Microbiologia Medica:

 
 
 
Microbiologia Medica
di Salvatore Volpe
 
 1. Differenze tra eucarioti e procarioti
 
Rispetto a quelle eucariotiche, le cellule procariotiche: 
• Sono di dimensioni minori 
• Non hanno membrana nucleare 
• Hanno un filamento unico, circolare di DNA 
• Hanno un genoma aploide 
• Non hanno strutture citoplasmatiche 
• Hanno ribosomi più piccoli (70s= 50s + 30s) 
• Hanno una membrana citoplasmatica priva di steroli 
• Presentano una parete cellulare complessa 
• Presentano solo riproduzione asessuata 
• Possono operare respirazione aerobica a livello della membrana citoplasmatica 
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Microbiologia Medica 2. Classificazione dei batteri
 
I batteri sono classificabili in base al loro aspetto macroscopico e microscopico, alla crescita caratteristica,
alle proprietà metaboliche, all'antigenicità e al genotipo.  
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Microbiologia Medica 3. Distinzione macroscopica e microscopica
 
I batteri formano colonie. La somma delle loro caratteristiche conferisce alla colonia le sue peculiarità, quali
colore, dimensione, forma e odore. L'aspetto al microscopio, compresa forma, grandezza e la capacità di
trattenere la colorazione di Gram sono i principali mezzi per distinguere i batteri. Esistono cocchi (sferici),
bacilli (a bastoncello), spirochete (a spirale) e forme derivate da queste. Esistono batteri che formano
aggregati, ad esempio a grappolo d'uva, a diplococchi o a catenelle. 
 
La colorazione di Gram è un test che consente di distinguere tra le due classi principali di batteri. Questi
vengono fatti asciugare su un vetrino, fissati col calore e colorati con cristalvioletto. Si opera un lavaggio
con il liquido di Lugol (a base di iodo-ioduro potassico) che reagisce con il colorante formando un composto
liposolubile. Il tutto viene lavato con acqua e alcol. A questo punto: 
i batteri gram-positivi hanno trattenuto il cristalvioletto, poiché l'alcool non ha danneggiato a sufficienza la
spessa parete cellulare (idrofila) che non permette al colorante di passare. 
 
I batteri gram-negativi sono grigiastri, privi di colorazione, questo perché l'alcool ha sciolto i lipidi della
membrana esterna e danneggiato la sottile parete cellulare che non è più in grado di trattenere il complesso
cristal violetto - ioduro (liposolubile). 
Per far risaltare meglio la differenza si colora il materiale con un colorante di contrasto, in genere la
safranina. Questa può penetrare solo nelle cellule decolorate poiché, anche se poco idrofila, è di dimensioni
ridotte. Alla fine i gram-positivi saranno color violetto, mentre i gram-negativi color rosso. 
I batteri non classificabili con la colorazione di Gram comprendono i micobatteri, che hanno una parete ricca
di cere e lipidi e si possono osservare dopo colorazione di Ziehl-Neelsen, e i micoplasmi, che non hanno
peptidoglicano.
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Microbiologia Medica 4. Distinzione metabolica, antigenica e genetica
 
Il successivo livello di classificazione si basa sulla caratterizzazione metabolica dei batteri, compresa la
necessità di ambienti anaerobi o aerobi, di sostanze nutritive specifiche e la produzione di prodotti
metabolici caratteristici e di specifici enzimi. 
Un particolare ceppo batterico può essere identificato utilizzando gli anticorpi per rilevare antigeni
caratteristici attraverso il processo di sierotipizzazione.  
Il metodo più preciso di classificazione dei batteri è l'analisi del loro materiale genetico. Tra le principali
tecniche usate per tale scopo vi sono l'ibridazione del DNA e la sua amplificazione mediante reazione
polimerasica a catena (PCR).  
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Microbiologia Medica 5. Strutture citoplasmatiche
 
Il citoplasma contiene il DNA cromosomiale, l'mRNA, i ribosomi, le proteine e i metaboliti.  
Il DNA è situato in un'area separata nota come nucleoide. Non vi sono istoni. Possono invece essere presenti
plasmidi, costituiti da DNA extracromosomico circolare più piccolo. In assenza si membrana nucleare la
trascrizione e la traduzione sono accoppiate. 
Il ribosoma batterico è diverso da quello eucariotico e, per tal motivo, rappresenta un ottimo bersaglio per
antibiotici. La membrana citoplasmatica è strutturalmente simile a quella degli eucarioti, ma priva di steroli
(fatta eccezione per i micoplasmi).  
 
