VIBRIONI e Batteri affini - Documenti Universitari

VIBRIONI e Batteri affini

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LA FAMIGLIA Vibrionaceae
• INCLUDE MOLTI MICRORGANISMI DI ESTREMA IMPORTANZA

• GENERE Vibrio, SPECIE Vibrio cholerae RESPONSABILE DELLA
  MORTE DI MILIONI DI INDIVIDUI IN NUMEROSE E DEVASTANTI
  EPIDEMIE

• LA FAMIGLIA COMPRENDE DIVERSE SPECIE CAUSA DI
  INFEZIONI INTESTINALI ED EXTRAINTESTINALI

• MOLTE Vibrionaceae SONO AMPIAMENTE DISTRIBUITE IN
  NATURA, OVE PARTECIPANO AI CICLI DI MOLTI COMPOSTI
  ORGANICI ED INORGANICI

• ALCUNE Vibrionaceae SONO ANCHE STATE IMPIEGATE
  AMPIAMENTE IN STUDI DI FISIOLOGIA, BIOCHIMICA, BIOLOGIA
  MOLECOLARE E PATOGENICITA’
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Vibrionaceae
MORFOLOGIA

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Fisiologia e struttura
• Bacilli ricurvi Gram negativi detti anche
  a C o a virgola
• Mobili per la presenza di un unico
  flagello ad un polo della cellula
• Asporigeni
• Non capsulati
• Aerobi-anaerobi facoltativi
• Fermentano alcuni zuccheri con
  produzione di acidi e producono indolo
• Richieste nutrizionale semplici,
  prediligono i terreni con pH alcalino
• Sono saprofiti si ritrovano negli strati
  superficiali del suolo o come
  commensali di alcuni animali
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Vibrio cholerae
• Vibrione di maggior rilievo nella patologia
  umana
• Altri vibrioni Vibrio parahaemolyticus
  agente eziologico di forme diarroiche in
  seguito all’ingestione di molluschi
  consumati crudi
• Vibrio alginolyticus e Vibrio vulnificus
  possono infettare ferite cutanee in soggetti
  immunodepressi
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Vibrio cholerae
• Comprende diversi gruppi sierologici
  definiti in base all’antigene somatico O
• V.cholerae O1 e O139 sono responsabili
  del colera classico che si manifesta con
  pandemie ed epidemie
• V.cholerae O1 può essere suddiviso in
  due biotipi:
• El tor e classico
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VIBRIO CHOLERAE

• TRE GRUPPI

 – V.cholerae O1

 – V.cholerae O139 BENGAL

 – V.cholerae NON O1-O139

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V.cholerae O1

• AGENTE ETIOLOGICO “COLERA EPIDEMICO”
• SINTOMATOLOGIA VARIABILE
  – ASINTOMATICO                        CHOLERA GRAVIS
• DUE BIOGRUPPI
  – CLASSICO
     • 60% ASINTOMATICO, 30% SINT. MEDIA, 10% CHOL. GRAVIS
  – EL TOR
     • 75% ASINTOMATICO, 23% SINT. MEDIA, 2% CHOL. GRAVIS
• INCUBAZIONE: DA ORE A 5 GIORNI
• DOSE INFETTANTE
  – DIGIUNO 1011 cfu
  – CIBO O TAMPONE 106 cfu

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V.cholerae O139 BENGAL
• NUOVO SIEROGRUPPI COMPARSO NELL’OTTOBRE 1992 IN
  INDIA
• SUCCESSIVAMENTE RESPONSABILE VIII PANDEMIA (ASIA-
  INGHILTERRA USA)
• NUOVA EPIDEMIA PRIMAVERA 1996
• 0139 E’ SIMILE AD O1 EL TOR (DA CUI PROBABILMENTE
  DERIVA GENETICAMENTE)
• O139 PRODUCE CAPSULA COME SIEROGRUPPI NON TOSSICI

V.cholerae NON O1-O139
• NON PRODUCONO TOSSINA COLERICA
• PRODUCONO ALTRE TOSSINE
• CAUSANO GASTROENTERITI MINORI

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Fattori di virulenza di Vibrio cholerae O1 e
                      O139
Fattori di virulenza              Effetti biologici
Tossina colerica                  Ipersecrezione di elettroliti ed
                                  acqua
Pilo coregolato                   Adesione alle cellule delle mucose

