La maggior parte sporigeni:

Famiglia Bacillaceae

2 Generi rilevanza medica:

Bacillus e Clostridium

Aerobi Anaerobi obbligati

Le spore: suolo, acqua, tratto gastrointestinale uomo e altri animali

Bacillus

Piu’ di 60 specie, per la maggior parte saprofite

•Bastoncelli sporigeni

•Gram+ o Gram variabili

•Immobili o mobili per flagellli peritrichi

•Mesofile (30-45ºC)

Bacillus anthracis (unico patoeno obbligato dei

vertebrati)

Bacillus anthracis

agente eziologico del carbonchio: interessa prevalentemente

erbivori, ma che puo’ essere trasmessa per contatto, o tramite

prodotti animali contaminati all’uomo

Immobile

Aerobio

Sporigeno

Capsulato

Catalasi+

Fermenta glucosio, ma non il mannitolo e xilosio

Liquefa gelatina

Bacillus anthracis

Anthrakis: carbone, colore nero delle lesioni cutanee

Bacillus anthracis

Nei campioni clinici: bacilli isolati o associati in breve catene.

In vitro: lunghe catene con estremita’ squadrate a canna di bambu’.

Bacillus anthracis Cresce bene su terreni comuni formando colonie rugose con margini

frastagliati (caput meduse) caratterizzate da catene di cellule

batteriche che si dispongono in modo serpentiforme

B. anthracis Fattori di virulenza

– Capsula di acido glutammico.

– Non e’ presente in vitro, a meno che i batteri non siamo

cresciuti in mezzo contente siero, bicarbonato e CO2.

– Antifagocitaria

Tossina carbonchiosa ­ prodotta solo nei tessuti animali.

• La sua produzione e’ mediata da un plasmide Temperatura sensibile.

• Costituita da 3 subunita’ proteiche non tossiche secrete

indipendentemente: si associano in combinazioni binarie o ternarie

formando complessi tossici sulla superficie delle cellule dei

mammiferi

B. anthracis

Le 3 subunita’ proteiche sono:

• Antigene Protettivo (PA) conferische short term immunity

• Fattore dell’Edema (EF)

• Fattore Letale (LF)

PA lega i recettori della cellula bersaglio e permette

l’endocitosi di LF e EF.

EF con attività adenilato-ciclasica, responsabile

dell’ipersecrezione di liquido e ioni dalle cellule (EDEMA)

LF una metallo-proteasi zinco dipendente, che digerisce

alcune MAPchinasi con morte cellulare.

B. anthracis

B. anthracis Significato clinico

• essenzialmente una malattia degli animali che acquisiscono

l'organismo per ingestione o inalazione di spore

• Le spore sono estremamente resistenti ai prodotti chimici e fisici

• Essi possono rimanere una fonte di infezione nel suolo per 20-30 anni

• L'uomo acquisisce l'antrace generalmente dal contatto con i prodotti di

origine animale, meno comunemente, da animali infetti.

B. anthracis

Vie d’ingresso:

• per inalazione di spore

• abrasioni della pelle

• per ingestione di spore

Forma clinica più grave :

(malattia del Woolsorter)

Spore inalate, fagocitate dai MF alveolari, germinano, si

moltiplicano (incubazione 1-2 mesi con sintomi lievi o

aspecifici).

Dai primi sintomi, dopo solo 2-3 gg: febbre, edema.

Nel 95% dei casi si ha diffussione con setticemia fatale .

CARBONCHIO POLMONARE

CARBONCHIO CUTANEO • Forma clinica più frequente e meno grave;

• I danni maggiori dall'invasione;

• Le spore entrano attraverso un taglio, germinano e cellule

vegetative si moltiplicano;

• C'è risposta infiammatoria acuta, ma la capsula impedisce

fagocitosi;

• Esotossina provoca rapido sviluppo di una pustola maligna

eritematosa;

• Dopo pochi gg il centro della lesione diventa nero e si forma

un’escara necrotica

• Nel 20% dei casi l'organismo diffonderà a causare setticemia e

morte in pochi giorni;

• Risultati della morte per insufficienza respiratoria e anossia causata

da azioni della tossina sul sistema nervoso centrale (degenerazione

toxemic).

CARBONCHIO

GRASTROINTESTINALE

• Poco frequente;

• Penetrazione delle spore (presenti nelle carni di animali

affetti da carbonchio) attraverso lesioni della mucosa

intestinale ;

• Come nel c. cutaneo si ha la formazione di lesioni sulla

mucosa, dalle quali Bacillus passa rapidamente al

sisetma linfatico : linfoadenopatia, edema e sepsi.

