genere Bacillus genere Clostridium

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1 Famiglia: Bacillaceae genere Bacillus genere Clostridium Clostridium perfringens Clostridium tetani Clostridium botulinum Clostridium difficile Gram+ (esistono specie Gram-) ubiquitari anaerobi stretti sporigeni presenti nel suolo, nell acqua, nel tratto GI dell uomo e degli animali

2 Clostridi Il potere patogeno dei clostridi è attribuito a fattori come: 1) capacità di sopravvivere in condizioni ambientali avverse mediante al formazione di spore. 2) Rapidità di crescita in ambienti ricchi di nutrienti e privi di ossigeno. 3) Capacità di produrre numerose tossine istolitiche, enterotossine e neurotossine.

3 Clostridium perfringens E uno dei rari clostridi immobili ed è distinto in 5 tipi (da A ad E). Il tipo A è responsabile della maggior parte delle infezioni nell uomo. Può essere responsabile solo di colonizzazione, oppure di varie malattie che vanno da gastroenterite a distruzione devastante dei tessuti (mionecrosi). Produce 4 tossine letali (alfa, beta, epsilon, iota), 6 tossine minori,una enterotossina e una neuraminidasi.

4 Patogenesi e immunità: La tossina alfa è prodotta da tutti i ceppi di Clostridium perfringens ed è una fosfolipasi C ( lecitinasi) che lisa eritrociti, leucociti, cellule endoteliali. Ciò provoca aumento della permeabilità vascolare, emolisi, sanguinamento e distruzione dei tessuti ( come avviene nella mionecrosi)tossicità epatica edisfunzioni cardiache ( bradicardia, ipotensione).. La tossina beta è reesponsabile di lesioni necrotiche (enteriti necrotizzanti). La tossina epsilon è una protossina attivata dalla tripsina e provoca aumento della permeabilità vascolare della aprete gastroenterica. La tossina iota è responsabile di attività necrotica ed aumenta la permeabilità vascolare. La enterotossina può inserirsi nella membrana cellulare e modificare la permeabilità ( citotossica ed enterotossica); gli effetti enterotossici sono dovuti ad ingestione di un elevato numero di microrganismi.

5 Epidemiologia Clostridium perfringens tipo A è presente normalmente nel tratto gastrointestinale dell uomo e degli animali ed è assai diffuso in natura. In condizioni avverse forma spore. E responsabile della malattia detta gangrena gassosa

6 Clostridium perfrigens Clinica: le infezioni dei tessuti molli si dividono in: 1) Cellulite ( con formazione di gas nei tessuti molli) 2) fascite o miosite suppurativa ( accumulo di pus nei fasci muscolari, ma dall assenza di necrosi muscolare e sintomi sistemici). 3) mionecrosi o gangrena gassosa

7 Clostridium perfrigens Mionecrosi o gangrena gassosa: L inizio della malattia, caratterizzato da intenso dolore, si sviluppa dopo che i clostridi penetrano nella cute attraverso un trauma. La mancanza di ossigenazione determina abbassamento del potenziale di ossidoriduzione permettendo la crescita dei clostridi anaerobi. Dopo circa una settimana si manifestano necrosi muscolare, danno renale, shock e spesso morte del paziente. L esame macroscopico dei muscoli rivela la presenza di tessuto necrotico devitalizzato e di gas nei tessuti. L attività metabolica del clostridio è la causa della necrosi associata a produzione di gas (gangrena gassosa). All esame microscopico si osservano bacilli Gram+ rettangolare, mentre sono assenti cellule della risposta infiammatoria. Le tossine dei clsotridi provocano una estesa emolisi e sanguinamento.

8 Clostridium perfrigens Intossicazione alimentare da clostridi: E caratterizzata 1) da un breve periodo d incubazione ( 8-24 ore); 2) da manifestazioni cliniche che comprendono crampi addominali e diarrea acquosa in assenza di febbre, nausea o vomito, 3) da un decorso clinico inferiore alle 24 ore. La malattia deriva dall ingestione di prodotti a base di carne contaminata da un gran n di C. perfrigens di tipo A (da 10 8 a 10 9 germi).il raffreddamento del cibo dopo la preparazione previene la produzione di enterotossina. Alternativamente, il riscaldamento del cibo può distruggere la tossina.