Fattore di colonizzazione         Adesina
accessorio
Proteasi dell’emoagglutinazione   Induce infiammazione intestinale e
(mucinasi)                        la degranulazione delle giunzioni
                                  strette
Siderofori                        Cattura di ferro

Neuroaminidasi                    Incremento dei recettori per la
                                  tossina                            10

Tossina colerica

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Tossina colerica

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Geni che codificano per i fattori di
            virulenza
• I geni ctxA e ctxB codificano per le due subunità
  della tossina colerica
• tcp codifica per il complesso genico del pilo,
  coregolato con la tossina
• acf codifica per il fattore accessorio di
  colonizzazione
• hap codifica per la proteasi dell’emoagglutinina
  e il gene per la neuroaminidasi
• Geni regolatori ToxR controllano l’espressione di
  questi geni

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Epidemiologia
• Microrganismi responsabili di pandemie maggiori con
  mortalità significativa in paesi in via di sviluppo
• Tutte le pandemie sono state causate dal sierotipo O1
  anche se O139 potrebbe causare malattie simili
• Il microrganismo si ritrova in ambienti marini di tutto il
  mondo associato a crostacei chitinosi
• Si moltiplica liberamente in acqua
• I livelli aumentano in acque contaminate nei mesi estivi
• La diffusione è per consumo di alimenti o acqua
  contaminata
• La diffusione da persona a persona è rara perchè la
  dose infettante è alta, la maggior parte dei microrganismi
  è uccisa dagli acidi dello stomaco

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COLERA
• SINTOMATOLOGIA
 – CAUSATA DA TOSSINA COLERICA
 – SINTOMI:AUMENTO PERISTALSI, DIARREA
   ACQUA DI RISO, VOMITO
   • PERDITA H2O FINO A 0,5-1 l/h
   • CAUSA SBILANCIO ELETTROLITI, SHOCK
     IPOVOLEMICO, ACIDOSI, IPOGLICEMIA
   - LA MORTE E’ CAUSATA DA ANOMALIE DEGLI
     ELETTROLITI E ABBONDANTE PERDITA DI
     FLUIDI
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Terapia profilassi e controllo
• TRATTAMENTO
 – REIDRATAZIONE+ELETTROLITI+GLUCOSI
   O
 – ANTIBIOTICI SOLO DOPO
   STABILIZZAZIONE
   • TETRACICLINE, SE RESIST: ERITROMICINA,
     SULFAMIDICI, CHINOLONI
   • MIGLIORARE L’IGIENE
• VACCINO
 – TOSSINA PRIVA DI SUBUNITA’ A PER OS
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Vibrio parahaemolyticus
• E’ un microrganismo marino a diffusione
  ubiquitaria associato al consumo di
  crostacei contaminati
• Fattori di virulenza: emolisina e adesina
• La malattia è una gastroenterite che varia
  da una risoluzione spontanea sino ad una
  malattia simile al colera
• Generalmente il paziente recupera senza
  complicazioni
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Campylobacter
• Piccoli bacilli sottili e ricurvi
• Crescono in condizioni di microaereobiosi,
  basso contenuto di O2 ed elevati livelli di
  CO2.
• Specie patogene: C.jejuni, C. coli, C.
  upsaliensis e C. fetus.
• La malattia più comune è l’enterite acuta
  con diarrea, febbre e dolori addominali.
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C. jejuni

• Presenta adesine ed enzimi citotossici
  ed enterotossine la cui funzione ancora
  non è nota.
• L’enterite è caratterizzata da lesioni
  istologiche della mucosa digiunale
• E’ stato associato alla sindrome di
  Guillain –Barrè, una polinevrite auto
  immune caratterizzata dalla paralisi
  simmetrica progressiva degli arti.
• La sindrome è associata alla reattività
  antigenica crociata del LPS di alcuni
  ceppi con il gangliosidi dei nervi
  periferici

