Protozoi: caratteristiche, classificazione e diagnosi delle infezioni

PROTOZOI

I protozoi sono cellule unicellulari, microrganismi eterotrofi quindi hanno bisogno di metabolizzare, sintetizzare composti a partire dal carbonio organico; sono aerobi-anaerobi facoltativi, non hanno una parete cellulare a differenza dei batteri, miceti e sono sprovvisti di pigmenti. La caratteristica principale dei protozoi è che sono caratterizzati da mezzi di locomozione, da strutture deputate al movimento e sono flagelli e ciglia oppure si muovono per movimento ameboide. Tutti i protozoi si riproducono per via asessuata e per via sessuata. Quando sono presenti entrambe le riproduzioni avvengono generalmente in ospiti diversi.

Cellula eucariote, è caratterizzata da una miriade di morfologie, è multiforme, può possedere a volte più nuclei (in alcuni stadi di sviluppo), presenta due nuclei quando è in forma vegetativa e 4 nuclei quando è sotto forma di cisti, citoplasma (endoplasma e ectoplasma), può presentare strutture subcellulari che svolgono determinate funzioni ad esempio vi possono strutture deputate all'assorbimento dei nutrienti, è come se fosse una bocca tant'è che viene detta citostoma che è un'apertura che si trova su un lato della membrana citoplasmatica che ha la funzione di assorbire le sostanze dall'esterno e allo stesso modo ci possono essere delle aperture specializzate per eliminare le scorie; molte di esse sono deputate al movimento, alla riproduzione e all'osmoregolazione, quest'ultimo è importante perché allora i protozoi possono esistere in natura in diversi ambienti: vi sono quelli che possono vivere nelle acque dolci e poi vi sono i protozoi ospite associato, cioè i protozoi che vivono esclusivamente quando sono associati ad un ospite, quindi classici parassiti. Le strutture deputate all'osmoregolazione servono per quei protozoi che vivono nelle acque dolci perché non avendo parete cellulare ed essendo costituiti da membrana quando queste cellule sono introdotte in una ambiente ipotonico succede che l'acqua tende ad entrare nella cellula che poi scoppia. Quindi queste strutture servono a controllare il processo di osmosi quindi anche i protozoi non provvisti di parete e non hanno quella resistenza che la parete conferisce possono vivere nelle acque dolci ipotoniche o ipertoniche perché hanno le strutture deputate all'osmoregolazione.

Classificazione dei Protozoi

I protozoi sono classificati in base al loro movimento e si distinguono in

• Amebe, si muovono per estensione di proiezioni citoplasmatiche
• Flagellati, si muovono ruotando i flagelli simili a fruste e sono 8
• Ciliati, si muovono mediante il battito sincrono delle ciglia
• Sporozoi, in genere possiedono forme adulte prive di motilità.Distinguiamo 4 phyla di protozoi patogeni per l'uomo: SARCOMASTIGOPHORA, APICOMPLEXA, CILIOPHORA E MICROSPORA. Tutti si riproducono per via asessuata e solo l'apicomplexa presente anche la riproduzione sessuata.

Il primo è suddiviso in due subphyla: SARCODINA (amebe) e MASTIGOPHORA (flagellati).

Amebe

Gli amebe sono capaci di movimento attraverso pseudopodi, si distinguono in amebe a vita libera e amebe ospite-associato a localizzazione prevalente nel canale alimentare; anaerobi facoltativi che si riproducono per scissione binaria.

Flagellati

Flagellati: protozoi muniti di uno o più flagelli che ne determinano il movimento, a localizzazione intestinale o genito-urinaria (Giardia, Trichomonas) oppure in grado di invadere il sangue e i tessuti profondi (Leishmania), anaerobi facoltativi si riproducono per scissione binaria.

Sporozoi

Il secondo: sporozoi (Coccidi) privi di organi di movimento, tranne, per alcuni, nella fase sessuata maschile (microgamete fornito di flagello), con riproduzione asessuata (schizogonia) alternata a riproduzione sessuata (sporogonia), che spesso avvengono in ospiti differenti (generalmente vertebrati ed artropodi). Possono invadere il sangue e i tessuti profondi (Plasmodi, Toxoplasma) o essere a localizzazione intestinale (Cryptosporidium, Isospora).