9 Clostridium perfrigens Enterite necrotizzante: E un processo di necrosi acuto, raro, che si verifica nel digiuno, caratterizzato da dolori addominali, diarrea sanguinolente, shock e peritonite. La mortalità nei pazienti infetti raggiunge il 50%. Responsabile è il C. perfrigens di tipo C, produttore della tossina beta.papuasia e Nuova Guinea sono le zone dove è più comune l enterite. Fattori di rischio sono l esposizione a un gran n di germi e la malnutrizione ( con perdita dell attività proteolitica che inattiva la enterotossina). Setticemia: La presenza del C. perfrigens nell emocolture è alalrmante.

10 Clostridium perfrigens Diagnosi di laboratorio: La diagnosi di laboratorio serve solo come conferma. Al microscopio sono bacilli gram positivi, in assenza di PMN. Esame colturale in anaerobiosi. Test immunologici per l identificazione della enterotossina in campioni fecali.

11 Terapia le infezioni sistemiche come la miosite suppurativa e la mionecrosi devono essere immediatamente trattate chirurgicamentee con penicillina ad alti dosaggi. La mortalità varia dal 40 al 100%.

12 Clostridium tetani bacillo di piccole dimensioni mobile sporigeno acapsulato Gram + (a volte Gram -) le spore sono in posizione terrminale, rotonde (forma a mazza di tamburo ) A differenza di altri clostridi, C. tetani cresce difficilmente in laboratorio anche perché, come stretto anaerobio, non tollera la presenza di ossigeno

13 C. tetani produce due tossine: 1) TETANOLISINA 2) TETANOSPASMINA TETANOLISINA: è una emolisina ossigeno-labile analoga alla streptolisina O TETANOSPASMINA: è una neurotossina ed è responsabile delle manifestazioni cliniche del tetano. E prodotta dalla cellula durante la fase stazionaria.

14 TETANOSPASMINA E codificata in un plasmide. E prodotta come singola molecola (150 KDa) che viene scissa da proteasi in due subunità peptidiche: subunità leggera (catena A) e subunità pesante (catena B) tenute insieme da un ponte disolfuro. La catena B si lega con l estremità -COOH terminale ad un recettore sulla superficie dei neuroni (ganglioside GM2). La catena A, che è una zinco-endopeptidasi, viene internalizzata e risale dalle terminazioni periferiche al SNC tramite trasporto assonale retrogrado.

15 La tetanospasmina viene rilasciata dai dendriti postsinaptici, attraversa lo spazio giunzionale della sinapsi, e va a localizzarsi a livello delle vescicole delle terminazioni nervose presinaptiche. A livello sinaptico, la tetanospasmina blocca il rilascio dei neurotrasmettitori come il GABA (acido gamma-aminobutirrico) e la glicina delle sinapsi inibitorie, determinando una PARALISI SPASTICA. Il legame della tossina è irreversibile per cui la guarigione dipende dal tempo necessario alla formazione di nuove terminazioni assoniche.

16 A. la trasmissione nervosa è regolata dall equilibrio tra neurotrasmettitori eccitatori ed inibitori. B. i neurotransmettitori inibitori (GABA, glicina) prevengono la depolarizazione della membrana postsinaptica e la conduzione del segnale elettrico. C. la Tetanospasmina non interferisce con la produzione del GABA o della glicina, ma con il loro rilascio (attività presinaptica). D. In assenza di neurotrasmettitori inibitori, l eccitazione degli assoni non viene contrastato.

17 Patogenesi Come accade nelle altre infezioni da Clostridium, l evento inizialenel tetano è rappresentato da un trauma, seguito dalla contaminazione accidentale della ferita con C. tetani. Il danno tissutale è indispensabile perché provoca abbassamento del potenziale di ossido-riduzione fornendo un ambiente adatto per la crescita in anaerobosi. Dopo la germinazione, il microrganismo non è invasivo e resta confinato nel tessuto necrotico, dove la cellula vegetativa elabora la tossina letale. Il periodo di incubazione dalla ferita alla comparsa dei sintomi varia da alcuni giorni a diverse settimane(a seconda della dose infettante e del sito di infezione)

18 Il tetano può esere generalizato o locale. Nel tetano generalizzato (detto discendente), tutta la tossina prodotta non può essere assorbita dalle terminazioni nervose locali e quindi passa nel sangue e nella linfa ed è assorbito successivamente dai nervi motori. I centri più suscettibili sono a livello di testa e collo ed i primi sintomi sono rappresentati dal trisma con spasmo muscolare discendente dal collo al tronco ed agli arti. Le vie respiratorie superiori possono ostruirsi provocando difficoltà respiratorie. Segni di malattia: trisma (contrazione dei muscoli masseteri), risus sardonicus (contrazione dei muscoli facciali), opistotono,sudorazione, irritabilità, aritmia cardiaca, disidratazione. Stimoli ambientali possono iniziare lo spasmo.

