Microbiologia per infermieristica PDF

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appunti di microbiologia per l'esame di basi molecolari...

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MICROBIOLOGIA -

Batteriologia Virologia Immunologia: interazione corpo con altri organismi Epidemiologia: incidenza di determinate infezioni nella popolazione (x misure preventive) Parassitologia Protozoologia Micologia: studio dei micelli Algologia: studio delle alghe

CLASSIFICAZIONE 3 Domini (Karl Woese le scopri sequenziando la subunità più piccola di RNA) CLASSIFICAZIONE BATTERICA Organismi sempre chiamati in base a genere-specie Es: treponema pallidum: - Dominio (vedi sopra): Bacteria - Phylum: Spirochaetes - Classe: Spirochaetes - Ordine: Spirochaetales - Famiglia: Treponema Taceae - Genere: Treponema - Specie: Pallidum ➔ CELLULA EUCARIOTA (microscopio elettronico a trasmissione- per vedere all’interno-) ● nucleo: membrana nucleare ● mitocondri: reaz. metaboliche ● RE e GOLGI: per proteine ● membrana citoplasmatica ➔ CELLULA PROCARIOTICA ● membrana plasmatica - pareti- capsula (due involucri in più) ●

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ribosomi (in quella eucariota legati al RER) sono liberi e sparsi nella cellula = hanno possibilità di sintetizzare proteine più velocemente → batterio si riproduce più velocemente (20 minuti) MICOBATTERI (= tubercolosi) hanno composizione particolare e si riproducono in 24h

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Groviglio di fili= nucleoide= DNA (NO membrana nucleare)

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All’esterno estroflessioni= PILI e/o FLAGELLI per movimento

LA CELLULA BATTERICA (procariote) Caratteristiche: - sono ubiquitari: si trovano sulla pelle, nell’ambiente, nelle pozzanghere (spesso senza provocare malattie) - organismi unicellulari semplici, organizzazione tipica dei procarioti - dimensioni da 0,1 μm a 20 μm (microscopio ottico 100x) - per replicazione NON ha bisogno di cellula ospite - no mitocondri, funzione metabolica da membrana plasmatica

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classificazione in base alle caratteristiche morfologiche o di colorazione

Morfologia sferica → cocchi cilindrica → bastoncelli ricurva o rigolo → vibrioni spirale → spirilli cilindrica allungata → filamenti pleomorfo → diverse forme (meningite)

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dal pdv della terapia (utilizzare antibiotico specializzato)

I COCCHI: accoppiarsi= diplococchi a catena = streptococchi ammassi= stafilococchi a 4= tetradi a 8= sarcine

IMPORTANTE! capire quale batterio abbia causato infezione ES: se al microscopio grappoli = stafilococchi

Colorazione - GRAM + → si colorano di viola ES: staphylococcus, streptococcus - GRAM - → no colore (aspetto rossastro) ES: clostridium, bacillus -

BATTERI ACIDO-RESISTENTI (replicano in 24h) → Mycobacterium = resistono agli acidi per disinfettanti

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BATTERI MANCANTI DI PARETE → Mycoplasma

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BATTERI INTRACELLULARI OBBLIGATI → Rickettsia, Chlamydia = sopravvivono solo se sono all’interno della cellula (difficili da scovare)

Classificazione per caratteristiche di crescita ● esigenza ossigeno → aerobi ● no ossigeno → anaerobi ● aerobi/ anaerobi facoltativi ● sporigeni → producono spore ● patogeni/ non patogeni → batteri quali flora commensale intestinale e genitale, no patogeni finché restano nel loro distretto

ULTRASTRUTTURA BATTERICA ESSENZIALI (se manca no sopravvivenza)

ACCESSORIE

membrana citoplasmatica pareti nucleoide mesosoma ribosomi

capsula plasmidi appendici filiformi ( fimbrie/pili/ciglia/ flagelli) granuli

NUCLEOIDE ● ●

composto da una molecola circolare a doppia elica continua in un punto con un’invaginazione della membrana citoplasmatica detta MESOSOMA, che ha un ruolo nel separare 2 cromosomi gemelli prodotti dalla cellula batterica ● istoni (= proteine) non sono richiesti per mantenere la conformazione del DNA e questo non forma nucleosomi Cellula batterica si divide per SCISSIONE BINARIA.