Ciliophora

Ciliophora: protozoi muniti di ciglia che ne determinano il movimento, con un'unica specie in grado di infettare l'uomo (Balantidium coli) a localizzazione esclusivamente intestinale; si riproducono per via asessuata mediante scissione binaria. Nei ciliati sono presenti in genere due nuclei (micro e macronucleo), di cui uno a funzione genetica e l'altro a funzione trofica, e aperture specializzate (citostoma e citopige) per l'introduzione delle sostanze nutritive e l'eliminazione delle scorie.

Microspora

Microspora: parassiti intracellulari obbligati di interesse in medicina umana nei pazienti immunocompromessi (sono patogeni opportunisti). Sono caratterizzati dalla presenza di un apparato specializzato (filamento tubulare polare) che permette l'iniezione dello sporoplasma infettante all'interno della cellula ospite. Non presentano organi di locomozione. Si riproducono per scissione binaria o schizogonia.

Patogenicità dei protozoi

Patogenicità dei protozoi dipende da:

• Dose infettante
• Penetrazione di barriere anatomiche
• Adesione
• Replicazione
• Danno cellulare e tessutale
• Danneggiamento, elusione e inattivazione delle difese dell'organismo

Alcuni protozoi si moltiplicano sulla superficie delle mucose (amebe, flagellati intestinali e del tratto uro- genitale), potendo talvolta distruggere l'epitelio ed invadere i tessuti profondi pur mantenendosi in sede extracellulare; altri sono parassiti endocellulari (leishmanie, tripanosomi, sporozoi).

Protozoi del phylum Apicomplexa presentano un tipico "complesso apicale", costituito da strutture coinvolte nell'attacco alla cellula bersaglio che permette l'adesione sulla cellula ospite e anche la penetrazione e la formazione del vacuolo parassitoforo che gli conferisce protezione e garantisce la successiva replicazione.

Meccanismi patogenetici

1. Azione meccanica: la replicazione del microrganismo comporta la distruzione meccanica sul tessuto stesso.
2. Produzione di enzimi e liberazione di sostanze tossiche
   • Enzimi idrolitici
   • Pirogeni
   • Cataboliti dell'indolo (Tripanosomi)
3. Inattivazione o elusione delle difese dell'organismo
   • Modulazione antigenica: significa che i protozoi riescono a cambiare i propri antigeni, si viene a perdere il vantaggio dell'esposizione secondaria perché se l'antigene viene mantenuto costante alla seconda esposizione con lo stesso antigene succede che il SI presenta le cellule di memoria e rispondono in maniera più efficiente e più veloce al microrganismo stesso. Ma se il microrganismo riesce a cambiare i propri antigeni, alla seconda esposizione, al secondo contatto con l'organismo, il SI lo riconosce come nuovo microrganismo quindi si viene a perdere tutto il vantaggio.
   • Mimetismo antigenico: significa che riescono ad ottenere degli antigeni che mimano gli antigeni self, è un vantaggio per l'uomo perché le nostre cellule immunitarie sono state selezionate per poter essere tolleranti nei confronti dei nostri antigeni. E se un protozoo è in grado di mimare i nostri antigeni, non verrà mai attaccato dal SI.
   • Mascheramento antigenico: riescono a coprire i propri antigeni in modo che il SI non riesca a riconoscerli.
   • Localizzazione intracellulare
   • Immunosoppressione: producono sostanze in grado di deprimere il SI, in un certo senso abbassano le nostre difese immunitarie.
4. Reazioni immuno-patologiche
   • Anafilattico
   • Citotossica
   • Da immunocomplessi
   • Cellulo-mediata

VIRUS

Non sono considerati esseri viventi perché non sono in grado di replicarsi in maniera autonoma; ma vengono definiti parassiti endocellulari obbligati, cioè sono in grado di infettare qualsiasi tipo di cellula (virus di animali, piante, funghi, batteri), non possono produrre energia o sintetizzare acidi nucleici e proteine al di fuori di una cellula ospite. Sono definiti agenti filtrabili perché hanno dimensioni piccolissime (<0,22 um -> sono filtrabili) RICORDA: le cellule eucariotiche sono più grandi di quelle procariotiche e le cellule procariotiche sono più grandi dei virus. ORDINE DI GRANDEZZA: 0.2 micron virus, 2 micron batteri, 20 micron procarioti, 200 micron eucarioti.