Parete cellulare: 
• Costituita da peptidoglicano. È più spessa nei gram-positivi ed assente nei micoplasmi.
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Microbiologia Medica 6. Batteri gram-positivi
 
Un gram-positivo ha una spessa parete cellulare multistrato costituita principalmente da peptidoglicano che
circonda la membrana citoplasmatica. Il peptidoglicano è un esoscheletro che determina la forma della
cellula e permette il passaggio di sostanze in quanto sufficientemente poroso. Il peptidoglicano è essenziale
per la struttura, la replicazione e la sopravvivenza. 
È degradabile se trattato con lisozima. In assenza di peptidoglicano, i batteri soccombono per instabilità
osmotica, andando incontro a lisi. La parete può contenere anche altre sostanze. Gli acidi teicoici sono
polimeri anionici idrosolubili di fosfati poliolici, legati covalentemente al peptidoglicano. Gli acidi
lipoteicoici hanno un acido grasso e sono ancorati alla membrana plasmatica. Tali molecole sono utili per il
legame ad altri batteri ed a specifici recettori delle cellule dell'ospite.
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Microbiologia Medica 7. Batteri gram-negativi
 
Hanno una parete più complessa. Dal punto di vista strutturale, una parete cellulare gram-negativa contiene
due strati esterni alla membrana citoplasmatica. Il primo è rappresentato da un sottile strato di
peptidoglicano, privo di acidi teicoici e lipoteicoici. Il secondo è rappresentato dalla membrana esterna.
L'area tra le due membrane è detta spazio periplasmatico. Esso contiene i componenti dei sistemi di
trasporto di ferro, proteine, zuccheri e altri metaboliti, e di una varietà di enzimi, tra i quali vi sono proteasi,
fosfatasi, lipasi, nucleasi. Nel caso delle specie patogene, i fattori litici di virulenza si trovano in questo
spazio e includono collagenasi, ialuronidasi, proteasi e -lattamasi. La parete dei gram-negativi è anche
attraversata da diversi sistemi di trasporto, compresi i sistemi di secrezione di Tipo I, II, III, IV e V. Quello
di Tipo III per alcuni batteri rappresenta un importante fattore di virulenza, dato che può fungere da siringa
per iniettare proteine nelle altre cellule. La membrana esterna ha una struttura asimmetrica unica per
l'organizzazione del suo foglietto esterno. Esso è principalmente costituito da LPS. Il LPS è anche detto
endotossina, un potente stimolatore delle risposte innate. Il rilascio di grandi quantità di endotossina in
circolo è causa della reazione di Schwartzman (coagulazione intravascolare disseminata). Neisseria contiene
un composto affine: il lipooligosaccaride, LOS. 
Tra le molte proteine transmembrana vi sono le porine, che formano pori che consentono la diffusione
attraverso la membrana di molecole idrofile di massa inferiore a 700 Da.  
La membrana esterna è connessa a quella citoplasmatica in siti di adesione ed è legata al peptidoglicano
mediante lipoproteina. I siti di adesione forniscono un percorso membranoso per la fornitura alla membrana
esterna dei suoi componenti di recente sintesi.  
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Microbiologia Medica 8. Strutture esterne
 
Alcuni batteri (sia gram-positivi che gram-negativi) sono circondati da strati polisaccaridici o proteici detti
capsule. Nel caso in cui questo materiale sia scarsamente aderente e uniforme in densità o spessore, viene
detto strato mucoso. Tali strutture non sono necessarie per la crescita batterica, ma sono ottimi fattori di
virulenza: la capsula è scarsamente antigenica, possiede attività antifagocitica, può agire da barriera per
molecole tossiche e favorire l'aderenza alle cellule dell'ospite. Alcuni batteri, tra cui Pseudomonas
aeruginosa, in certe condizioni producono un biofilm polisaccaridico, che stabilisce una comunità batterica e
la protegge da antibiotici e difese immunitarie. Un esempio di biofilm è la placca dentaria.  
I flagelli sono strutture elicoidali costituite da subunità proteiche ancorate alla membrana attraverso una
struttura a forma di gancio e un corpo basale e azionate dal potenziale di membrana. Forniscono motilità.  
Le fimbrie, o pili, sono strutture simili a peli costituite da subunità di pilina. In genere un gran numero di pili
sono distribuiti uniformemente su tutta la superficie. Essi fungono da adesine. I Pili F (pili sessuali) si
legano ad altri batteri e costituiscono un tubo per il trasferimento di materiale genetico.
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Microbiologia Medica 9. Struttura e biosintesi dei principali componenti della parete
cellulare dei batteri
 
Come astronauti alle prese con la costruzione di una stazione spaziale, i batteri hanno problemi ad
assemblare le loro pareti cellulari. La sintesi di peptidoglicano, LPS, acido teicoico e capsula avviene al di
fuori dei batteri, lontano dalla macchina sintetica e in un ambiente inospitale. Precursori e subunità
prefabbricate sono assemblate vicino ad una struttura molto simile ad un nastro trasportatore, portate in
superficie e quindi attaccate alla struttura già esistente. La struttura molecolare tipo nastro trasportatore è un
grosso fosfolipide chiamato bactoprenolo. Per i gram-negativi, i componenti della membrana esterna sono
forniti attraverso i siti di adesione. 
 
