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07.corynebacterium - Università degli Studi di Perugia

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UNIVERSITA' degli STUDI di PERUGIA
Facoltà di MEDICINA e CHIRURGIA
Corso di Laurea in Medicina e Chirurgia
AA 2013-2014
Corynebacterium
Famiglia
Genere
Corynebacteriaceae
Corynebacterium
Turicella
Studi molecolari basati sulle sequenze 16S rRNA
hanno permesso di appurare che i generi
Corynebacterium e Turicella sono strettamente
correlati ai generi
- Mycobacterium
- Nocardia
- Streptomyces
- Rhodococcus
I corinebatteri:
microrganismi ubiquitari,
colonizzano normalmente vari
distretti del corpo umano tra
cui nasofaringe e cute.
Tutte le specie possono essere
considerate come patogeni
opportunistici, ma poche
specie sono associate a
malattia nell’uomo
Genere Corynebacterium
Specie
Malattia
C. diphtheriae
difterite respiratoria, difterite cutanea
C. ulcerans
faringiti
C. jeikeium
setticemie, infezioni opportunistiche
C. urealyticum
infezioni tratto urinario, infezioni
opportunistiche
eritrasma, infezioni opportunistiche
C. minutissimum
Corynebacterium diphtheriae
dimensioni: 0.3-0.8 x 1.0-8.0 m
bacillo a forma di clava
Gram-positivo, aerobi-anaerobi facoltativi
tipica disposizione a “ideogrammi cinesi”,
immobile, acapsulato, catalasi +.
Fermenta i carboidrati con produzione di acido lattico.
La parete cellulare batterica contiene: arabinosio, galattosio,
mannosio, acido meso-diaminopimelico
e acidi micolici a corta catena
(corynemicolico e corynemicolenico)
Inoltre può essere presente un 6,6'-diestere del trealosio
(simile al fattore cordale dei Micobatteri)
Corynebacterium diphtheriae
Presenta “granuli metacromatici”
o granuli di Babes-Ernst
accumulo di sostanze nutritizie
evidenziabili con la specifica colorazione
di Gins-Albert
al blu di metilene
I ceppi tossigenici producono una potente esotossina
C. diphtheriae è suddiviso in 4 biotipi in base alla
morfologia delle colonie alle proprietà biochimiche;
biotipo mitis (causa la maggior parte delle malattie)
biotipo intermedius
biotipo gravis
Nuovo biotipo: C. diphtheriae b. belfanti
Fattori di virulenza
Esotossina
= blocco della sintesi proteica
Enzimi:
• fosfolipasi D
• ureasi
• neuraminidasi
Sviluppo di resistenza agli antibiotici
La patogenesi della difterite è basata su
due eventi primari:
1) la capacità di un dato ceppo di C. diphteriae di
colonizzare la cavità nasofaringea e/o la cute
(importanti una neuraminidasi e il “fattore cordale” =
6,6'-di-O-mycoloyl-a,a'-D-trealosio)
2) la capacità di produrre la tossina difterica.
La tossina difterica è estremamente tossica: nell’uomo e
nelle altre specie suscettibili come scimmia e coniglio,
una dose di 100-150 ng/kg può essere letale.
Il gene che codifica per la tossina difterica
(gene“tox”) è portato da una famiglia di fagi lisogenici
tra cui il “corynebatteriofago beta” è quello più studiato.
un ceppo avirulento di C. diphtheriae può
essere convertito al fenotipo virulento in seguito ad
infezione e lisogenizzazione da parte di un fago.
Ciò può verificarsi sia in situ che in vitro
Corynebatteriofagobeta
La tossina difterica ha un peso molecolare di 58.3
KDa ed è formata inizialmente da una singola
catena polipeptdica di 535 aminoacidi.
sono necessari 2 stadi perché il prodotto del gene
venga secreto:
1) rottura proteolitica della sequenza principale
della proteina tox durante la secrezione dalla
cellula batterica
2) rottura della molecola della tossina in 2
polipeptidi (A e B) che rimangono attaccati
tramite un ponte disolfuro.
