Toxoplasma gondii

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Sezione di Microbiologia – Dipartimento Interdisciplinare di Scienze Chirurgiche, di Microbiologia e dei Trapianti d’Organo (DISCMIT)

www.microbiologia.unige.it

Facoltà di Medicina e Chirurgia

Prof. Oliviero E. Varnier – Dr.ssa J. McDermott

Toxoplasma gondii

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 Protozoo a parassitismo endocellulare obbligato, largamente diffuso in natura, con serbatoio in molti animali.

 Classe: Sporozai

 Sottoclasse: Coccidia

 Genere: Toxoplasma gondii

 Ha un ciclo dixeno legato al carnivorismo

 Ospiti definitivi: felini (gatto, puma, lince)

 Ospiti intermedi: ucelli, UOMO

TOXOPLASMA GONDII

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3

F

G

H

Toxoplasma gondii

 Pseudocisti tissutali (A) (ripiene di bradizoiti*)

 Trofozoiti (B)

 Schizonti (C,D,E) (^contenente merozoiti*)

 Gamete sessuali (F)

 Oocisti immatura (G)

(vengono liberati con le feci del gatto per una durata di 1-2 settimane)

(*2 forme invasive nel gatto)

Fase intestinale nel gatto (riproduzione sessuata)

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b) Fase nell’ambiente esterno

 La maturazione avviene nell’ambiente esterno dopo 1- 5 gg e dipende dalla T° (24°C).

 L’oocisti va incontro alla sporulazione (replicazione del DNA) e si forma 2 sporocisti ciascuna contenente 4 sporozoiti.

Toxoplasma gondii

 Le oocisti sopravvivono fino a 18 mesi nel suolo umido, nelle feci.

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5

Fase intestinale nell’uomo (riproduzione asessuata)

 L’uomo si infetta ingerendo le oocisti che giungono nell’intestino liberando gli sporozoiti.

 I sporozoiti penetrano le cellule dell'epitelio intestinale (enterociti) e si differenziano in una nuova stadio invasivo, il tachizoiti

caratterizzato da un’alta velocità di replicazione asessuata) I tachizoiti:

 differenziano dai bradizoiti per minore resistenza alla pepsina.

 sono le forme invasive, proliferanti e di distruzione cellulare

 resiste all’azione dei fagociti

 sono presenti nel latte, saliva, secreto vaginale.

Toxoplasma gondii

(6)

 I parassiti in forma proliferativa hanno una forma a mezzaluna, lunghi 4-6 µm, diam. 2-3 µm.

 Presenta una estremità anteriore contrattile che è deputata alla penetrazione (poro apicale).

 Al microscopio elettronico si osserva:

 Un concoide, anello polare

 Micronemi (10-15 tubuli)

 Rhoptrie (organi secretivi)

 Microporo (che ha funzione di cistoma)

Toxoplasma gondii

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7

Fase intestinale nell’uomo (riproduzione asessuata)

Fase acuta (durata di 1-2 settimane)

 I tachizoiti disseminano in tutto l’organismo per via ematica e linfatica (parassitando i macrofagi e altri globuli bianchi)

 inibiscono la fusione con i lisosomi e attivano la cellula ospite

 si dividono per endoduogenia (una forma di gemmazione interna) all’interno di una cisti

 le 2 cellule figlie si differenziano longitudinalmente al’interno del corpo che poi si decompone liberando le nuove cellule.

 rottura ed invasione di altri macrofagi Fase cronica

 In alcuni distretti, la pressione del sistema immunitario induce i tachizoiti a differenziarsi in bradizoiti che restano quiescenti

all’interno di pseudocisti tissutali (membrana elastica che si trova nei muscoli e nel cervello di molti mammiferi) per tutta la vita

dell’ospite.

Toxoplasma gondii

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 I bradizoiti resistono al basso pH ed enzimi digestivi durante il passaggio attraverso lo stomaco.