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C. jejuni e sindrome di Guillain-Barrè

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HELICOBACTER
• PRIMA DESCRIZIONE
  – Krienitz (1906)
  – Genere: Marshall e Warren (1984)
• CARATTERISTICHE
  – Bastoncelli spiroidali o elicoidali, Gram-, pleomorfi, flagellati,
    microaerofili, spesso fastidiosi, non sporigeni
• HABITAT
  – Colonizzano mucosa gastroenterica dell’uomo e di
    altri animali
  – Alcune specie colonizzano altri habitat
• SPECIE
  – 6 SPECIE GASTRICHE
  – 16 SPECIE ENTEROEPATICHE
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Helicobacter
              IDENTIFICAZIONE
• COLONIE PICCOLE (0.5–
  2 mm) TRASLUCIDE
  OPPURE FILM
  ACQUOSO SOTTILE
  DOPO 3-10 GIORNI
• CELLULE GRAM-
  PLEOMORFE,
  COCCOIDI DOPO
  INCUBAZIONE
  PROLUNGATA
• IDENTIFICAZIONE PER
  URE+, CATALASI+ ED
  OSSIDASI+
• DIAGNOSI
  MOLECOLARE MOLTO
  UTILE                         22

HELICOBACTER
         IMPORTANZA CLINICA

• Helicobacter sono colonizzatori ubiquitari
  delle mucose enteriche; nella maggior
  parte dei casi non sono patogeni, pur con
  importanti eccezioni, fra cui H. pylori, che
  è associato con l’ulcera peptica ed il
  cancro dello stomaco, sebbene il suo
  rapporto con l’ospite sia variabile, spesso
  di commensalismo e talora benefico
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Fattori di virulenza
  Fattori di virulenza                        Attività
                                 Neutralizza gli acidi gastrici, stimola la
        Ureasi                    chemiotassi di monociti e neutrofili
                                    Aumenta l’espressione di ureasi
 Proteina heat shock
                                Induce ipocloridia durante la fase acuta
Proteina acido-inibitoria     dell’infezione bloccando la secrezione acida
                             Permettono la penetrazione nello strato della
        Flagelli            mucosa gastrica e protezione dall’ambiente acido
                                  Mediano il legame alle cellule ospiti
       Adesine
                                      Degrada la mucosa gastrica
       Mucinasi
                                      Degrada la mucosa gastrica
      Fosfolipasi
                               Previene l’uccisione nel vacuolo fagocitico
Superossido dismutasi           neutralizzando i metaboliti dell’ossigeno
                               Previene l’uccisione nel vacuolo fagocitico
      Catalasi                         neutralizzando i perossidi          24

Helicobacter pylori
         altri fattori di virulenza
• I 60% dei batteri esprimono la citotossina VacA (94-kDa)
  denominata tossina vacuolante
• Il 65% dei batteri un’altro gene che codifica una proteina
  che rappresenta un marker della capacità del batterio di
  produrre tossina vacuolante (gene cag A)
• Cag A codifica per un sistema di secrezione di tipo IV
  specializzato nel trasporto di DNA e macromolecole
  all’interno delle cellule
• Questi geni sono necessari per indurre le cellule
  gastriche a secernere IL-8
• La proteina CagA è esportata dall’apparato di secrezione
  ed iniettata nelle cellule e processata dalle
  tirosinfosfochinasi, interrompendo la trasduzione di
  alcuni segnali eucariotici
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Epidemiologia
• Infezioni sono comuni, particolarmente in
  persone di classe socio-economica bassa o che
  vivono in nazioni in via di sviluppo
• L’uomo è una riserva primaria
• Diffusione da persona a persona in genere oro-
  fecale
• Non è stata identificata una riserva animale
• Ubiquitario a diffusione mondiale con incidenza
  non stagionale

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Malattie

     • Gastrite cronica antrale
• Ulcera gastrica e ulcera duodenale
       • Carcinoma gastrico
             • Linfoma

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Diagnosi
• E’ individuato con l’esame istologico della
  biopsia gastrica.
• Può anche essere evidenziato nei
  campioni mediante colorazione di Gram o
  mediante colorazione con ematossilina-
  eosina o con la colorazione con argento
• La sensibilità del test è specifica

