Meccanismi dell'azione
patogena dei batteri
Definizione di patogeno
Un microrganismo si definisce patogeno quando è in grado di
indurre uno stato morboso nell’ospite.
Patogenicità nei batteri
I fattori di virulenza possono essere divisi in due categorie:
1. Fattori di virulenza che
promuovono la colonizzazione batterica sull’ospite.
2. Fattori di virulenza che
danneggiano l’ospite.
Fattori di virulenza che promuovono la
colonizzazione batterica
sull’ospite.
Fattori di virulenza che favoriscono
l’adesione alla cellula ospite e resistere alla
rimozione fisica
La capacità di invadere
l’ospite
Invasività di Salmonella
Invasione delle cellule epiteliali del
colon da Shigella
Capacità di raggiungere l’ospite
Le Spirochete sono in grado di penetrare attraverso le mucose, le
abrasioni della pelle nell’organismo, raggiungendo gli strati profondi dei tessuti entrando nel circolo ematico e linfatico.
Resistere alle difese immunitarie naturali come la fagocitosi e
l’attivazione del complemento.
Capacità di resistere all’attacco e
all’ingestione dei fagociti
Capacità di resistere alla distruzione da
parte dei fagociti e alla lisi del siero
Evadere le difese immunitarie indotte
Capacità di competere con il ferro
• Il ferro è essenziale per la crescita batterica
• Alcuni batteri producono
oltre ai loro siderofori,
recettori in grado di
legare la transferrina
umana, la ferritina, e
l’emina
Fattori di virulenza che
danneggiano l’ospite
1. La capacità delle componenti parietali a legarsi alla cellula ospite provocando la sintesi e la secrezione di sostanze infiammatorie come citochine e chemiochine.
2. La capacità di produrre esotossine.
3. La capacità di indurre una risposta
autoimmune.
Effetto dannoso dell’LPS rilasciato in
seguito alla lisi dei batteri Gram-negativi
Shock settico
La capacità di produrre di
esotossine
Le esotossine veleni di natura proteica
generalmente secrete dai batteri vivi. Ci sono tre tipi principali di tossine:
1. Superantigeni (tossine di tipo I)
2. Esotossine che danneggiano le membrane della cellula ospite (tossine di tipo II).
3. Tossine che interferiscono con le funzioni
della cellula ospite (tossine tipo III)
Superantigeni
(tossine tipo I)
Tossine monomeriche, formate da peptidi non glicosilati
Superantigeni esempi
• Tossina-1 da sindrome da shock tossico (TSST-1) prodotta da Staphylococcus aureus. L’esotossina
provoca la sindrome da shock tossico (TSS).
• Esotossina streptococcica pirogena (Spe)
prodotta da Streptococcus pyogenes (gruppo A).
Questa tossina causa una sindrome simile a quella da shock tossico (TSLS).
• Enterotossina stafilococcica (SE) prodotta da
Staphylococcus aureus. Questo esotossina provoca l'avvelenamento dei cibi. Eccessiva produzione di IL2 provoca nausea, vomito, diarrea.
• Tossina stabile al calore prodotta da Escherichia
coli (ETEC) enterotossico, si lega alle cellule epiteliali
dell’intestino stimolando una superproduzione cAMP.
Esotossine che danneggiano le membrane della cellula ospite
(tossine di tipo II).
Esotossine che danneggiano le
membrane cellulari dell’ospite (tipo II)
Esotossine del Clostridium perfrigens:
Tossina alfa (lecitinasi) aumenta la permeabilità dei capillari e delle cellule muscolari rompendo la lecitina presente nelle membrane cellulari, causando un edema.
Tossina K (collagenasi) rompe il tessuto connettivo causando delle elsioni.
Tossina mu (ialuronidasi) rompe il cemento dei tessuti che mantiene insieme le cellule.
Esotossine dello Streptococcus pyogenes.
Leucocidina causa la lisi dei leucociti
Esotossina B è una proteasi che distrugge il muscolo o la guaina che ricopre il muscolo
Emolisine, proteasi, DNAsi e streptochinasi enzimi idrolitici che distruggono i globuli rossi, le proteine cellulari, il DNA e la fibrina. I tessuti danneggiati da questi enzimi causano infiammazione.
