Microbiologia e Microbiologia clinica

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1 Microbiologia e Microbiologia clinica Introduzione allo studio della Microbiologia Rapporti ospite-parassita Generalità nelle malattie da infezione Infezioni esogene ed endogene Vie di trasmissione delle malattie da infezione Batteriologia generale Cellula batterica Fisiologia e struttura. Meccanismi dell azione patogena dei batteri Esotossine- Endotossine Spore Metodi di studio dei batteri: Microscopia, Esame colturale. Disinfezione e sterilizzazione. Virologia generale Struttura e Composizione chimica dei virus Classificazione dei virus Moltiplicazione dei virus Metodi di studio dei virus Azione patogena dei virus Tipi di infezioni virali La risposta immune nelle infezioni: Generalità sulla reazione antigene - anticorpo Le reazioni sierologiche. Vaccini e sieri. Principi generali della diagnosi microbiologica delle malattie causate da batteri L'esame batteriologico: dal prelievo al referto Principi generali di diagnostica virologica Generalità su alcuni patogeni responsabili di infezioni nell uomo: stafilococchi streptococchi micobatteri salmonelle brucelle neisserie Herpesviridae Papovaviridae Orthomyxoviridae Virus responsabili di epatiti primarie Retrovirus

2 La MICROBIOLOGIA è la scienza che studia i MICRORGANISMI La Microbiologia comprende la virologia (studio dei virus) batteriologia (studio dei batteri, procarioti) protozoologia (studio dei protozoi, eucarioti) micologia (studio dei miceti microscopici, eucarioti) Rapporti microrganismi-ospite

3 Biotecnologie Uomo Animali Ambiente Malattie da Infezione Il Mondo dei Microrganismi Alimenti Industria Tessuti Petrolio Conservazione Produzione Farmaci

4 I microrganismi sono assolutamente ubiquitari in natura, non esistono nicchie ecologiche, per quanto<<estreme>> che non siano colonizzate da microrganismi procarioti Habitat Habitat comuni: suolo,acqua, animali e piante Gli estremofili: sorgenti calde, ghiacciai, mari artici ghiacci dei laghi, specchi d acqua ad alta concentrazione salina, suoli ed acque con valori di ph molto bassi o molto alti

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6 Leguminose che vivono in stretta associazione con batteri nelle loro radici (noduli) Riciclaggio di composti utilizzati dalle piante Processo digestivo della cellulosa

7 I metanogeni Prodotti di scarto convertiti in biogas Biorisanamento e bioestrazione Non solo deterioramento derrate alimentari Malattie infettive di origine alimentare ma anche Formaggio, burro, yogurt, crauti, sottaceto, Prodotti da forno, bevande alcoliche

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12 Microbiologia clinica Introduzione allo studio della Microbiologia Rapporti ospite-parassita Generalità nelle malattie da infezione Infezioni esogene ed endogene Vie di trasmissione delle malattie da infezione Batteriologia generale Cellula batterica Fisiologia e struttura. Meccanismi dell azione patogena dei batteri Esotossine- Endotossine Spore Metodi di studio dei batteri: Microscopia, Esame colturale. Disinfezione e sterilizzazione. Virologia generale Struttura e Composizione chimica dei virus Classificazione dei virus Moltiplicazione dei virus Metodi di studio dei virus Azione patogena dei virus Tipi di infezioni virali La risposta immune nelle infezioni: Generalità sulla reazione antigene - anticorpo Le reazioni sierologiche. Vaccini e sieri. Principi generali della diagnosi microbiologica delle malattie causate da batteri L'esame batteriologico: dal prelievo al referto Principi generali di diagnostica virologica Generalità su alcuni patogeni responsabili di infezioni nell uomo: stafilococchi streptococchi micobatteri salmonelle brucelle neisserie Herpesviridae Papovaviridae Orthomyxoviridae Virus responsabili di epatiti primarie Retrovirus

13 RAPPORTI MICRORGANISMO-OSPITE Malattia da infezione Malattie da infezione, grande gruppo di patologie, molto eterogenee, che riconoscono un fattore comune i microrganismi patogeni Unica malattia per cui è possibile identificare, determinare ed isolare la causa primaria (etiologia)

