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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