Facoltà di Farmacia. Corso di laurea in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche Corso di Microbiologia e Biologia animale APPUNTI DI MICOLOGIA

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1 Facoltà di Farmacia Corso di laurea in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche Corso di Microbiologia e Biologia animale APPUNTI DI MICOLOGIA Biologia animale e Microbiologia 1

2 Biologia animale e Microbiologia 2

4 Classificazione morfologica Filamentosi (pluricellulari) Miceti Dimorfici Lievitiformi (unicellulari) Biologia animale e Microbiologia 4

5 Caratteri generali (muffe e lieviti) Nutrizione etrotrofica, assorbimento di sostanze organiche e minerali disciolte. Generalmente aerobi, alcune specie aerobie - anaerobie facoltative, nessuno è anaerobio obbligato. La riproduzione nei lieviti per gemmazione e scissione (blastospora) nei filamentosi mediante spore sessuate aploidi o direttamente per divisione mitotica da una cellula singola, conidi. Molti miceti originano colonie filamentose a lanose altri colonie lisce e glabri, i primi dono miceti filamentosi i secondi lieviti, alcuni sono in grado di riprodursi nell una o nell altra forma. Biologia animale e Microbiologia 5

6 Micologia: lieviti Il gruppo comprende circa 500 specie divise in 60 generi. I lieviti sono funghi unicellulari con struttura semplice, per gemmazione danno origine alle blastospore che a maturazione avvenuta si separano dalla cellula madre. Da un punto di vista tassonomico la loro diversità in relazione ai generi si basa essenzialmente sulle caratteristiche morfologiche delle cellule vegetative e delle blastospore. Questo meccanismo è tipico di lieviti come Criptococcus laurentii e C. neoformans, Saccharomyces spp. e altri le cui colonie per essere costituite da cellule singole e gemmanti sono lisce e glabre. Il genere Candida origina le psuedoife in quanto le blastospore rimangono contigue e ravvicinate limitate e definite comunque da una parete cellulare. Biologia animale e Microbiologia 6

7 Micologia: lieviti Sprovvisti di clorofilla, incapaci di produrre prodotti di tipo organico necessari alla crescita, a partire dal substrato minerale, sono saprofiti, a volte parassiti. Necessitano di ossigeno fonti di carbonio organico e azoto organico o minerale, di temperatura e e di ph, alcuni hanno bisogno di vitamine e altri fattori di crescita. Il ph ottimale per la crescita dei lieviti varia da 4,5 a 6,5, molti tollerano condizioni più estreme di ph tra 2,8-3 e 8-8,5. La temperatura di crescita è compresa tra 5 e 30-37, optimum a 25 C. Anche a 0 C si ha moltiplicazione ma con basso tasso di crescita. Sopportano anche quantità di Aw molto basse intorno a 0,65, a questo livello nessun altro organismo ha possibilità di sviluppo. Alcuni sono in grado di crescere nell una e nell altra forma. (dimorfici). Biologia animale e Microbiologia 7

8 Candida albicans Biologia animale e Microbiologia 8

9 Micologia: muffe La riproduzione nei filamentosi è assicurata da cellule specializzate dette spore mediante la fusione di due cellule aploidi (spore sessuate o perfette) o da una cellula per mitosi (spore imperfette o asessuate, conidi). La crescita in colonia dei miceti filamentosi dipende dalla specie trattata esistono a riguardo importanti variazioni inoltre molti miceti filamentosi formano colonie variamente pigmentate e filamentose (Miceti filamentosi). Alcuni miceti patogeni crescono in entrambe le forme (dimorfismo termo dipendente) in dipendenza dei fattori ambientali. Le spore disseminate nell ambiente in condizioni ottimali germinano e originano singoli filamenti formati da catene di cellule tra loro comunicanti o ife, che si raggomitolano in ammassi formando un tallo filamentoso il micelio. Si dividono in relazione alla temperatura, in mesofile, criofile, psicrofile, termofile, per le muffe mesofile la quantità di Aw è del %, il ph ideale va da 5 a 6 ma diverse specie crescono bene anche a ph acido riuscendo a modificarlo per le proprie esigenze Biologia animale e Microbiologia 9

10 Riproduzione gamica e agamica nelle muffe Biologia animale e Microbiologia 10

11 Micologia: muffe Su adatto substrato le spore danno origine a un tubo germinativo, che per accrescimento origina l ifa, struttura filamentosa cava, durante il processo di formazione dell ifa a intervalli regolari si formano dei setti trasversali molto ravvicinati in alcuni casi dovuti a introflessioni della parete e della membrana citoplasmatica, l ifa diventa settata e divisa in settori comunicanti tra loro. In una colonia fungina le ife si allungano, si ramificano ripetutamente, si intrecciano, si anastomizzano tra loro per dare origine ad un feltro fitto e compatto. Il micelio che aderisce al substrato e assorbe da questo le sostanze si chiama vegetativo, la porzione che cresce al disopra è detta micelio riproduttivo. Il micelio riproduttivo contiene le spore o le ife specializzate alla produzione delle spore. Le colonie sono variamente pigmentate con aspetti differenti, lanoso, granulare, vellutato Gli zigomiceti hanno ife non settate. Biologia animale e Microbiologia 11

