Flora microbica normale
Per flora microbica normale si intendono i microrganismi normalmente associati
al tessuto sano.
Si trova soprattutto sulla pelle e sulle mucose (epiteli esposti indirettamente
all'ambiente esterno, es. bocca, tratto gastrointestinale, app. respiratorio, ecc).
Non c'è negli organi interni, sangue, sistema linfatico, per cui microrganismi in
queste sedi indicano di solito una malattia in corso.
Intestino = contiene un enorme numero di batteri (~ 1/3 delle feci)
.
 Responsabili di moltissime reazioni metaboliche:
 Sintesi di vitamine (tiamine, riboflavina, pirossidina, B12, K
 Produzione di acidi organici (acetico, propionico, butirrico)
 Reazioni glicosidasiche mediante la produzione di enzimi ( e -galattosidasi,
 e -glucosidasi)
 Metabolismo degli steroidi (mediante esterificazione, ossidazione, riduzione
etc)
NB: Gli antibiotici, oltre che i patogeni, inibiscono anche la flora normale  perdita dei
batteri commensali  microrganismi opportunisti (es Stafilococco Aureo, Candida Albicans)
che normalmente non riescono a competere con la flora normale, possono moltiplicarsi e
dare malattie.
Numero di batteri nei diversi distretti
dell’organismo
Ruolo della flora microbica nelle difese del
nostro organismo
La flora normale
Tratto respiratorio
Stafilococco epidermidis
Stafilococco aureus
Streptococchi (S. pyogenes & S. pneumoniae)
Haemophilus
Neisseria
Bocca e gola
Streptococchi
Anaerobi
Stafilococco
epidermidis
Spirochete
Stomaco
tranne che per i batteri eventualmente presenti nel
cibo, di solito lo stomaco è sterile e pochi batteri
sopravvivono
all’azione
dei
succhi
gastrici.
Eccezione: infezione con Helicobacter Pilori (gastrite
cronica).
Intestino tenue
Lattobacilli
Anaerobi Gram-negativi
Enterococchi
Enterobatteri
Intestino crasso
Anaerobi
Cocchi Gram-positivi
Clostridi
Enterobatteri (soprattutto Escherichia Coli)
Tratto genitale:
Nell’uretra, sia maschile che femminile, è
presente la flora della pelle
Vagina:
Lattobacilli
Anaerobi
Lieviti
Pelle
Staffilococco epidermidis & altri
(Corynebatteri & Propionibacterium acnes)
Stafilococco aureus
Flora intestinale nel perineo
Flora normale del tratto urogenitale
Nella donna la vagina è influenzate da fattori ormonali,
dall’età e dal pH.
• Nel neonato pH5 – lattobacilli
• Primo mese di vita-pubertà (pH7) – stafilococchi, streptococchi,
corinebatteri, Escherichia coli
• Pubertà-età adulta – Lactobacillus acidophilus, stafilococchi,
streptococchi, corinebatteri. I lattobacilli fermentano il glicogeno
producendo acido lattico e mantengono il pH acido.
• Post menopausa – diminuisce il glicogeno ed aumenta il pH e la
flora microbica è simile a quella prepuberale
Nell’uomo e nella donna la vescica è sterile.
L’uretra anteriore contiene stafilococchi, enterococchi e
corinebatteri
N.B. Quasi tutti i microorganismi possono essere trasportati
transitoriamente con le mani, anche se non fanno parte della flora microbica
normale della pelle.
I bacilli Gram - non fanno parte della
flora normalmente presente sulla pelle.
Le mani però possono facilmente
essere contaminate da questi bacilli e
funzionare quindi come “veicolo di
infezione”. Nella figura: Colonie di
Klebsiella (bacillo Gram -)
Rapporti organismo-batteri
Batteri
simbionti = utili all’organismo
commensali (saprofiti) = indifferenti
patogeni = superano le difese dell’organismo e ne alterano la
funzionalità
Non è un sistema rigido. Batteri opportunisti: componenti della flora batterica normale
diventare patogeni:
1. Cambiando distretto:
E. coli = commensale dell’intestino, può dare infezioni urinarie
Pseudomonas = batteri resistenti a molti farmaci antibatterici,
con scarse esigenze nutrizionali, si trovano dappertutto.
