Master in Medicina NBC - 2011
La basi della lesività
microbica
Prof. Pasquale Urbano
4 aprile 2010
Premessa
Conviene tener distinti i concetti di
virulenza e di patogenicità
Cave: spesso i diversi autori, in diverse
lingue, adottano definizioni diverse, o
mescolano i concetti
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La virulenza
È la caratteristica che qualifica gli agenti
infettivi [microrganismi o virus] in
quanto tali
È una variabile estrinseca o relativa
[dipende dall’ospite che si considera]
È una variabile quantitativa, suscettibile,
teoricamente, di misurazione
È, solitamente, multifattoriale
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Virulenza: aspetti quantitativi
[probabilità di infettare]
Per ovvie ragioni, è misurabile solo la
virulenza per organismi sperimentali
Diluizioni scalari vengono inoculate a
gruppi omogenei di animali, per
determinare la dose capace di infettarne
la metà: DI50
Più è bassa la DI50 , più è alta la virulenza
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Schema di una diluizione in serie
[in ragione 10]
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Distribuzione delle soglie di reattività
differenziale
Per ogni dose,
gruppi di animali

integrale
della curva
normale
cumulativa
Soglie di sensibilità
= o < a ciascuna dose
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Valutazione della ID50
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Virulenza aspetti quantitativi
[intensità, …]
•Attiene alla virulenza di un germe
anche la sua intensità di replicazione, la
sua capacità di estendere l’infezione, o
di prolungarla nel tempo
•Tali aspetti sono stimabili
sperimentalmente, titolando l’agente ai
vari tempi, nei vari tessuti dell’ospite
infetto
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Virulenza aspetti quantitativi
[intensità, …]
Iniziata l’infezione, la sua intensità può
essere stimata dal reciproco del tempo
di comparsa dei sintomi, o della morte
In un gruppo di ospiti infetti con un
multiplo della DI50, gli agenti più virulenti,
che si replicano o invadono di più, portano
più rapidamente ai sintomi o alla morte
Medie armoniche !!
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Media armonica
È il reciproco della media aritmetica dei
reciproci dei termini
Conviene quando si ha a che
fare con delle velocità
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Media armonica
In un gran premio un’auto percorre metà
corsa a 100 km/h, e l’altra metà a 300 km/h
Quale è la velocità media nell’intera corsa?
2
2 300
 4 
 150 km/ h
1
1
2

300
300
100
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Tempi di incubazione dei sintomi in animali
inoculati con la stessa dose di un agente
infettivo
Giorni: 3 3 4 4 4 5 5 5 5 7 9
moda
5,00
mediana
5,00
media aritmetica
4,91
media geometrica
4,66
media armonica
4,45
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Fattori di virulenza
Di solito sono più di uno
I casi di virulenza monofattoriale sono
pochi, ma vengono enfatizzati
didatticamente
È importante conoscerli, perché
qualificano gli agenti per quello che
più interessa il medico – la loro
attitudine come agenti di infezione
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Fattori di virulenza
Conviene metterli in relazione coi fattori
dell’immunità [principalmente quella innata]
che contribuiscono a superare per stabilire,
estendere o continuare il rapporto
simbiotico parassitario
Conviene riflettere sulle possibili
interferenze da parte degli effettori
dell’immunità acquisita
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Fattori di virulenza
Conviene ricondurli alle principali categorie
Adesine
V. cholerae, E. coli, Salmonella spp, N. gonorrheae, N.
meningitidis, Streptococcus pyogenes, …
Invasine
Rickettsie, Clamidie, S. typhi; Shigelle; ….
Capsule e microcapsule antifagocitarie
S. pneumoniae,
Parassitismo facoltativo nei fagociti
M. tuberculosis, Brucelle, S. typhi, F. tularensis, Legionella
pneumophila …
Superficie antifagocitaria [S. thyphi O, non R]
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Peptide
SCIENTIFIC AMERICAN September 1993
Parassita
MHC II
CLASS II
La risposta specifica
agli antigeni dei
parassiti intracellulari
è mediata dagli
antigeni di
istocompatibilità, che
si associano a peptidi
del parassita per
costituire il ligando
mitogeno per i
linfociti TH
Linfocito
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La capsula protegge gli pneumococchi dalla
fagocitosi, a meno che non siano opsonizzati
SCIENTIFIC AMERICAN September 1993
Macrofago
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Gli antigeni capsulari evocano una
risposta umorale specifica
SCIENTIFIC AMERICAN September 1993
Linfocito B
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Altri Fattori di virulenza
Leucocidine
S. aureus; S. pyogenes; P. aeruginosa, …
Siderofori
P. aeruginosa, ….
Enzimi istolitici, ialuronidasi, elastasi, …
Clostridi della gangrena gassosa
sIgA proteasi
Neisserie, …
Mimetismo, varietà e variabilità antigene
B. recurrentis; N. gonorrhoeae; Plasmodi; S.
aureus, …
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Controllo genetico
I fattori di virulenza e di patogenicità
possono essere intrinseci, cioè far parte
del genoma della specie, o possono
essere acquisiti, con uno dei vari
meccanismi di trasferimento genico.
