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INTERAZIONI UOMO –PATOGENI
~ Lezione del corso di Microbiologia / classe quinta / indirizzo biologico ~
Programma ministeriale:
- meccanismi delle malattie infettive
Prerequisiti: saprofitico, simbionte, commensale, patogeno, leucociti e fagociti, opportunisti, difese specifiche e
aspecifiche
Parole chiave: patogenicità, invasività, virulenza, tossine, trasmissione
Tra la fine dell‟800 e l‟inizio del „900 il medico tedesco Koch rivolge i suoi studi su alcune
malattie ( in particolare il carbonchio causato dal Bacillus anthracis) per studiarne il rapporto
causa-effetto.
Arrivò a famosi postulati che possono essere riassunti qui di seguito in quattro punti (fig. 2.4 p. 37):
il presunto agente responsabile della malattia in esame deve essere presente in tutti i casi
riscontrati di quella malattia.
deve essere possibile isolare il microrganismo dall'ospite malato e farlo crescere in coltura pura
ogni volta che una coltura pura del microrganismo viene inoculata in un ospite sano
(ma suscettibile alla malattia), si riproduce la malattia
il microrganismo deve poter essere isolato nuovamente dall'ospite infettato sperimentalmente
Questi postulati possono essere suscettibili di alcuni limitazioni.
Alcuni patogeni non sono coltivabili in brodo di coltura come i virus, in certi casi la malattia non è
conclamata ma rimane allo stadio latente (subclinico) e resta asintomatica , certi patogeni agiscono
solo in presenza di particolari situazioni debilitate del nostro organismo e solo in tali casi
manifestano la loro patogenicità (sono i microrganismi opportunisti) vedi definizione a pag. 501.
Con il termine di simbiosi parassitica si stabilisce che un parassita ricava evidenti vantaggi
dall‟ospite che subisce danni (p. 501).
Con agente eziologico si definisce un parassita in grado di arrecare danni e sintomi collegabili ad
una malattia.
Il fatto di arrecare danni all‟ospite il microrganismo (batterio, virus, protista ecc) presenta
patogenicità (ovvero, la capacità di dare infezione).
Il patogeno possiede meccanismi con i quali riesce a creare danni, l‟ospite reagisce con le sue difese
immunitarie per contrastarlo.
Quando il sistema immunitario blocca l‟azione patogena senza sconfiggere il microrganismo si ha n
portatore sano (p. 501).
Quindi, con il termine patogenicità si definisce la capacità di un batterio o altro parassita (virus,
protozoo, micete o alga) di invadere i tessuti umani e di moltiplicarsi, danneggiando la funzionalità
normale dell‟ospite con l‟eventuale liberazione di tossine.
I parassiti penetrano nell‟organismo e si insediano nei liquidi extracellulari (es. Batteri) o penetrano
nelle cellule (parassiti intracellulari)come i virus. I virus sono anche un esempio di parassiti
obbligati perché hanno perso la capacità di riprodursi nell‟ambiente esterno. (p. 502)
Un parassita può dimostrare più gradi di patogenicità il che fa nascere un‟altra proprietà la
virulenza.
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Virulenza: con questo termine si “misura” il grado di patogenicità del microrganismo, ovvero la
minor o maggior attitudine a determinare una malattia. Spesso la virulenza è variabile da un ceppo
all‟altro della medesima specie (p. 503).
La virulenza viene espressa in percentuale, valutando la dose letale (DL) che uccide il 50% degli
ospiti (animali di laboratorio).
La quantità di microrganismi sufficiente ad infettare è detta carica infettante o dose infettante
(p.503).
La patogenicità e la virulenza di un batterio dipendono:
- dalla capacità di produrre tossine (tossigenicità)
- dalla capacità di superare le barriere difensive dell‟ospite (invasività)
Invasività (p. 504)
I batteri che diventano invasivi possiedono diversi meccanismi per aggirare le difese.
Adesività: capacità di legarsi alle strutture di membrana superficiale (glicoproteine) con strutture
dette adesine – organelli o molecole di superficie (p.504).
Non tutti i batteri le possiedono.
Un tipi di adesine sono la fimbrie (o pili), appendici filamentose, possedute da numerosi Gram-
(Neisseria, Enterobacter, Pseudomonas ecc.).
Produzione di enzimi (p. 505): si tratta di enzimi extracellulari che contrastano le difese dell‟ospite.
Gli enzimi più noti e diffusi sono coagulasi, chinasi e ialuronidasi.