14 RAPPORTI MICRORGANISMO-OSPITE Infezione-Malattia Simbiosi Espulsione

15 RAPPORTI MICRORGANISMO-OSPITE EQUILIBRIO MICROBICO Simbiosi Associazione di due organismi di specie diversa che vivono in stretta relazione Commensalismo: Associazione svantaggiosa per uno dei componenti Mutualismo: Associazione vantaggiosa per entrambi Parassitismo: Uno trae beneficio l altro svantaggio dall associazione

16 RAPPORTI MICRORGANISMO-OSPITE EQUILIBRIO MICROBICO L uomo nasce sterile ma viene subito colonizzato da microrganismi: # non patogeni in altri distretti # occasionalmente patogeni opportunismo Detergenti Antibiotici Variazioni di ph L esempio di Candida albicans

17 RAPPORTI MICRORGANISMO-OSPITE Infezione-Malattia Infezioni endogene: espansione numerica di una o più specie presenti nella popolazione microbica normale di un distretto dell organismo ( enteriti stafilococciche) trasferimento di microrganismi presenti in un sito verso un sito diverso ( infezioni delle basse vie urinarie da batteri intestinali)

18 RAPPORTI MICRORGANISMO-OSPITE Infezione-Malattia Infezioni esogene: sorgente esterna: materiali inanimati, animali infetti (zoonosi) - altri esseri umani (malattie infettive) Serbatoio (uomo, animali) - Vettori - Modalità di trasmissione Localizzazione (bersaglio)

19 Modalità di trasmissione Per ingestione di alimenti o bevande contaminate: via oro-fecale Per via aerogena: trasmissione interumana di patogeni immessi nell aria ambientale (mani, oggetti, inalazione diretta )

20 Modalità di trasmissione Per contagio sessuale : malattie veneree in senso stretto ed altre malattie infettive Per inoculazione diretta nei tessuti o nel sangue : via parenterale, punture di artropode ematofago o morso di animale Per penetrazione traumatica direttamente nei tessuti profondi: contaminazione di ferite.

21 RAPPORTI MICRORGANISMO-OSPITE Infezione-Malattia Fattori microbici che influenzano le fasi: Invasione - colonizzazione - Infezione # Virulenza # Patogenicità # Caratteristiche biologiche Invasione- Colonizzazione -Infezione

22 Patogenesi delle malattie da infezione Via d ingresso Localizzazione Gravità dell infezione: stato immunitario carica infettante Possibile disseminazione ematica/linfatica: coinvolgimento organi interni; tropismo

23 Meccanismi di patogenicità dei microrganismi Adesività Colonizzazione Invasione Resistenza ai meccanismi di difesa Fattori microbici Processo infettivo Danno all ospite malattia da infezione

24 Definizione di un fattore di virulenza Un fattore di virulenza è un qualunque fattore strutturale o metabolico che un microrganismo possiede che lo rende capace di aumentare la sua adesività, colonizzazione, disseminazione nell ospite e di eludere i meccanismi di difesa determinando in definitiva i meccanismi patogenetici

25 RAPPORTI MICRORGANISMO-OSPITE FATTORI MICROBICI Tossine batteriche: # esotossine: neurotossine: tetanica, botulinica citotossine: difterica, streptolisina O, S enterotossine: colerica, dissenterica, E coli (LT, ST) shiga # endotossine: lipopolisaccaridi dei gram-neg # micotossine

26 RAPPORTI MICRORGANISMO-OSPITE FATTORI MICROBICI Crescita intracellulare: i microrganismi che penetrano nelle cellule ospite, durante la fase di crescita intracellulare sono protetti dal sistema immune dell ospite (clamidie, rickettsie, salmonelle, shigelle, E. coli) Resistenza alla fagocitosi: (capsula, proteina M di S. pyogenes pili di N. gonorrhoeae) Resistenza al killing intracellulare: produzione di leucocidine (S. pyogenes, S. aureus) produzione di coagulasi (St. aureus)

