Microbiologia e virologia: rapporti microrganismo-ospite e sistema immunitario

MICROBIOLOGIA (e VIROLOGIA)

Branca della Biologia che studia i microrganismi (e i virus) micros (piccolo), bios (vita) e logos (parola) Microrganismi: organismi unicellulari invisibili ad occhio nudo, a volte organizzati in aggregati pluricellulari, in cui le cellule sono tutte equivalenti, senza differenziazione in tessuti od organi. Virus: non sono esseri viventi perché devono infettare una cellula ospite per potersi replicare ma entità biologiche subcellulari, parassiti endocellulari obbligati.

RAPPORTI MICRORGANISMO-OSPITE

La maggior parte dei microrganismi svolge funzioni benefici sia per l'ambiente e per l'uomo e sono utili:

• nell'ambiente sono coinvolti in importanti cicli della materia, trasformazioni geochimiche e processi biologici
• possono produrre sostanze utili (antibiotici, farmaci, proteine, ecc.) e quindi sono sfruttati nell'industria (alimentare, farmaceutica, ... )

Una minore percentuale di microrganismi presenti è causa di malattia da infezione, in particolar modo i microrganismi possono interagire con l'ospite in modalità diverse. Dipende dal rapporto tra microrganismo e ospite e che vantaggi hanno dopo questa relazione:

• mutualismo: rapporto vantaggioso per entrambi
• commensalismo: un contraente trae beneficio, l'altro non subisce danni
• parassitismo: un contraente trae beneficio, l'altro riceve un danno

I microrganismi patogeni sono microrganismi in grado di provocare malattia: instaurano con l'ospite un rapporto di parassitismo più o meno obbligato. Nella patogenesi il termine parassita è sostituito con il termine patogeno:

• Patogeni obbligati (primari) sono quei microrganismi o virus che indipendentemente dalle condizioni dell'ospite sono in grado di creare danno anche a un organismo sano.
• Patogeni opportunisti (facoltativi) sono quei microrganismi che creano un danno solo in individui che hanno i meccanismi di difesa compromessi o quando microrganismi residenti in un distretto corporeo si spostano in altre sedi.

Il danno può essere provocato dalla replicazione del microrganismo ma anche dalla produzione di tossina da parte del microrganismo e in questo caso si parla di tossicosi: stato morboso senza vita parassitaria attraverso la produzione di tossine che contaminano gli alimenti.

POPOLAZIONE MICROBICA RESIDENTE- MICROBIOTA

La popolazione microbica residente detta microbiota si trova in tutte le parti a contatto con l'ambiente esterno (aria, cibo, acqua) ricco di microrganismi perché noi non viviamo in un ambiente sterile. Il corpo umano è sterile solo alla nascita perché la placenta è un'ottima barriera e poi va incontro a colonizzazione al momento del parto e successivi cambiamenti nel microbiota nel corso della vita (cambiamenti fisiologici o patologici). Nel nostro corpo vi sono due distretti:

Area nasale

Staphylococcus spp. Branhamella catarrhalis Haemophilus influenzae Streptococcus pneumoniae Corinebatteri

Area faringea

Streptococcus spp. Staphylococcus spp. Branhamella catarrhalis Haemophilus spp. Corynebacterium spp. Neisseria spp. Mycoplasma spp.

Bocca

Streptococcus spp. Fusobacterium spp. Actinomyces spp. Leptotrichia spp. Veillonella spp.

Stomaco

Alcuni batteri lattici Lieviti Helicobacter pylori

Cute

Staphylococcus spp. Propionibacterium spp. Micrococcus spp. Acinetobacter spp. Bacillus spp.

Intestino tenue

Candida albicans Lattobacilli Enterococchi Bacteroides spp.

Area vaginale

Lactobacillus spp. Streptococcus spp. Candida albicans Corinebatteri

Uretra

Streptococcus spp. Mycobacterium spp. Bacteroides spp.

Intestino crasso

Bacteroides spp. Escherichia coli Enterobacter spp. Lactobacillus spp. Streptococcus spp. Clostridium spp. Klebsiella spp. Candida albicans Pseudomonas aeruginosa Proteus spp. Fusobacterium spp.

• Distretti sterili: sono quelli che non devono contenere alcun microrganismo nelle vie sanguigne e linfatiche, organi interni, sistema nervoso;
• Distretti colonizzati: tutte le parti comunicanti con l'esterno (cute e mucose, cavità orale, intestino, prime vie aeree, nasale e faringea, uretra)

La popolazione residente è importante perché instaura un rapporto di mutualismo e non di commensalismo. La maggior parte dei microrganismo sono batteri, ma anche miceti, protozoi e da qualche anno si parla anche di virus, appunto colonizzano i distretti corporei. Il microbiota offre diverse opportunità, tra cui la più importante è la produzione di vitamine (K e gruppo B), anche di acidi (acido cloridrico prodotto a livello intestinale); stimolazione e maturazione del sistema immunitario perché appunto il SI li considera come non self quindi agenti estranei, in questo modo viene stimolato dal microbiota. Bisogna tenere presente che il microbiota e il SI sono in costante equilibrio tra di loro e finché questo equilibrio viene mantenuto abbiamo una certa condizione di salute. In qualche modo questo equilibrio viene alterato da immunodeficienza oppure trattamento con un farmaco antibatterico per un periodo di tempo e la popolazione residente si abbassa e l'equilibrio viene meno e si può andare incontro a delle conseguenze, agli eventi negativi per la salute.