Tossine che interferiscono con le funzioni della cellula ospite
(tossine tipo III)
Componenti della tossina
Ingresso della esotossina
Endocitosi Passaggio diretto
ADP-ribosilazione
La subunità A va a legarsi ad una proteina G, detta fattore di ADP- ribosilazione, che amplifica l'attività catalitica ADP-ribosilante. Come per la tossina pertussica, colerica e difterica
Esempi di esotossine di tipo III
• Esotossina difterica prodotta dal Corynebacterium diphtheriae.
Questa proteina interferisce con la sintesi proteica della cellula ospite bloccando la formazione delle proteine. Cellule che hanno il recettore per questa esotossina sono il cuore, il tessuto nervoso e i reni.
• Esotossina colerica prodotta da Vibrio cholerae. Blocca la sintesi di una molecole regolatrice. In questo caso c’è un’eccessiva produzione di cAMP blocca le cellule dell’epitelio intestinale accumulando il sodio del lume intestinale e stimolando la secrezione cloro, acqua ed altri elettroliti, causando perdita di fluidi, diarrea e disidratazione.
• Esotossina pertussica prodotta da Bordetella pertussis. come per il V.colerae c’è un accumulo di cAMP che provoca un aumento delle secrezioni respiratorie mucose, provocando la tosse.
Tossina difterica
Tossina colerica
Altri esempi di tossine
• Tossina di Shiga prodotta da Shigella e E.coli
enteroemorragico bloccando la sintesi proteica, stimola inoltre la produzione di citochine come IL-1 e TNF-.
• Tossina dell’antrace prodotta da Bacillus anthracis. In
questo caso ci sono due differenti componenti A conosciute come Fattore letale(LF) e Fattore edema (EF) la
componente B è comune alla due tossine ed è conosciuto come antigene protettivo(PA).
Rilascio di acetilcolina e
contrazione muscolare
Inibizione dell’acetilcolina e rilascio
della contrazione muscolare
CLOSTRIDIUM BOTULINUM TOSSINE
• Produce diverse tossine, quella che si ritrova negli alimenti non correttamente conservati ha un P.M. tra 140.000 e 150.000
• La sua azione è l’inibizione del rilascio di acetilcolina alle giunzioni neuromuscolari con un meccanismo a tre stadi:
– LEGAME AL RECETTORE SULLA SUPERFICIE DEL NERVO (Componente B)
– TRASLOCAZIONE INTRACELLULARE DELLA TOSSINA – BLOCCO DEL RILASCIO DELL’ACETILCOLINA =
PARALISI FLACCIDA (Componente A con attività endopeptidasica zinco dipendente)
• L’azione della tossina botulinica piò essere prevenuta con sieri specifici ma non può essere revertata.
Tossina botulinica
CLOSTRIDIUM TETANI TOSSINE
Produce due tossine
1. Neurotossina spasmogena o Tossina tetanica:
costituita da due sub unità (100.000+50.000 Da) – La subunità maggiore si lega alla membrana
cellulare (Componente B)
– La subunità minore presenta l’attività tossica (componente A)
– Inibisce il rilascio della glicina nei nervi inibitori del tratto spinale causando una paralisi spastica
2. Emolisina ossigeno sensibile o tetanolisina
correlata con la streptolisina l’attività è inibita dal
colesterolo.
Tossina tetanica
Proprietà delle esotossine e delle endotossine
Proprietà Esotossine Endotossine
Proprietà chimiche Proteine secrete dai batteri Gram- positivi o Gram-negativi, generalmente sensibili al calore.
Complessi
lipopolisaccaridici/lipoproteici rilasciati in seguito a lisi della cellula come componenti della membrana esterna dei batteri Gram-negativi, estremamente termostabili.
Modalità d’azione e sintomatologia
Specifica, generalmente si legano a specifiche strutture o recettori cellulari, citotossine enterotossine o neurotossine ad azione specifica su cellule o tessuti.
Aspecifica, generale, febbre, diarrea, vomito
Tossicità Spesso molto tossiche, alcune volte fatali
Scarsamente tossiche, raramente fatali.
Immunogenicità Altamente immunogeniche, stimolano la produzione di anticorpi neutralizzanti.
Poco immunogeniche, la risposta immunitaria non è sufficiente a neutralizzare le tossine.
Potenzialità del tossoide
Attività piretica
Il trattamento della tossina con
formaldeide elimina la tossicità, ma resta immunogenica.
Non inducono febbre nell’ospite
Nessuna
Inducono febbre nell’ospite