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Microbiologia Medica 10. Peptidoglicano
 
Il peptidoglicano è formato da un reticolo rigido costituito da catene di polisaccaridi lineari tenuti insieme da
legami crociati peptidici. Il policcaride è formato da unità ripetute dei disaccaridi N-acetilglucosamina e N-
acetilmuramico. 
L'acido N-acetilmuramico è legato a un tetrapeptide. Il peptide è insolito, in quanto contiene sia
amminoacidi D sia L, e viene prodotto per via enzimatica e non ribosomica. Nei vari microrganismi, i primi
due aa attaccati all'acido N-acetilmuramico possono variare. Gli aa diaminici in terza posizione sono
essenziali per la reticolazione della catena del peptidoglicano: molto comuni la lisina e l'acido
diaminopimelico. La reticolazione si forma tra l'ammina libera dell'aa diaminico e la D-alanina in quarta
posizione di un'altra catena. S. aureus e altri gram-positivi usano un ponte aminoacidico tra questi aa per
allungare la reticolazione. Nei gram-positivi, il peptidoglicano forma strati multipli ed è spesso
tridimensionalmente reticolato; al contrario, nei gram-negativi, il peptidoglicano presenta in genere uno
spessore di un solo strato. Il lisozima è in grado di scindere il legame glicosidico tra un acido N-
acetilmuramico e la successiva N-acetilglucosamina.
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Microbiologia Medica 11. Sintesi del peptidoglicano
 
Avviene in cinque fasi. Inizialmente, all'interno della cellula, la glucosamina viene convertita in acido N-
acetilmuramico e quindi attivata per via energetica da una reazione con UTP e produzione di UDP-acido N-
acetilmuramico. Nella seconda tappa, in una serie di fasi enzimatiche, viene assemblato il precursore UDP-
acido N-acetilmuramico-pentapeptide. Nella terza tappa, quest'ultimo viene legato al bactoprenolo nella
membrana citoplasmatica attraverso un legame pirofosfato, con rilascio di UMP. Viene quindi aggiunta N-
acetilglucosamina per formare l'elemento disaccaridico di base. Alcuni batteri aggiungono una pentaglicina
o un'altra catena all'aa diaminico nella terza posizione della catena peptidica per allungare i legami crociati.
Nella quarta tappa, il bactoprenolo effettua la traslocazione del precursore verso l'esterno della cellula. Il
disaccaride N-acetilglucosamina-N-acetilmuramico viene quindi attaccato a una catena di peptidoglicano,
utilizzando il legame pirofostato esistente tra sé e il bactoprenolo come energia per la transglicosilasi
coinvolta. Il pirofosfo-bactoprenolo viene riconvertito in fosfobactoprenolo e quindi riciclato. La bacitracina
blocca tale riciclo. Nella quinta tappa, fuori dalla cellula, ma vicino alla superficie, le catene peptidiche delle
catene di glicano adiacenti sono reticolate l'una con l'altra da uno scambio di legame peptidico tra l'ammina
libera dell'aa in terza posizione del pentapeptide o il dominio N-terminale della pentaglicina, e la D-alanina
in quarta posizione dell'altra catena peptidica, con rilascio della D-alanina terminale. 
La reazione di reticolazione è catalizzata dalla transpeptidasi legate alla membrana. Le carbossipeptidasi
sono enzimi affini ed eliminano la D-alanina terminale per limitare l'estensione della reticolazione.
Transpeptidasi e carbossipeptidasi sono dette PBP.
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Microbiologia Medica 12. Acido teicoico
 
Gli acidi teicoico e lipoteicoico sono formati da polimeri di ribosio o glicerolo modificati e collegati da
fosfati. Zuccheri, colina o D-alanina possono legarsi agli idrossidi del ribosio e del glicerolo, fornendo così
determinanti antigenici. L'acido lipoteicoico possiede un acido grasso ed è ancorato alla membrana. L'acido
teicoico è sintetizzato in maniera molto simile a quella del peptidoglicano.
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 13. Lipopolisaccaride
 
Il LPS (endotossina) è formato da tre sezioni strutturali: lipide A, polisaccaride del core e antigene O.  
Il lipide A è un componente base del LPS, essenziale per la vitalità batterica ed è responsabile dell'attività
endotossinica del LPS. È costituito da uno scheletro disaccaridico di glucosamina fosforilata con attaccati
acidi grassi per ancorare la struttura nella membrana esterna. I fosfati collegano le unità di LPS in aggregati.
Una catena di carboidrati è attaccata a ciascuna ossatura di disaccaride e si estende verso l'esterno del
batterio. 
Il core polisaccaridico è un polisaccaride ramificato di 9-12 zuccheri. Contiene uno zucchero insolito, il 2-
cheto-3-deossi-ottanoato, KDO. 
L'antigene O è attaccato al core e si estende verso l'esterno della parete batterica. È costituito da un lungo
polisaccaride lineare di 50-100 unità di saccaride ripetute con 4-7 zuccheri per unità. Il LOS di Neisseria è
sprovvisto della porzione di antigene O. L'antigene O distingue i sierotipi di una specie batterica.
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 14. Spore
 