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Terapia, profilassi e controllo
• Terapia con tetraciclina, metronidazolo,
  bismuto ed omeprazolo per due settimane
  è molto efficace
• La profilassi di individui colonizzati non è
  utile è può avere effetti collaterali con
  predisposizione dei pazienti all’adeno
  carcinoma
• Non esistono vaccini

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Pseudomonadaceae
• BATTERI GRAM NEGATIVI CHE
  COMPRENDONO UNA BUONA
  PARTE DELLA FLORA SAPROFITA
  DEL SUOLO, DELLE ACQUE E DI
  ALTRI AMBIENTI NATURALI, CHE
  POSSONO IN ALCUNI CASI ESSERE
  ASSOCIATI COME PATOGENI DI
  PIANTE E ANIMALI (INCLUSO
  L’UOMO)
• SONO TUTTI BASTONCELLI, DRITTI
  O LIEVEMENTE CURVI SU UN SOLO
  PIANO, GRAM NEGATIVI, CON
  FLAGELLI POLARI, NON SPORIGENI
• TALI CARATTERISTICHE SONO DI
  SCARSO VALORE DIAGNOSTICO
• ATTUALMENTE SONO 4 GENERI:
  Pseudomonas, Xanthomonas,
  Zoogloea Frateuria
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Pseudomonas aeruginosa
• P. aeruginosa è un patogeno
  opportunista per l’uomo
• Pseudomonas           aeruginosa
  causa infezioni urinarie, infezioni
  dell’apparato        respiratorio,
  dermatite, infezione dei tessuti
  molli, batteriemia e diverse
  infezioni             sistemiche,
  particolarmente in pazienti con
  gravi malattie.

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Fattori di virulenza

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Fattori di virulenza

Componenti strutturali           Effetti biologici

      Capsula            Exopolisaccaride mucoide,
                         adesina, inibisce l’uccisione da
                         parte di antibiotici
                         Adesina
         Pili

                         Attività endotossica
  Lipopolisaccaride

                         Danneggia la funzione ciliare, stimola
     Piocianina          la risposta infiammatoria, media il
                         danno tissutale attraverso la
                         produzione di radicali di ossigeno
                         tossici                               33

Fattori di virulenza
Tossine ed enzimi                 Effetti biologici
                     Inibitore della sintesi proteica, produce danno ai
  Esotossina A       tessuti (pelle e cornea)
                     Inibisce la sintesi proteica, immunodepressiva
  Esotossina S
                     Citotossina per membrane eucariotiche
   Citotossina
                     distruzione dei tessuti contenente elastina
     Elastasi        (piastrine, tessuto polmonare, pelle)
                     Distruzione dei tessuti, inattivazione di
 Proteasi alcalina   interferone e del fattore di necrosi tumorale α
                     Emolisina labile al calore, media il danno ai
  Fosfolipasi C      tessuti, stimola la risposta infiammatoria
                     Emolisina stabile al calore, distrugge i tessuti
   Ramnolipide       contenenti lecitina, inibisce l’attività ciliare   34
                     polmonare

Epidemiologia
• Ubiquitari nella maggior parte degli
  ambienti ospedalieri come anche in natura
• Nessuna incidenza stagionale della
  malattia
• Possono colonizzare temporaneamente le
  vie respiratorie e gastrointestinali di
  pazienti ospedalizzati, particolarmente
  quelli trattati con antibiotici ad ampio
  spettro o ospedalizzati per lunghi periodi
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Malattie

•   Infezioni polmonari
•   Infezioni delle ferite da ustioni e della pelle e dei tessuti molli
•   Infezioni delle vie urinarie (in pazienti cateterizzati)
•   Otite esterna
•   Infezioni dell’occhio                                                 36

Terapia, profilassi e controllo
• Uso combinato di antibiotici efficaci

• La monoterapia è inefficace e seleziona
  ceppi resistenti
• Le infezioni ospedaliere dovrebbero
  essere prevenute dalla decontaminazione
  delle attrezzature mediche

