Azione patogena dei microrganismi

Transcript

1 Azione patogena dei microrganismi Prof. Piergiorgio Catalanotti Rapporti ospite - microrganismi Simbiosi dal greco συμβίωσις (σύν «con, insieme» e βιoς «vita» interazione biologica piuttosto intima, di lungo termine, fra due o più organismi di specie differenti marzo 2015 Un microrganismo patogeno è un microrganismo capace di indurre malattia in un organismo vivente. La patogenicità è la capacità di un microrganismo di indurre malattia. Rapporti ospite - microrganismi Mutualismo Commensalismo beneficio per ospite e microrganismo I batteri esprimono la loro patogenicità mediante la loro virulenza. La virulenza dei microrganismi è il grado di patogenicità. Parassitismo Bacteroides spp.

2 Rapporti ospite - microrganismi Rapporti ospite - microrganismi Mutualismo Commensalismo Parassitismo beneficio per il microrganismo senza danno all ospite Bacteroides spp. E. coli Mutualismo Commensalismo Parassitismo beneficio per il solo microrganismo a danno dell ospite (παράσιτος) Entamoeba hystolitica Stomaco Lactobacillus, Streptococcus, Enterobacteriaceae, 10 3 CFU/g Duodeno-digiuno Lactobacillus, Streptococcus, Bifidobacterium, Staphylococcus, Funghi CFU/g Ileo-cieco Bifidobacterium, Bacteroides, Lactobacillus, Streptococcus, Clostridium, Funghi CFU/g Rapporti ospite - microrganismi Opportunismo patogenicità condizionata ospite compromesso dismicrobismo vaginosi antibiotici (C. difficile e colite pseudomembranosa) abuso di saccarosio (S. mutans e carie dentale) cambiamento di sede E. coli e UTI S. sanguis e endocardite

3 Vie di diffusione dei microrganismi Vie di diffusione dei microrganismi Vie di diffusione dei microrganismi Vie di diffusione dei microrganismi

4 Microbiota intestinale residente Microbiota vaginale residente Stomaco Aerobi e anaerobi facoltativi lattobacilli streptococchi stafilococchi lattobacilli E. coli Bacteroides 0 Anaerobi 0 clostridi 0 I lattobacilli mettono in atto una serie di meccanismi per svolgere un effetto protettivo a difesa della mucosa vaginale dall aggressione dei microbi patogeni Intestino tenue Colon Inibizione dell adesione dei patogeni Inibizione della crescita dei patogeni Inibizione della moltiplicazione dei patogeni J. P. Lepargneur et al. - J. Gynecol. Biol. Reprod., 31: ,2002 Microbiota urinario residente Inibizione dell adesione dei patogeni alla mucosa vaginale uretra maschile uretra femminile I lattobacilli si legano in modo specifico e aspecifico alle cellule epiteliali della mucosa vaginale... Staphylococcus epidermidis Corynebacterium spp. Escherichia coli Mycobacterium smegmatis Staphylococcus epidermidis Corynebacterium spp. Escherichia coli Enterobacteriaceae spp. Mycobacterium smegmatis Lactobacillus spp. Streptococcus spp. Peptostreptococcus Bacteroides Veillonella Candida Recettore Legami specifici con recettori epiteliali Microrganismi patogeni Legami aspecifici (forze elettrostatiche) Cellule epiteliali Mucosa vaginale ed impediscono ai microrganismi patogeni di trovare liberi i siti di legame e quindi aderire alla mucosa vaginale J. P. Lepargneur et al. - J. Gynecol. Biol. Reprod., 31: ,2002