Tossina difterica
Tossina pantropa
La tossina difterica ha un peso molecolare di 58.3
KDa ed è formata inizialmente da una singola
catena polipeptdica di 535 aminoacidi.
Per azione di proteasi si divide in 2 frammenti:
“A” (21.500 daltons) e
“B” (40.500 daltons)
+ una “regione di traslocazione”
che rimangono uniti tramite un ponte disolfuro.
regione catalitica
La tossina difterica presenta
tre regioni distinte:
1) regione che lega il recettore
2) regione di traslocazione
3) regione catalitica
regione di
traslocazione
regione che lega
il recettore
Il RECETTORE per la tossina è il fattore di crescita epidermica
che lega l’eparina, presente in molte cellule cardiache e nervose.
Tossina difterica
Il frammento B si lega sulla membrana cellulare e
tale legame determina l’ingresso nella cellula del
frammento A
Il frammento A agisce sul NAD staccando la
nicotinamide e catalizzando il legame covalente della
porzione residua della molecola (ADP-riboso) con il
fattore EF-2 che nelle cellule eucariotiche interviene
nella biosintesi della catena polipeptidica a livello
della traslocazione sul ribosoma =
BLOCCO DELLA SINTESI PROTEICA
CELLULARE
Meccanismo d’azione della tossina difterica
1
3
Legame della tossina al recettore
Dopo acidificazione dell’endosoma
la regione di traslocazione si
inserisce nella membrana
della vescicola
2
Internalizzazione per endocitosi
4
La regione catalitica (A) passa nel citosol
provocando inibizione della sintesi proteica
1
2
3
4
ATTIVO
INATTIVO
La produzione della tossina difterica è inversamente
proporzionale alla concentrazione di ferro.
Ciò è dovuto al fatto che la regolazione dell’espressione
del gene tox è mediata da un repressore attivato dal ferro,
DTxR, codificato nel genoma di C diphtheriae.
L’espressione di tox dipende dallo stato fisiologico
di C. diphtheriae. In condizioni in cui il ferro rappresenta il
substrato limitante, esso si dissocia da DTxR, il gene tox
viene derepresso, e la tossina è sintetizzata e rilasciata.
Epidemiologia
La difterite è considerata una
malattia pediatrica = colpisce gli adulti che da
bambini non hanno eseguito una completa
vaccinazione.
L’uomo è il solo serbatoio.
L’infezione è diffusa da portatori asintomatici di
C. diphtheriae a livello della cute e/o
dell’orofaringe.
Esistono due forme: respiratoria e cutanea
Clinica
• Le manifestazioni cliniche della difterite variano in
base al :
• a) sito d'infezione
• b) stato d'immunità del paziente
• c) virulenza del batterio
• Si possono avere:
• a) una colonizzazione asintomatica( pz.con
immunità ottima)
• b) malattia respiratoria lieve (pz. con parziale
immunità)
• c) malattia fulminante ( pz. non immuni).
Difterite respiratoria
La trasmissione avviene attraverso le goccioline di
Flügge
Il periodo d’incubazione della difterite è di 2-6 giorni
è caratterizzata da febbre, gola infiammata, senso di
malessere, faringite essudativa.
L’essudato evolve in uno spesso strato di fibrina di
colore grigio-verdastro detto pseudomembrana,
che si forma sul sito di infezione
L’essudato che forma la pseudomembrana
è costituito da batteri, linfociti, plasmacellule, fibrina e
cellule morte, ricopre le tonsille, l’ugola, il palato, il
nasofaringe, la laringe.
Il distacco della pseudomembrana provoca
emorragie.
Le porzioni che si distaccano
vengono espettorate.
“bull neck”:
infiammazione ed edema
Stadi clinici
Trasmissione della malattia, incubazione 2-6 gg
• Sintomi iniziali: irritabilità, mancanza di attività, placche ed
essudato presenti sul faringe
• Dopo 2-3 gg : sintomi acuti, membrana ispessita grigia, che
copre il faringe, linfonodi ingrossati, infiammazione, edema
dei tessuti molli che circondano il faringe,
tipico “collo
taurino”.
