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International Congress of
the Italian Association of Companion
Animal Veterinarians
May 19 – 21 2006
Rimini, Italy
Next Congress :
62nd SCIVAC International Congress
&
25th Anniversary of the SCIVAC Foundation
May 29-31, 2009 - Rimini, Italy
Reprinted in IVIS with the permission of the Congress Organizers
53° Congresso Nazionale Multisala SCIVAC
151
Quando lo Staphylococcus si comporta da patogeno
David H. Lloyd
Professor B, Med Vet, PhD, FRCVS, Dipl ECVD, Herts, UK
INTRODUZIONE
Gli stafilococchi sono batteri coccoidi Gram-positivi e catalasi-positivi che nei terreni di coltura si trovano tipicamente a
grappoli, benché si possano anche presentare sotto forma di
singole cellule, coppie o corte catene.1,2 Sono capaci di colonizzare la cute e le mucose di una gran varietà di animali.
Si riconoscono più di 30 specie di stafilococchi. Vengono
distinti fra stafilococchi patogeni, che sono coagulasi-positivi,
e stafilococchi coagulasi-negativi, ma alcune specie sono
coagulasi-variabili. Nel cane e nel gatto, la più comune specie
patogena è Staphylococcus intermedius, benché talvolta sia
coinvolto Staphylococcus aureus e siano in aumento i riscontri della forma meticillina-resistente di quest’ultimo (MRSA,
methicillin-resistant S. aureus).3,4,5 Staphylococcus hyicus,
riconosciuto nella maggior parte dei casi come agente patogeno del suino, si riscontra occasionalmente nei piccoli animali.3 Le specie normalmente non considerate patogene ma che
possono svolgere un ruolo in questo senso comprendono S.
lugdunensis, S. schleiferi ed S. felis. È possibile che il ruolo di
questi microrganismi sia stato sottostimato nel passato.6,7,8
Su agar sangue, gli stafilococchi sono generalmente di colore bianco grigiastro e formano colonie circolari, lisce e lucenti.
S. aureus produce un pigmento giallo e le colonie possono
apparire dorate, ma la produzione può iniziare tardivamente ed
il riconoscimento di una debole pigmentazione sui terreni colorati può essere difficile. La differenziazione biochimica e morfologica di S. intermedius ed S. aureus può essere difficoltosa e
talvolta si verificano errori di identificazione.9,10
Nel presente lavoro verranno esaminati i meccanismi coinvolti nella patogenicità degli stafilococchi, focalizzando l’attenzione su S. aureus ed S. intermedius e trattando le recenti
scoperte relative all’interazione di queste due specie ed alle
modalità di controllo della produzione del fattore di virulenza.
COMPONENTI MORFOLOGICHE
Le componenti della superficie degli stafilococchi possono essere coinvolte nella promozione della virulenza e nell’induzione della malattia. La maggior parte degli stafilococchi è in grado di produrre capsule, che possono proteggerli inibendo la chemiotassi e la fagocitosi da parte degli
elementi polimorfi e possono anche facilitare l’adesione;
questo sembra essere particolarmente importante nella promozione dell’adesione alle materie plastiche da parte degli
stafilococchi coagulasi-negativi. La parete cellulare stessa,
che è in gran parte costituita da peptoglicani, può anche
essere portatrice del cosiddetto clumping factor (coagulasi
legata) e della proteina A negli stafilococchi patogeni.2
FATTORI CHE DETERMINANO
LA VIRULENZA
I determinanti che permettono la virulenza11,12 consentono
al microrganismo di colonizzare, accumularsi in numero sufficiente e provocare un danno a carico dei tessuti dell’ospite
evitando al tempo stesso le sue difese immunitarie ed aspecifiche.13 Fondamentalmente, si tratta di meccanismi di
sopravvivenza, che però non sono essenziali per la crescita e
la sopravvivenza. Quando questi determinanti causano un
danno sufficiente ed i meccanismi di difesa dell’ospite vengono travolti si ha la malattia.
Si sa relativamente poco della patogenesi dell’infezione
da S. intermedius nel cane e nel gatto. Tuttavia, sono state
dimostrate alcune differenze fra le caratteristiche degli stafilococchi isolati da casi di infezione cutanea del cane e quelle dei microrganismi provenienti da portatori sani.14,15,16 Ciò
nonostante, S. intermedius produce un ampio arsenale di fattori di virulenza che probabilmente sono fattori eziologici
dell’infezione stafilococcica nei piccoli animali. Si ritiene
che le varie componenti della virulenza condividano ruoli
sovrapposti, agendo sia di concerto che da soli. Sulla base
degli studi condotti su S. aureus, si dispone di una notevole
conoscenza del loro contributo allo sviluppo dell’infezione
nell’uomo.