RIBOSOMI ● ● ● ●

Non essendoci la membrana nucleare la sintesi proteica ( trascrizione e traduzione) risultano accoppiate. I ribosomi si legano all’mRNA man mano che l’mRNA viene sintetizzato. Il ribosoma consiste di una subunità 30S+50S (= valore di sedimentazione) molti antibiotici inibiscono la sintesi proteica: ANTIBATTERICIDI= vs strutture essenziali ANTIBATTERIOSTATICO= vs DNA

MEMBRANA CITOPLASMATICA (simile a quella eucariota) ● ● ● ● ● ● ●

40% di lipidi, 60% proteine e piccole quantità di carboidrati assenza di steroli (lipidi neutri), eccetto che per i micoplasmi le proteine di membrana non sono glicosilate fosfolipidi con doppio strato proteine regolano scambi interno/esterno i carboidrati legati ai lipidi → glicolipidi e glicosfingolipidi FUNZIONI: 1) permeabilità selettiva e trasporto di soluti ( impermeabile alle molecole idrofile) 2) trasporto di elettroni e fosforilazione ossidativa con produzione di energia (simile alla membrana interna dei mitocondri). 3) secrezione di enzimi idrolitici e proteine patogene nel mezzo esterno (gram+) o nello spazio periplasmico (gram-) 4) funzioni biosintetiche per la presenza di enzimi della sintesi dei fosfolipidi

5) Nella membrana esistono differenti chemiorecettori → percepiscono presenza di determinate sostanze e fanno si che si avvicini/allontani. 6) grazie a mesosoma (costituisce un punto di ancoraggio e di separazione dei cromosomi figli) → divisione

PARETE CELLULARE ● ●

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tra la membrana plasmatica e la capsula FUNZIONI: - antigenicità (riconosciuta dal sistema immunitario come estranea dal corpo) - protezione osmotica ( determina concentrazione di sali) - divisione cellulare (si divide anche la parete) - responsabile della rigidità cellulare e della resistenza alla tensione. FATTA? - ripetizione di 2 carboidrati azotati: N-ACETILGLUCOSAMINA & AC. MURAMICO legati tra loro mediante legami 1-6 - l’ac. muramico è legato alla N-acetilglucosamina dell’unità successiva mediante legami 1-4. - al gruppo carbossilico dell’ac. muramico sono legate corte catene di AMINOACIDI (Lalanina, ac. D-glutamico, D-alanina, ed alternativamente L-lisina e ac mesodiaminopimelico). - Scissi da lisozima nel legame tra ac. muranico e n.acetilglucosammina successivo ( → sito di azione)

I vari polimeri lineari sono connessi tra di loro mediante un pentapeptide formato da 5 molecole di glicina che corre dall’aminogruppo della lisina di una catena peptidica al gruppo carbossilico terminale della D-alanina della subunità del polimero lineare vicino.

GRAM +

legame crociato di pentaglicina

&

GRAM -

legame crociato diretto tra 3 e 4 aminoacido + 4° no l-lisina ma l-diaminopimelico

MEMBRANA ESTERNA GRAM +

GRAM -

membrana cellulare

membrana cellulare= interna

peptidoglicano (spesso)

peptidoglicano (sottile) membrana esterna (fondamentale)

INVOLUCRI ESTERNI DEI GRAM + (= peptidoglicano) proteine + lipidi + polisaccaridi + ACIDI TEICOICI + ACIDI LIPOTEICOICI. Gli acidi lipoteicoici possono: - formare strutture filiformi = FIBRILLE intervenendo nel fenomeno di ADESIONE alle superficie delle mucose - formare lunghe catene intrecciate con il peptidoglicano contribuendo alla COMPOSIZIONE di determinati ANTIGENI di superficie INVOLUCRI ESTERNI DEI GRAM PARETE CELLULARE + SOTTILE e il peptidoglicano non presenta polimeri come gli acidi teicoici intercalati, ma è legato a LIPOPROTEINE DI BRAUN la cui porzione lipidica è ancorata alla membrana esterna. Il complesso peptidoglicano-lipoproteine nello SPAZIO PERIPLASMICO occupa uno spazio ben delimitato tra le 2 membrane detto SPAZIO PERIPLASMATICO, zona in cui molti enzimi svolgono la loro funzione degradativa e quindi costituisce una buona barriera alla penetrazione degli antibiotici (in questo spazio anche proteine di trasporto e di sintesi della parete). - La MEMBRANA ESTERNA è bistratificata. Il foglietto interno assomiglia come composizione alla membrana plasmatica, mentre nel foglietto esterno i fosfolipidi sono sostituiti da molecole di LPS (lipopolisaccaride). La membrana esterna contiene anche proteine dette PORINE che formano canali speciali che consentono: ⋅ ⋅

La diffusione passiva di componenti idrofilici a basso peso molecolare Una penetrazione lenta degli antibiotici.