27 RAPPORTI MICRORGANISMO-OSPITE FATTORI MICROBICI Alcuni microrganismi che sopravvivono all interno dei fagociti Brucella spp: brucellosi Francisella tularensis: tularemia Mycobacterium leprae: lebbra Salmonella typhi: febbre tifoide Yersinia pestis: peste bubbonica Mycobacterium tuberculosis: tubercolosi Listeria mononytogenes: listeriosi Chlamydia trachomatis: linfogranuloma

28 RAPPORTI MICRORGANISMO-OSPITE Difese Dell Ospite Fattori microbici che influenzano le fasi: Invasione Crescita Infezione # Virulenza # Patogenicità # Caratteristiche biologiche Espulsione Eradicazione del patogeno

29 RAPPORTI MICRORGANISMO-OSPITE Espulsione DIFESE DELL OSPITE # Barriere fisiche: 1. Integrità delle superfici cutanee 2. Mucose: - Integrità - Irrorazione - Equilibrio microbico 3. Ambiente acido (ph) - debolmente acido (cute, mucose) - fortemente acido (stomaco) # Cellule specializzate: globuli bianchi # Produzione di sostanze antimicrobiche # Difese specifiche: immunità

30 Tipi cellulari coinvolti nella risposta immunitaria

31 RAPPORTI MICRORGANISMO-OSPITE Espulsione DIFESE DELL OSPITE # Produzione di sostanze antimicrobiche * Complemento lisi cellulare, opsonizzazione * Lisozima sangue, lacrime, saliva * Beta lisina secreta dalle piastrine, azione su Gram+ * Interferoni IFN-alfa, leucociti, Virus, LPS IFN-beta, fibroblasti, Virus, polisaccaridi IFN-gamma, linfociti, Antigeni

32 RAPPORTI MICRORGANISMO-OSPITE Espulsione DIFESE DELL OSPITE # Difese specifiche (inducibili): la risposta immunitaria Risposta specifica contro antigeni microbici: umorale: produzione di anticorpi cellulare: attivazione di linfociti T eb Caratteristiche della risposta immunitaria: - specificità - memoria

33 RAPPORTI MICRORGANISMO-OSPITE Prevenzione Difese Dell Ospite Malattia Simbiosi Fattori microbici che influenzano le fasi: Invasione Crescita Infezione # Virulenza # Patogenicità # Caratteristiche biologiche Espulsione

34 RAPPORTI MICRORGANISMO-OSPITE Prevenzione Comportamenti - profilassi - alimentazione - inquinamento ambientale - infezioni professionali Immunizzazione - Passiva (prodotti immuni) - Attiva (vaccini)

35 M A L A T T I E DA I N F E Z I O N E MICRORGANISMI -Vie di penetrazione -Virulenza -Carica microbica Espulsione del patogeno PORTATORE INVASIONE Vaccini OSPITE - PARASSITA INFEZIONE Difese O S P aspecifiche I T E Difese Predisposizione specifiche Difese aspecifiche Difese specifiche Comportamenti a rischio M a l a t t i a conclamat a Cronicizzazione MALATTIA INAPPARENTE RISPOSTA IMMUNE TERAPIA Latenza Eradicazione ERADICAZIONE DEL del PATOGENO pat ogeno

36 Microbiologia clinica Introduzione allo studio della Microbiologia Rapporti ospite-parassita Generalità nelle malattie da infezione Infezioni esogene ed endogene Vie di trasmissione delle malattie da infezione Batteriologia generale Cellula batterica Fisiologia e struttura. Meccanismi dell azione patogena dei batteri Esotossine- Endotossine Spore Metodi di studio dei batteri: Microscopia, Esame colturale. Disinfezione e sterilizzazione. Virologia generale Struttura e Composizione chimica dei virus Classificazione dei virus Moltiplicazione dei virus Metodi di studio dei virus Azione patogena dei virus Tipi di infezioni virali La risposta immune nelle infezioni: Generalità sulla reazione antigene - anticorpo Le reazioni sierologiche. Vaccini e sieri. Principi generali della diagnosi microbiologica delle malattie causate da batteri L'esame batteriologico: dal prelievo al referto Principi generali di diagnostica virologica Generalità su alcuni patogeni responsabili di infezioni nell uomo: stafilococchi streptococchi micobatteri salmonelle brucelle neisserie Herpesviridae Papovaviridae Orthomyxoviridae Virus responsabili di epatiti primarie Retrovirus