Alcuni gram-positivi, ma mai gram-negativi, sono batteri sporigeni. In condizioni ambientali difficili
(mancanza di nutrienti) questi batteri possono passare dallo stato vegetativo allo stato dormiente, o di spora.
La spora é una struttura disidratata multistratificata che protegge i batteri e consente loro di sopravvivere in
condizioni di "vitalità sospesa". Essa contiene una copia completa del cromosoma, le concentrazioni minime
indispensabili di ribosomi e proteine essenziali e un'elevata quantità di calcio legato ad acido dipicolinico.  
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 15. Metabolismo batterico - Requisiti metabolici
 
La crescita batterica richiede una fonte di energia e le materie prime necessarie a costruire le proteine, le
strutture e le membrane che costituiscono e alimentano la cellula. Il requisito minimo per la crescita
batterica è una fonta di carbonio e azoto, una fonte di energia, acqua e ioni vari. Il ferro è talmente
importante che molti batteri secernono speciali proteine, dette siderofori, che lo catturano dall'ambiente
circostante, e il nostro corpo lo sequestra come mezzo protettivo. Per ciò che riguarda il metabolismo
dell'ossigeno, esistono: batteri aerobi obbligati, anaerobi obbligati e anaerobi facoltativi. Gli aerobi obbligati
necessitano di ossigeno per sopravvivere; gli anaerobi obbligati non riescono a crescere in presenza di
ossigeno; gli anaerobi facoltativi possono crescere in entrambe le condizioni.  
I batteri che possono fare affidamento su sostanze inorganiche come fonti di energia e carbonio sono detti
autotrofi (litotrofi), mentre batteri che necessitano di fonti organiche sono detti eterotrofi.  
I batteri ricavano energia dal processo di glicolisi. Rigenerano i trasportatori di elettroni mediante
fermentazione lattica, poco quella alcolica. Si osserva anche la via del pentosio fosfato. 
 
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 16. Classificazione, struttura e replicazione dei virus
 
I virus sono stati descritti per la prima volta come "agenti filtrabili" a causa delle loro dimensioni molto
ridotte che consentono loro di attraversare filtri creati per trattenere i batteri. Sono parassiti intracellulari
obbligati e la riproduzione virale avviene per assemblaggio delle singole componenti sintetizzate in una
prima fase. La struttura di base prevede la presenza di un genoma a DNA o a RNA circondato da un guscio
proteico e, in alcuni virus, da una membrana lipidica. 
 
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 17. Classificazione
 
I virus sono raggruppabili per caratteristiche quali malattia, tessuto bersaglio, mezzo di trasmissione o
veicolo. L'attuale metodo di classificazione utilizza le caratteristiche fisiche e biochimiche (dimensioni,
morfologia, tipo di genoma e mezzi di replicazione). I virus a DNA si dividono in 7 famiglie, quelli a RNA
in almeno 13 famiglie.
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 18. Struttura del virione
 
I virus di rilevanza clinica hanno dimensioni comprese tra i 18 e i 300 nm. I virioni più grandi possono
contenere un genoma più grande in grado di codificare per più proteine e sono di solito più complessi. Il
virione (particella virale) è costituito da un genoma rivestito da un capside che può essere o meno circondato
da un pericapside. Il virione può anche contenere alcuni enzimi essenziali o accessori. Il capside o proteine
legate all'acido nucleico possono associarsi al genoma e formare un nucleocapside, che può essere
circondato da un pericapside. Il genoma può essere DNA o RNA. Il DNA può essere a singolo o doppio
filamento, lineare o circolare. L'RNA può essere a polarità positiva (come l'mRNA) o negativa (opposta
all'mRNA), a doppia elica (una positiva e l'altra negativa) o ambisenso (contenenti regioni di DNA + e -
attaccate da un'estremità all'altra). 
Capside e pericapside costituiscono il veicolo di impacchettamento, protezione e trasporto del genoma. Le
strutture superficiali mediano l'interazione con la cellula bersaglio tramite una proteina virale d'attacco
(VAP) o una struttura più complessa. Gli anticorpi generati contro queste strutture sono in grado di bloccare
le infezioni virali. 
Il capside è una struttura rigida in grado di resistere a condizioni ambientali difficili. I virus nudi resistono
all'essiccamento, agli aicidi e ai detergenti. Il pericapside è una membrana contenente lipidi, proteine e
glicoproteine. La struttura può essere mantenuta solo in soluzioni acquose. Esso viene facilmente distrutto
da essiccamento, acidi, detergenti e solventi, portando così alla inattivazione del virus. La maggior parte di
questi virus non sopravvive alla condizioni del tratto gastrointestinale.
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 19. Virus nudi
 