5 Inibizione dell adesione dei patogeni alla mucosa vaginale I lattobacilli si legano alla fibronectina del fluido vaginale e producono biosurfattante... Inibizione della moltiplicazione dei patogeni I lattobacilli interagiscono con diversi ceppi di microrganismi patogeni (es. C. albicans, E. coli )... Legame specifico Fibronectina del fluido vaginale Microrganismi patogeni Secrezione di biosurfactante Microrganismo patogeno APF + Rilascio di APF (Aggregation Promoting Factor) Microrganismo patogeno Mucosa vaginale Mucosa vaginale APF Inibizione della proliferazione di alcuni microrganismi patogeni per CO-AGGREGAZIONE ulteriori meccanismi che impediscono ai microrganismi patogeni di aderire alla mucosa vaginale J. P. Lepargneur et al. - J. Gynecol. Biol. Reprod., 31: ,2002 e rilasciano un fattore (APF) che favorisce la co-aggregazione tra lattobacilli e patogeni J. P. Lepargneur et al. - J. Gynecol. Biol. Reprod., 31: ,2002 Inibizione della crescita dei patogeni I lattobacilli sintetizzano sostanze fondamentali per il mantenimento di un corretto equilibrio nell ecosistema vaginale... Ecosistema vaginale Lo squilibrio La diminuzione della presenza di lattobacilli e dell azione antagonista contro i germi patogeni... estrogeni ± Acido lattico H202 Batteriocine Competizione per fonti nutrizionali Bassi valori di Effetto Proprietà Ad es. ph battericida antibiotiche privazione 3,5-4,0 su alcuni ceppi di arginina in quanto agiscono come fattori di difesa (anaerobi) contro l insorgenza di infezioni microbiche J. P. Lepargneur et al. - J. Gynecol. Biol. Reprod., 31: ,2002 germi potenzialmente patogeni * alloctoni * autoctoni favorisce l instaurarsi di infezioni opportunistiche

6 Microbiota respiratorio residente Microbiota congiuntivale residente soggetti entro 24 h dalla nascita dopo 24 h e nel bambino adulto microbiota respiratorio residente sterile streptococchi altri batteri nasofaringe aerobi ( /g di secreto) Streptococcus spp Micrococcus Staphylococcus aureus S. epidermidis (mucosa nasale) Branhamella catarrhalis Neisseria anaerobi ( /g di secreto) Bacteroides spp. Fusobacterium spp. Peptostreptococcus spp. Actinomiceti soggetti neonato bambino adulto cadavere microbiota congiuntivale residente Staphylococcus spp. Haemophilus spp. Neisseria spp (apatogene) Corynebacterium S. aureus S. epidermidis Streptococcus viridans Moraxella catarrhalis S. viridans S. aureus S. epidermidis Propionibacterium acnes Haemophilus spp. Escherichia coli Pseudomonas aeruginosa Klebsiella pneumoniae Flavobacterium Microbiota respiratorio residente Progressione dell interazione soggetti adulto microbiota respiratorio residente nasofaringe miceti Candida albicans protozoi Entamoeba gingivalis Trichomonas tenax patogeni opportunisti Haemophilus influenzae Streptococcus pneumoniae Neisseria meningitidis Corynebacterium Micoplasmi residenti di altre nicchie Pseudomonas Enterobacteriaceae Contaminazione Contatto, senza moltiplicazione Colonizzazione Moltiplicazione nel sito dell ospite

7 Progressione dell interazione Infezione Stato di equilibrio tra i meccanismi offensivi del microrganismo e quelli difensivi dell ospite Stato di portatore Meccanismo dell azione patogena Patogenicità Capacità di un microrganismo di indurre malattia Dose infettante 50 % (ID 50 ) Virulenza Grado di patogenicità Dose minima letale 50 % (DML 50 ) Sistemi di difesa dell ospite Sistemi di offesa del microrganismo Invasività Capacità di moltiplicazione in vivo Progressione dell interazione Fattori di virulenza batterica Malattia Prevalenza dei fattori offensivi del batterio per l elevata carica e/o per il suo elevato potenziale di patogenicità ADESINE IMPEDINE INVASINE Consentono il legame di un microrganismo ai tessuti dell ospite Permettono al microrganismo di evadere uno o più meccanismi di difesa dell ospite Rendono il microrganismo capace di invadere cellule o tessuti dell ospite AGGRESSINE Causano danno diretto all ospite (enzimi, esotossine) Sistemi di difesa dell ospite Sistemi di offesa del microrganismo MODULINE Provocano danni indiretti all ospite modulando la rete delle citochine; es. LPS (lipopolisaccaride), porine, LTA (acido lipoteicoico), TA (acido teicoico), peptidoglicano, etc.