• Incubazione 2-7gg con 90% di mortalità.

Raramente B. anthracis può provocare meningite

passando attraverso la barriera ematoencefalica.

TERAPIA e PROFILASSI

– La maggor parte dei ceppi sensibili alla

penicillina

– Ceppi produttori di beta-lattamasi, la

ciprofloxacina o altri chinoloni.

– In molti paesi gli animali vengono vaccinati

utilizzando il ceppo Sterne (no pXO2)

– vaccinazione PA a breve termine è disponibile

per i lavoratori ad alto rischio.

• Bacillus species

– Bacillus subtilis, e occasionalmente altre specie

possono causare infezioni opporutnistiche.

Bacillus cereus B. cereus patogeno opportunista che è stato isolato da casi di

setticemia, endocardite, meningite, infezioni da ferita, polmonite e

infezioni oculari

Bacillo, Gram variab., sporigeno , aerobio facoltativo, emolitico,

mobile, spore ampiamente diffuse

Gram-Variable

Spesso causa tossinfezioni alimentari:

Forma emetica: vomito, nausea e dolori addominali

Forma diarroica: crampi intestinali e diarrea profusa

Tossina emetica o cereulide, stabile al calore, preformata nell’alimento.

Enterotossina emoilsina BL, enterotossina non emolitica che

stimolano perdita di fluidi ed elettroliti

I sintoni si manifestano dopo 1-5 ore dall’ingestione.

Endoftalmite

In seguito a chirurgia oftalmica: 24-48 ore, degenerazione dei tessuti

cecità

Antibiotici: Clindamicina con o senza gentamicina

Bacillus cereus

Clostridium

Clostridium

83 specie classificate

Gram positivi

Forma bastoncellare

Raramente capsulati

Sporigeni

Catalasi -

In gran parte Mobili per ciglia peritriche

Riducono il solfito con produzione di solfuri

Anaerobio o aerotolleranti

Metabolismo di tipo fermentativo

Terreni riducenti, ottenuti ad esempio aggiungendo al mezzo

frammenti di tessuto di fegato o di cervello oppure in anaerobiosi e

sostituendo l’O2 eventualmente con altri gas inerti.

formano colonie cotonose

Clostridium

Clostridium

Saprofiti

strati superficiali suolo,

flora transiente o permanente della cute e

dell’intestino, nelle feci,

negli alimenti soprattutto quelli dotati di un basso

potenziale redox

alcune (almeno 14) sono patogene grazie alla

produzione di TOSSINE antigeniche che possono essere

neutralizzate da antisieri specifici

Clostridium BIOCHIMICA

Degradano le sostanze organiche: cellulosa, l'amido, proteine con produzione di etanolo, acido acetico, butanolo, CO2… Queste trasformazioni sono note con il termine di putrefazione, per le caratteristiche organolettiche di tali sostanze. Alcune specie sono utilizzate nella produzione di sostanze chimiche quali acetone e butanolo

(C. acetobutylicum)

Clostridium

Clostridium tetani Responsabile del tetano (Ippocrate 400a.C.)

Bastoncini con una spora (bacchetta di tamburo).

Mobile (flagelli peritrichi)

Sterttamente anaerobio

Non fermenta zuccheri

Produce idrogeno solforato e indolo

Plasmide di grandi dimensioni (gene tetX)

I bacilli vivono nell'intestino degli animali (equini, bovini, ecc.),

talvolta anche in quello umano, senza che produca malesseri.

Viene espulso con le feci nel terreno: sporulazione.

in un tessuto: germinazione

Clostridium tetani

Spore in posizione terminale

Clostridium tetani Le spore (Fattore di virulenza)

a 80° resistono per 6 ore,

se sottoposte ad ebollizione (100°), vivono ancora per 3-4

minuti. Distruzione solo con ebollizione per almeno 15 minuti.

Le spore possono vivere nel terreno umido per anni.

Terra e pulviscolo atmosferico, specialmente in campagna, sono

ricche di spore tetaniche.

Clostridium tetani P r o d u c e 2 t o s s i n e :

TETANOLISINA : è una emolisina O2-labile analoga alla

Strepolisina O. Affinità per il colesterolo e altri steroli.

TETANOSPASMINA : neurotossina responsabile delle

manifestazioni cliniche del tetano.