FATTORI DI VIRULENZA DI S. AUREUS
ED S. INTERMEDIUS
• La stafilocoagulasi promuove la coagulazione del siero.
La coagulasi purificata ottenuta da S. intermedius coagula il fibrinogeno dell’uomo, del cane e del coniglio, ma
non quello del ratto o della cavia.17
• I peptidoglicani provenienti dalle pareti cellulari possono
stimolare la produzione di pirogeni endogeni, promuovere il rilascio di IL-1, attrarre i polimorfonucleati ed inattivare il complemento. I peptidoglicani e l’acido lipoteicoico possono agire insieme per indurre lo shock.2
• La proteina A legata alla parete cellulare è capace di legare i recettori Fc e prevenire la clearance immunitaria anticorpo-mediata, mentre la proteina A extracellulare può
formare immunocomplessi e determinare la deplezione
dei livelli di complemento. La frequenza della proteina A
legata alla parete cellulare e di quella secreta fra i vari isolati di S. intermedius è un argomento controverso.18,19
• La leucotossina appartiene alla famiglia delle tossine sinergoimenotropiche stafilococciche ed è prodotta sia da S.
intermedius che da S. aureus. Agisce formando pori transmembranari letali nelle cellule bersaglio dei mammiferi.20
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53° Congresso Nazionale Multisala SCIVAC
• Le enterotossine degli stafilococchi (SE) sono tossine
pirogene termostabili che condividono la capacità di agire da superantigeni, ma differiscono per altre caratteristiche. Si riconoscono i tipi A, B, C, D, E, G, H, I e J. I dati
relativi alla produzione di queste tossine da parte di S.
intermedius sono limitati.21,22
• Le emolisine sono agenti citotossici che possono recare
danno alle pareti cellulari degli eritrociti. La maggior parte degli isolati di S. intermedius produce emolisine beta e
delta, ma non sono state dimostrate emolisine alfa.18 Tuttavia, il loro esatto ruolo è scarsamente compreso.23
• La tossina esfoliativa è una causa della sindrome di ustione cutanea stafilococcica nell’uomo. La sua presenza è
stata identificata in un S. intermedius di origine canina
derivato da una piodermite e sperimentalmente si è dimostrata in grado di causare esfoliazione nel cane.24,25
le generato durante la crescita batterica. Al contrario, S. intermedius era insensibile alle sostanze prodotte da S. aureus.26
Ciò suggerisce che S. intermedius utilizzi il quorum sensing
per monitorare la prossimità di altre cellule produttrici di
segnali e quindi regoli la propria espressione dei geni della
virulenza per facilitare la comunicazione fra cellula e cellula,
sia specie-specifica che intraspecifica.26 È probabile che questo meccanismo sia coinvolto nella determinazione del
momento in cui S. intermedius diventa patogeno.
Bibliografia
1.
2.
3.
4.
CHE COSA INDUCE LA MALATTIA?
Benché gli animali siano comunemente portatori di stafilococchi patogeni, l’infezione cutanea è poco frequente perché la cute è molto resistente. L’applicazione di colture alla
cute è raramente causa di malattia, a meno che la cute stessa non sia danneggiata. La resistenza cutanea è assicurata da
una combinazione di funzione di barriera di superficie, condizioni ambientali di superficie e comunicazioni da cellula a
cellula che permettono precoci risposte antimicrobiche da
parte della cute. Questi fattori limitano la colonizzazione e la
proliferazione microbica a livello della superficie cutanea.
Quando questi meccanismi di difesa sono compromessi, la
cute può diventare suscettibile alla colonizzazione da parte
degli agenti patogeni che, se sono in grado di moltiplicarsi,
possono iniziare a produrre fattori di virulenza che causano
un ulteriore danno ed il rilascio di principi nutritivi da parte
del tessuto danneggiato. Si instaura così un circolo vizioso
che può promuovere ulteriormente la moltiplicazione e l’invasione. Nell’infezione stafilococcica superficiale si ha
comunemente l’induzione del prurito, che porta ad autotraumatismo e ad un’ulteriore invasione microbica.
