Microbiologia: miceti, infezioni fungine e farmaci antifungini

Caratteristiche generali dei miceti

I funghi sono microrganismi diffusi in maniera ubiquitaria nell'ambiente e sono dei patogeni di origine ambientale; quindi, la trasmissione molto spesso non è interumana ma, soprattutto per quanto riguarda i funghi filamentosi, è un'infezione acquisita dall'ambiente. Per questa sua caratteristica, l'infezione riguarda spesso particolari figure professionali, come giardinieri o agricoltori, perché, in particolari condizioni predisponenti, sono sufficienti delle piccole soluzioni di continuo della cute1 affinché le spore fungine si possano insediare in questa nicchia e, se le condizioni sono adatte, moltiplicare e dare micosi.

I funghi che causano malattie nell'uomo appartengono a diversi phyla, in particolar modo a quello degli ascomiceti, nel quale si ritrovano l'80% dei miceti patogeni per l'uomo. Le specie più importanti dal punto di vista medico sono Pneumocystis jirovecii e Criptococcus (basidiomicete), importanti soprattutto per il paziente affetto da AIDS e il paziente immunocompromesso in generale. Ricordiamo anche l'Aspergillus (un ascomicete) e alcune specie di Candida. Ci sono altri funghi molto importanti che però non avremo modo di affrontare: i Mucorales, anche essi dei funghi ambientali molto importanti per il paziente immunocompromesso, soprattutto nei pazienti ematologici dove danno infezioni molto destruenti che possono coinvolgere anche il tessuto osseo e, per continuità, il tessuto nervoso centrale. Sono funghi quasi fulminanti, con assetto molto rapido che richiede, dunque, una diagnosi tempestiva per evitare infiltrazione a livello delle cavità dei seni paranasali.

Si stima siano circa 400 le specie patogene per uomo e animale (in termini di salute unica, One Healt). Il numero di specie patogene per l'uomo aumenta sempre di più nel corso del tempo, in parte perché vengono potenziate le possibilità diagnostiche con strumenti precisi, come il sequenziamento o la spettrometria di massa, che consentono di identificare sempre nuove specie fungine importanti in ambito medico, e in secondo luogo perché è in aumento il serbatoio dei pazienti immunocompromessi, dunque il numero delle infezioni aumenta. C'è inoltre la possibilità, in questi pazienti, che si verifichino nuove infezioni fungine, come si può leggere nei case report della letteratura della micologia.

La prof.ssa racconta di aver trovato e descritto un caso di infezione, in una bambina affetta da glioblastoma (tumore del SNC), con emocolture (colture del sangue) positive, isolando questo strano fungo chiamato Albifimbria verrucaria. Ci è voluto un po' per identificarlo perché, dopo sequenziamento e due emocolture consecutive, hanno trovato un micete filamentoso dall'azione patogena poco conosciuta, descritto in Italia esclusivamente come fungo patogeno ambientale e che, per qualche motivo, considerando che non si possono controllare tutti gli emoderivati o le soluzioni di farmaco che vengono iniettate nei pazienti per tuti i vari patogeni presenti, è riuscito ad infettare la paziente, forse mediato da device medici.

Bisogna quindi sempre considerare la nascita di nuove infezioni nell'ambito della micologia.

Muffe che infettano il paziente immunocompetente e non

I patogeni sono per la maggior parte opportunistici, ma ce ne sono alcuni anche primari, in grado di infettare l'ospite immunocompetente.

I funghi filamentosi che possono infettare l'ospite immunocompetente sono:

• Histoplasma capsulatum Si trova anche sull'appenino tosco-emiliano, ne sono descritti casi di infezioni disseminate nei pazienti con AIDS, ma anche polmoniti e pericarditi nei pazienti immunocompetenti.

1 | 11 1. La ferita o lesione cutanea anche detta soluzione di continuo, può essere definita come una qualunque interruzione più o meno profonda della continuità anatomica dei tessuti del corpo, ndrPrisco, Longo, Petrella Microbiologia (Cricca) Lezione 11, 18-03-2022

La patologia principale nel paziente immunocompetente è la polmonite perché, come tutte le spore fungine, anche queste penetrano nell'ospite, nel tratto respiratorio, attraverso l'inspirazione; quindi, il tessuto del polmone è il primo interessato. Histoplasma capsulatum è l'unico importante dal punto di vista delle micosi invasive in Italia.

• Blastomyces dermatitidis
• Coccidioides immitis
• Paracoccidioides brasiliensis

Questi funghi sono particolari perché dimorfici, sono cioè dei funghi che presentano sia una fase di lievito che di fungo filamentoso.

Presentano la fase di lievito quando si trovano nell'ospite alla temperatura corporea di 37 gradi e quella di fungo filamentoso/muffe nell'ambiente, quando le temperature sono più basse (25 gradi).

