8-10-2010
Microbiologia (batteriologia)
Prof. Di Francesco
E' interessante introdurre una serie di concetti epidemiologici, vedremo le tappe del processo infettivo che saranno sicuramente sviscerate in 4-5 lezioni. Qualsiasi malattia segue delle tappe. Nel 1890 Koch ha scoperto il bacillo che causa la tubercolosi. classico esempio: un agente - una malattia. POSTULATI DI KOCH: 1)il batterio deve essere presente in ogni caso della malattia; 2)il batterio deve essere isolato, tenuto e fatto crescere in coltura pura; 3)la malattia specifica deve riprodursi quando una coltura di quel batterio viene inoculata in un ospite suscettibile; 4) il batterio in esame deve essere riscontrabile nell'organismo ospite protagonista dell'esperimento.
Quando è riconducibile una malattia ad uno stesso agente si parla di sindrome. L aids non è riconducibile ai postulati di Koch. Non tutti i batteri causano patologie, ma un preciso tipo di batterio patogeno mi darà sempre una precisa malattia. Ci sarà tutta una serie di patologie organo-specifiche. Infezioni del tratto urinario, faringiti, polmoniti
setticemie, endocarditi sono causate almeno da 6-7 patogeni diversi (batteri in questo caso). Le malattie possono essere uniche o multifattoriali: la diagnosi clinica o microbiologica della difterite o del colera si può fare, perchè ha una caratteristica medica, mentre su una polmonite, su una infezione del tratto urinario, su una setticemia ovviamente bisogna isolare il batterio, perchè ce ne sono di diversi che causano tali malattie, anche se la sintomatologia clinica è simile (la polmonite si riconosce come tale, anche non conoscendo il patogeno che l'ha causata). Fortunatamente la percentuale di batteri patogeni è molto piccola, ma il batterio patogeno è geneticamente programmato a svolgere un compito preciso, che viene svolto perfettamente nel caso in cui l ospite offra condizioni permissive.
Vedremo tutta una serie di batteri potenzialmente patogeni, come i ''commensali''; basti pensare che circa il 20% delle uretriti è causato da rapporti sessuali, contatti vari, mentre l' 80% delle volte vengono causate da batteri commensali che cambiano distretto e diventano patogeni (ad esempio E.coli). Vediamo le tre classiche situazioni effettive a livello locale e mondiale: EPIDEMIA: malattia infettiva che colpisca quasi simultaneamente una collettività di individui con una ben delimitata diffusione nello spazio e nel tempo. L'epidemia influenzale è classica. colpisce le persone sane. ENDEMIA: il microrganismo è stabilmente presente nel territorio e circola nella popolazione. La malattia si manifesta uniformemente nel tempo (es: difterite, meningococco), ha un suo percorso e poi si chiude colpendo un numero delimitato di persone.
PANDEMIA: epidemia la cui diffusione colpisce più aree geografiche del mondo, con alto numero di casi gravi e mortalità elevata. INFEZIONI OPPORTUNISTICHE: solitamente in pazienti immunocompromessi; l'immunocompromissione può essere data da mancanza di risposta anticorpale, mancanza di attivazione del complemento, mancanza di attivazione dei linfociti B e così via.
Tra infezione e malattia c'è differenza; l'esempio classico è: berreste nello stesso bicchiere da cui ha bevuto un paziente HIV positivo?Lo bacereste?Direi di no! Che vuol dire essere HIV positivo?Vuol dire che sono entrato in contatto con l'agente patogeno. Tutte le malattie infettive danno sieropositività e lasciano una traccia nel sistema immunitario (nel caso dell AIDS, lasciano degli anticorpi contro l' agente patogeno). La malattia è quando questo agente patogeno dà segni clinici, ma si può rimanere infetti per lungo tempo senza segni clinici. Un ospite vergine per un certo antigene scatena la risposta immunitaria dopo 4-6-8 settimane nell'adulto; nel secondo contatto con lo stesso antigene, la risposta viene data dopo 24 ore. Ciò ci fa capire l' importanza delle vaccinazioni, che permettono al sistema immunitario di venire a contatto con l'antigene (reso inoffensivo) e di produrre cellule ''memoria''. Vediamo un po' di definizioni: VIRULENZA: grado di patogenicità di un batterio (periodo di incubazione); POTERE PATOGENO: risultato di vari fattori che permettono al microrganismo patogeno di invadere l' organismo e di moltiplicarsi, con conseguente danneggiamento dell'ospite. PATOGENICITA': risultato dei fattori di virulenza specifici del batterio (tossine ecc..), della carica batterica iniziale che indica il numero dei batteri che effettivamente sono venuti a contatto con l'ospite e lo stato immunitario dell'ospite stesso. es. : Shigella (enterobatterio= enterite): 200 batteri bastano a causare gastroenterite. Vibria Cholera: 10 alla ottava potenza (causa il colera), è meno virulento della Shigella. Salmonella: dà gastroenteriti e alcune specie di ''anemia del viaggiatore''; una persona sana ha bisogno di circa un milione di salmonelle per generare gastroenterite, mentre una persona con ulcere e danni gastrointestinali viene colpita anche da poche migliaia di questi batteri. La salmonella ha un ciclo anche ematico, quindi l'ulcera permette l'entrata di tale batterio nel circolo sanguigno e ciò può portare a setticemia.
