torna alla prima pagina meccanismi di patogenesi batterica 3: il danno o la malattia

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Meccanismi Meccanismi di patogenesi batterica 3:di patogenesi batterica 3:

Il danno o la malattiaIl danno o la malattia


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


Azione patogena dei batteri mediata da fattori di virulenza

Danno tissutale da enzimi degradativi

Produzione di tossine *esotossine *endotossine

Superantigeni



Danno tissutale da enzimi degradativi


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


•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

•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


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.

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.


Fattori di

virulenza degli

stafilococchi


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


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).


The exotoxins of Clostridium perfringens.

Gangrena gassosa = forma mista diarroico-dissenterica 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.

The exotoxins of Clostridium perfringens.

Gangrena gassosa = forma mista diarroico-dissenterica 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.


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

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


Fattori di

virulenza degli

stafilococchi



Produzione di tossine

*esotossine

*endotossine


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Esotossine Natura proteica

Termolabili

Immunogeni

Neutralizzabili daanticorpi

Profili di azione moltodifferenziati

Estrema potenza

Alcune attive peringestione

Endotossine Lipopolisaccaridi

Termostabili Immunogeni, ma non

neutralizzabili daanticorpi

Profili di azione pocodifferenziati

Meno potenti Inattive per

ingestione

Confronto


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


•Le componenti B si legano ai recettori cellulari•La componente A si trasferisce all’interno della cellula e

induce il danno cellulare


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



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



Tossine che alterano il contenuto intracellulare di AMP- ciclico (azione

catalitica ADP-ribosilante):

* tossina colerica

* tossina pertossica

* tossina termolabile di E. coli


•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



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



Tossine che inibiscono la sintesi proteica cellulare:

* tossina difterica

* tossina di Shiga di Shigella dysenteriae

* tossina A di Pseudomonas aeruginosa


•Tossina difterica


•Attività catalitica ADP-ribosilante con bersaglio rappresentato da EF-2



Tossine (neurotrope) che interferiscono con il rilascio di neurotrasmettitori:

* tossina tetanica

* tossina botulinica


•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



La tossina tetanica:

Agisce a livello del sistema nervosocentrale bloccando lÕimpulso nervosoinibitore del riflesso da stiramentomuscolare, per cui ad ogni contrazionemuscolare segue la contrazione deimuscoli antagonisti con una contratturaspastica di tutta la muscolatura che sitraduce nellÕincapacit funzionale dellastessa muscolatura ( paralisi spastica).

La tox.tetanica diffonde al sistemanervoso centrale ( midollo spinale) pervia centripeta lungo le fibre nervose e sifissa a livello di recettori gangliosidicidella membrana dei motoneuroni. Latossina agisce a livello presinapticoimpedendo la liberazione dei differentineurotrasmettitori inibitori, bloccando iprocessi inibitori spinali.


Clostridium botulinu m produce una endopepti dasi che blocca

il rilascio di acetilcolina a l ivello della giunzi one 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.


A. la trasmissione nervosa è regolata dall’equilibri o tra neurotrasmettitorieccitatori 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.


Proprietà delle

tossine

batteriche di

tipo A–B


•Inibizione delle esotossine



• Sull’inibizione delle tossine batteriche si basa

la risposta immunitaria attiva dei principali

vaccini antibatterici

• Le tossine batteriche sono il principali

bersaglio della sieroprofilassi


•Le anatossine o tossoidiLe 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)


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–


•Parete cellulare dei gram-negativi

•Parete cellulare dei gram-negativi

•LIPOPROTEINA DI BROWN:

legame covalente tra il

peptidoglicano e ancora la

membrana esterna

•LIPOPROTEINA DI BROWN:

legame covalente tra il

peptidoglicano e ancora la

membrana esterna


Lipopolysaccharide

Lipid A• Glucosamine disaccharide

• Beta hydroxy fatty acids

Core • Heptoses• Ketodeoxyoctonic acid

O-antigenHighly variablen

•Il lipide A, formato da un disaccaride di

glucosammina fosforilata e acidi

grassi, e’ responsabile dell’attivita’ endotossica

dell’LPS

•Il lipide A, formato da un disaccaride di

glucosammina fosforilata e acidi

grassi, e’ responsabile dell’attivita’ endotossica

dell’LPS

•Antigene O: polisaccaride lineare

formato da 50-100 unita’ saccaridiche, permette di distinguere tra sierotipi (ceppi) di una stessa

specie batterica

•Core: polisaccaride ramificato essenziale

per la struttura del batterio


•L’endotossina si produce per lisi cellulare



Le diverse attività

del

lipopolisaccaride


Tossicità

mediata

dell’endotossin

a


Autoinduttori dei gram-negativiAutoinduttori dei gram-negativi

Acil-omoserina-Acil-omoserina-lattonilattoni

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