Controllo della crescita con antibiotici: batteriostatici

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1 La curva di crescita in terreno liquido: un modello di fisiologia batterica Controllo della crescita con antibiotici: batteriostatici Momento di aggiunta dell antibiotico Densità ottica Arresto della crescita batterica Es.: Cloramfenicolo Controllo della crescita con antibiotici: battericidi Momento di aggiunta dell antibiotico Densità ottica Morte delle cellule batteriche Es.: Rifampicina 1

2 Controllo della crescita con antibiotici: batteriolitici Momento di aggiunta dell antibiotico Densità ottica Lisi delle cellule batteriche Es.: Ampicillina INIBIZIONE DA ANTIBIOTICI DELLA CRESCITA BATTERICA SU PIASTRA INIBIZIONE DA ANTIBIOTICI DELLA CRESCITA BATTERICA SU PIASTRA 2

3 Meccanismo d azione degli antibiotici Generalmente inibitori di sintesi macromolecolari come la trascrizione (es. Rifampicina), la sintesi proteica (es. Tetraciclina), e la biosintesi della parete cellulare (es. Penicilline) Antimetaboliti : bloccano la sintesi dei mattoni necessari ad una o più sintesi macromolecolari. Es. Inibitori dell acido folico (Trimetoprim, sulfamidici). L acido folico è un fattore di crescita direttamente implicato nella sintesi delle purine e di alcuni aminoacidi. Bersagli degli antibiotici Generalmente gli antibiotici legano con alta affinità enzimi essenziali per la cellula (Rifampicina>>RNA polimerasi; acido fusidico>>ef-g; Penicilline>>transpeptidasi) Possono legare acidi nucleici (actinomicina>>dna cloramfenicolo>>rrna 23S, inibendo peptidiltrasferasi) Possono legare substrati enzimatici (vancomicina>>dipeptide D-ala-D-ala) Es. tetraciclina Es. Penicilline (degradazione dell anello b- lattamico) Iperproduzione dell enzima bersaglio Es. Trimetoprim Es. Streptomicina (metilazione 16S) Rifampicina (mutazioni nel gene rpobsubunità b dell RNA polimerasi) 3

4 Meccanismi di Resistenza Impossibilità per l antibiotico di entrare nella cellula Impenetrabilità intrinseca : es. Membrana esterna dei Gram Mutazioni che riducano l entrata tramite trasporto attivo Pompe di efflusso (espulsione dell antibiotico) Inattivazione dell antibiotico Degradazione enzimatica o sequestro Mutazioni della proteina bersaglio Iperproduzione della proteina bersaglio La sensibilità agli antibiotici può variare molto all interno di una stessa specie Le condizioni di crescita batterica differiscono molto tra natura e lab In laboratorio: tempo di duplicazione del batterio Escherichia coli: min Nell ambiente esterno: tempo di duplicazione 2-3 giorni (???) Nell ospite (es. tratto intestinale di mammifero): tempo di duplicazione 6-12 ore (???) 4

5 Condizioni di crescita batterica nell ecosistema Comunità multispecie, adese a superfici solide Condizioni indefinite Fluttuazioni nella temperatura limitazione in sostanze nutritive (oligotrofia) Radiazioni UV Composti tossici predazione Stato di stress cellulare (Laboratorio: colture pure in condizioni ottimali ) Biologia dei biofilm... J. Bacteriol. 25, (1933) aus C. E. Zobell: "The effect of surfaces on bacterial activity", J. Bacteriol. 46, (1943) BIOFILM Comunita ben strutturata di batteri e cellule eucariotiche racchiuse in una matrice polimerica prodotta dalle cellule stesse, e che cresce su superfici (inerti o biologiche ), soprattutto all interfaccia con una fase liquida 5

6 Un caso reale di biofilm come osservato in microscopia elettronica Adesione Colonizzazione Maturazione Interazioni fisico-chimiche Pili (idrofobicità, carica elettrica) Capsula o EPS Polisaccaridi (alginato) Flagello Meccanismi di segnalazione Fattori di aggregazione cellulare Proteine di membrana intercellulare e interspecie (curli, ecc ) esterna, parete cellulare, LPS.. Importanza dei biofilm microbici Biofilm come fattore di virulenza: infezioni da biofilm più virulente, più tendenti a cronicizzarsi e più resistenti alle terapie Batteri adesi ad una superficie solida o flocculati sono utilizzati preferenzialmente in bioreattori industriali e nella depurazione delle acque di scarico I biofilm sono ubiquitari 6