Possono venire introdotti mediante catetere, iniezioni,
ustioni gravi infezioni in pazienti immunocompromessi.
2. Perché viene alterato l’habitat:
Stafilococco aureo, normalmente presente nell’intestino,
in seguito a somministrazione di antibiotici può diventare
predominante  produzione di tossine  enterite.
3. Perché le difese dell’ospite diminuiscono:
AIDS, terapia radiante, immunosoppressione da farmaci
(pazienti neoplastici).
possono
Infezioni opportunistiche
Infezione = moltiplicazione del microrganismo all’interno dell’ospite; non è
sinonimo di malattia.
Patogenicità = capacità di un microrganismo di causare la malattia.
Il livello di patogenicità dipende da due fattori:
Patogenicità
1. Virulenza: grado di patogenicità, dato dalla capacità di
moltiplicarsi in vivo e dalla invasività (diffusione del
patogeno nel corpo)
2. Tossigenicità o produzione di tossine.
DIFESE ASPECIFICHE CONTRO LE INFEZIONI BATTERICHE
Molti agenti infettanti non riescono a penetrare nel corpo di un individuo per
l’esistenza di barriere biochimiche e fisiche. Il corpo umano tollera una grande
varietà di microrganismi commensali che competono attivamente contro molti
potenziali patogeni.
Fasi del processo infettivo
Per iniziare un processo infettivo, un batterio deve prima ancorarsi alle
mucose, poi colonizzarle (concorrenza con specie microbiche commensali);
quindi deve contrastare le difese dell’organismo (presenza di IgA, rimozione
meccanica da muco o desquamazione epiteliale) e trovare le condizioni
opportune per metabolizzare.
Fasi della colonizzazione:
1) adesione blanda alle
mucose, in parte inibita dal
muco;
2) adesione;
3) invasione nelle cellule
sottomucosali.
Seguono la sua moltiplicazione ed il danneggiamento della mucosa. Si dirige
quindi verso i tessuti profondi dell’organismo, spesso per azione di enzimi
batterici quali collagenasi e jaluronidasi, che dissolvono i tessuti e aprono un
varco per il passaggio.
Nelle prime fasi il batterio deve avere strutture o produrre sostanze
(aggressine) che contrastano le difese antibatteriche dell’organismo.
Successivamente produce il danno ( tossine).
Fasi del processo infettivo
Infezione
=
moltiplicazione
del
microrganismo all’interno dell’ospite;
non è sinonimo di malattia.
Malattia =
funzionale
danno
anatomico
e
Patogenicità = capacità di un
microrganismo di causare la malattia.
Il livello di patogenicità dipende da due
fattori:
1. Virulenza: grado di patogenicità,
dato dalla capacità di moltiplicarsi
in vivo e dalla invasività (diffusione
del patogeno nel corpo)
2. Tossigenicità o produzione di
tossine.
ADESINE
L’adesione è importante per la colonizzazione dei batteri sulle mucose e per l’inizio
dell’infezione.
Ogni batterio aderisce in modo specifico e selettivo ad un determinato tipo di mucosa: es.
E. coli alla mucosa dell’intestino tenue, Gonococco alla mucosa uretrale.
ADESINE = strutture superficiali dei batteri che si legano a recettori specifici
presenti sulle cellule che formano gli epiteli mucosi. Per lo più si tratta di glicoproteine o
lipoproteine: es. proteine di fimbrie e pili nei Gram-, acidi teicoici e proteine della parete
nei Gram+, polisaccaridi della capsula (es. Streptococco mutans  carie).
Il possesso di adesine è un vantaggio per la colonizzazione della mucosa, ma può essere
uno svantaggio se le adesine interagiscono con recettori sulla superficie di cellule
fagocitarie (i batteri vengono fagocitati).
La capsula può mascherare le adesine sottostanti: es pneumococchi capsulati non vengono
fagocitati.
Dopo che il batterio si è ancorato alla mucosa e trova le condizioni metaboliche
opportune, inizia a moltiplicarsi  formazione di una colonia  concentrazione di
prodotti tossici (tossine, esoenzimi, ecc.) in una zona limitata  danneggiamento della
mucosa  penetrazione dei batteri nei tessuti profondi.