RUOLO DEI MICRORGANISMI RESIDENTI NELLA PROTEZIONE CONTRO I PATOGENI

Aspetto importante riguarda la protezione nei confronti degli agenti esterni perché le mucose e cute sono colonizzate, quindi infettate dai microrganismi. Perciò, un agente esterno (patogeno esogeno) nel momento in cui entra in contatto con il nostro corpo non ha lo spazio fisico per poter moltiplicarsi, cioè non è in grado di aderire sulle cellule dell'ospite proprio per l'effetto barriera. Se poi l'effetto barriera viene eliminato, si va incontro a una serie di conseguenze come irradiazioni, contatto con altre sostanze tossiche, dermatite e altre patologie.

DISTRIBUZIONE DEL NUMERO E DELLA MASSA DI DIVERSI TIPI DI CELLULE NEL CORPO UMANO

In un essere umano di riferimento (uomo di 70 kg, 20-30 anni, 1.70 m di altezza) la metà delle cellule presenti nel nostro organismo sono costituite da batteri. In termini di numero, mediamente 30 trilioni di cellule umane e 38 trilioni di cellule batteriche. In termini di massa le cellule batteriche sono molto più piccole delle cellule eucariotiche superiori. Hanno esaminato quanti microrganismi sono presenti a livello della cute e a seconda delle regioni (sebacea, umida, secca) la distribuzione dei microrganismi cambia e questo viene attualmente sfruttato per poterlo utilizzare.

PROTEZIONE ... E NON SOLO!

I microrganismi della popolazione microbica residente sono considerati come marcatori e target nella gestione clinica perché hanno visto che la presenza o l'assenza di un determinato microrganismo a livello del distretto può associata a una patologia, è stato visto in campo oncologico (es. cancro del colon) e questo può utilizzato anche nella prevenzione (es. otite acuta media ricorrente in età pediatrica con Streptococcus salivarius). Vi sono una serie di funzioni associate al microbiota: alterazioni comportamentali, cognitive e sociali (asse intestino-cervello), allergie e intolleranze alimentari (es. celiachia, sensibilità al glutine), patologie croniche (es. malattie renali), recettori del gusto (dolce, amaro e grasso), disordini alimentari (es. obesità), parto pre- termine.

LE DIFESE DELL'OSPITE NEI CONFRONTI DEGLI AGENTI EZIOLOGICI DI MALATTIE DA INFEZIONE

L'immunità si divide in innata e acquisita. L'IMMUNITÀ INNATA è aspecifica ed è la prima linea di difesa nei confronti dei microrganismi, mentre L'IMMUNITÀ ACQUISITA O ADATTATIVA è un'immunità specifica, riconosce in maniera univoca un singolo componente del microrganismo, ma si attiva in seguito all'immunità innata. L'immunità acquisita si distingue in naturale e artificiale (quella indotta dall'esterno): entrambe possono essere o attive o passive. L'immunità naturale attiva non è altro che la stimolazione del SI in seguito a infezione. L'immunità naturale è passiva quando si ha il passaggio di anticorpi al feto attraverso placenta o colostro. Invece l'immunità artificiale attiva è quella ottenuta in seguito a vaccinazione, quindi noi sviluppiamo una difesa nei confronti di un microrganismo non perché siamo infettati da esso ma perché in seguito al vaccino viene introdotto un antigene che ha mimato il microrganismo e abbiamo sviluppato la difesa nei confronti del microrganismo. L'immunità artificiale passiva invece è quella ottenuta per trasferimento di anticorpi o cellule immuni.

STRUTTURA DEL SISTEMA IMMUNITARIO

Il sistema immunitario dei vertebrati è una complessa rete integrata di cellule, tessuti e molecole che hanno la funzione di preservare l'organismo distruggendo o bloccando eventuali agenti esterni (batteri, virus, miceti, parassiti e sostanze chimiche)

Organi e tessuti linfoidi

Organi Linfoidi Primari (centrali): in essi avviene sviluppo e maturazione dei linfociti.

• Midollo Osseo
• Timo

Organi e Tessuti Linfoidi Secondari (periferici): avviene attivazione dei linfociti, ovvero il contatto dei linfociti con i microrganismi.

• Linfonodi
• Milza
• Tessuto linfoide associato alle mucose (MALT)
• Tessuti linfoidi cutanei

Cellule coinvolte nella risposta immunitaria

Tutte le cellule si sviluppano nel midollo osseo a partire da cellule staminali pluripotenti da cui si originano due principali precursori linfoide e mieloide. Il linfoide produce e si differenzia in cellule T (maturazione nel timo) e cellule B (maturazione nel midollo osseo) che partecipano in modo diretto alla risposta immunità acquisita, e cellule NK che fanno parte dell'immunità innata. Il mieloide, invece, produce le piastrine, eritrociti che non rientrano nel SI, i monociti e i granulociti. I monociti, a loro volta, si sviluppano in macrofagi o in cellule dendritiche, due tipi di cellule dotate di attività fagocitarie e della capacità di ingerire e presentare l'antigene. I granulociti sono cellule che all'interno del citoplasma sono presenti i granuli e comprendono i neutrofili detti anche leucociti polimorfonucleati o PMN, eosinofili, basofili e i mastociti che sono cellule rilascianti granuli.

TIPI DI CELLULE E CELLULE COINVOLTE NELLA RISPOSTA IMMUNITARIA

La prof non vuole sapere i dettagli, di ogni cellula sapere le funzioni.