19 Nella forma localizzata del tetano (detta ascendente), la tossina viaggia lungo la via neuronale (nervi periferici) e le manifestazioni sono limitate alle alle aree di danno primario. Il tetano localizzato simanifesta spesso in persone vaccinate in modo inadeguato e, di solito, si risolve spontaneamente. Altre forme di tetano sono la forma cefalica (interessa la testa, implica i nervi cranici) e la forma neonatale (si deve al taglio del cordone ombelicale con bisturi infetti)

20 Epidemiologia C. tetani è ubiquitario. Colonizza il tratto gastroenterico di animali erbivori e dell uomo ed è presente soprattutto sul terreno. La forma vegetativa è sensibile alla presenza di ossigeno, la forma sporale può invece sopravvivere a lungo. Attualmente si stima che nel mondo si verificano 1 milione di casi/anno, con una mortalità compresa fra il 20 e il 50%.

21 Clostridium tetani Diagnosi: prevalentemente su base clinica Esame microscopico: non praticabile sul campione biologico Coltura in anaerobiosi: a lenta crescita e difficile PROVA BIOLOGICA: La dimostrazione della presenza della tossina nelle feci o nel siero può essere effettuata mediante prova biologica nel topolino (test di neutralizzazione in vivo)

22 Clostridium tetani Trattamento e controllo - terapia di supporto - pulizia delle ferite - somministrazione di Penicillina, Metronidazolo - somministrazione di siero antitetanico Misura preventiva: vaccinazione con vaccino anatossico (tossoide tetanico: 3 dosi + dose booster ogni 10 anni )

23 Clostridium botulinum E suddiviso in 4 gruppi (I e IV) sulla base del tipo di tossina prodotta e della sua attività proteolitica. I ceppi I e II sono repsonsabili della maggior parte della patologia nell uomo Esistono 7 tossine distinte antigenicamente (A, B, C, alfa, D, E, F, G) I tipi A, B, E, F sono associati alla patologia nell uomo.

24 Patogenesi: La tossina botulinica è simile alla tossina tetanica. La proteina intera ha un peso molecolare di 150 KDa ed è formata da 2 o più subunità (A-B) La subunità A è neurotossica Le parti B -non tossiche- proteggono la neurotossina dall inattivazione da parte degli acidi dallo stomaco La tossina blocca la neurotrasmissione a livello delle sinapsi colinergiche, prevenendo il rilascio del neurotrasmettitore acetilcolina (paralisi flaccida) - esiste anche una tossina dimerica che altera la permeabilità vascolare.

25 TOSSINA BOTULINICA BOTULISMO INTOSSICAZIONE BOTULINICA paralisi flaccida acuta, afebbrile, immetrica, discendente, ad inizio bulbare

26 TOSSINA BOTULINICA Dose letale : Per via endovenosa o intramuscolare μg Per via inalatoria μg Per via orale 70 μg

27 Sinapsi colinergica periferica Fibra nervosa Neurotrasmettitore Acetilcolina Fibra muscolare La tossina botulinica provoca paralisi flaccida bloccando il rilascio di acetilcolina

28 Clostridium botulinum produce una endopeptidasi che blocca il rilascio di acetilcolina a livello della giunzione neuromuscolare. Come risultato si ha paralisi muscolare. La tossina botulinica, comela tossina tetanica, scinde la sinaptobrevina interferendo così con la formazione delle vescicole sinaptiche.

29 Clostridium botulinum Epidemiologia: Botulismo alimentare, 50 casi di botulismo all anno dovuti a cibi inscatolati in casa ( tossine di tipo A e B); consumo di pesce surgelato ( tipo E). Botulismo infantile 100 casi ogni anno, ed è stato associato al consumo di cibo in particolare miele contaminato con le spore del botulino.