Aggressine (fattori di virulenza)
Sono sostanze che promuovono la crescita batterica in vivo inibendo le difese
dell’ospite. Svolgono un ruolo importante nella prima fase dell’infezione, quando
i pochi batteri presenti sono vulnerabili alle difese dell’organismo.
 Capsula batterica = impedisce il contatto fra batteri e fagociti.
 Capacità di sopravvivere all’interno dei fagociti: Brucelle, Micobatteri,
Stafilococchi, Salmonelle resistono all’interno delle cellule fagocitarie.
I batteri fagocitati vengono uccisi da un sistema formato da perossidasi, H2O2, e
un alogenuro (ioduro). Nella vescicola fagocitaria perossidasi + H2O2 ossidano
l’alogenuro ad alogeno  denaturazione delle proteine.
Si forma anche O2-; O2- + H2O2  OH-  danno a tutte le molecole biologiche.
Produzione di sostanze che inibiscono il sistema perossidasico:
Catalasi (distingue gli stafilococchi
dagli altri cocchi)
Superossido dismutasi
Riducono H2O2 e O2-
 Produzione di:
Leucocidine = danneggiano linfociti e macrofagi
(possono essere considerate anche esotossine)
Coagulasi = trasforma il fibrinogeno in fibrina che si deposita intorno al
batterio  resistenza alla fagocitosi (fra gli stafilococchi è
presente solo in Staphylococcus aureus)
 Produzione di Enzimi che favoriscono la diffusione dell’infezione ai tessuti:
Ialuronidasi = depolimerizza l’acido ialuronico, componente del
connettivo.
Chinasi = trasforma il plasminogeno in plasmina in grado di dissolvere i
coaguli di fibrina (es Streptococcus pyogenes).
Collagenasi = distrugge il collageno del tessuto muscolare (es. clostridio
della gangrena gassosa).
 Mimetismo Antigene
Alcuni batteri hanno strutture di superficie molto simili ad antigeni
presenti in cellule dell’ospite (es. Streptococco Piogene ha la capsula
con acido ialuronico).
Spiega il tropismo di specie. Salmonella typhimurium ha antigeni in comune con
tessuti del topo (è molto patogena) ma non umani (è poco patogena).
TOSSINE
Tossine = sostanze tossiche (veleni) responsabili del quadro clinico della malattia
e del potere patogeno dei batteri.
La differenza fra aggressine e tossine è molto sfumata; generalmente le aggressine hanno
un ruolo importante nella prima fase dell’infezione e permettono al batterio di contrastare le
difese dell’organismo, mentre le tossine provocano il danno effettivo.
parete cellulare
ESOTOSSINE
Esotossine = tossine che si liberano
nell’ambiente mentre vengono prodotte;
sono facilmente separabili dai batteri
mediante metodi fisici (filtrazione,
centrifugazione).
ENDOTOSSINE
parete cellulare
Endotossine = veleni legati a
strutture della cellula batterica
(= lipide A di LPS) che si
liberano nell’ambiente solo dopo
la lisi dei batteri.
ESOTOSSINE
ENDOTOSSINE
Proteine
Lipidi (lipide A di LPS)
Termolabili
Termostabili (all'autoclavatura)
Gram + (ma anche Gram -)
Solo Gram -
Per lo più secrete
Componenti strutturali del batterio
Neutralizzate dall’anticorpo specifico
Gli anticorpi non hanno effetto sul potere
tossico
Trasformabili in anatossine
Non detossificabili
Effetto caratteristico di ciascuna
Effetto comune a tutte (febbre, danni al
sistema circolatorio).
ESOTOSSINE
Veleni proteici prodotti da Gram+ e Gram-.
La maggior parte sono dimeriche: peptide B (senza azione tossica), che
interagisce con recettori cellulari, consentendo la penetrazione del peptide
A all’interno della cellula. Il peptide A è quello dotato di azione tossica.
Alcune esotossine sono prodotte in seguito a conversione lisogenica, ad es.
Corinebatteri difterici, enterotossina di Stafilococco aureo, tossina eritrogenica
di Streptococco, ecc.).