Essa è collegata alla membrana citoplasmatica mediante punti di adesione e al peptidoglicano con ponti lipoproteici.

LIPOPOLISACCARIDI (LPS) - = ENDOTOSSINA - I fosfati collegano le unità di LPS in aggregati; - 3 sezioni strutturali: ❏ LIPIDE A:a contatto con membrana esterna; tossica ❏ CORE POLISACCARIDICO: è un polisaccaride ramificato formato da 9-12 zuccheri ❏ ANTIGENE O: lungo polisaccaride lineare formato da 50-100 unità saccaridiche ripetute (4-7 zuccheri per unità); rendere la membrana antigenica

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distingue sierotipi di una serie batterica

Il lipopolisaccaride stimola recettori cellule del sistema immunitario e fa si che si liberino segnali che rilasciano sostanze pro infiammatorie (ciò accade quando LPS non è legato al batterio) Gli anticorpi riconoscono antigene del batterio e liberano anticorpi (coda y lisa i batteri ) → si libera LPS (se in eccesso si rischia lo shock settico)

CAPSULA E GLICOCALICE

Numerosi batteri sintetizzano grandi quantità di polimeri extracellulari grazie a enzimi situati sulla superficie batterica, che sono importanti per la sopravvivenza. CAPSULA = polimero che forma uno strato addensato e definito - contribuisce al potere invasivo dei batteri patogeni ( fa aderire batterio alle cellule) - involucro accessorio! protegge batterio da fagocitosi GLICOCALICE = ragnatela di fibrille non definita - ruolo dell'aderenza dei batteri alle superfici ambientali.

PLASMIDI (≠ NUCLEOIDE) - molecole di DNA circolare extracromosomico - piccole dimensioni - attività replicativa - più comuni nei batteri gram-negativi - non essenziali, ma vantaggio selettivo (resistenza ad uno o più antibiotici) → plasmidi sono scambiabili e tramandati alle cellule figlie

FLAGELLI -

locomozione e propulsione (stimoli esterni captati da chemiorecettori e successivamente inviati ai flagelli) → movimento di rotazione appendici filiformi cave semirigide con diametro di 20-30nm fissati alla parete, alla membrana o ad entrambe mediante un corpo basale (uncino che connette il filamento al motore del flagello) subunità di FLAGELLINA (fortemente antigeniche) disposti sulla superficie in punti ≠: 1) unico flagello su unico polo= MONOTRITI 2) ciuffo dI flagelli su unico polo= LOFOTRICHI 3) flagelli su tutta la superficie= PERITRICHI 4) flagelli ai due poli= ANFITRICHI 5) no flagelli= ATRICHI

FIMBRIE O PILI -

più corti, rigidi e sottili dei flagelli (0.5-6 µm)

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subunità proteiche dette PILINE ricoprono tutta la superficie batterica

PILI ORDINARI che hanno un ruolo nell’aderenza delle cellule PILI SESSUALI che sono responsabili della coniugazione batterica (si passano i plasmidi) GRANULI E STRUTTURE CITOPLASMATICHE ● ● ● ● ●

PIGMENTI FOTOSINTETICI GRANULI INSOLUBILI: depositi di materiale di riserva CARBOSSISOMI: contenenti ribuloso bifosfato carbossilasi, un enzima chiave per la fissazione della CO2 MAGNETOSOMI: granuli di ferro che consentono l’orientamento della cellula secondo il campo magnetico terrestre VESCICOLE DI GAS: che conferiscono proprietà di galleggiamento

SPOROGENESI processo di alcuni batteri gram-positivi, come Bacillus e Clostridium inizia quando le condizioni di nutrizione diventano sfavorevoli e i batteri passano dalla forma vegetativa allo stato di quiescenza o SPORA processo lungo: richiede circa 7h perchè alcuni geni vengono attivati ed altri inattivati duplicazione del cromosoma che viene circondato con i contenuti citoplasmatici dalla propria membrana plasmatica, dal peptidoglicano e dalla membrana del setto

STRUTTURA SPORA: → disidratata → pluristratificata → protettiva → che permette al batterio di sopravvivere in condizioni ambientali sfavorevoli → nel core: copia del cromosoma + proteine essenziali ( ribosomi) → membrana interna, 2 strati di peptidoglicano, un rivestimento esterno simil-cheratinico (membrana esterna + rivestimento proteico) e l’esosporio ( rivestimento fosfolipoproteico)

