Nessun titolo diapositiva - Microbiologia TorVergata

Meccanismi
di patogenesi batterica 3:
Il danno o la malattia
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Azione patogena dei batteri
mediata da prodotti del
metabolismo

Danno tissutale aspecifico da prodotti
del metabolismo:
Il metabolismo batterico,
specialmente la
fermentazione, produce acidi,
gas e prodotti tossici per i
tessuti
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Azione patogena dei batteri
mediata da fattori di virulenza



Danno tissutale da enzimi degradativi
Produzione di tossine
*esotossine
*endotossine
Superantigeni
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Azione patogena dei batteri
mediata da fattori di virulenza

Danno tissutale da enzimi degradativi
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Danno tissutale da enzimi degradativi-2
Durante la crescita i batteri producono enzimi
degradativi che danneggiano i tessuti dell’ospite

Gli anaerobi producono fosfolipasi C,
collagenasi, proteasi, ialuronidasi

Gli stafilococchi possono produrre
ialunoridasi, fibrinolisina, lipasi, nucleasi

Gli streptococchi producono
streptolisina, streptochinasi, ialunoridasi
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•Leukocidin. Leukocidin causes lysis of
white blood cells by damaging the cell
membrane of phagocytes and possibly its
lysosomes. It is produced by various pyogenic
bacteria including Staphylococcus aureus and
Streptococcus pyogenes
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Pneumolysin, produced by Streptococcus pneumoniae.
Pneumolysin binds to cholesterol and puts pores in host
cell membranes. It damages ciliated epithelial cells,
lung tissue, and vascular endothelial cells.
Elastase, produced by Pseudomonas aeruginosa. This
toxin destroys elastin, a protein that is a component of
lung tissue.
Hemolysins, proteases, DNases, and streptokinase,
produced by Streptococcus pyogenes. These hydrolytic
enzymes destroy red blood cell membranes, cellular
proteins, DNA, and fibrin respectively. The tissue
damage due to these enzymes causes inflammation.
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Fattori di
virulenza degli
stafilococchi
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Principali gruppi di esotossine-1
(classificate per meccanismo d’azione)

Tossine che agiscono a livello della
superficie cellulare:

Le tossine emolitiche (emolisine o citolisine)
enzimi che producono pori nella membrana
cellulare, digeriscono materiali cellulari, alterano
la composizione della membrana
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Exotoxin B, produced by rare invasive strains of group A beta
streptococci (Streptococcus pyogenes). This exotoxin is a
protease that destroys muscles (myositis) or the sheath
that covers the muscle (necrotizing fasciitis).
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The exotoxins of Clostridium perfringens.
Gangrena gassosa = forma mista diarroicodissenterica con formazione di gas indotta da:
*
alpha toxin (lecithinase): increases the
permeability of capillaries and muscle cells by
breaking down lecithin in cytoplasmic
membranes. This results in the gross edema of gas
gangrene.
*
kappa toxin (collagenase): breaks down
supportive connective tissue (collagen) resulting in
the mushy lesions of gas gangrene.
*
mu toxin (hyaluronidase): breaks down the
tissue cement that holds cells together in tissue.
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Toxin A and Toxin B, produced by Clostridium
difficile. Toxin A damages intestinal mucosal cells
so they can no longer control water movement. It
may also attract and destroy neutrophils, causing
them to release their lysosomal enzymes for further
tissue damage. Toxin B also damages mucosal
cells.
Colite pseudomembranosa = sindrome dissenterica
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Fattori di
virulenza degli
stafilococchi
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Azione patogena dei batteri
mediata da fattori di virulenza

Produzione di tossine
*esotossine
*endotossine
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Le tossine batteriche-1
Le esotossine sono proteine dimeriche
costituite da subunita’ A (active, e.g.,
tossico) e B (binding, e.g., legante).
Sono prodotte da batteri gram+ e gram–
e secrete nell’ambiente esterno
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•Le componenti B si legano ai recettori cellulari
•La componente A si trasferisce all’interno della cellula e
induce il danno cellulare
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Principali gruppi di esotossine
(vecchia classificazione)



Tossine neurotrope,e.g., tossina
tetanica e botulinica
Enterotossine, e.g, tossina
colerica, enterotossine di E. coli
Tossine pantrope, e.g., tossina
difterica, tossina di Shiga prodotta
da Shigella dysenteriae
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Principali gruppi di esotossine-1
(classificate per meccanismo d’azione)

Tossine che agiscono a livello della
superficie cellulare:

Le tossine emolitiche (emolisine o citolisine)
enzimi che producono pori nella membrana
cellulare, digeriscono materiali cellulari, alterano
la composizione della membrana
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Principali gruppi di esotossine-2
(classificate per meccanismo d’azione)
Tossine che alterano il contenuto
intracellulare di AMP- ciclico (azione
catalitica ADP-ribosilante):
* tossina colerica
* tossina pertossica
* tossina termolabile di E. coli
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•Aumento dell’AMPc mediato dalla tossina
pertossica provoca diversi danni in conseguenza
delle diverse cellule bersaglio (inibizione attività
macrofagica, leucocitosi, aumentata produzione
di insulina)
•PERTOSSE: affezione della prima infanzia con
esordio infiammatorio naso-faringeo e successivo
interessamento delle vie aeree inferiori con
accessi parossistici di tosse, fenomeni
broncospastici con difficoltà inspiratorie
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Principali gruppi di esotossine-2 (classificate per
meccanismo d’azione)
Tossine che alterano il contenuto intracellulare
di AMP- ciclico (azione enzimatica adenilato
ciclasica):
* Fattore I o edema factor di Bacillus anthracis: e’
una adenilato ciclasi batterica che provoca aumento
di AMPc intracellulare
Fattore II: la componente B della tossina
Fattore III: metalloproteasi
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Principali gruppi di esotossine-3
(classificate per meccanismo d’azione)
Tossine che inibiscono la sintesi
proteica cellulare:
* tossina difterica
* tossina di Shiga di Shigella dysenteriae
* tossina A di Pseudomonas aeruginosa
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•Tossina difterica
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•Attività catalitica ADP-ribosilante con bersaglio
rappresentato da EF-2
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Principali gruppi di esotossine-4
(classificate per meccanismo d’azione)
Tossine (neurotrope) che interferiscono
con il rilascio di neurotrasmettitori:
* tossina tetanica
* tossina botulinica
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•Meccanismo d’azione della tossina tetanica:
blocco delle sinapsi inibitorie della contrazione
muscolare riflessa
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•Meccanismo d’azione della tossina tetanica:
blocco delle sinapsi inibitorie della contrazione
muscolare riflessa
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•Meccanismo di azione della tossina botulinica:
blocco della trasmissione dell’impulso a livello della
giunzione neuromuscolare
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La tossina te tanica:
Agisce a livello del sistema nervoso
centrale bloccando lÕimpulso nervoso
inibitore del riflesso da stiramento
muscolare, per cui ad ogni contrazione
muscolare segue la contrazione dei
muscoli antagonisti con una contrattura
spastica di tutta la muscolatura che si
traduce nellÕincapacitˆ
funzionale della
stessa muscolatura ( paralisi spastica).
La tox.tetanica diffonde al sistema
nervoso centrale ( midollo spinale) per
via centripeta lungo le fibre nervose e si
fissa a livello di recettori gangliosidici
della membrana dei motoneuroni . La
tossina agisce a livello presinaptico
impedendo la liberazione dei differenti
neurotrasmettitori inibitori, bloccando i
processi inibitori spinali.
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Clostridium botulinu m produce una endopeptidasi che blocca
il rilascio di acetilcolina a l ivello della giunzione neuromuscolare.
Come risultato si ha paralisi muscolare. La tossina botuli nica, come
la tossina tetanica, scinde la sinaptobrevina interferendo cos“
con la formazione delle vescicole sinaptiche.
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A. la trasmissione nervosa è regolata dall’equilibri o tra neurotrasmettitori
eccitatori ed inibitori.
B. i neurotransmettitori inibitori (GABA, glici na) prevengono la
depolarizazione della membrana postsinaptica e la conduzione del
segnale elettrico.
C. la Tetanospasmina non interferisce con la produzione del
GABA o della glicina, ma con il loro ri lascio (attività presinaptica).
D. In assenza di neurotrasmettitori inibitori, l’eccitazi one degli
assoni non viene contrastato.
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Proprietà delle
tossine batteriche
di tipo A–B
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•Inibizione delle esotossine
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• Sull’inibizione delle tossine batteriche si basa
la risposta immunitaria attiva dei principali
vaccini antibatterici
• Le tossine batteriche sono il principali
bersaglio della sieroprofilassi
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•Le anatossine o tossoidi sono tossine
proteiche batteriche alle quali è stato
artificialmente eliminato il potere tossico
preservando le proprietà antigeniche
•Sono i costituenti dei principali vaccini
antibatterici (vaccino antitetanico, antidifterico e
antipertosse)
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Le tossine batteriche-2
L’endotossina e’ il lipolisaccaride (LPS)
che costituisce il rivestimento esterno
dei batteri gram negativi
E’ prodotta quindi dai solo batteri gram–
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•LIPOPROTEINA DI
BROWN: legame
covalente tra il
peptidoglicano e
ancora la membrana
esterna
•Parete cellulare dei
gram-negativi
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•Antigene O:
polisaccaride lineare
formato da 50-100 unita’
saccaridiche, permette di
distinguere tra sierotipi
(ceppi) di una stessa
specie batterica
•Il lipide A, formato
da un disaccaride
di glucosammina
fosforilata e acidi
grassi, e’
responsabile
dell’attivita’
endotossica
dell’LPS
Lipopolysaccharide
n
O-antigen
Highly variable
Core
• Heptoses
• Ketodeoxyoctonic acid
Lipid A
• Glucosamine disaccharide
• Beta hydroxy fatty acids
•Core: polisaccaride
ramificato essenziale
per la struttura del
batterio
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•L’endotossina si produce per lisi cellulare
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Le diverse attività
del lipopolisaccaride
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Tossicità mediata
dell’endotossina
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Autoinduttori dei gram-negativi
Acil-omoserina-lattoni
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