Le esotossine hanno un elevato potere antigene. In seguito a
trattamento, ad es., con formaldeide, perdono il potere tossico, ma
conservano quello antigene  anatossine, utilizzate per:
 Indurre immunità attiva (vaccini)
 Preparare sieri immuni antitossici (inoculazione in grossi animali)
In base al meccanismo d’azione dell’effetto tossico si distinguono: (1) tossine
che agiscono a livello della superficie cellulare (tossina esfoliativa, tossine
emolitiche o citolitiche e tossine ciliostatiche; (2) tossine ADP ribosilanti
che agiscono alterando il contenuto intracellulare di AMP-ciclico
(enterotossine, tossina della pertosse); (3) tossine che inibiscono la sintesi
proteica o con attività ADP ribosilante (tossina difterica), o direttamente
(tossina Shiga e Shiga-like); (4) tossine neurotrope che interferiscono con la
trasmissione degli impulsi nervosi (tossina tetanica e botulinica), (5)
esotossine che agiscono come “superantigeni”.
Tossina esfoliativa o epidermolitica
prodotta da Staphylococcus aureus
responsabile della “sindrome della cute ustionata”
•
•
La tossina dalla sede di colonizzazione dello stafilococco  diffonde al
circolo ematico e ai capillari del derma  si fissa allo strato granuloso
dell’epidermide e determina la rottura delle proteine coinvolte nella
adesione intercellulare  con conseguente scollamento di ampi strati
dell’epidermide al minimo contatto
colpisce neonati o bambini nella primissima infanzia
Tossine Ciliostatiche
Di natura non proteica. Paralizzano il movimento ciliare  favoriscono la
colonizzazione degli epiteli ciliati. Causano necrosi delle cellule ciliate (es.
Bordetella pertussis, Neisseria gonorrhoeae).
Tossine emolitiche o citolitiche (emolisine o citolisine).
Hanno azione tossica sulla membrana cellulare.
St.
Aure
o
 tossina
potassio
Formazione
di pori e
perdita di
nutrienti
Morte
della
cellula
(1) Alcune sono proteine che si
inseriscono nella membrana
formando
polimeri
che
delimitano pori o canali (es.
emolisine ,  di Stafilococco
aureus, streptolisina O di
Streptococco pyogenes).
Clostridium
perfrigens
 tossina
(fosfolipasi C)
(2) Altre hanno un’azione
fosfolipasica  idrolizzano i
fosfolipidi di membrana
(fosforilcolina)
con
conseguente lisi e morte
della cellula (es. Clostridium
perfringens) .
Idrolisi della
fosforilclorina
Membrana
cellulare
Morte
cellulare
lisi
Le tossine ADP-ribosilanti agiscono staccando
la nicotinamide dal NAD (nicotinamide-adeninadinucleotide) e trasferendo la rimanente porzione
(adenosinadifosfato-ribosio o ADP ribosio) su
una proteina bersaglio, che viene bloccata o
alterata nella sua funzione. Queste proteine
sono costituite dalle proteine G (vedi tossina del
colera e della pertosse) o da regolatori delle
sintesi proteiche (vedi tossina difterica).
Le proteine G, che controllano una serie di
circuiti cruciali della cellula eucariotica, come: (1)
la sintesi proteica, (2) la trasduzione di segnali di
membrana e (3) la struttura del citoscheletro. Le
proteine G sono una famiglia di proteine
coinvolte nella cascata dei cosiddetti “secondi
messaggeri” che utilizzano lo scambio di
guanosina difosfato (GDP) con guanosina
trifosfato (GTP) come interruttore molecolare per
avviare o interrompere alcune reazioni
biochimiche. Alcune di queste sono localizzate
sulla membrana cellulare dove regolano la
funzione di alcuni enzimi, come l’adenilato ciclasi
che catalizza la formazione di AMP ciclico.
Tossine APP-ribosilanti
1. che alterano il contenuto intracellulare di
AMP-ciclico (es. tossina colerica, tossina di
E.coli e tossina della pertosse)
2. che inibiscono la sintesi proteica (es.