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HAEMOPHILUS

Bacilli Gram- piccoli e talvolta pleomorfi

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HAEMOPHILUS

• PRIMO ISOLAMENTO
 – DURANTE PANDEMIA INFLUENZALE DEL 1889
• CARATTERISTICHE
 – Coccobacilli, Gram- anaerobi facoltativi, immobili, non
   sporigeni, ossidasi+, metabolismo respiratorio e
   fermentativo, catabolizzano D-glucosio e altri carboidrati
   con produzione di acidi e talora di gas, riducono i nitrati,
   temperatura di crescita 33-37°C in ambiente umido
 – HABITAT
 – mucose della bocca e del tratto respiratorio superiore ed
   occasionalmente il tratto genitale e gastrointestinale
• SPECIE
 – 15 specie, fra cui H.influenzae, H.parainfluenzae         39

HAEMOPHILUS
              TASSONOMIA
• Le specie di Haemophilus (amanti del sangue)
  richiedono terreni supplementati con fattori X
  (ematina) e/o V (NAD) per la crescita in
  aerobiosi
• H. influenzae può essere anche suddiviso in tipi
  capsulati e non capsulati
• Sierotipo b (invasivi) sono responsabile del 95%
  di tutte le infezioni invasive prima
  dell’introduzione del vaccino
• Oltre alla differenziazione sierologica la specie è
  suddivisa in biotipi da I a VIII (determinati dalle
  proprietà biochimiche: ureasi e ornitina
  decarbossilasi e produzione di indolo
                                                   40

HAEMOPHILUS INFLUENZAE
     IMPORTANZA CLINICA
• Prima del vaccino H. influenzae tipo b era il principale
  responsabile di meningiti ed epiglottiditi in bambini

HAEMOPHILUS INFLUENZAE
      PATOGENICITA’
• Colonizzazione mediata da adesine (sia
  pili emoagglutinanti che non pili)

• Alcuni ceppi esprimono una proteina che
  promuove l’internalizzazione nelle cellule
  epiteliali

• Inoltre H. influenzae induce la ciliostasi
  mediante il lipide A del LPS e la proteina
 D

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HAEMOPHILUS INFLUENZAE
         PATOGENICITA’
• INVASIVITA’ IN CELLULE
  TRATTO RESPIRATORIO
  IMPORTANTE MECCANISMO
  IMMUNOEVASIONE E
  VIRULENZA
• H. influenzae INVADE
  CELLULE EPITELIALI
  RESPIRATORIE E PASSA
  FRA QUESTE (PARACITOSI)
  PER RAGGIUNGERE
  TESSUTI PROFONDI
• H. influenzae PUO’ ANCHE
  INTERNALIZZARE IN
  MACROFAGI RESIDENTI NEL
  TRATTO RESPIRATORIO
• INTERNALIZZAZIONE PUO’
  SPIEGARE PERSISTENZA
  DOPO TRATTAMENTO
  ANTIBIOTICO                 43

Infezioni causate da
Haemophilus influenzae

                         44

HAEMOPHILUS INFLUENZAE
           VACCINI
• PRIMI VACCINI PER H. influenzae TIPO b SVILUPPATI NEGLI
  ANNI ’70 E CONSISTEVANO NEL POLISACCARIDE CAPSULARE

• QUESTI VACCINI ERANO POCO IMMUNOGENICI IN BAMBINI <
  2 ANNI

• FINE ANNI ’80 SVILUPPATI VACCINI CONIUGATI IN CUI
  POLISACCARIDE ERA LEGATO A CARRIER PROTEICO

• NESSUN VACCINO SVILUPPATO PER H. influenzae NON
  TIPIZZABILI PERCHE DIFFICILE IDENTIFICAZIONE GIUSTO
  ANTIGENE (CANDIDATI: OMP P4, P5 e P6 OMP26, HMW, Hia,
  Hap e Tbp2

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Trattamento e prevenzione
• Le infezioni da H. influenzae sono trattate
  con cefalosporine ad ampio spettro,
  azitromicina, fluorochinolone
• L’immunizzazione attiva con vaccini
  coniugati contenenti PRP (poliribitolo
  fosfato contenuto nella capsula).

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