Meccanismi dell’azione patogena dei microrganismi

1. Meccanismi dell’azione patogena dei microrganismi Prof. Giovanni Giammanco

2. RAPPORTI TRA MICRORGANISMI E OSPITE FLORA MICROBICA RESIDENTE (COMPOSTA DA MICRORGANISMI RELATIVAMENTE STABILI IN UNA DETERMINATA AREA) FATTORI CONDIZIONANTI: ETA’, DIETA, CONDIZIONI IGIENICHE, ETC. NON ESSENZIALE (ANIMALI GERM FREE) MA COINVOLTA IN: - ASSORBIMENTO DI NUTRIENTI - SINTESI DI VITAMINA K - INTERFERENZA BATTERICA FLORA MICROBICA TRANSITORIA (COMPOSTA DA MICRORGANISMI PRESENTI PER ORE, GIORNI, SETTIMANE)

3. RAPPORTI TRA MICRORGANISMI E OSPITE PARASSITI: MICRORGANISMI VIVENTI A CARICO DELL’OSPITE SIMBIONTI (UTILI PER L’UOMO) COMMENSALI (INDIFFERENTI) PATOGENI (DANNOSI): OBBLIGATI E OPPORTUNISTI SAPROFITI: MICRORGANISMI VIVENTI A SPESE DI MATERIALE INANIMATO (batteri ambientali)

4. Flora microbica residente APPARATO RESPIRATORIO NASO, BOCCA, FARINGE: Stafilococchi, Streptococchi, Spirochete, Vibrioni, Lieviti, Etc. APPARATO GASTROENTERICO: ESOFAGO STOMACO (103-104/g di contenuto) DUODENO (103-106/g) DIGIUNO-ILEO (105-108/g) CIECO-COLON (108-1010/g) SIGMA-RETTO (1011-1012/g) APPARATO GENITOURINARIO: URETRA DISTALE (102-103/ml) VAGINA prime settimane: lattobacilli poi: flora microbica mista pubertà: lattobacilli menopausa: flora mista CUTE: Flora microbica transitoria e residente: Stafilococchi, Streptococchi, Miceti, Bacilli Gram+ e Gram-, Etc.

5. Interazioni tra microrganismi e uomo CONTAMINAZIONE: CONTATTO ACCIDENTALE E TRANSITORIO TRA MICRORGANISMO ED OSPITE COLONIZZAZIONE: MOLTIPLICAZIONE DEL MICRORGANISMO NELL’OSPITE SENZA ALTERAZIONE DELLE NORMALI FUNZIONI DELL’OSPITE INFEZIONE: MOLTIPLICAZIONE DI UN MICRORGANISMO POTENZIALMENTE PATOGENO NELL’OSPITE MALATTIA DA INFEZIONE: PROCESSO PATOLOGICO CAUSATO DALL’INFEZIONE

6. Morte Malattia grave Malattia lieve (paucisintomatica) Infezione senza malattia (asintomatica) Esposizione senza infezione (Contaminazione) La piramide delle malattie infettive

7. Mortalità da malattie infettive nel mondo (1999)

8. Patogenicità Indica la capacità di generare malattia. • Virulenza: indica il grado di patogenicità, cioè la maggiore o minore tendenza a generare malattia. • La misura della patogenicità di una specie batterica può essere espressa come: Dose infettante 50% (DI 50%) Dose letale 50% (DL50%) Dose minima letale (DML)

9. MALATTIE SOSTENUTE DA MICRORGANISMI • DA INFEZIONE ENDOGENA • ANORMALE ESPANSIONE NUMERICA DI UNA SPECIE IN UN DISTRETTO • TRASFERIMENTO DI MICRORGANISMI IN ALTRI DISTRETTI • DA INFEZIONE ESOGENA • MATERIALE INANIMATO (microrganismi ambientali) • ANIMALI INFETTI (Zoonosi) • SOGGETTI INFETTI (Malattia infettiva o contagiosa)

10. Modalità di trasmissione • Trasmissione orizzontale Diretta Indiretta • Trasmissione verticale • Contatto diretto con secrezioni • Contatto sessuale • Trasfusioni e trapianti d’organo • Inoculazione accidentale • Morsicature e graffi • Ingestione di veicoli contaminati (acqua, alimenti) • Vettori (insetti,artropodi) • Transplacentare • Perinatale (al momento dell’attraversamento del canale del parto)

11. Siti d’ingresso dei microrganismi nell’ospite

12. Infezioni • localizzate • sistemiche

13. Patogenicità batterica Due meccanismi principali: capacità dimoltiplicarsi in vivo e/o produzionedisostanze tossiche. FATTORI CONDIZIONANTI LA REPLICAZIONE BATTERICA ADESIVITA’ INVASIVITA’ PRODUZIONE DI ENZIMI E TOSSINE EVASIONE DALLA FAGOCITOSI

14. Occhi • Lavaggio lacrimale • Lisozima • Cute • Barriera anatomica • Secrezioni antimicrobiche Barriere di difesa del corpo umano • Apparato respiratorio • Muco • Epitelio ciliato • Macrofagi alveolari • Sistema genito-urinario • Lavaggio urinario • Acidità, urine e vaginale • Lisozima • Apparato gastroenterico • Acidità gastrica • Flora intestinale residente