12 Miceti dimorfi I miceti manifestano una grande variabilità morfologica come conseguenza delle diverse condizioni ambientali di crescita (ph, terreno, temperatura). Esistono miceti con dimorfismo termo-dipendente. Cinque specie fungine che a t. a. hanno aspetto filamentoso si trasformano in lieviti se incubati a su idonei terreni di coltura. Nei tessuti umani quindi vanno incontro a trasformazione. H. capsulatum, B. dermatidis, P.brasiliensis, C. immitis. Biologia animale e Microbiologia 12

13 Micologia I funghi sono organismi eucarioti la cui organizzazione non differisce da quella delle cellule eucariotiche Citoplasma delimitato da una membrana fosfolipidica con proteine e steroli, tra questi il più significativo è l ergosterolo. La membrana citoplasmatica è essenziale per il trasporto delle sostanze essenziali per il metabolismo e la diffusione dei soluti. Questa struttura è anche importante per i contatti con l ambiente esterno e l interazione con l ospite infetto. La parete cellulare dei funghi è formata da polimeri polisaccaridici insolubili come chitina (polimero della n-acetilglucosamina), b-glucani (polimero del glucosio), ma anche da polisaccaridi solubili, sono inoltre presenti glicoproteine (determinanti antigenici). La parete cellulare conferisce stabilità morfologica alla cellula fungina, la parete è una struttura rigida e inoltre media le interazioni con l ambiente esterno. Biologia animale e Microbiologia 13

14 I miceti come agenti patogeni Le potenzialità patogene dei miceti dipendono molto dalle difese che l ospite è in grado di opporre. I dimorfici dimostrano una grande capacità nell adattare il loro metabolismo a quello dell ospite infetto. Si tratta di miceti patogeni primitivi e la loro patologie va incontro a guarigione spontanea. Numerosissime specie fungine sono diffusissime nell aria, e nell ambiente esterno, molte sono termo-tolleranti ma non causano infezione, in soggetto adulto e sano le barriere fisiologiche sono in grado di controllare l eventuale infezione. L uomo è naturalmente protetto da queste infezioni.(fanno eccezioni le dermatofitosi oppure se l inoculo è rappresentato da un ingresso massivo di spore). Biologia animale e Microbiologia 14

15 Patogenesi delle micosi Ospite predisposto per l insorgenza di micosi secondarie Fattori predisponenti come: età neonatale, età avanzata, gravidanza, depressione del sistema immunitario, uso di cortisonici e chemioterapici, manovre strumentali a scopo terapeutico. Infezioni in pazienti ospedalizzati vengono considerate infezioni nosocomiali. Delle decine di migliaia di specie fungine solo poche decine sono quelle di interesse per la micologia medica. La maggior parte riguarda micosi superficiali e cutanee o infezioni da miceti dimorfi, sconosciute nei nostri territori. Biologia animale e Microbiologia 15

17 Micosi secondarie Soprattutto in pazienti immuno compromessi,da anni in aumento costante. Si tratta di miceti patogeni opportunisti come: Candida spp., Aspergillus spp., C. neoformans e zigomiceti. Nel caso del genere Candida le cellule del lievito aderiscono alle cellule epiteliali mediante opportune glicoproteine inoltre l adesione culmina con l invasione della stessa cellula. Dopo fagocitosi nel macrofago (proteolisi) sono in grado di resistere e danneggiare queste cellule. I miceti del genere Candida sono in grado di danneggiare anche i tessuti basali di epiteli ed endoteli che attraversano facilmente.. Il C. neoformans è protetto da una capsula mucopolisaccaridica, questa struttura ne maschera il riconoscimento da parte delle cellule del nostro sistema immunitario, abbassando quindi la capacità di reazione del nostro sistema immunitario Biologia animale e Microbiologia 17

18 Classificazione per sede di insorgenza delle micosi Micosi superficiali Risposta cellulare assente con il microrganismo che si localizza nella cheratina della cute, unghie, apparto pilifero. Reazione infiammatoria locale, micosi localizzate su mucose che risultano infiammate, sono considerate comunque micosi superficiali. Micosi sottocutanee Ingresso del micete per via transcutanea in seguito a ferite o traumi superficiali,entità eterogenee per eziologia, tutte comunque originano una lesione a livello del punto di ingresso del microrganismo, che dopo la localizzazione coinvolge i tessuti contigui. Biologia animale e Microbiologia 18