Prodotta durante la fase stazionaria

Clostridium tetani

Clostridium ALCUNE SPECIE ELABORANO POTENTI ESOTOSSINE

Specie Malattia/tossina prodotta

C. tetani TETANO; Tossina tetanica (tetanospasmina)

C. botulinum BOTULISMO, grave intossicazione; Tossina botulinica

C. perfringens GANGRENA GASSOSA, grave patologia che si

sviluppa in seguito all'infezione di ferite con spore. I

microrganismi producono gas in seguito ai processi di

fermentazione ed elaborano numerose tossine ad azione

necrotizzante (es. tossina alfa)

C. difficile SINDROME DIARROICA associata all'uso prolungato

di antibiotici

Clostridium

Clostridium

Diagnosi clinica

La diagnosi è fatta clinicamente.

Il reperimento microscopico o isolamento di C.tetani è facile ma di

scarso successo. Soltanto il 30% dei pazienti con tetano risulta

positivo alle colture.

Inoltre spesso il tetano lo si confonde con altre sindromi es. il

tetano neonatale è difficilmente distinguibile da ipoglicemia,

meningite ecc.

･ Lo “spatola test” aiuta nella diagnosi. Esso consiste nella

stimolazione della faringe con una spatola che provoca un intenso

spasmo dei masseteri nei pazienti affetti che mordono la spatola.

trattamento

richiede la pulizia della ferita e la terapia con il

METRONIDAZOLO per eliminare le forme vegetative

dei batteri che producono la tossina. C’è inoltre

necessità di somministrare immunoglobuline umane

antitetaniche (TIG) che conferiscono un’immunità

passiva legando le molecole libere di tetanospasmina.

la terapia si avvale di sedativi o anestetici generali,

neuroplegici, farmaci curaro-simili.

La malattia NON conferisce immunità

Clostridium botulinum

Botulus : salsiccia

Gam+

Anaerobi obbligati

Mobili

Spora centrale o terminale non deforma lo sporangio

Diffuso suolo acque intestino mammiferi, uccelli e pesci.

Clostridium botulinum

Esistono 7 TIPI di Clostridium botulinum, in base al sierotipo di

neurotossina prodotta

Clostridium botulinum A, proteolitico, emolitico, si ritrova nei prodotti

vegetali, diffuso negli USA

Clostridium botulinum B, proteolitico, presente nelle carni, diffuso in

Europa

Clostridium botulinum C1, non interessa la patologia

Clostridium botulinum D, non interessa la patologia

Clostridium botulinum E, non proteolitico cresce a 3 °C anche a ph

acido (4-8) e si trova nel pesce affumicato, merluzzo, aringhe, tonno

conservato.

Clostridium botulinum F, raro, osservato nei paté di fegato

Clostridium botulinum G non interessa la patologia

Clostridium botulinum

Esistono 4 GRUPPI di Clostridium botulinum, in base alle

differenze fisiologiche

Gruppo I batteri proteolitici che producono tossine di tipo A, B e F

Gruppo II batteri non proteolitici con tossine di tipo B, E e F

Gruppo III ceppi che producono tossine tipo C e D

Gruppo IV ceppi che producono tossina di sierotipo G

La SPORA preferisce ambiente anaerobici dove si moltiplica con

la formazione di composti solforati e acido butirrico.

Sono molto resistenti al calore:100°C/3-5 ore.

Il germe e le spore si trovano anche nel suolo, nei vegetali e

l'uomo viene intossicato dalla tossina ingerendo alimenti

conservati, conserve alimentari vegetali.

Utili spie sono l'odore di putrido, di burro rancido e la

disgregazione dell'alimento con formazione di bolle gassose.

Viene inibita dalla flora intestinale dove subisce il fenomeno dell’

"antagonismo batterico" ad opera soprattutto dei lattobacilli.

Clostridium botulinum

Clostridium

Composte da catene pesanti e leggere unite da legami disolfuro;

Le catene pesanti si legano alla placca motrice nervosa con

internalizzazione, mentre la catena leggera blocca il rilascio

mediato del calcio dell’acetilcolina.

Clostridium botulinum

Clostridium botulinum

Le tossine botuliniche sono le più potenti che si conoscano:

1 mg = 6 miliardi di dosi minime letali per il topo (ossia 1 mg

ucciderebbe 6 miliardi di topi).

La dose letale per l’uomo è 1 g/Kg di peso corporeo

Relativamente termolabile a 100°C/10’ e resistente ai succhi

gastrici.