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6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
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21.
QUORUM SENSING
22.
Il cosiddetto quorum sensing (rilevamento del quorum) è
un fenomeno in cui le cellule esprimono particolari caratteristiche solo quando le densità di popolazione superano
certi livelli. In S. aureus, la produzione di tossine viene iniziata dal quorum sensing attraverso il sistema agr tramite
molecole di segnalazione generate all’aumentare della densità cellulare.
I nostri studi hanno confermato la presenza in S. intermedius di sequenze correlate all’agr di S. aureus ed hanno
dimostrato che l’espressione di RNAIII (effettore del sistema
agr) e di due delle esotossine di S. intermedius, la leucotossina e l’enterotossina C, viene iniziata da un segnale ambienta-
23.
24.
25.
26.
Hajek, V. Int J Syst Bacteriol 1976; 26: 401-8.
Wilkinson, BJ. In: The staphylococci in human diseases. Crossley,
KB, Archer, GL (eds.), Churchhill Livingstone, New York, pp. 1-38.
1997.
Saijonmaa-Koulumies, L.E., Lloyd, D. H. Vet Dermatol 1996; 7: 153-63.
Patel, A., Lloyd, D. H., Lamport, A. I. In: Thoday, K. T., Foil, C. S.,
Bond, R. (eds). Advances in Veterinary Dermatology, Vol. 4. Oxford:
Blackwell Science, 2002, 85-91.
Duquette RA, Nuttall TJ. J Small Anim Pract 2004; 45: 591-7.
Patel A, Lloyd DH, Howell SA, Noble WC. Vet Rec 2002; 150:668-9.
Freney J, Brun Y, Bes M et al. N Int J Syst Bacteriol 1988; 38:
168–172.
Leung MJ, Nuttall N, Mazur M et al. J Clin Microbiol 1999; 37:
3353-6.
Wakita Y, Shimizu A, Hajek V et al. J Vet Med Sci 2002; 64: 237-43.
Baron F, Cochet MF, Pellerin JL et al. J Food Prot 2004; 67: 2302-5.
Smith H. Bacteriol Rev 1977; 41: 475-500.
Projan SJ, Novick RP. In: The staphylococci in human diseases.
Crossley, KB, Archer, GL (eds.), Churchill Livingstone, New York,
pp. 55-81. 1997.
Burne RA, Quivey RG. In: Bacterial pathogenesis. Clark VL, Bavoil
PM (eds.). Academic Press, London. 1997.
Allaker, R.P., Lamport, A.I., Lloyd, D. H., Noble, W.C. Microb Ecol
Hlth Dis 1991; 4: 169-73.
Allaker, R.P., Garrett, N., Kent, L. Noble, W.C., Lloyd, D. H. J Med
Microbiol 1993; 39: 429-43.
Futagawa-Saito K, Sugiyama T, Karube S, Sakurai et al. J Clin
Microbiol 2004; 42: 5324-6.
Komori Y, Iimura N, Yamashita Ret al. T. J Nat Toxins. 2001 May;
10(2):111-8.
Greene RT, Lammler C. Zentralbl Veterinarmed B 1993; 40: 206-14.
Greene RT, Lammler C. Zentralbl Veterinarmed B 1992; 39: 519-25.
Werner S, Colin DA, Coraiola M et al. Infect Immun 2002; 70: 1310-8.
Hendricks A, Schuberth HJ, Schueler K, Lloyd DH. Res Vet Sci.
2002; 73: 273-7.
Becker K, Keller B, von Eiff C et al. Appl Environ Microbiol 2001
67: 5551-7.
Bohach GA, Dinges MM, Mitchell DT et al. In: The staphylococci in
human diseases. Crossley, KB, Archer, GL (eds.), Churchill Livingstone, New York, pp. 83-108. 1997.
Terauchi R, Sato H, Endo Y, Aizawa C, Maehara N. Vet Microbiol
2003; 94(1): 31-8.
Terauchi R, Sato H, Hasegawa T et al. Vet Microbiol 2003; 94: 19-29.
Sung. J.M.L., Chantler, P. D., Lloyd, D. H. Vet Dermatol 2004;
15: 41.
Author’s Address for correspondence:
David H. Lloyd
Department of Veterinary Clinical Sciences, Royal Veterinary College, Hawkshead Campus, North Mymms, Herts, UK
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