TAPPE DEL PROCESSO INFETTIVO: ingresso, adesione, invasione dei tessuti, diffusione, danno. Un batterio per essere patogeno deve resistere all'immunità innata ed evadere l'immunità adattativa; all imunità innata il batterio riesce a resistere, contrastandola. L'immunità adattativa viene semplicemente bypassata con vari meccanismi. Alcune strutture dei batteri sono multifunzionali, qualsiasi fattore di virulenza ha uno specifico meccanismo. Conoscere il ciclo infettivo è importante per un medico, poichè lo rende in grado di intervenire in maniera appropriata. INGRESSO: le vie d'accesso al corpo umano sono il tratto digestivo, gastronintestinale, urogenitale, l'occhio, l'epidermide (mediante lesioni). Ogni batterio patogeno ha il proprio punto d'ingresso preferenziale, se si trova in un sito diverso può essere innocuo.
ADESIONE: è fondamentale, comporta la colonizzazione e la crescita del batterio, che produrrà sostanze tossiche. Il batterio sfrutta dei meccanismi propri dell'ospite per muoversi nell'organismo, come la peristalsi intestinale, il lavaggio dell'urina ecc...Meccanismi di adesione sono costituiti da pili ed adesine: i pili sono estroflessioni proteiche, che permettono al batterio di fermarsi (non sono adesioni strettissime), mentre le adesine sono proteine transmembrana del batterio, che permettono l'adesione definitiva del batterio. I meccanismi di adesione sono importanti anche per la formazione dei foci di infezione, poichè legano i batteri tra di loro e ne permettono il raggruppamento. Il focus è l'inizio dell'infezione e se non viene eliminato ci sono buone probabilità che l'infezione progredisca. Moltiplicazione batterica: un batterio che cresce si attiva e andiamo incontro alla malattia. Il batterio di solito si riproduce per scissione binaria, ma presenta una serie di ricombinazioni genetiche, che possono dargli (ad esempio) resistenza a un determinato farmaco. FASI DI CRESCITA BATTERICA: fase di latenza (non cresce), in cui il batterio si ambienta nell'ospite (periodo di incubazione della malattia), fase esponenziale (il batterio cresce in modo incontrollato), fase stazionaria (la cui durata è data sopratutto dalla presenza di elementi nutritivi), morte. Se vogliamo sapere il numero finale dei batteri generatisi in un intervallo di tempo t (Nt), possiamo usare una semplice formula, che sarebbe: Nt: No x 2 elevato alla n, in cui No è il numero originale dei batteri che sono entrati nell'organismo ed n è il numero di divisioni compiute da tali batteri nell'intervallo di tempo t. I batteri si riproducono molto velocemente in condizioni ottimali. un paziente con AIDS produce al giorno 100-150miliardi di cellule virali. Questi grossi numero vanno contrastati dall'ospite (con il sistema immunitario, che però può fare poco) e dai farmaci.
INVASIONE: alcuni batteri o rimangono esterni (nel tratto gastrointestinale, nelle mucose) o entrano negli strati sottomucosi e anche nel circolo ematico; se il batterio arriva al sangue si avrà multifattorialità, cioè possibilità di avere disfunzioni a livello di diversi organi. Il batterio può agire sui tessuti in diversi modi: producendo enzimi, ''bucando'' il tessuto ed invadendolo (nel caso di faringiti ad esempio): ialuronidasi ad esempio, che digerisce il tessuto connettivo. Inoltre il batterio produce delle invasine, che non danno necrosi (al contrario degli enzimi che digeriscono i tessuti), ma alterano il tessuto e permettono l'endocitosi del batterio; tutte le invasine agiscono a livello dell'actina, depolimerizzandola e rendendo la cellula molto più lassa ed attraversabile. Un batterio inglobato è abbastanza invisibile e si può replicare all'interno delle cellule. Lo Spirochete (che causa la sifilide) ha un meccanismo particolare di invasione perchè è spiralizzato e non distrugge il tessuto ma ci penetra dentro con movimenti concentrici (passa anche a livello placentare). Sono presenti anche sistemi di secrezione cellulare dei batteri, legati all'apoptosi. Esempio del ciclo della Salmonella: entra per endocitosi a livello dei microvilli e si replica, invadendo eventualmente la sottomucosa e il circolo sanguigno; un altro enterobatterio, la Shigella, dà la stessa sintomatologia della Salmonella (gastroenterite), ma entra nelle cellule M dell'epitelio (sottopopolazione del MALT, cioè tessuto linfoide associato alle mucose) non moltiplicandosi, viene veicolata dai macrofagi nella sottomucosa, entra nei villi e dà sintomatologia. La Shigella non entra direttamente nei microvilli come la Salmonella, poichè non esiste competizione tra batteri dello stesso tipo (che causano le stesse sintomatologie), per permettere la conservazione delle diverse specie batteriche. La Salmonella è più virulenta della Shigella, la quale però acquista virulenza nel processo di invasione, mediante diversi stimoli.