tossina della difterite o tossina pantropa)
Schema comparato del’azione delle tossine del colera e della pertosse
L’adenilciclasi converte AMP in AMP ciclico ed è
regolata da due proteine che legano GTP: una
stimolatoria (Gs ) e una inibitoria (Gi) . Gs e Gi
ricevono stimoli, rispettivamente, da recettori ®
stimolatori ed inibitori regolati a distanza da
ormoni (H) stimolatori ed inibitori. La
trasmisssione di stimoli esterni all’interno della
cellula, tramite il complesso adenilciclasiproteina G, è associato con recettori beta
adrenergici (Rs) e alfa2- adrenergici (Ri). La
proteina Gs viene attaccata dalla tossina del
colera, che la immobilizza nello stato attivato,
causando un accumulo di AMP ciclico
intracellulare, che provoca un cambiamento nel
trasposto di acqua e ioni e quindi diarrea. La
proteina Gi viene attaccata dalla tossina della
pertosse, che la modifica in modo che non può
più ricevere stimoli dal recettore Ri (stato
inattivato), con conseguente accumulo di AMP
ciclico e con un aumento delle secrezioni
respiratorie e della produzione di muco
Tossina della pertosse
prodotta da Bordetella pertussis
•
La struttura della tossina della pertosse è di tipo A-B ed è costituita da 5
polipeptidi S1-S5, dove S1 costituisce la subunità A e possiede attività
enzimatica ADP-ribosilante
•
B.pertussis si localizza alla superficie dell’epitelio ciliato della trachea e dei
bronchi e produce diversi prodotti tossici fra cui la tossina della pertosse
che è la principale causa dell’azione patogena  provoca aumento della
concentrazione intracellulare di AMP ciclico  disregolazione di diversi
segnali di membrana che portano ad un aumento delle secrezioni
respiratorie e della produzione di muco  gli effetti biologici della tossina
sono: (1) la sensibilizzazione all’istamina (vasodilatazione, aumento della
permeabilità vascolare, ipotensione); (2) stimolazione delle isole
pancreatiche (aumentata secrezione di insulina e ipoglicemia); (3)
stimolazione e soppressione di alcune risposte immunologiche
Esotossine che inibiscono la sintesi proteica
Ad azione sistemica. Danneggiano le cellule in possesso dei recettori per la
tossina attraverso l’inibizione della sintesi proteica.
1. Tossina difterica –ADP-ribosilante(Corynebacterium diphteriae)
2. Tossina A-ADP-ribosilante (Pseudomonas aeruginosa )
3. Tossina Shiga (Shigella dysenteriae)
4. Tossina Shiga-like (E. Coli enteroemorragici)
Tossina
difterica:
La
tossina
penetra
nell’organismo attraverso l’epitelio mucoso della
faringe e delle prime vie respiratorie. La tossina
è formata da due componenti A (aminoterminale) e B (carbossi-terminale) con due ponti
disulfurici. La componente B si lega a recettori
glicoproteici di membrana e la tossina, ad opera
di una proteasi di membrana, viene separata
nelle componenti A e B (unite dal ponte
disolfuro) e penetra nella cellula per endocitosi. Il
ponte disulfurico viene idrolizzato da sostanze
riducenti e la componente A, che possiede
attività ADP-ribosilante, interagisce con il
fattore di allungamento 2 (EF-2) che interviene
nella sintesi della catena peptidica a livello della
traslocazione sul ribosoma. Il complesso EF-2ADP-riboso che ne risulta è inattivo con
conseguente blocco della sintesi proteica e
morte cellulare.
Tossina
difterica
Membrana
cellulare
Morte
cellulare
Inattiva il fattore 2 di
elongazione
Previene la sintesi
proteica sul
ribosoma
Tossine neurotrope.
La tossina tetanica e la tossina botulinica interferiscono con la trasmissione degli impulsi nervosi,
rispettivamente a livello centrale e a livello periferico, provocando paralisi spastica o paralisi flaccida. La
tossina tetanica (tetanospasmina) è prodotta dal Clostridium tetani, un batterio anaerobio obbligato, le cui
spore se introdotte nel tessuto in seguito ad un trauma ed in scarsa presenza di ossigeno (tessuti necrotici),
sporificano e liberano la tossina che diffonde per via ematica, raggiunge il SNC e blocca gli impulsi inibitori
della contrazione muscolare riflessa, agendo sia sui muscoli flessori che estensori con paralisi spastica. In
assenza di terapia si ha il blocco dei muscoli respiratori e morte (oltre il 50%)
1
ni
MS
nm
nm
Diagramma del controllo nervoso dei muscoli
che consentono la flessione e l’estensione
dell’avambraccio nel soggetto normale (1),
nell’intossicazione
botulinica
(2)
e
nell’intossicazione tetanica (3).