Il capside è formato da proteine che si assemblano in unità sempre più grandi. Le singole proteine si
associano in subunità, che si associano in protomeri, capsomeri e, infine, un procapside o capside. Per alcuni
virus il capside si forma attorno al grnoma; per altri si forma prima come guscio vuote che in seguito viene
riempito con il genoma. Le strutture più semplici sono quelle elicoidali (aspetto a bastoncello) ed
icosaedriche (approssimazione di una sfera). L'icosaedro è formato da 12 capsomeri, ciascuno con simmetria
quintupla (pentoni o pentameri). Virioni più grossi si formano inserendo, in corrispondenza dei vertici, tra i
pentoni, capsomeri distinti. Questi capsomeri hanno sei vicini più prossimi (esoni). Questo estendo
l'icosaedro ed è chiamato icosa-delta-edro (pallone da calcio) (herpesvirus: 12 pentoni e 150 esoni;
adenovirus: 12 pentoni e 240 esoni).  
 
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Microbiologia Medica 20. Virus dotati di pericapside
 
Il pericapside è simile alle membrane biologiche. La maggior parte delle glicoproteine in esso contenute
agiscono da VAP, essendo capaci di legarsi a strutture presenti sulle cellule bersaglio. Le VAP che si legano
anche agli eritrociti sono chiamate emoagglutinine (HA). Il pericapside contiene punte o spine costituite da
due o tre subunità glicoproteiche ancorate al capside icosaedrico del virione. Ciò ne permette la forte
adesione. Tutti i virus a RNA a filamento negativo sono dotati di pericapside. Lo spazio compreso tra
nucleocapside e pericapside è detto tegumento e contiene enzimi, altre proteine e, talvolta, mRNA che
facilitano l'infezione virale.
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Microbiologia Medica 21. Replicazione virale
 
Le fasi del ciclo replicativo sono le stesse per tutti i virus. Le cellule dell'ospite mettono a disposizione tutte
le risorse necessarie al processo. Durante la fase precoce dell'infezione, il virus riconosce la cellul bersaglio,
aderisce ad essa, penetra attraverso la membrana, rilascia il genoma e, se necessario, lo trasloca al nucleo.
La fase tardiva comincia con l'avvio della replicazione genomica e della sintesi delle particelle virali,
procede attraverso l'assemblaggio del virus e al suo rilascio. La liberazione del genoma dal capside o dal
pericapside durante la fase precoce ne elimina l'infettività, iniziando così il periodo di eclisse. Il periodo di
eclisse termina con la comparsa di nuovi virioni in seguito all'assemblaggio. Il periodo latente, durante il
quale il virus non viene rilevato, comprende il periodo di eclisse e termina con il rilascio dei virus.
Solamente il 1-10% delle particelle virali prodotte è dotato di infettività; le particelle non infettive (difettive)
derivano da mutazioni o errori nella sintesi e nell'assemblaggio delle componenti virali.
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 22. Riconoscimento e legame alle cellule bersaglio
 
Il legame delle VAP o di altre proteine con i recettori cellulari determina quali cellule possono essere
infettate, individuano uno spettro dell'ospite. La cellula bersaglio suscettibile definisce il tropismo tissutale
(neurotropismo, linfotropismo).  
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Microbiologia Medica 23. Penetrazione
 
Numerose interazione tra le VAP e i recettori cellulari avviano la penetrazione del virus nella cellula. La
maggior parte dei virus non dotati di pericapside entra per endocitosi; altri per viropessi (penetrazione
diretta). Nei virus dotati di pericaspide si determina la fusione di questo con le membrane cellulari. Il pH
ottimale determina se la fusione avviene a livello di membrana o se il virus deve essere internalizzato in
endosomi.
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Microbiologia Medica 24. Scapsidamento
 
Una volta internalizzato, il nucleocapside deve essere trasportato al sito di replicazione e il capside o il
pericapside devono essere eliminati. Il genoma dei virus a DNA deve essere traslocato al nucleo, mentre la
maggior parte dei virus a RNA rimane nel citosol.
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 25. Sintesi macromolecolari
 
Una volta dentro la cellula, il genoma deve dirigere la sintesi di mRNA e di proteine virali e generare copie
identiche di se stesso. La maggior parte dei virus a DNA utilizza la RNA-polimerasi II e altri enzimi per la
sintesi di mRNA. La mGgior parte dei virus a RNA si replica e produce mRNA nel citoplasma (tranne
orthomyxovirus e retrovirus). I virus a RNA devono codificare gli enzimi necessari per la trascrizione e la
replicazione, poichè la cellula non può replicare RNA. In generale, l'mRNA per le proteine non strutturali
viene trascritto per primo. I prodotti genici precoci sono spesso proteine che legano il DNA ed enzimi,
comprese le polimerasi virali. La replicazione del genoma è di solito seguita dalla trascrizione del prodotti
genici tardivi. I geni virali tardivi codificano per proteine strutturali.  
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Microbiologia Medica 26. Virus a DNA
 