 La parete protettiva della cisti alla fine è disciolta e i bradizoiti presenti nei tessuti infetti si trasformano in tachizoiti.

Le pseudocisti con i bradizoiti sono altamente infettanti se ingerite.

Le cisti:

 Possono persistere tutta la vita.

 Contengono centinaia/ migliaia di bradizoiti

 Vengono uccise:

a 61°c per 4 min

Toxoplasma gondii

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9

Toxoplasma gondii

Forme del parassita

 Oocisti: Forma dallo zigote.

altamente resistente

 Tachizoiti: crescita rapida negli stadi precoci dell’infezione nei ospiti intermedi

 Bradizoiti: zoita a lenta crescita all’interno delle pseudocisti tissutali

Modalità di contagio:

 consumazione di carne cruda (bradizoiti nelle pseudocisti tissutale, tachizoiti nelle cisti);

 Ingestione di oocisti disseminate con le feci del gatto;

 trasfusione di sangue infetto (tachizoiti in cisti nei macrofagi)

 trasmissione transplacentare (tachizoiti)

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Toxoplasma gondii

Diagnosis di Laboratorio:

 Ricerca microscopica dal paziente del protozoo da fluidi biologici, nei tessuti, biopsie linfonodali, BAL, CSF, Fluido amniotico.

 Esame colturale

 Sieroconversione, per differenziare :

 una infezione attiva, acuta

 da una infezione pregressa asintomatica

 o da una infezione cronica.

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Facoltà di Medicina e Chirurgia

Trichomonas vaginalis

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 Genere: Trichomonas (protozoo flagellato)

 T. tenax (orale)

 T. hominis (intestinale)

 T. vaginalis (genitale)

 T. tenax e T. hominis

 sono scarsamente patogeni per l’uomo

 T. vaginalis

 l’uomo è l’unico ospite naturale per l’infezione

Trichomonas spp.

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13

Trichomonas vaginalis

Morfologia e struttura:

 Ha 4 flagelli anteriori ed di 1 flagello posteriore collegato al corpo cellulare da una membrana ondulante.

 Presenta un assostilo mediano rigido

 Possiede movimenti di propulsione e di rotazione

 È anaerobio (metabolism fermentativo)

 Possiede idrogenosomi, organuli caratteristici

 Il ciclo di vita è monoxeno

 Si riproduce per scissione binaria

 Non presenta lo stadio di cisti

4 Flagelli anteriori Membrana ondulatoria

Flagello posteriore costa

Corpo parabasale

Assostile

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Trichomonas vaginalis

CICLO VITALE

 Il ciclo vitale di T. vaginalis comprende soltanto lo stadio di trofozoite;

 i trofozoiti sono vitali per ore nel liquido seminale, urine e acqua di piscine

 è un anaerobio facoltativo, non sopravvive a lungo fuori dall’ospite.

 è un parassita obbligato, non ha la capacità di sintetizzare molte macromolecole, in particolare purine, pirimidine, e molti lipidi.

 questi nutrienti sono acquisiti dalle secrezioni vaginali o mediante fagocitosi di cellule

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15

PATOGENESI

 L’esatto meccanismo patogenetico di T. vaginalis non è stato ancora determinato

 Si pensa che siano implicati diversi meccanismi, tra cui:

 Adesione cellulare;

 Emolisi;

 Escrezione di fattori solubili (proteinasi extracellulari)

 Interazione con la flora residente;

 Elusione del sistema immunitario dell’ospite;

Trichomonas vaginalis

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Trichomonas vaginalis

PATOGENESI Adesività

 mediata da quattro proteine di adesione: AP65, AP51, AP33 e AP23 espresse sulla superficie in modo alternato e con la coespressione di una proteina altamente immunogena, la proteina P270

Interazione con la flora vaginale

 Per effetto dell’infezione da T. vaginalis si verifica un innalzamento marcato del pH, una riduzione della flora lattobacillare e un

incremento della proporzione di batteri anaerobi.