GERMINAZIONE stimolata da diversi fattori: sollecitazione meccanica del rivestimento esterno pH calore alanina, elemento nutrizionale attivatore H2O 3 fasi 1) ATTIVAZIONE (allo stimolo esterno) 2) INIZIAZIONE : recettori attivano un autolisina che degrada il peptidoglicano della corteccia,assorbimento H2O e degradazione dei costituenti della spora ad opera di enzimi. 3) SVILUPPO: fase attiva dal pdv biosintetico, divisione cellulare e apporto di nutrienti. Protoplasti, sferoplasti e forme a L

La rimozione della parete batterica mediante idrolisi con lisozima o bloccando la sintesi di peptidoglicano (penicellina) può liberare: PROTOPLASTI: dalle cellule gram-positive SFEROPLASTI: dalle gram-negative. La formazione di queste forme dette L può essere: ● ●

SPONTANEA INDOTTA

ed esse hanno la possibilità di ritornare a forme normali con la nuova sintesi della parete batterica dopo l’allontanamento dello stimolo. La forme L possono causare PROCESSI MORBOSI CRONICI dato che queste forme sono particolarmente resistenti agli antibiotici essendo prive di parete. La reversione delle forme L in forme bacillari può produrre recidive con la ricomparsa delle manifestazioni cliniche.

AZIONE PATOGENA DEI BATTERI MALATTIA: risultato di due variabili = contatto del batterio + stato fisiologico del paziente (interazione ospite- microrganismo è relazione dinamica)

I BATTERI NEI CONFRONTI DELL’ORGANISMO: SIMBIONTI ( utili per l’organismo) COMMENSALI (indifferenza) OPPORTUNISTI (quando l’organismo è immunodepresso o ha un abbassamento delle difese immunitarie)

nell’intestino umano 400 specie batteriche, con funzioni digestive, producono vitamine, proteggono da invasione degli agenti patogeni

- PATOGENI (quando i batteri che si insediano nei tessuti dell’ospite, dopo aver superato i suoi meccanismi difensivi, ne alterano la funzionalità danneggiandolo con la sua crescita o la liberazione di sostanze tossiche)

la maggior parte è POTENZIALMENTE patogena

TRASMISSIONE ORIZZONTALE: qnd microrganismo viene trasmesso da individuo all’altro ➔ diretta: contatto fisico o escrementi ➔ indiretta: attraverso vettori (malaria trasmessa tramite zanzara) verticale: qnd infezione da madre a figlio durante gestazione MECCANISMO DELL’AZIONE PATOGENA La patogenicità del batterio è dovuta:

❏ INVASIVITÀ (capacità di moltiplicazione, di colonizzazione ed invasione) ❏ TOSSIGENICITÀ (produzione di tossine) ❏ INDUZIONE di una RISPOSTA difensiva INFIAMMATORIA ed IMMUNITARIA (tubercolosi) La VIRULENZA misura il grado di patogenicità (capacità di indurre malattia) e può essere espressa come: ❏ DOSE LETALE 50% (DL50%), quando numero di batteri in grado di uccidere il 50% degli animali da laboratorio inoculati ❏ DOSE INFETTANTE 50% (ID50%), quando il numero dei batteri che infetta il 50% degli animali inoculati ❏ DOSE MINIMA LETALE (DML), ossia quando la concentrazione minima in grado di uccidere tutti gli animali FATTORI DI VIRULENZA BATTERICA che favoriscono la PATOGENICITÀ - adesione (capsula, glicocalice,fimbrie) - invasione (enzimi degradativi) - metaboliti della crescita batterica (gas, acidi) - tossine - siderofori (= fattori di virulenza in grado di chelare ferro rimuovendolo dalle proteine della cellula ospite) - induzione eccessiva della risposta immunitaria - resistenza agli antibiotici - crescita intracellulare

PROCESSO INFETTIVO SITI INFEZIONE: tratto respiratorio, digerente, urogenitale, congiuntiva, lesioni pelle, vettori

1) ESPOSIZIONE - no eliminato dai meccanismi di detersione dei tessuti o dell'esfoliazione fisiologica (muco, ciglia) - eludere le difese aspecifiche ( fagocitosi, enzimi, gli ambienti acidi, flora commensale, svuotamento vescica) - stabilire interazioni grazie a macromolecole di superficie ( CAPSULA POLISACCARIDICA aiuta penetrazione)