La trascrizione del genoma avviene nel nucleo, utilizzando enzimi della cellula dell'ospite. I geni possono
essere trascritti da ciascun filamento di DNA del genoma e anche in direzioni opposte. I geni possono avere
introni che richiedono splicing. La replicazione comincia in corrispondenza di una specifica sequenza detta
origine (ori). I virus più piccoli non sempre sono in grado di sintetizzare autonomamente gli enzimi
necessari e quindi dipendono dal macchinario biochimico cellulare.
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Microbiologia Medica 27. Virus a RNA
 
La replicazione e la trascrizione dei virus a RNA sono processi simili, perché di solito i genomi virali sono
formati da mRNA a polarità positiva o negativa. Durante i vari processi si forma un intermedio replicativo
di RNA a doppia elica. Il genoma deve codificare le RNA-polimerasi (replicasi e trascrittasi), dato che la
cellula non può replicare l'RNA. La replicazione fornisce nuovi stampi per la produzione di più mRNA, cosa
che amplifica e accelera la replicazione virale. 
I genomi virali a polarità positiva agiscono da mRNA, si legano ai ribosomi e dirigono la sintesi proteica.
Tale genoma è quindi sufficiente per iniziare da solo l'infezione. Viene prodotta la RNA-polimerasi e viene
sintetizzato uno stampo di RNA a filamneto negativo, che viene usato per generare più mRNA. 
I genomi virali a polarità negativa cistituoscono stampi per la produzione di mRNA. Il genoma non è quindi
infettivo di per se e, per produrre singolo mRNA per la sintesi di proteine virali, il virus deve introdurre una
polimerasi associata al genoma. Il tutto avviene a livello citosolico (tranne che per i virus dell'influenza). 
I retrovirus hanno due copie di un genoma a RNA a filamento positivo, due tRNA e una trascrittasi inversa
nel virione. Il tRNA serve da iniziatore per la sintesi di una copia di DNA complementare circolare del
genoma. Il cDNA viene prodotto nel citosol, viaggia fino al nucleo dove viene integrato nella cromatina
della cellula ospite. Il genoma virale diventa perciò un gene cellulare. 
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 28. Assemblaggio
 
Ogni parte del virione è dotato di strutture di riconoscimento che consentono al virus di formare le adeguate
interazione tra proteine. Il processo comincia quando vi è una adeguata concentrazione di subunità.
L'assemblaggio dei virus a DNA avviene nel nucleo mentre quello dei virus a RNA avviene nel citosol. I
virus nudi possono assemblarsi in procapsidi successivamente riempiti con il genoma oppure direttamente
attorno al genoma. I nucleocapsidi di retrovirus e virus a RNA a filamento negativo si assemblano attorno al
genoma e successivamente vengono racchiusi in un pericapside.  
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 29. Rilascio
 
I virus possono essere rilasciati in seguito a lisi, per esocitosi e gemmazione. I virus rilasciati sono
responsabili della diffusione dell'infezione. Altri meccanismi sono l'attraversamento dei ponti intercellulari o
la fusione cellula-cellula virus indotta. 
 
Ricapitolando:  
 
• Riconoscimento della cellula bersaglio 
• Attaccamento 
• Penetrazione 
• Liberazione 
• Sintesi di macromolecole 
• Assemblaggio 
• Rilascio 
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Microbiologia Medica 30. Genetica virale
 
Nei genomi virali le mutazioni avvengono in maniera rapida e spontanea, creando facilmente nuovi ceppi.
La maggior parte delle mutazioni non ha nessun effetto oppure è dannosa. Una piccola parte di mutazioni
può essere responsabile dell'acquisizione della resistenza a farmaci o dell'alterazione dell'antigenicità o della
patogenicità del virus. Degni di nota sono i cosiddetti mutanti attenuati, ossia varianti cha causano malattie
meno gravi. 
Nuovi ceppi virali possono prodursi anche in seguito a interazioni tra diversi virus (ricombinazione o
riassortimento).
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Microbiologia Medica 31. Colture in vitro - Terreni di coltura
 
Si possono suddividere in quattro categorie:  
• Terreni arricchiti non selettivi 
• Terreni selettivi 
• Terreni differenziali 
• Terreni specializzati
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Microbiologia Medica 32. Terreni arricchiti non selettivi
 
Sono formulati per permettere la crescita della maggior parte dei microrganismi non particolarmente
esigenti.  
I più comuni sono i seguenti. 
Agar-sangue 
Contiene due elementi principali: un terreno di base e sangue. 
Agar-cioccolato 
È una variante dell'agar-sangue. Il sangue viene aggiunto al terreno riscaldato e lo colora di marrone. Adatto
alla crescita della maggior parte dei batteri.
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Microbiologia Medica 33. Terreni selettivi e terreni specializzati
 
Sono formulati per l'isolamento selettivo di determinati patogeni che possono essere presenti in miscele di
microrganismi. Sono supplementati con inibitori che bloccano la crescita dei microrganismi indesiderati.
Con l'aggiunta di ingredienti specifici diventano terreni differenziali che consentono l'identificazione di un
determinato microrganismo in una miscela. 
 