[trasformazione, coniugazione,
transduzione, conversione lisogena]
Possono risiedere nel cromosoma, o
possono risiedere in elementi genetici
accessori.
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Schema di acquisizione
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Sedi della replicazione - schema
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Master in Medicina NBC - 2011
Patogenicità microbica
È prevalentemente, ma non
esclusivamente, infettiva
Patogenicità correlata alla virulenza
La flogosi è un meccanismo complesso
di reazione dei tessuti e dell’organismo
alla presenza di materiale estraneo
La sua intensità dipende dalla quantità
di tale materiale
Gli agenti d’infezione e i loro prodotti
sono flogogeni: maggiore la virulenza,
maggiore la concentrazione dell’agente,
maggiore la reazione infiammatoria
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Patogenicità correlata alla virulenza
In molte infezioni i sintomi, il danno,
la malattia derivano e consistono
essenzialmente nella reazione
infiammatoria alla presenza
dell’agente e alla sua moltiplicazione
La desinenza –ite indica la natura
infiammatoria attribuita a molte
malattie
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Patologie infiammatorie, per lo più
[non sempre!] infettive
Dermatite, congiuntivite, balanite, …
Stomatite, Faringite, Otite, Gastrite, Enterite,
Epatite, Pancreatite, Peritonite, Colite…
Laringite, Bronchite, Polmonite, Pleurite, …
Uretrite, Prostatite, Endometrite, Salpingite, ...
Miosite, Osteite, Artrite, …
Meningite, Mielite, Encefalite, Neurite …
Flebite, arterite, endo- mio- peri- pan-cardite, …
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Fattori dell’agente e dell’ospite
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Patogenicità svincolata dalla
virulenza
Alcuni agenti producono delle tossine
così potenti che il danno e la patologia
possono essere forti e gravi anche se il
germe è poco virulento, o addirittura
in mancanza di rapporto infettivo o di
reazione infiammatoria
Botulismo classico; Tetano; Colera; …
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Botulismo classico, alimentare
•Il botulismo classico è un’intossicazione,
che segue all’ingestione della potente
esotossina botulinica, che può trovarsi
preformata in qualche alimento
•L’agente eziologico è il Clostridium
botulinum, che provoca malattia [anche]
senza infettare
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Il botulismo è l’esempio
paradigmatico, ma ci sono
diverse altre patologie a
eziologia microbica, ma non
infettive
Patologie da tossine fungine
Aflatossine, …
Patologie da tossine algali
TSS [toxic shock syndrome] mestruali e
non
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Botulismo infettivo
Clostridium botulinum produce una
potente tossina, ma è poco virulento
•
Infetta solo in particolari
condizioni
•Spore che germinano nell’intestino di
lattanti, con flora microbica non ben
assestata [miele!]
•Spore che contaminano ferite con
necrosi [come per il tetano]
•Spore inoculate con eroina ‘sporca’
•Black tar heroin
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Clostridium tetani
Virulenza ‘condizionata’: le spore,
diffuse nell’ambiente, devono poter
penetrare attraverso la cute, e
raggiungere punti con potenziale di
ossidoriduzione alterato, dove possano
germinare
Anche replicandosi poco, con poca
reazione infiammatoria, producono una
potente tossina, che provoca il tetano
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Vibrio cholerae
Ingresso per os
Localizzazione alla superficie della
mucosa dei villi intestinali
Adesine [fattori di virulenza]
Produzione di una esotossina binaria
Intossicazione degli enterociti maturi,
con alterazione funzionale
Patologia: diarrea, perdita di acqua e
sali, disidratazione
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Corynebacterium diphteriae
Ingresso per os
Localizzazione dell’infezione alla mucosa
dell’anello oro-faringeo
Infiammazione fibrinosa, con formazione di
pseudomembrane [ difterite]
Produzione di una potente esotossina, che
intossica organi e tessuti nobili [-> -osi]
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Difterite
Per lo più, localizzazione all’orofaringe
A volte: localizzazione laringea = croup
Grave, per occlusione vie aeree
Nel neonato: onfalite difterica
Nel lattante: rinite difterica
Anche: localizzazione cutanea
A parte il croup, la gravità della malattia
è dovuta all’intossicazione: la terapia
efficace è quella antitossica, non tanto
quella antibiotica
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Malattie a patogenesi esotossica
Sono quelle che in tutto [botulismo] o
in gran parte [tetano, difterite]
devono la loro gravità all’azione di
esotossine
Il primo premio Nobel per la medicina
fu attribuito a Emil Von Behring per
l’introduzione della sieroterapia e
sieroprofilassi antitossica
http://www.nobel.se/medicine/laureates/1901/behringbio.html
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Difterite - Russia
Vaccinazione [con anatossine]
introdotta negli anni ‘930
di massa dal ‘95
declino continuo della morbosità,
fino agli anni ‘980.
Disgregazione URSS  vasta
epidemia, da ceppo clonale
preesistente
>150.000 casi; > 4.000 morti
F. Urbano per il Master in Medicina NBC
– 2011
EID,
8, 516,
2002
Fattori di patogenicità
Per i batteri, i più classici
sono rappresentati dalle
TOSSINE
Esotossine
Endotossine
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