Elusione del sistema immunitario dell’ospite

 La capacità di elusione del sistema del complemento è un importante fattore patogenetico

 La resistenza al complemento aumenta in presenza di ferro.

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17

Trichomonas vaginalis

PATOGENESI Emolisi

 Lisi degli eritrociti sembra essere mediata da recettori presenti sulle superfici cellulari del parassita e dell’eritrocita

 gli eritrociti rappresentano una fonte primaria di lipidi e ferro

 L’attività emolitica correla con la virulenza.

Produzione di esoenzimi (proteinasi extracellulare)

 T. vaginalis ha da undici a ventitré distinte “cisteina proteinasi”

(CPs), la maggior parte delle quali sono lisosomiali.

 Le proteinasi sono

 implicate nell’attività di emolisi degli eritrociti

 implicate nei processi di adesione alle cellule epiteliali

 in grado di degradare le immunoglobuline G, M e A,

 In grado di neutralizzare i linfociti T citotossici

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Trichomonas vaginalis

DIAGNOSI

 L’esame microscopico a fresco del secreto vaginale permette di visualizzare la presenza del trichomonas in maniera altamente specifica essendo il protozoo dotato di e facilmente identificabile dall’osservatore.

 Il gold

l’esame colturale; in tal caso il campione prelevato deve essere posto in appositi terreni di coltura al fine di garantire la sopravvivenza del protozoo.

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Facoltà di Medicina e Chirurgia

MICOPLASMI

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Per la mancanza di parete cellulare i micoplasmi vengono ragruppati nella classe dei:Mollicutes (parete soffice)

MICOPLASMI

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21

Nell’uomo sono 4 specie di Micoplasma patogeni

 M. pneumoniae

- agente eziologico della polmonite atipica primaria

 M. hominis

 M. genitalium

 U. urealyticum

- causano malattie del tratto genito-urinario

Genere Micoplasmi

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I micoplasmi sono:

 le più piccole batteri a vita libera

 gram-negativi

 sprovvisti di parete cellulare e hanno una membrana cellulare ricca di STEROLI.

 aerobi o aerobi-anaerobi facoltativi

 pleomorfi, filamentosi o sferici e

 contengono sia DNA che RNA,

 si dividono per scissione binaria

MICOPLASMI

Sono i più piccoli batteri a vita libera.

Sono SPROVVISTI DI PARETE CELLULARE (classe

“Mollicutes”) e hanno una membrana cellulare che contiene STEROLI.

La mancanza di parete rende i Micoplasmi resistenti agli antibiotici che interferiscono con la sintesi, come penicilline, cefalosporine, vancomicina.

Sono sensibili alle tetracicline e all’eritromicina.

 Tutti i Micoplasmi sono resistenti a tutti gli antibiotici che

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23

CARATTERISTICHE COLTURALI

 Utilizzano a scopo energetico il catabolismo del glucosio, dell’arginina o dell’urea.

 Crescono esclusivamente in terreni arricchiti di vitamine, di precursori degli acidi nucleici e di steroli (forniti dall’aggiunta di siero animale)

 Durante la replicazione cellulare, la divisione del citoplasma e del genoma avviene in modo asincrono.

 Prima della formazione di una singola cellula possono apparire lunghi filamenti contenenti molti nuclei, che si trasformano poi in singole cellule.

MICOPLASMI

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CARATTERISTICHE COLTURALI

Le diverse esigenze di crescita consentono la differenziazione

Micoplasma Metabolismo Atmosfera

M. pneumoniae Glucosio Aerobia

M. hominis Arginina Anaerobia

M. genitalium Glucosio Anaerobia

U. urealyticum * Urea Anaerobia

MICOPLASMI

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25

CARATTERISTICHE COLTURALI Micoplasma

Nei terreni solidi producono le cosiddette colonie ad “uovo fritto” formate da:

 una zona centrale scura approfondata nell’agar, opaca e granulare,

corrispondente alla zona di crescita

 una zona periferica chiara, di aspetto piatto e trasparente, in cui avviene la moltiplicazione in superficie.