C, cervello; MS, midollo spinale; nm, neurone
motore; ni, neurone inibitore; gnm, giunzione
neuromuscolare
tricipite
bicipite
2
c
gnm
3
Tossine neurotrope
Esotossina tetanica: formata da due peptidi H e L, uniti
da un ponte disulfurico, che vengono separati da una
proteasi cellulare. H si lega alla membrana delle cellule
nervose, mentre L, che è una zincopeptidasi, penetra
nel citosol e interagisce con la sinaptobrevina
(VAMP:vescicle associated membrane protein) presente
sulle neuro-vescicole preposte all’esocitosi, a livello
sinaptico,
del
neurotrasmettitore
inibitorio
(aminobutirrrico o GABA) che agisce a livello del sistema
nervoso centrale  blocco della vescicola e della
liberazione dei neurotrasmettitori inibitori della
contrazione muscolare riflessa  (spasmi generalizzati)
paralisi spastica.
Esotossina botulinica agisce sul sistema
nervoso periferico inibendo la liberazione di
acetil-colina (ACH) a livello della giunzione
neuro -muscolare  l’impulso non raggiunge il
muscolo  paralisi flaccida. E’ estremamente
tossica: 1 gr è in grado di uccidere 10,000,000
di persone.
Tossine come superantigeni
Gli antigeni convenzionali vengono internalizzati ed elaborati dalle cellule presentanti
l’antigene (macrofagi, cellule dendritiche e linfociti B) ed esposti alla superficie cellulare
associati al complesso maggiore di istocompatibilità di classe II (MHC II). Il complesso
antigene/MHC II viene riconosciuto solo dai linfociti T helper che presentano sulla superficie
un recettore (TCR) con specifica capacità combinatoria.
I
superantigeni,
invece,
non
vengono
internalizzati ed elaborati ma si legano
dall’esterno a cellule APC e linfociti TH. Questo
legame aspecifico determina l’attivazione di
numerosi cloni T con massiccia produzione di
citochine (IL1, IL2, TNF, TNF, ecc) → febbre,
ipercatabolismo proteico, shock emodinamico,
disregolazione del sistema immune.
Es. Stafilococco aureo: sindrome da shock tossico descritta
per la prima volta nel 1978. Negli USA diverse morti improvvise di
donne giovani e sane. Febbre, ipotensione, rash cutaneo,
coinvolgimento di rene, fegato, tratto gastrointestinale, SNC  510% di mortalità, prima di conoscere la causa). Causa = tossina di
Stafilococco Aureo, un batterio a volte presente nella normale flora
della cute. Unica cosa comune a tutte le donne colpite: uso di
tamponi vaginali di una specifica marca contaminati da St. Aureo: il
tampone assorbiva il magnesio presente in vagina  con bassi
livelli di Mg++ S. Aureo produce molta tossina. La sindrome può
verificarsi anche in seguito ad infezioni successive ad interventi
chirurgici.
 Stafilococco aureo: enterotosssine
 Streptococco pyogenes (Scarlattina):Tossina eritrogenica
ENDOTOSSINE
I batteri Gram - hanno una membrana esterna con struttura asimmetrica
(strato di fosfolipidi all’interno, fosfolipidi + LPS all’esterno).
Al lipopolisaccaride (LPS) è legata l’attività di endotossina, caratteristica dei Gram .
La porzione lipidica (Lipide A) è responsabile delle principali attività
biologiche della endotossina.
Il core è sempre molto simile in tutti i Gram -, mentre la catena polisaccaridica
(Antigene O) dà alle diverse specie batteriche caratteristiche antigeniche differenti.
In piccole quantità LPS attiva monociti, macrofagi e molti mediatori
dell’infiammazione [piccolissime quantità di LPS assorbite quotidianamente stimolano positivamente i sistemi cellulari, particolarmente il
sistema immunitario]. I batteri Gram - fanno parte della flora microbica
intestinale normale e quindi piccole quantità di LPS sono sempre assorbite;
animali “germ free” (cioè privi di flora microbica commensale) sono
iposviluppati.
LPS attiva quasi tutti i meccanismi
di difesa del sistema immunitario ed
anche il sistema della coagulazione.
DIC = coagulazione intravascolare
disseminata.