• Possiedono un solo tipo di acido nucleico (DNA o RNA)
• Possiedono un involucro proteico (capside) e, a volte, un involucro lipoproteico (pericapside o envelope o peplos)
• Presentano in superficie strutture proteiche (antirecettori) che si legano a specifici recettori della cellula ospite, sono importanti perché riescono a riconoscere i recettori sulla cellula bersaglio ed è il primo passo per l'infezione
• La produzione di nuovi virioni (particelle virali infettanti) non avviene per divisione, ma per assemblaggio delle componenti virali.

Ma vi sono delle conseguenze, in quanto non sono esseri viventi, ma entità biologiche subcellulari

• Per esistere in natura devono essere infettanti (parassiti endocellulari obbligati)
• Devono utilizzare i meccanismi della cellula ospite per produrre i propri componenti sia gli acidi nucleici che le proteine (mRNA virali, proteine e copie identiche del genoma)
• Devono codificare proprie proteine specifiche per ogni processo da loro richiesto e non effettuabile dalla cellula
• Le diverse componenti virali devono essere in grado di auto assemblarsi.

Organizzazioni biologiche caratterizzate da un livello sub-cellulare di strutturazione, in quanto costituiti da acido nucleico (materiale genetico) che può essere DNA o RNA, da proteine strutturali quelle che vanno a determinare la struttura del virus quindi il capside, poi da proteine funzionali quelle che vanno a costituire gli enzimi e sono i virus con capside nudo oppure viene definito nucleocapside. Poi vi sono altri virus che oltre ad avere l'acido nucleico e le proteine strutturali e funzionali contengono il pericapside e vengono detti virus con pericapside. Il pericapside non è altro che una membrana, quindi un doppio strato fosfolipidico con le glicoproteine annesse.

COMPOSIZIONE CHIMICA DEI VIRUS: GLI ACIDI NUCLEICI VIRALI

L'acido nucleico è un componente essenziale del virus, come anche il capside, e costituisce il genoma la cui dimensione è proporzionale alle dimensioni del virus stesso.

• Il genoma virale può essere rappresentato da DNA o da RNA
• I due tipi di acidi nucleici non coesistono mai in una stessa particella virale
• Nella maggior parte dei casi, il DNA è bicatenario e l'RNA è monocatenario
• Esistono però virus il cui genoma è costituito da DNA monocatenario, come anche virus il cui genoma è costituito da RNA bicatenario.

Virus a DNA

I virus a DNA vengono definiti deossiribovirus, la maggior parte dei casi è un genoma a doppio filamento (bicatenario) ad eccezione del parvovirus che è monocatenario. Esso può essere lineare o circolare. Vi è il caso particolare del Hepadnavirus che è circolare e parzialmente bicatenario.

Virus a RNA

I virus a RNA vengono definiti ribovirus, la maggior parte è monocatenario ad eccezione del reovirus che è bicatenario. Essi sono lineari ma ci sono casi particolari in cui vi è il genoma frammentato (ortomixovirus) in cui l'informazione genetica non si ritrova su un'unica elica, ma in più frammenti, ad esempio il virus influenzale contiene otto frammenti.

Poi bisogna tenere presente la polarità perché vi può essere l'RNA a polarità positiva e l'RNA a polarità negativa. Per polarità positiva s'intende quel RNA che quando viene introdotto in una cellula ospite, si comporta come RNA messaggero cioè viene riconosciuto subito dai ribosomi e viene portata avanti la sintesi proteica. Mentre l'RNA a polarità negativa è quando introdotto nella cellula ospite non viene riconosciuto dai ribosomi ma affinché possa avvenire la traduzione prima si deve sintetizzare l'RNA complementare positivo per far partire la sintesi proteica.

I virus con genoma a RNA possono avere un RNA a polarità + o a polarità -. I genomi a RNA a polarità +, una volta introdotti nella cellula, possono già comportarsi da RNA messaggeri e verranno tradotti in proteine a livello dei ribosomi cellulari.

I genomi a RNA a polarità -, una volta introdotti nella cellula, devono riuscire a trasformare il loro genoma a