Muffe che infettano il paziente immunocompromesso o che sfruttano un'opportunità

• Aspergilli
• Mucorales
• Fusarium spp. Dà anch'esso polmonite, oltre a infezioni paranasali.
• Candida
• Saprochaete clavata Un altro fungo di cui ogni tanto emergono degli outbreak in Italia. È molto resistente, quindi difficile da trattare dal punto di vista farmacologico (vedremo successivamente che le classi di farmaci per infezioni fungine purtroppo sono veramente poche, quindi in caso di multidrug resistance è difficile trovare delle soluzioni).

Tassi di mortalità delle infezioni fungine

In tabella sono riportati i tassi di mortalità delle infezioni fungine.

Tassi di mortalità per patogeno

Ovviamente in alcuni casi il tasso è alto ma molti di questi patogeni sono rari; quindi, numericamente parlando, interessano una piccola quota della popolazione.

La Candida e le sue varie specie, alcune più pericolose altre meno, possono raggiungere una mortalità del 75%. In alcuni casi, dunque, soprattutto nelle infezioni invasive del torrente circolatorio, bisogna intervenire con una diagnosi pronta e rapida perché la mortalità aumenta ogni ora a partire dalla sepsi.

Anche la mortalità da Cryptococcus risulta molto elevata. Quella da Aspergillus in alcuni studi raggiunge quasi il 100% dei casi.

2 | 11Prisco, Longo, Petrella Microbiologia (Cricca) Lezione 11, 18-03-2022

Cellula fungina

Parete cellulare Cellula fungina Reticolo endoplasmatico Membrana cellulare Nucleo Mitocondri Golgi 8 · 2017 Edra S.p.A.

La cellula fungina è una cellula eucariote, dotata di un nucleo, membrane intercitoplasmatiche (a differenza dei batteri visti fino ad ora), membrana cellulare ed ergosterolo in sostituzione al colesterolo, tipico delle cellule animali, e target della terapia farmacologica in quanto elemento tipico. Ha poi una parete cellulare, che sia lievito o fungo filamentoso, analogamente alla cellula batterica.

Muffe e lieviti

I lieviti sono organismi unicellulari e si possono riprodurre per gemmazione, formando blastoconidi che gemmano sulla superficie della cellula del lievito, o per scissione binaria, come i batteri. Le muffe sono degli organismi multicellulari, costituiti da più cellule che formano le cosiddette ife fungine, che sono di due tipi: le ife settate, dove ogni singola cellula è divisa da setti (all'interno dei quali ci sono comunque dei pori che consentono lo scambio intercellulare, per far sì che la struttura resti un corpo unico), e le ife cenocitiche, dove i setti non ci sono o sono rudimentali, quindi al microscopio risultano nastriformi, larghe, lunghe e prive di setti, elemento distintivo per la diagnosi microscopica.

Quella dei Mucorales, ad esempio, è una specie priva di setti; quindi, molto più fragile quando la si isola e difficile da coltivare in vitro. Molto spesso questo fungo va incontro a morte e la rate di infezioni di diagnosi falsamente negative aumenta. Quando arriva un campione, di solito, lo sì "vortexa", cioè lo si mette in agitazione per liberare gli elementi patogeni in soluzione. Se il vortex è troppo vigoroso per le ife fungine, non è più possibile coltivarle in vitro.

Insiemi di ife costituiscono il micelio, che può essere due tipi: aereo, quello superficiale che produce gli elementi per la riproduzione del fungo, e vegetativo, che è quello che provvede al nutrimento della colonia fungina perché approfonda le radici nel terreno.

Le muffe

Le muffe si riproducono tramite la formazione di spore sia di tipo sessuale che asessuale. Quelle sessuali si formano per meiosi, quando si uniscono i due gameti, come tutte le cellule eucariotiche; quelle asessuali si formano per mitosi, vengono rilasciate nell'ambiente e sono molto più numerose perché i processi di formazione delle asessuali sono molto maggiori.

Ovviamente la formazione di spore sessuali consente l'unione di due gameti diversi, la fusione di materiale genetico proveniente da due cellule diverse e, dunque, una maggiore plasticità della cellula fungina.

Sporangiospore dei Mucormiceti

Sporangiospora Sporangio Columella Sporangioloro Ife pauci-settate Rizoidi Setto (raro) A Sporangiospore Mucormiceti (Rhizopus spp.)

In questa immagine si vedono spore asessuali. Questo tipo di fungo è un Mucorales (il setto non dovrebbe averlo, c'è scritto "raro" ma non dovrebbe esserci). Si vede lo sporangioforo, che continua con la collumella, che è la vescicola terminale, la quale dà origine a tutte le spore che vengono racchiuse all'interno di un sacculo, lo sporangio.

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