2) ADESIONE grazie a proteine presenti sulla superficie batterica (ADESINE) che prendono contatto con recettori sulla superficie della cellula ospite. NB: BIOFILM BATTERICI= polisaccaridi sintetizzati dal batterio e secreti, portando alla formazione di uno strato mucillaginoso (ragnatela viscosa) intrappolandosi all’interno (protezione dai meccanismi di difesa e da antibiotici)

3)INVASIVITÀ Legata a svariate proprietà della cellula batterica, quali: ➔ Adesività ➔ Capacità di produrre enzimi extracellulari che favoriscono la demolizione dei tessuti dell’ospite (aggressine) ➔ Es. coagulasi, collagenasi, emolisine, ialuronidasi, neuraminidasi, lecitinasi, fosfolipasi, leucocidine, streptochinasi. ➔ Capacità di inibire la fagocitosi da parte dei polisaccaridi capsulari, componente lipopolisaccaridica della parete

4) CRESCITA E COLONIZZAZIONE

affinché avvenga condizioni ambientali favorevoli Danni causati dall’azione di TOSSINE o da una RISPOSTA INFIAMMATORIA dell’ospite quando c’è colonizzazione: se raggiunge vasi= batteriemia, se distretti del corpo= setticemia

A. TOSSINE CITOLITICHE: se sono in grado di ledere le membrane delle cellule bersaglio (es. streptolisina O, emolisine) B. TOSSINE PANTROPE: se sono in grado di ledere quelle cellule che sono provviste di specifici recettori che fissano la tossina (es. tossina difterica, dissenterica, della pertosse) C. ENTEROTOSSINE: se attive sulle cellule della mucosa intestinale (t.colerica) D. TOSSINE NEUROTROPE: se le cellule bersaglio sono localizzate nel SNC O SNP (es. tossina carbonchiosa, botulinica, tetanica).

TOSSINE: molecole prodotte da batteri ❖ ESOTOSSINE: di solito sintetizzate da gram+ e buttate fuori dal batterio generalmente - di natura proteica - solubili - termolabili (no enterotossine staphylococche) - distrutte dai succhi gastrici (no stafilococchi + tossina botulinica) - neutralizzabili da anticorpi - dimeri formati da 2 peptidi (A e B) legati da ponti disolfuri.

A dotato dell’azione tossica. B interagisce con i recettori della cellula bersaglio, facilitando la traslocazione intracellulare del peptide (più di uno) classificate in base all’organo bersaglio colpito: 1) TOSSINE CITOLITICHE ledere le membrane 2) TOSSINE PANTROPE ledere cellule provviste di specifici recettori che fissano la tossina 3) ENTEROTOSSINE ledere cellule della mucosa intestinale (t.colerica) E. Citotoniche: alterano attivazioni enzimatiche (no lesioni, feci liquide) E. Citotossiche: danni alla mucosa intestinale (feci sanguinolenti) 4) TOSSINE NEUROTROPE ledere cellule del SNC O SNP - C. Tetani produce tossina (A-B) che abolendo rilascio di neurotrasmettitori inibitori → paralisi spastica ( no segnale di ritorno) - C. Botulini inibisce rilascio di acetilcolina nei motoneuroni → paralisi flaccida agiscono a LIVELLO MEMBRANA: formano pori alterando scambi osmotici CITOSOL: interferire con processi cellulari SUPERANTIGENI: stimolano sistema immunitario/ tossine che agiscono in maniera aspecifica. Possono causare shock nel paziente (causano secrezioni delle citochine)

❖ ENDOTOSSINE - sono di natura lipopolisaccaridica (LPS) - scarso potere antigenico - liberate in seguito ad autolisi del batterio - termostabili ma meno tossiche delle esotossine - attività tossica dal lipide A che danneggia i lisosomi, che liberano a loro volta sostanze capaci di provocare la febbre (effetto pirogeno) - attivano il complemento (proteine che intervengono quando c’è infezione e si legano agli anticorpi, attivandoli), che porta all’infiammazione - morte, shock generalizzato LEGAME DEL LPS con cellule → produzione citochine che stimolano aumento di febbre, diminuzione pressione e circolazione periferica con conseguente shock emodinamico

FATTORI DI VIRULENZA: # se GRAM + : secreti nell’ambiente esterno ancorati a membrana/parete citoplasmatici # se GRAM - : s...