Agar MacConkey 
Terreno solido selettivo per batteri gram-negativi e differenziale per distinguere i batteri fermentanti il
lattosio dai non fermentanti il lattosio. Contiene: peptone, sali biliari, lattosio, rosso neutro e cristalvioletto. I
sali biliari e il cristalvioletto inibiscono la crescita dei gram-positivi. I batteri fermentanti il lattosio
producono acido che fa precipitare i sali biliari facendo virare al rosso l'indicatore rosso neutro. 
 
Agar sale-mannitolo 
Selettivo per stafilococchi. Contiene: idrolisato di caseina e di tessuti animali, estratto di carne, mannitolo,
sali e rosso fenolo. Gli stafilococchi crescono a concentrazioni saline elevate e lo S. aureus fermenta il
mannitolo formando colonie gialle. 
 
Terreni specializzati 
Sono elettivi per l'isolamento di microrganismi specifici particolarmente esigenti o presenti in campioni
contenenti molti microrganismi diversi.
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 34. Bersagli dei farmaci antivirali
 
• Disgregazione del virione 
I virus con pericapside sono suscettibili ad alcune molecole lipidiche e simil-detergenti capaci di dissipare e
disgregare il rivestimento dato dal pericapside, evitando, quindi, l'acquisizione del virus. 
 
• Adsorbimento 
La prima fase della replicazione è mediata dall'interazione tra una proteina virale e il suo recettore sulla
cellula bersaglio. Questa interazione può essere bloccata da anticorpi neutralizzanti, che ricoprono il virione,
oppure sa antagonisti dei recettori. 
 
• Penetrazione e scapsidamento 
I composti metilisossazolici bloccano lo scapsidamento dei picornavirus. Amantadima e rimantadina,
invece, neutralizzano il pH degli endosomi, inibendo lo scapsidamento del virione. 
 
• Replicazione del genoma 
L maggior parte degli antivirali sono analoghi nucleosidici, ossia nucleosidi con modificazioni della base,
dello zucchero, o di entrambi. Le DNA polimerasi degli herpesvirus e la trascrittasi inversa dell'HIV e del
virus dell'epatite B sono i bersagli primari di gran parte degli antivirali, poichè sono essenziali per la
replicazione virale e sono diversi dagli enzimi dell'ospite. 
 
• Classi di farmaci 
Analoghi nucleosidici, inibitori della polimerasi, inibitori della proteasi, immunomodulatori, farmaci anti-
influenzali.
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 35. Analoghi nucleosidici: Aciclovir
 
L'aciclovir (acicloguanosina) si distingue dalla guanosina per l'assenza di ribosio o deossiribosio, sostituito
da una catena laterale aciclica (idrossietossimetil). Ha azione selettiva contro HSV e VZV, gli herpesvirus
che codificano una timidina chinasi. Quest'ultima attiva il farmaco mediante fosforilazione ed enzimi
dell'ospite completano la progressione alla forma difosfata e, infine, a quella trifosfata. Il farmaco non è
tossico per cellule non infette in quanto, in esse, non avviene la fosforilazione iniziale.  
L'ACV nella forma trifosfata compete con la guanosina trifosfato inibendo l'enzima, causa la terminazione
della catena nascente di DNA virale e inattiva l DNA polimerasi. La resistenza all'aciclovir si sviluppa in
seguito a mutazioni della timidina chinasi o della DNA polimerasi. L'ACV è efficace contro tutte le
infezioni da HSV. Sono necessarie dosi più elevate per contrastare VZV perchè l'ACV è fosforilato meno
efficientemente dalla timidina chinasi di VZV.
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 36. Farmaci antibatterici - Inibizione della sintesi della parete
cellulare
 
Il più comune meccanismo di azione degli antibiotici è l'interferenza con la sintesi della parete batterica.  
 
FASE 1: sintesi dei precursori 
 
• Fosfomicina: ha una struttuta chimica semplice, simile a quella del fosfoenolpiruvato. 
Ha un ampio spettro di attività antibatterica (batteri Gram-positivi e Gram-negativi) e una bassa tossicità. 
• Cicloserina: è un analogo della alanina che interferisce con due steps della sintesi del peptidoglicano.È un
inibitore competitivo della racemasi che converte la L-alanina in D-alanina e della D-alanil D-alanina
sintetasi. 
È neurotossica e non è usata clinicamente tranne che per il trattamento di  Mycobacterium tuberculosis drug-
resistant o in altre infezioni gravi per le quali terapie alternative hanno fallito. 
 