LPS in grande quantità (dovuta a batteriemia, colonizzazione di tessuti
profondi, ecc) invece provoca gravi danni:
Pirogenicità
Induzione dei macrofagi a liberare mediatori cellulari, fra cui TNFa e IL1,
citochine con molti effetti di carattere generale.
e
Attivazione del complemento e della coagulazione con possibilità di
trombi intravasali (coagulazione intravascolare disseminata).
Vasodilatazione periferica
Aumento della permeabilità dei capillari  vasodilatazione  ipotensione 
stasi ematica  shock emodinamico.
Aumento del metabolismo proteico
Stimolazione di linfociti T con produzione di Interferon .
LPS batterici sono molto diffusi nell’ambiente e sono stabili all’inattivazione
da agenti chimici e fisici  frequente contaminante ambientale  possibile
inquinante di prodotti biologici, reagenti, farmaci, alimenti, ecc.  necessario il
controllo per la presenza di endotossina.
Limulus test: le cellule dell’emolinfa di un crostaceo (Limulus
polyphemus) gelificano e formano un coagulo in presenza di pg di
endotossina diagnosi rapida e sensibile della presenza di endotossina
in vari materiali.
BIOFILM
Il termine biofilm è usato per descrivere comunità batteriche protette
da matrici polimeriche di exopolisaccaridi autoprodotte e aderenti ad
una superficie viva o inerte




Dispositivi medici
impiantabili
Valvole cardiache
Protesi ortopediche
Cateteri vascolari
Impianti dentali
Tessuti
dell’ospite
Protesi dentarie
Cateteri
Cateterivascolari
vascolari
Protesi ortopediche
Biofilm batterici
Adesione dei
batteri alla
superficie
Colonizzazione
Produzione di
esopolimeri
Formazione
del biofilm
Rilascio dei
batteri dal
biofilm
Quorum Sensing (QS)
I batteri sono in grado di condurre una vita comunitaria chiamata Biofilm. I batteri per poter
formare un biofilm devono comunicare fra di loro attraverso molecole segnale di cui i batteri
sono produttori e recettori, permettendo un dialogo molecolare. Questi composti sono divisi
in due categorie: (1) acil omoserina-lattoni (AHL), tipici dei Gram-, e (2) peptidi o amine o
aminoacidi, tipici dei batteri Gram+. Il meccanismo di comunicazione viene chiamato
Quorum Sensing (valore di soglia). I batteri rilasciano una quantità fissa di molecole e
quando raggiungono un certo quorum l’espresdsione di certi geni viene attivata e si instaura
una risposta biologica.
Biofilm di S.epidermidis su corpi estranei
Tabella 1. Biofilm e infezioni nell’uomo
Infezioni o malattia
Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali
Cocchi Gram-positivi acidofili
(es., Streptococcus)
Periodontite
Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media
Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche
Cocchi Gram-positivi (es., stafilococchi)
Fascite necrotica
Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare
Batteri enterici (es., Escherichia coli)
Osteomielite
Varie specie batteriche e fungine
Endocardite
Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica
P. aeruginosa e Burkholderia cepacia
Tabella 2. Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati
Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto
Cocchi Gram-positivi e P. aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari
E. coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD
Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali
Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi
S. epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S. aureus e S. epidermidis
Inneschi vascolari
Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici
S. aureus e S. epidermidis
Protesi di vari organi
S. aureus e S. epidermidis
Biofilm e antibiotici
I batteri, sotto forma di biofilm, sono 10-1000 volte più
resistenti al trattamento antibiotico rispetto al fenotipo
planctonico.
Gli antibiotici attualmente disponibili agiscono contro il fenotipo
planctonico della cellula batterica e non contro il biofilm.
La scoperta di nuovi agenti antibatterici attivi
anche sui biofilm è un urgente obiettivo da
perseguire.
MECCANISMI DI RESISTENZA AGLI ANTIBIOTICI
Crescita lenta
per
cambiamenti
chimico-fisici
nel biofilm
Crescita lenta
per riduzione
di nutrienti
Barriera
meccanica
Sviluppo di
un
fenotipo
biofilm
specifico
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Protette dallo SLIME
 Cellule intermedie
Crescita rallentata
Cellule più profonde
Esprimono un fenotipo biofilm specifico