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40 Genetica batterica: variabilità e trasferimento genetico coniugazione

41 Tecniche di studio dei microrganismi Microscopia a) cellula batterica bastoncellare così come viene visualizzata al microscopio ottico b) Sezione longitudinale di una cellula batterica così come viene visualizzata al microscopio elettronico

42 Tecniche di studio dei microrganismi Colture

43 I Virus possono essere definiti come organizzazioni biologiche caratterizzate da un livello subcellulare di strutturazione in quanto sono costituiti essenzialmente da materiale genetico, formato da acido nucleico (DNA o RNA), racchiuso in un contenitore di natura proteica, il quale ultimo ha la duplice funzione di proteggere il materiale genetico, o genoma virale, quando il virus si trova in ambiente extracellulare e di mediarne la penetrazione intracellulare interagendo con la superfice delle cellule sensibili

44 Microbiologia clinica Introduzione allo studio della Microbiologia Rapporti ospite-parassita Generalità nelle malattie da infezione Infezioni esogene ed endogene Vie di trasmissione delle malattie da infezione Batteriologia generale Cellula batterica Fisiologia e struttura. Meccanismi dell azione patogena dei batteri Esotossine- Endotossine Spore Metodi di studio dei batteri: Microscopia, Esame colturale. Disinfezione e sterilizzazione. Virologia generale Struttura e Composizione chimica dei virus Classificazione dei virus Moltiplicazione dei virus Metodi di studio dei virus Azione patogena dei virus Tipi di infezioni virali La risposta immune nelle infezioni: Generalità sulla reazione antigene - anticorpo Le reazioni sierologiche. Vaccini e sieri. Principi generali della diagnosi microbiologica delle malattie causate da batteri L'esame batteriologico: dal prelievo al referto Principi generali di diagnostica virologica Generalità su alcuni patogeni responsabili di infezioni nell uomo: stafilococchi streptococchi micobatteri salmonelle brucelle neisserie Herpesviridae Papovaviridae Orthomyxoviridae Virus responsabili di epatiti primarie Retrovirus

45 Microbiologia clinica Ricerca Diretta Ricerca Indiretta Test di emoagglutino-inibizione inibizione virale

46 Dal campione al referto

47 M E D I C O M I C R O B I O L O G O Indagini microbiologiche Diagnosi clinica Sospetto eziologico Ipotesi diagnostica Scelta del campione Diagnosi eziologica Isolamento del patogeno Reattività immunologica Evoluzione della malattia Monitoraggio farmaci Statistiche epidemiologiche iter diagnostico Attendibilità del risultato

48 Esame batteriologico Esame virologico Il prelievo per l esame microbiologico Esame micologico Esame parassitologico

49 Quando raccogliere il campione? Esame batteriologico: Feci: Nel momento acuto del processo infettivo, nel periodo di diarrea attiva, al più presto entro l insorgere dei sintomi (entro 4 giorni) Emocoltura: Praticare tre prelievi consecutivi ad intervalli di min dall inizio del brivido Esame virologico: Fattori condizionanti: agente etiologico sospettato materiale da prelevare tecnica diagnostica da utilizzare

50 L urinocoltura Prelievo Puntura sovrapubica Cateterismo vescicale Prelievo da minzione: pulizia genitali esterni, raccolta in contenitori sterili, tempestività nell esecuzione dell indagine Importanza di batteriuria significativa (10 5 /ml criterio di Kass) Importanza di batteriuria nel sedimento e presenza di sostanze antibatteriche nella valutazione di un risultato negativo

51 La microbiologia : scienza in linea con metodologie antiche ed avanzate

52 Motivazioni dell uso delle tecnologie avanzate Sequenziamento Analisi del genoma Determinazione quali-quantitativa di singole sequenze genomiche Mutagenesi in vivo e in vitro Interazione Patogeno - Ospite Eziologia Virulenza Patogenicità Tassonomia Caratteristiche Biologiche Diagnosi eziologica Valutazione della progressione della malattia Monitoraggio della terapia Resistenza ai farmaci antimicrobici Epidemiologia e prevenzione Eradicazione del patogeno