Coagulasi: stafilococchi patogeni lo utilizzano per coagulare il plasma e creare un punto di attacco
(rivestimento di fibrina) per proteggersi dai fagociti.
Ialuronidasi: enzima che idrolizza l‟acido iarulonico, la sostanza che cementa il tessuto connettivo
Inibizione alla fagocitosi (fig. 14.4 p.504): la produzione dell‟enzima coagulasi (p. 505) può
determinare resistenza alla fagocitosi.
La presenza di una capsula può essere utile difesa contro i fagociti. Molti Gram- hanno questa
capacità. La capsula permette anche la vita all‟interno dei fagociti ( es. Streptococcus pneumoniae)
Anche sostanze antifagocitarie possono essere prodotte esternamente (secrezione di Leucocidine) e
danneggiano i fagociti (p.505).
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ESOTOSSINE – ENDOTOSSINE (p. 506)
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La tossigenicità è legata alla produzione di tossine.
Le esotossine sono di natura proteica e vengono prodotte da Gram+.
Le endotossine sono prodotte dai Gram- , la loro natura è lipopolisaccaridica.
Le esotossine si dividono in 4 gruppi:
- pantrope: uccidono le cellule provviste di recettori (bersagli molecolari) che fissano la
molecola della tossina (t. della pertosse, t. difterica);
- citolitiche: ledono le membrane cellulari;
- enterotossine: attive sulla mucosa intestinale (diarrea, colera);
- neurotrope: se le cellule bersaglio sono localizzate nel sistema nervoso centrale (SNC) o
periferico (t. botulinica) – (p.505 fig. 14.5).
Le esotossine rimangono attive senza la presenza delle cellule batteriche che la ha prodotte.
Si comportano anche da antigeni stimolando la risposta immunitaria anticorpale (o umorale)
Le endotossine sono i complessi lipopolisaccaridici (LPS) presenti sulla membrana esterna della
parete dei Gram- (p. 77 fig. 3.16).
Queste sostanze vengono liberate dalle cellule per autolisi (disgregazione per lisi).
La porzione tossica delle endotossine è detta Lipide A (p.507).
L‟azione delle endotossine si ha quando si staccano dalla superficie della cellula batterica (per
morte della cellula stessa o durante la loro duplicazione)
Una volta liberate le endotossine stimolano i macrofagi a produrre mediatori chimici (es.
interleuchine) che attivano la risposta immunitaria. Subentra una situazione di debolezza con
liberazione di sostanze piogene cui segue innalzamento della temperatura corporea.
Nei casi più gravi si arriva alla morte per shock cardiaco.
Nel caso di meningite provocata da N. meningitidis (p.507).
Le endotossine batteriche, in genere, sono meno aggressive delle esotossine.
Oltre ai batteri, anche alcuni tipi di funghi possiedono endotossine.
Nei funghi Amanita phalloides l‟esito delle rispettive endotossine è quasi sempre mortale.
Endotossine sono prodotte anche da alghe (dinoflagellati).
La presenza di endotossine scatena comunque la risposta immunitaria con produzione di interferone
e interleuchine.
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TRASMISSIONE DEGLI AGENTI PATOGENI
La sorgente d‟infezione principale delle infezioni umane è rappresentata dall‟uomo stesso, dagli
animali e alimenti), secondariamente dall‟ambiente (per i patogeni ambientali).
Malattie comuni fra animali – uomo: rabbia, carbonchio, tubercolosi bovina, toxoplasmosi e
leptospirosi.
Dal terreno, parassiti comuni sono: Clostridium botulinum e Clostridium tetani.
La trasmissione può essere diretta: uomo-uomo (compreso un portatore sano), uomo-animale
(p. 508).
La trasmissione è indiretta quando avviene tramite veicoli, quali aria, acqua, alimenti, giocattoli,
siringhe, biancheria e terreno).
Anche gli animali possono partecipare alla veicolazione come vettori: mosche, zanzare, pulci,
cimici, pidocchi, acari e zecche).
Talora il microrganismo patogeno si fa semplicemente trasportare dal vettore, altre volte svolge una
parte del proprio ciclo vitale all‟interno del vettore (Plasmodium vivax e Toxoplasma – p. 477 e
479).