Ureaplasma

 Colonie a riccio di mare

MICOPLASMI

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In vivo si moltiplicano sulla superficie delle cellule degli epiteli mucosi, senza penetrare all’interno delle cellule.

Presenza in:

Uomini Insetti Mammiferi Piante Rettili Uccelli

Acqua Suolo

Possono comportarsi come:

commensali, parassiti, patogeni

MICOPLASMI

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 Si tratta di parassiti cellulari di superficie che aderiscono alla membrana plasmatica degli epiteli urogenitali (proteine P1)

 Solo in determinate condizioni fanno si manifesti la malattia conclamata con tendenza alla cronicizzazione

 Penetrano all’interno delle cellule e diffondono verso i tessuti profondi determinando un danno cellulare.

 Alcune specie hanno anche la capacità di sfuggire agli attacchi del sistema immunitario

 M. Hominis metabolizza l’arginina, rilasciando elevate

quantità di ammoniaca che risultano altamente tossiche per i tessuti infettati

Micoplasma: Patogenesi

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Ureaplasma: Patogenisi

Produce neuraminidasi che modifica la struttura dell’acido sialico presente nell’acrosoma alterando la carica elettrica della superficie della cellula spermatica causando scarsa mobilità dello sperma .

Produce fosfolipasi, enzima capace di idrolizzare fosfolipidi con rilascio di acido arachidonico.

 E’ ipotizzabile che l’infezione dell’apparato genitale femminile possa indurre rilascio di acido arachidonico dalle membrane amniotiche con conseguente produzione di prostaglandine, che potrebbero indurre un travaglio prematuro.

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29

Difese dell’ospite

Dovuto principalmente ad un accumalo locale di anticorpi delle classe IgA e IgG che

 inducono la lisi batterica tramite l’attivazione del complemento

 agiscono da opsonine aumentando l’attività fagocitaria e il killing dei macrofagi

 bloccano la capacità dei batteri di aderire alle cellule bronchiali

Il ruolo della immunità cellulo-mediata non è chiarito

Micoplasma

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Diagnosi di Laboratorio

Mycoplasmi urogenitali

Identificazione biochimica tramite utilizzo di glucosio, arginina e urea (esame colturale semiquantitativo)

M. hominis: produce arginasi

 M. genitalium: produce glucosio

U. urealyticum: produce ureasi

Mycoplasma

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Facoltà di Medicina e Chirurgia

Chlamydiaceae

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Due generi:

Genere Chlamydia



C. trachomatis Parassita dell’uomo e raramente del topo

Genere Chlamydophila



C. pneumoniae Parassita dell’uomo



C. psittaci Parassita di uccelli e mammiferi (raramente trasmessa all’uomo)

Chlamydiaceae

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33

Chlamydia

trachomatis ^{2 Biovar}• LGV: linfogranuloma venereo

• tracoma: malattia oculare, polmonite infantile, infezioni genitali

Chlamydophila

pneumoniae ^{1 Biovar:}_• _TWAR: _bronchite

polmonite infantile malattia coronarica Chlamydophila

psittaci Numerosi biovar

polmonite (psittacosi)

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FISIOLOGIA E STRUTTURA:

 Parassiti intracellulari obbligati = “parassiti di energia”

 Parete cellulare simile ai Gram negativi ma privo del strato di peptidoglicano

 Possiedono sia DNA che RNA, ribosomi procariotici: il genoma è uno dei più piccoli genomi procariotici (1000kbp)

 Non producono ATP (utilizzano quello della cellula parassitata)

