettrolitico con il rilascio di liquidi, quindi un incremento delle secrezioni respiratorie e della produzione di muco che è il componente principale di questa patologia.

Bordetella pertussis

CyaA synthesis Acylation K860, K983 Model of the CyaA cell intoxication process Structural model of CyaA Type 1 secretion system C Secretion & calcium binding C C C CD11b/CD18 Cell receptor CaM Cytosol CAMP Plasma membrane Eukaryotic cell ATP

MECCANISMO D'AZIONE della tossina

La tossina va ad interagire con dei recettori all'interno della cellula ospite. Recettori come delle glicoproteine, interagisce alla base, quindi a livello delle componenti B CON IL RECETTORE, E COMPORTA un'internalizzazione della tossina con la formazione dell'endosoma che passa sia attraverso l'apparato del Golgi e poi dirigersi verso il RE, dove si ha la dissociazione della componente B dalla componente A. La componente A esce dall'endosoma e va ad agire sulla proteina G effettuando l'attività dibiribosilante. Essa ini bisce l'azione della proteina G la quale non può più intervenire sul processo di trasformazione dell'ADP in AMP ciclico. (Possibile domanda d'esame: vi ricordate quale altra tossina ha attività dibiribosilante? La tossina colerica, la tossina difterica, che non va sull'adenilato ciclasi, ma va sul fattore F2 che bloccare la sintesi proteica).

Altre tossine prodotte dal microrganismo

Questo microrganismo produce anche 4 altre tossine:

• Adenilato ciclasi emolisina che ha un 'azione bifunzionale. Ha attività emolitica e adenilato- ciclasica, cioè in questo caso, la tossina catalizza la conversione dall'ATP all' AMP ciclico nelle cellule target, e quindi ha un meccanismo molto simile a quello della tossina pertussica, è come se potenziasse ulteriormente l'effetto della tossina pertussica.
• Tossina dermonecrotica, è una tossina termolabile che a bassa concentrazione è stato visto, a livello dei topi, è in grado di generare vasocostrizione oltre a ischemia e emorragia, mentre ad alte concentrazioni può generare morte negli animali.
• Tossina tracheale, è monomero a basso peso molecolare che ha una specifica affinità per le cellule ciliate e a basse concentrazioni provoca ciliostasi, importante perché questa tossina blocca l'attività delle ciglia; quindi, il microrganismo resta attaccato nelle ciglia. A temperature più alte distrugge le cellule ciliate perché sembra andare ad interferire con il dna andando a compromettere la rigenerazione cellulare. Sembra sia proprio questa tossina ad essere responsabile ella caratteristica tosse associata alla pertosse, inoltre induce il rilascio di interleuchina-1 e l'innalzamento della temperatura, quindi la comparsa di febbre. I soggetti colpiti possono essere facilmente attaccati da altri patogeni.

Polisaccaridi prodotti da Bordetella pertussis

Bordetella pertussis produce due tipologie di polisaccaridi:

• Lipide A
• Lipide x

Entrambi sono in grado di attivare la via alternativa del complemento e stimolare il rilascio di citochine.

Epidemiologia della pertosse

Per quanto riguarda l'epidemiologia, la pertosse è ancora endemica nel mondo. Sono presenti da 20.000.000 a 40.000.000 di infezioni e da 200.000 a 400.000 morti ogni anno tra individui in età pediatrica, che ovviamente non sono vaccinati, tanto è vero che il vaccino per la pertosse è un vaccino obbligatorio. Sebbene sia stata considerata una malattia pediatrica, una significativa percentuale delle infezioni è stata ritrovata in adolescenti ed adulti.

Trasmissione della pertosse

In cosa consiste la pertosse e come può essere trasmessa?

Incubazione Stadio catarrale Stadio parossistico Stadio di convalescenza Durata 7-10 giorni 1-2 settimane 2-4 settimane 3-4 settimane (o più lungo) Sintomi Nessuno Rinorrea, malessere, febbre, starnuti, anoressia Tosse persi- stente seguita da urlo inspi- ratorio, vo- mito, leucocitosi Diminuzione degli ac- cessi di tosse parossi- stica, sviluppo di com- plicazioni secondarie (polmonite, attacchi epilettici, encefalopatia) Coltura batterica FIGURA 33-3. Presentazione clinica della malattia legata a B. pertussis. L'infezione inizia con l'inalazione del microrganismo attraverso particelle. È presente nelle alte vie respiratorie, quindi basta uno starnuto, un colpo di tosse che porta la trasmissione dei microrganismi. Il microrganismo presenta un periodo di incubazione che va da 7 a 10 giorni.

Fasi della patologia

La patologia prevede tre distinte fasi importanti.

• La fase catarrale: fase iniziale in cui si ha una sintomatologia simil- Influenzale. Inizia con un comune raffreddore, con rinorrea sierosa, starnuti frequenti, malessere generale e febbre.
• Fase parossisitica: nell'arco di due settimane si passa dalla fase catarrale a quella parossisitica. È la fase peggiore perché le cellule epiteliali ciliate del tratto respiratorio sono distrutte. Fase caratterizzata da continui e ripetuti colpi di tosse, definita asinina, definita così perché questi colpi di tosse sono generalmente seguiti da uno stridore respiratorio, come se mancasse il respiro. A causa della tossina pertussica viene prodotto molto muco nelle vie respiratorie con una possibile ostruzione delle vie aeree. Spesso questi ripetuti colpi di tosse terminano con spossatezza e vomito.
• Fase di convalescenza: Inizia dopo 2-4 settimane. I parossismi diminuiscono in frequenza e gravità, ma si possono verificare le complicazioni secondarie come polmonite, attacchi epilettici.

Diagnosi

• Ricerca colturale, diagnosi microscopica. Si possono utilizzare test biochimici ma anche quelli molecolari che aiutano nell'identificazione.

Trattamento

• Terapia antibiotica con farmaci come l'eritromicina, azitromicina, oppure, in pazienti che non tollerano eritromicina e l'azitromicina, si può dare il trimetropin.
• Sono presenti vaccini acellulari somministrati con difterite e tetano. Essi contengono la tossina della pertosse inattivata, l'emoagglutinina filamentosa e la peractina. Il vaccino pediatrico è somministrato ai bambini già dai primi mesi, quindi due, quattro e sei mesi, tra i