Clostridium botulinum

Confronto tossina botulinica e tetanica

･ simili per struttura e funzione (sono entrambe tossine del tipo A-B)

･ Hanno un target comune come la sinaptobrevina (VAMP) coinvolta

nell’impacchettamento vescicolare

･ Entrambe provocano idrolisi delle proteine target, blocco del rilascio del

neurotrasmettitore e paralisi

･ La tossina botulinica rimane nelle terminazioni nervose, mentre la

tetano tossina è trasportata dal trasporto assonico retrogrado nella corda

spinale.

･ La tossina tetanica agisce inibendo la trasmissione inibitoria cioè

bloccando il rilascio di GLICINA o GABA, mentre la tossina botulinica

agisce prevenendo il rilascio di ACETILCOLINA

･ In entrambi i casi il recupero delle funzioni richiede la rigenerazione

delle terminazioni nervose

･ La terapia per entrambi comporta la somministrazione di metronidazolo

e vaccinazione (nel caso del botulino si somministra l’antitossina botulinica

trivalente A, B e E)

Clostridium botulinum

TERAPIA

E’ legata all’immunizzazione passiva con antitossina equina e

terapia di supporto.

Gli antibiotici non hanno alcun effetto diretto sulla tossina

botulinica.

Tuttavia, le infezioni secondarie acquisite durante il botulismo

richiedono un trattamento antibiotico.

Gli aminoglucosidi e la clindamicina sono controindicati per il

possibile potenziamento del blocco di placca neuromuscolare.

Clostridium perfringens

E’ uno dei rari Clostridi immobili

Distinto in 5 Tipi (da A ad E)

Il Tipo A è il responsabile della maggior parte delle

infezioni nell’uomo.

Produce 4 Tossile letali (alfa, beta, epsilon e iota)

6 Tossine minori

1 enterotossina

1 neuroaminidasi

Clostridium perfringens Lisa eritrociti, leucociti,

cellule endoteliali: aumento

della permeabilità

vascolare, emolisi,

sanguinamento e

distruzione dei tessuti

(mionecrosi),

tossicità epatica,

bradicardia, ipotensione.

LECITINASI

Clostridium perfringens

Clostridium perfringens

Infezioni dei tessuti molli:

1. Cellulite (con formazione di gas nei tessuti)

2. Fascite o miosite suppurativa (accumulo di pus nei fasci

muscolari, ma assenza di necrosi muscolare e sintomi

sistemici)

3. Mionecrosi o gangrena gassosa.

Clostridium perfringens Mionecrosi o gangrena gassosa

Dolore intenso

Le spore penetrano attraverso un trauma.

La mancanza di O2 determina abbassamento del potenziale di

ossidoriduzione e crescita dei clostridi anaerobi che producono

tossine alfa (riduce la contrattilità del miocardio) e teta (riduce la

resistenza vascolare sistemica): collasso emodinamico.

Dopo circa una settimana: necrosi muscolare, danno renale, shock

e morte

Esami macrosocpico: tessuto ischemico e tumefatto, con

produzione di essudato e gas.

Esame microscopico: bacilli Gram+ e assenza di cellule della

risposta infiammatoria.

Le tossine provocano estesa emolisi e sanguinamento.

Clostridium perfringens

Clostridium perfringens

Lesioni dei tessuti da Chlostridium

Clostridium perfringens

Nell’intestino Tenue perfringens si moltiplica e va incontro a

sporulazione: Enterotossina prodotta nello sporangio e liberata insieme

alla spora

Clostridium perfringens Enterite necrotizzante

Ingestione di alimenti con ceppi di tipo C

Tossina beta: necrosi emorragica della mucosa intestinale in

soggetti con baso livello di enzimi proteolitici intestinali.

In condizioni normali la Tossina è rapidamente inattivata da enzimi

proteolitici del tratto gastrointestinale.

Sintomi dopo 5-6 ore dall’ingestione, dolori addominali, diarrea

profusa e presenza di sangue nelle feci.

Se non trattata morte nel 25-30% dei casi

Clostridium perfringens

Clostridium perfringens

Clostridium difficile

Commensale nell’intestino 5-20% degli uomini

Prolungate terapie antibiotiche (competizione microbica):

da una lieve diarrea alla colite pseudomembranosa (estesa

ulcerazione della mucosa del colon. L’accumulo di fibrina,

muco e detriti cellulari forma uno strato giallastro detto

pseudomembrana: morte nel 10% dei casi).

Clostridium difficile

Clostridium