30 Forme di botulismo Botulismo alimentare (forma classica) Botulismo infantile associato al consumo di miele contaminato da spore botuliniche Botulismo da ferite contaminate per presenza di spore nel suolo, acqua, alimenti conservati in casa

31 Botulismo alimentare (classico): Periodo d incubazione dopo consumo di alimenti: 1-2 giorni Sintomi: Vertigini, debolezza Visione doppia, pupille dilatate (effetti anticolinergici della tossina). Bocca secca, costipazione Dolori addominali, febbre assente Debolezza dei muscoli periferici Sviluppo di malattie progressive (paralisi flaccide) Morte per paralisi respiratoria La mortalità si è ridotta dal 70% al 10% mediante l impiego di cure supportive come nella cura di complicazioni respiratorie

32 Cibi a rischio Insaccati Conserve fatte in casa Alimenti in scatola

33 Botulismo da ferite: Produzione in vivo della tossina nella ferita Periodo d incubazione di 4 giorni Sintomi gastrointestinali Botulismo infantile: Bambini di 1-6 mesi Colonizzazione del tratto gastrointestinale e produzione di neurotossina. Costipazione Paralisi flaccida Arresto respiratorio Mortalità intorno all 1-2%

34 Diagnosi di botulismo: La diagnosi clinica è confermata dall isolamento colturale o dalla dimostrazione della presenza di tossina. Per isolare Clostridium botulinum in campioni contaminati, occorre riscaldare il materiale per 10 ad 80 C per uccidere le forme vegetative. La dimostrazione della presenza della tossina nelle feci o nel siero può essere effettuata mediante prova biologica nel topolino (test di neutralizzazione in vivo)

35 Clostridium botulinum Trattamento e Controllo: Supporto ventilatorio adeguato Eliminazione del germe dal tratto GI,Lavaggio gastrico Terapia con penicillina, metronidazolo Uso di antisieri trivalenti (A,B,E) Distruzione delle spore nei prodotti alimentari Distruzione della tossina preformata (80 C x 20 ) Non dare miele ai bambini di 1 anno di età.

36 Clostridium difficile Malattie associate alla somministrazione indiscriminata di antibiotici: - Colonizzazione asintomatica - Diarrea autolimitante - Colite pseudomembranosa

37 Trasmissione: Le infezioni endogene hanno origine dopo trattamento con antibiotici che provoca alterazione della popolazione microbica gastrointestinale residente con prevalere di C. difficile. Le infezioni esogene si trasmettono da persona a persona soprattutto negli ospedali. Le spore possono rimanere infettive per più settimane o mesi. Soggetti a rischio: - Pazienti ricoverati che ricevono trattamento antibiotico (beta-lattamici e clindamicina) - Soggetti non ospedalizzati in cui la somministrazione prolungata di antibiotici provoca alterazione della popolazione microbica gastrointestinale con conseguente abbondante moltiplicazione di C. difficile.

38 Clostridium difficile Patogenesi: Produzione di 2 tossine: Enterotossina (tossina A) Citotossina (tossina B) Fattori d adesione (adesine) Ialuronidasi Formazione di spore

39 Clostridium difficile Tossina A o Enterotossina: Chemiotattica per i PMN nell ileo Provoca rilascio di citochine, ipersecrezione di fluidi e necrosi emorragica Tossina B o Citotossina: Provoca depolimerizzazione dell actina, distruzione del citoscheletro cellulare Fattori d adesione: mediano il legame alle cellule del colon umano. Ialuronidasi: ha attività citolitica. Spora: permette la sopravvivenza per mesi in ambiente ospedaliero.

40 Clinica: Fa parte della flora normale intestinale in un piccolo numero di individui sani e di pazienti ricoverati. La malattia insorge nei pazienti trattati con antibiotici poiché questi agenti alterano la normale flora commensale permettendo la sovracrescita di questi germi resistenti, o rendendo i pazienti più suscettibili all acquisizione esogena di C. difficile. La malattia insorge se il microrganismo prolifera nel colon e produce in questa sede le sue tossine.

41 Diagnosi: In campioni di feci viene dimostrata la presenza di: Enterotossina con test immunologici (test ELISA) Citotossina su colture cellulari in vitro (saggio di citotossicità)

42 Clostridium difficile Prevenzione Trattamento e Controllo: Ampicillina, Metronidazolo, Vancomicina (riattivazione del 20-30% dopo terapia antibiotica) Prevenzione in aree ospedaliere: le spore sono la sorgente delle infezioni.