Le Clamidie

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35

Il ciclo replicativo implica due forme:

 corpo elementare (CE) 300-400 nm, forma infettante, rigido, resistente, sopravvive all’ambiente esterno.

 corpo reticolare (CR) 800-1000 nm, non infettante,

 metabolicamente attivo, sensibile, intracellulare

 Immobile

 Assenza di pili

Chlamydia

Corpo reticolare Corpo elementare

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Chlamydia: Replicazione

A. Adesione del corpo elementare (CE)

B. Endocitosi del CE

C. Inclusione del CE

D. Riorganizzazione del CE in corpo reticolare (CR)

E. Moltiplicazione del CR per scissione binaria (24 ore)

F. Riorganizzazione in CE

G. Inclusioni contenenti entrambi i corpi CE ed CR

Ciclo riproduttivo

(37)

37

Le tre specie presentano:

 Lipopolisaccaride (LPS) presente in tutti i membri del genere Chlamydia, è un antigene di gruppo ed ha bassa attività endotossica.

 Major Outer Membrane Protein (MOMP) = proteina maggiore della membrana esterna, codificata dal gene omp1, immunodominante e capace di stimolare la produzione di anticorpi neutralizzanti.

 esprime specificità di specie e sottospecie e di tipo (3 sierogruppi e 19 sierotipi)

 Proteine di membrana ricche in cisteina (CRP)

 Proteina dello shock termico- (hsp)

 Una lipoproteina detta MIP

Caratteristiche Antigeniche

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Sulla base della MOMP, che esprime specificità di specie e sottospecie. i biovar sono suddivisi in serovar

serovar: 5

L1, L2, L2a, L2b, L3

serovar: 15

A, B, Ba, C, D, Da, E, F G, Ga, H, I, Ia, J, K

Biovar LGV Biovar tracoma



Sierotipi A, B, Ba e C - responsabili del tracoma endemico Sierotipi D, E, F, G, H, I, J, K - infezioni genitali

Caratteristiche Antigeniche

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PATOGENESI

 Tropismo per le cellule dell’epitelio colonnare non ciliato, cubico, di transizione (mucose di uretra, cervice, endometrio, tube, retto, tratto respiratorio, congiuntiva)

Chlamydia trachomatis

 Le malattie causate da Clamidia tendono a cronicizzare, in quanto non sono capaci di evocare una risposta immunitaria del tutto efficace

 Distruzione diretta delle cellule

 Stimolazione il rilascio di citochine pro-infiammatorie (IL-8)

 Aggregati di linfociti e macrofagi nella sottomucosa (necrosi)

 Non è stata identificata alcuna tossina specifica

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Chlamydia: Diagnosi di Laboratorio

 Isolamento in colture di cellule in vitro:

 McCoy, HeLa 229 BHK21, BGMK + Cicloeximide (formazione di corpi inclusi)

 Esame citologico (ricerca di corpi inclusi).

 Ricerca di Ag nei campioni clinici (IF diretta, ELISA)

 Tests sierologici (IgM > 1:128)

 PCR: RNAr 16S, sensibilita del 90-98%

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 I “corpi inclusi” nelle cellule sono evidenziabili con colorazione semplice (Giemsa) o impiegando anticorpi monoclonali florescinati verso antigeni specie-specifici.

 Le inclusioni (glicogeno) vengono evidenziate con colorazione con soluzione di iodio (liquido di Lugol)

Diagnosi delle infezioni da Chlamydiaspp •Esame colturalesu McCoy,HeLa 229 BHK21, BGMK + Cicloeximide (formazione di corpi inclusi, Lugol) •Esame citologico(ricerca dicorpi inclusi). •Ricerca di Agnei campioni clinici (IF diretta, ELISA) •Testssierologici(IgM > 1:128) •Probes di acidi nucleici(DNA) •PCR: RNAr 16S, sensibilitàdel 90-98%

Colorazione Lugol Colorazione Giemsa