DIFFUSIONE: quando il batterio diffonde si ha il primo contatto con il sistema immunitario. Si giunge ad un equilibrio tra infezione e malattia: se prevale il sistema immunitario dell'ospite, l'infezione può anche abortire.
DANNO: due tipi, diretto (produzione di sostanze che colpiscono la cellula infettata. es. tetano, cholera) nel 30% delle infezioni ed indiretto: alterazione del sistema immunitario, che da protettivo diventa dannoso (es. polmonite, setticemia). Nel danno indiretto non si può individuare immediatamente la causa della malattia, invece il danno diretto è specifico per un certo patogeno.
INFIAMMAZIONE: il suffisso -ite riguarda le infiammazioni. E' il processo infiammatorio che porta alla morte del paziente, perchè il batterio in sè non ha fattori specifici di virulenza (es. meningite). L'ospite riesce ad accorgersi del tipo e del grado di infiammazione e si occupa del reclutamento di alcune componenti a seconda del segnale di pericolo. Protagonisti dell infiammazione sono i mastociti, che secernono eparina, istamina ed altre sostanze, che possono essere vasodilatatrici e provocare un edema (rigonfiamento, arrivo dei componenti del sistema immunitario nel sito di infiammazione, come anticorpi, cellule del complemento, granulociti). Cosa rende specifica l'immunità specifica?il riconoscimento dell'antigene. BATTERIEMIA: non è una patologia. Si ha quando c'è un passaggio transitorio di batteri nel sangue, non dà sintomatologia. La meningite da batteriemia non dà segni clinici. SETTICEMIA: massiccia produzione di batteri o componenti batteriche nel sangue. La meningite settica dà segni clinici, non curata è fatale.
MENINGITE: si riconosce immediatamente nelle prime fasi se è presente rigidità nucale, insieme a febbre, nausea, mal di testa, vomito, cefalea (che sono sintomi aspecifici). Altri segni sono confusione acuta, brividi, sepsi meningea, rush cutaneo, lesioni petecchiali emorragiche, affaticamento, trombosi nei piccoli vasi, CID (Coagulazione Intravasale Disseminata), ipertensione, dolori muscolari...
Il batterio altera i meccanismi di coagulazione, porta a necrosi ed emorragie. La rigidità nucale è data dalla compressione del tronco encefalico. Ciclo della meningite: ingresso del meningococco dal tratto naso-faringeo, arriva alle meningi mediante la distruzione del tessuto epiteliale, poichè il meningococco produce diversi enzimi che causano faringite (sintomatologia clinica), che può sembrare una banale faringite da streptococco o stafilococco, anche se queste colpiscono i pilastri tonsillari; nel caso invece di faringite da meningococco, la zona colpita è più profonda e anche più purulenta. Successivamente si ha la batteriemia, cioè diffusione del batterio attraverso il sangue, diffusione permessa dalla capsula proteica del batterio, che lo rende irriconoscibile dal sistema immunitario e gli permette di evadere quest'ultimo. Molti vaccini agiscono proprio sulla capsula batterica, anche se non è direttamente patogena. Tutte le infezioni hanno un luogo a minor resistenza, e quello della meningite è rappresentato dai plessi corioidei, invasi dai batteri che riescono a raggiungere il liquor cefalo-rachidiano, in cui c'è una bassissima percentuale di cellule del sistema immunitario per cui l'agente patogeno può dividersi e produrre infiammazione; inizia la sintomatologia clinica, caratterizzata da febbre, rigidità nucale ecc ecc...A questo punto si fa la puntura lombare. Anche il liquor può dare indicazioni sulla presenza del patogeno, che lo rende torbido. La meningite è diversa dall' encefalite, poichè è batterica e settica (diffonde nel sangue e diventa multifattoriale), mentre le encefaliti sono virali e rimangono circoscritte nel sistema nervoso. La meningite non si limita al SNC, ma si sviluppa tutto un meccanismo sistemico per cui il paziente non muore per emorragia cerebrale ma per CID e sindrome multiorgano (blocco cardiorespiratorio, blocco renale) poichè le sostanze prodotte dal meningococco danno alterazione endovasale, alterazione diffusa della coagulazione sia a livello di organi che a livello settico.
ANTIBIOGRAMMA: una serie di numeri forniti dal laboratorio di analisi, che indica il range della sensibilità a un certo dosaggio di farmaco.