• Dopo 7 gg, guarigione della membrana
convalescenza
complicazioni
(mortalità 3.5-12%)
Complicazioni
• asfissia: dovuta ad ostruzione delle vie aeree superiori da
parte della pseudomembrana (croup)
È la più comune causa di morte nella difterite
• miocardite: dovuta al danno tossico dei muscoli cardiaci
avviene nel 10-25% dei casi.
E’ la manifestazione più frequente e grave in quanto può
essere letale in seguito ad arresto cardiaco;
• neuropatie periferiche: possono interessare i nervi cranici e
quelli spinali, e il segno precoce è rappresentato dalla
paralisi del velopendulo.
Difterite cutanea
Si trasmette per contatto cutaneo con persone
infette.
C. diphtheriae colonizza la superficie cutanea
quindi penetra nel tessuto sottocutaneo attraverso
lesioni della pelle.
Si sviluppa una papula che evolve in ulcera che si
ricopre di una membrana grigia.
Possono verificarsi
segni sistemici dovuti
all’esotossina
Persone a rischio di contrarre infezioni da
Corynebacterium:
• soggetti non vaccinati
• persone che vivono in aree urbane affollate
• bambini e adulti con scarsa immunità
Diagnosi di laboratorio
Campioni biologici: tamponi nasofaringei, gola (tamponi
sterili di cotone o calcio alginato)
Poiché le lesioni sono spesso ricoperte dalla
pseudomembrana è necessario esporre accuratamente
la superficie prima di effettuare il tampone.
Per l’esame microscopico viene impiegata la colorazione
di Gram e quella, specifica, di Gins e Albert
Esame colturale su terreno non selettivo (AS arricchito) e in
Terreno selettivo (agar sangue + cisteina + tellurito,CTBA,
Terreno di Tinsdale, agar colistina-acido nalidixico (CNA).
Le colonie sono grigio-nere.
Ureasi +
neg / pos
Molti ceppi richiedono acido nicotinico e pantotenico.
Per la produzione della esotossina in vitro il terreno deve
essere privo di ferro.
C. diphtheriae può essere identificato come biotipo mitis,
intermedius o gravis sulla base della fermentazione dei
carboidrati, della morfologia della colonia e del tipo di
emolisi in agar sangue
Test di ELEK
(test “classico” di immunodiffusione
per la dimostrazione della
produzione di esotossina in vitro)
Carta con anti-tossina
Bande di
precipitato
Carta con anti-tossina
Semina di Corynebacterium:
- Tossinogenico (pos)
- Campione in esame (test)
- Non tossinogenico (neg)
Test di tossigenicità in passato. Oggi si esegue una PCR
Controllo della difterite
L’immunizzazione con il tossoide difterico è molto efficace (circa il 97% di
protezione).
Il tossoide difterico si ottiene inattivando la tossina con
formaldeide a 37° C in ambiente leggermente alcalino.
La corretta vaccinazione prevede 3 dosi, a partire dal II°
mese di vita, distanziate di 4-8 settimane, seguite dalla
quarta dose dopo 1 anno dalla terza.
Il tossoide difterico è uno dei
componenti del vaccino
DPT
(difterite, pertosse, tetano).
Il test di Schick (inoculazione intradermica di piccolissime
quantità di tossina) è stato usato per molti anni per
saggiare l’immunità verso la tossina difterica.
Attualmente sono preferibili test sierologici per dimostrare
la presenza di anticorpi specifici verso la tossina.
Terapia
La terapia antibiotica prevede la somministrazione di
Penicillina o Eritromicina.
I pazienti con difterite devono essere trattati rapidamente
con antitossina neutralizzante.
Corynebacterium urealyticum
Associato a infezioni delle vie urinarie.
La capacità di produrre ureasi può portare
alla formazione di cristalli di struvite: calcoli renali!
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