Quando la trasmissione avviene attraverso le feci si ha la trasmissione oro-fecale (es. Epatite A) : è
necessario che l'agente patogeno abbia la caratteristica di inserirsi tra le feci degli individui malati (e quella
di riuscire ad infettare un individuo giungendo nel canale orale dell'individuo sano). La trasmissione avviene
quando l'agente patogeno passa, in qualche modo, dall'apparato digerente di un individuo malato (che
eventualmente può essere anche solo un portatore sano della malattia) a quello di un altro individuo sano.
Tipicamente, questo avviene tramite ingestione di cibo o acqua contaminati, anche se questo non è l'unico
caso; in particolare, i mezzi con i quali la malattia giunge all'uomo vengono riassunti, in ambito
anglosassone, con le cosiddette "5 F":
Faeces (feci)
Fingers (dita)
Foods (cibo nel quale è già presente l'agente patogeno)
Flies (mosche e altri insetti volanti)
Fomites (oggetti e superfici, sporche o infette a causa delle feci, e con le quali si viene a contatto
prima di toccare del cibo che verrà ingerito)
Trasmissione ematica: quando la trasmissione è legata a contatto di sangue si ha la trasmissione
ematica. Avviene tramite contatto di sangue fra un individuo infetto e uno sano. Il contatto è diretto con lo
scambio di siringhe o trasfusioni. (es. HIV)
La trasmissione sessuale si ha quando il contagio avviene in occasione di attività sessuali. (es. epatite B)
Trasmissione transplacentare: malattie trasmesse dalla madre al feto, durante la gravidanza (es. rosolia)
Trasmissione perinatale: trasmesse dalla madre al bambino, in particolare durante il parto o con
l'allattamento (es. H. simplex di tipo 2)
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Situazioni di infezione
Infezioni epidemiche: si hanno quando si verifica un‟epidemia in un breve periodo e in un numero
elevato di casi.
Infezioni endemiche: si verificano casi continui con frequenza bassa.
La pandemia è un‟epidemia quando si verifica a livello mondiale (p.509)
La scienza che studia la natura degli agenti eziologici (batterici, virali, ecc.) e le cause predisponenti
delle malattie è definita Epidemiologia.
La scarsa igiene, le acque inquinate, l‟ambiente ospedaliero, cibi avariati, rapporti sessuali, sono
tutte cause di infezione (tab 14.4 p. 510) .
I vaccini (p. 532)
Il termine vaccino deriva da “linfa di vacca”, materiale ottenuto dalle pustole indotte dal vaiolo
bovino, che fu per primo utilizzato da Jenner nel 1796 per la prevenzione del vaiolo umano.
1) vaccini tradizionali: sono costituiti generalmente da una sospensione di antigeni microbici
(microrganismi uccisi o inattivati, componenti microbici o estratti – tossine)
2) vaccini di bioingegneria: prodotti costituiti da antigeni proteici o polipeptidi prodotti con
tecniche di ingegneria genetica (tecnica del DNA ricombinante)
Le vie di somministrazione dei vaccini sono diverse: per via cutanea, intradermica, sottocutanea,
intramuscolare e inalatoria.
-Esempi di vaccini tradizionali (1) poliomielite, tubercolosi, morbillo, parotite e rosolia.
-Esempi di vaccini di bioingegneria (2): vaccino contro virus dell’epatite B.
Sieri immuni (antisieri)
Sono sieri provenienti da animali (eterologhi) o umani (omologhi) contenenti alte concentrazioni di
anticorpi specifici verso uno o più antigeni.
I sieri eterologhi sono ricavati da animali (bue e cavallo) che sono stati iperimmunizzati mediante
vaccinazione con antigeni patogeni per l‟uomo. Gli animali sviluppano il siero attivo (ricco di
immunoglobuline) che viene prelevato e utilizzato.
I sieri omologhi vengono ottenuti da soggetti adulti donatori che sono già immunizzati verso
antigeni specifici in quanto hanno superato la malattia o perchè vaccinati.
Fra i sieri immuni si possono ricordare quelli contro: la parotite, rosolia, morbillo, tetano, pertosse
e difterite.
Il caso dell‟eritoblastosi fetale
Le immunoglobuline anti-Rh costituiscono un indispensabile strumento terapeutico/preventivo di
immunizzazione passiva della madre Rh negativa prima e dopo la nascita di bambini Rh positivi e
quindi di controllo della malattia emolitica del neonato.
Lo stato di immunità ha un tempo di durata limitato per i sieri: 10-15 giorni per i sieri eterologhi;
25-30 giorni per le immunoglobuline umane ottenute con sieri omologhi.
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