15. ADESINE BATTERICHE

16. Escherichia coli Glicosfingolipide Membrana citoplasmatica di una cellula dell’ospite Fimbria Adesione

17. INVASIVITA’

18. Fagocitosi

19. Inibizione dell'opsonizzazione (proteina A di S. aureus) Inibizione della chemiotassi Uccisione da parte dei fagociti (S. aureus) Inibizione della fagocitosi (capsula di S. pneumoniae) Fagocitosi Inibizione della fusione lisosomiale (M. tuberculosis) Elusione dei lisosomi e moltiplicazione nel citoplasma Resistenza all'azione antibatterica lisosomiale e moltiplicazione nella cellula (S. aureus, Salmonella, M. leprae) Blocco dell'attivazione mediata dall'interferone gamma (Mycobacteria) Interferone gamma Evasione dalla fagocitosi

20. PRODOTTI DI CRESCITA BATTERICA CHE CONTRIBUISCONO ALLA DIFFUSIONE DEI MICRORGANISMI NELL’OSPITE PRODOTTO Ialuronidasi Coagulasi Collagenasi Streptochinasi Lecitinasi DNAsi Lipasi ATTIVITA’ DEL PRODOTTO Degrada l’acido ialuronico del connettivo Agisce sulla coagulazione del sangue con formazione di fibrina, che ostacola la fagocitosi Degradazione del collagene del tessuto connettivo Converte il plasminogeno in plasmina, che digerisce la fibrina Distrugge la lecitina della membrane citoplasmatiche Diminusce la viscosità del pus Idrolizza i lipidi MICRORGANISMO Streptococchi, Stafilococchi e Clostridi Stafilococchi Clostridi Streptococchi Clostridi Stafilococchi Stafilococchi

21. Eso-tossine Tossine

22. Esotossine • Tossine citolitiche • Tossine A-B • Tossine superantigeniche

23. S. aureus Tossinaa K+ C. perfringens Formazione di pori, perdita dei nutrienti Tossina a (fosfolipasi C) MORTE CELLULARE Idrolizza la fosforilcolina delle membrane cellulari Lisi Membrana cellulare Esotossine citolitiche Emolisine streptococciche

24. Batterio adeso alla mucosa superficiale Sintesi della tossina batterica C A-B A-B A-B-C Tossinogeno Tossina attiva La tossina raggiunge la cellula target A B X B A A Y La subunità A catalizza l’attività enzimatica ed esercita effetto tossico La subunità B della tossina si lega al recettore della superficie cellulare La subunità A della tossina entra nella cellula target Esotossina di tipo A-B

26. Tossine superantigeniche • Tossine stafilococciche: Enterotossine (A-E) e Tossina dello shock tossico (TSS-1) o enterotossina F • Meccanismo d’azione: inducono produzione di IL-1 (pirogeno endogeno), liberazione di citochine (shock ipovolemico), stimolazione della peristalsi intestinale e del centro del vomito attraverso i nervi simpatici e vagali. • Si tratta di una esotossina termostabile.

27. In base alle cellule bersaglio le esotossine vengono distinte in: • Tossine neurotrope, le cui cellule bersaglio sono localizzate nel sistema nervoso centrale o periferico • Enterotossine, attive a livello delle cellule della mucosa intestinale • Tossine pantrope, in grado di danneggiare qualsiasi cellula in possesso di recettori idonei a fissare la tossina

28. Tossine neurotrope Tossine botulinica Tossina tetanica Interferiscono con i meccanismi di trasmissione dell’impulso nervoso e provocano la morte in seguito all’instaurarsi di una paralisi flaccida (tossina botulinica) o spastica (tetano)

29. Tossina botulinica

30. Tossina tetanica

31. ENTEROTOSSINE • TOSSINE CHE CAUSANO DANNO ALL’APPARATO GASTRO-ENTERICO (VOMITO E DIARREA) • IN TALUNI CASI SONO DIRETTAMENTE INGERITE CON I CIBI, IN CUI IL MICRORGANISMO SI E’ REPLICATO (INTOSSICAZIONI ALIMENTARI) • IN ALTRI CASI SONO PRODOTTE DAI BATTERI CHE SI REPLICANO NELL’INTESTINO (TOSSINFEZIONI)

32. Tossina colerica Enterotossina di tipo A-B

33. Tossina pantropa La tossina difterica è una tossina pantropa di tipo A-B la cui azione tossica è legata all’inibizione della sintesi proteica cellulare.

34. ENDOTOSSINA Lipopolisaccaride, termostabile, basso P.M., non neutralizzabile da anticorpi, Non trasformabile in anatossina Porzione antigenica: Core Catena laterale O specifica Porzione tossica: Lipide A Polisaccaride

35. Meccanismo d’azione dell’endotossina • Effetto pirogeno • Leucopenia seguita da leucocitosi • Ipotensione • Trombocitopenia • Coagulazione intravasale disseminata • Shock • Morte

36. Limulus test • Gelificazione degli amebociti di Limulus polyphemus