19 Aspergillosi Le spore di Aspergillus sono in grado di resistere alla fagocitosi, inoltre possono essere elaborate tossine che inibiscono questa attività fagocitaria. Il meccanismo di insorgenza delle infezioni da aspergillo può essere duplice : endogeno ed esogeno. le micosi endogene sono quelle dovute a miceti normalmente presenti tra la flora commensale endogena della nostra cute. (C. albicans mucosa gastro intestinale e vagina, Malassezia furfur presente sulla cute). Biologia animale e Microbiologia 19

20 Aspergillosi Sono abbondantemente diffusi in natura dove vivono come saprofiti del suolo e della vegetazione. Si tratta di funghi filamentosi, con micelio settato. Che si riproducono mediante conidi posti all apice di conidiofori. La crescita in coltura è rapida e l identificazione si avvale del riconoscimento dell aspetto delle colonie e del loro colore. Via di ingresso dell infezione è quella inalatoria con manifestazioni allergiche, patologie erosive a carico del polmone, polmoniti invasive, aspergillosi invasive. Identificazione mediante microscopia ottica o aspetto e colore delle colonie, oppure con metodi immunologici e sierologici, i metodi non sono ancora standardizzati. Biologia animale e Microbiologia 20

21 Crescita in vitro delle muffe alimentari A. flavus A. niger Biologia animale e Microbiologia 21

22 Terreni di coltura Terreno più utilizzato è quello di Sabouraud (liquido o agarizzato). Questo terreno viene addizionato con cicloeximide o altri antibiotici per inibire la crescita di eventuali batteri. Nel caso di aspergilli e penicilli il terreno di riferimento è il Czapek Dox i lieviti vengo ben coltivati su corn meal agar, la transizione da filamentoso a lievitiforme i usa l agar sangue. Le caratteristiche di crescita possono variare in maniera notevole da un terreno all altro al punto da rendere un identificazione alquanto difficile. Biologia animale e Microbiologia 22

23 Diagnosi di laboratorio delle micosi Isolamento in coltura e identificazione dell agente eziologico (osservazione della morfologia). L esame microscopico diretto è in grado di fornire elementi utili per l identificazione. Colorazioni sono necessarie per l identificazione come Gridley, Pas, GMS, spesso è sufficiente la colorazione con ematossilina eosina. Ricerca di anticorpi con test sierologici come fissazione del complemento, agglutinazione, immunofissazione, immunofluorescenza. Sono più attendibili i test che mettono in evidenza gli antigeni stessi, o altri componenti immunogeni, in questo modo con particelle di lattice che legano anticorpi presenti su di un vetrino si diagnostica la presenza dell antigene capsulare mucopolisaccaridico di c. neoformans sia nel liquor che nel siero. Biologia animale e Microbiologia 23

24 Dermatofiti Dermatofitosi Dovute ad un gruppo di miceti denominati dermatofiti con diffusione ubiquitaria. Essenzialmente limitate agli strati più superficiali della cute. I I dermatofiti sono funghi a lenta crescita con micelio settato 2 3 settimane. Si presentano con notevoli differenze tra specie anche appartenenti allo stesso genere che riguardano l aspetto delle colonie: Trichophyton mentagrophytes, Microsporum canis, Epidermophyton floccosum Biologia animale e Microbiologia 24

25 Candidosi Appartengono numerose specie a questo genere (Candida albicans, krusei, parapsilosis, tropicalis) Si tratta di lieviti, crescono in 48 ore su terreni solidi a 30 formando colonie lisce, glabre, tondeggianti Si tratta di cellule al microscopio ottico di forma ovale, con diametro tra 3 e 7 um. Sono ubiquitarie, e diventano commensali delle mucose umane. Il fattore di rischio è lo stato immuno deficitario, per cui questi lieviti hanno poi l opportunità di invadere i tessuti, moltiplicandosi in eccesso. (micete opportunista). Biologia animale e Microbiologia 25

26 Candidosi Danno origine a Candidosi cutanee, si tratta di un membra della flora endogena in equilibrio con altri componenti microbici. Micosi opportuniste, anche a livello cutaneo dove si riconoscono alcuni fattori favorenti come età, obesità, alcoolismo, e attività lavorativa come causa occasionale. C. albicans da lesioni cutanee e C. parapsilosis da onicomicosi. Patogenicità non limitata all epidermide ma assume caratteri clinici e istopatologici della dermatite cronica. Identificazione mediante test biochimici, ed esami microscopici, anche ricerca diretta per il rilevamento di anticorpi, più di recente viene ricercato lo stesso antigene. Biologia animale e Microbiologia 26