8 ADESINE Terminologia dei fattori di aderenza batterica (1) ADESINE Fattori di aderenza Adesina Recettore Fimbrie Fimbrie di tipo 1 descrizione Struttura di superficie o macromolecola che consente l attacco di un batterio a una specifica superficie Macromolecola complementare su una struttura eucariotica che si lega a una specifica adesina Filamenti proteici della superficie batterica che funzionano come adesine Fimbrie di Enterobacteriaceae che si legano specificamente al mannosio dei recettori sulle cellule dell epitelio della vescica Fimbrie ADESINE Terminologia dei fattori di aderenza batterica (2) Aderenza di E. coli a cellule HeLa Fattori di aderenza Pilo sessuale Glicocalice Capsula descrizione Pilo specializzato che trasmette materiale genetico da una cellula all altra nella coniugazione Strato esopolisaccaridico prodotto da alcuni batteri, rsponsabile della adesione alle superfici e della evazone della fagocitosi Struttura cellulare facolativa, ben definita, di natura polisaccaridica (eccezionalmente polipeptidica) con effetti simili al glicocalice

9 Aderenza di E. coli a cellule Hep2 Dopo 2 h di incubazione si notano numerosi batteri adesi sulla superficie cellulare. Colorazione Giemsa Microscopia elettronica, SEM Pedroso M.Z. et al. Infect. Immun Pattern di aderenza a Hep2 ADESINE Slime Trabulsi L. R. et al. Emerging Infectious Disease, 2002 P. Catalanotti et al. 2005

10 Formazione del biofilm INVASINE Contatto e adesione reversibile (flagelli e motilità) 2. Adesione irreversibile (fimbrie e polisaccaride PGA) 3. Formazione microcolonie e inizio formazione biofilm (motilità, antigene 43, acido colanico, polisaccaride PGA) 4. Maturazione (ac. colanico, Curli, pili coniugativi) 5. Dispersione batteri (flagelli e motilità) 5 Annual Review of Microbiology, 2002 Ialuronidasi idrolizza l acido ialuronico Proteasi Neuraminidasi in S. pneumoniae attacca le glicoproteine e i glicolipidi delle membrane Chinasi la streptochinasi lisa i coaguli di sangue Emolisine Capsula IMPEDINE Esotossine AGGRESSINE T. citolitiche Slime T. pantrope Enterotossine Coagulasi Test coagulasi T. neurotrope Biken test (LT di ETEC)

11 MODULINE MODULINE Lipopolisaccaride endotossina dei batteri Gram negativi Porine Effetti biologici del lipopolisaccaride ATTIVAZIONE DEL COMPLEMENTO (via classica e via alternativa) INFIAMMAZIONE Pre PTA PTA COAGULAZIONE LPS Fattore di Hageman Fattore di Hageman attivato Proattivatore del plasminogeno Plasminogeno attivato Plasminogeno Plasmina FIBRINOLISI TNF e altri mediatori Precallicreina Callicreina Chininogeno Bradichinina IPOTENSIONE Effetti biologici delle porine rilascio di citochine infiammatorie da linfomonociti rilascio di PAF da PMN, cellule mesangiali e HUVEC inibizione dell attività immunitaria innata attivazione del complemento effetto procoagulante su trombina, fibrinogeno o su entrambi

12 MODULINE Peptidoglicano costituente prevalente della parete cellulare dei batteri Gram positivi attivazione del complemento liberazione di IL-1 e di TNFα Acido lipoteicoco (LTA) costituente prevalente della parete cellulare dei batteri Gram positivi attivazione del complemento liberazione di IL-1 e di TNFα