FASE 2: trasporto dei precursori attraverso la membrana e loro completamento 
 
• Bacitracina: È un polipeptide la cui attività dipende dalla capacità di legare il carrier lipidico che trasporta
il monomero di peptidoglicano attraverso la membrana batterica. Tale legame previene la defosforilazione
del carrier fosfolipidico e quindi la rigenerazione del carrier stesso necessaria per continuare la sintesi. Con
meccanismo analogo la bacitracina interferisce anche con la sintesi degli steroli nelle cellule di mammifero,
risultando tossica per l’uomo. 
 
FASE 3: inserimento dei precursori in membrana 
 
• Glicopeptidi 
Vancomicina: è un glicopeptide complesso che si lega alla D-alanina-D-alanina terminale delle catene
pentapeptidiche, interferendo con la formazione dei ponti tra le catene del peptidoglicano. Usato contro
stafilococchi oxacillino-resistenti e altri gram-positivi resistenti ai -lattamici. Non passa attraverso i pori dei
gram-negativi. 
• -lattamici 
La sintesi della parete è catalizzata da serin-proteasi note come proteine leganti la penicillina. Quando il
batterio è esposto ai -lattamici, il farmaco si lega a specifiche PBP e inibisce la formazione dei legami
crociati tra le catene del peptidoglicano. Ciò attiva le autolisine che degradano la parete causando la morte
cellulare. Si sviluppa resistenza ai -lattamici in tre modi: si blocca l'interazione tra farmaco e PBP; si
inibisce il legame tra farmaco e PBP; si usano -lattamasi. Il primo meccanismo è stato osservato solo nei
gram-negativi: in questo caso il farmaco deve attraversare pori della membrana esterna e una modificazione
delle proteine che li costituiscono, le porine, possono impedirne il passaggio. Si può invece modificare il
legame tra farmaco e PBP con l'acquisizione di nuovi PBP o la modifica di PBP preesistenti. 
Penicilline: la molecola di base è un acido organico contenente un anello -lattamico. Esistono penicilline
resistenti alle penicillasi, come la meticillina e l'oxacillina. L'ampicillina è stata la prima penicillina ad
ampio spettro. Penicilline selezionate sono state combinate con inibitori delle -lattamasi, per trattare
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica infezioni causate da batteri che producono -lattamasi.  
Cefalosporine: le cefalosporine contengono zolfo, le cefamicine contengono ossigeno. Hanno lo stesso
meccanismo d'azione delle penicilline, ma con spettro più esteso e maggior resistenza alle -lattamasi. Le
modificazioni biochimiche dell'antibiotico hanno dato origine ad antibiotici con una migliore attività.  
Carbapenemici: sono antibiotici ad ampio spettro diffusamente prescritti e virtualmente attivi contro tutti i
microrganismi.  
Monobattamici: sono attivi solo contro batteri aerobi gram-negativi. Sono poco utilizzati.
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Microbiologia Medica 37. Farmaci che legano la subunità 30S
 
• Aminoglicosidi 
Passano attraverso la membrana esterna, la parete cellulare e la membrana interna; a livello citoplasmatico si
legano alla subunità 30s dei ribosomi, bloccandone l'attività. Molto utili contro i gram-negativi. La
penetrazione attraverso la membrana interna è un processo aerobio, energia-dipendente; pertanto gli
anaerobi sono resistenti. Tra i più importanti vi sono: amikamicina, gentamicina, tobramicina e
streptomicina. Tossici per VIII paio di nc e per i reni. 
 
• Tetracicline 
Si legano alla subunità 30s. Comprendono la tetraciclina, la doxiciclina e la minociclina. Spettro
originariamente ampio, ora ridotto per espansione delle resistenze. 
 
• Glicilcicline 
La tigeciclina è un derivato semisintetico della minociclina. Ha un'affinità maggiore per il ribosoma e
contrasta la resistenza più facilmente.
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 38. Farmaci che si legano alla subunità 50S
 
• Cloramfenicolo: è ad ampio spettro ma poco usato poiché agisce anche sulle cellule umane. 
 
• Macrolidi: bloccano la sintesi inducendo il rilascio di peptidi incompleti dai ribosomi. Si classificano in
base al numero di C: eritromicina e claritromicina (14), azitromicina (15), josamicina e rokitamicina (16).
Contro batteri intracellulari. 
 
• Lincosamidi: clindamicina e lincomicina. Contro gram-positivi. 
 
• Streptogramine: Sono una classe di peptidi somministrati come associazione di due componenti: gruppo A
e gruppo B. L'esponente di questa classe è quinupristin-dalfopristin. Il dalfopristin si lega alla subunità 50s e
induce un cambiamento conformazionale che facilità il legame del quinupristin. Il primo impedisce
l'allungamento della catena peptidica mentre il secondo ne promuove il rilascio prematuro.  
 
• Ossazolidinoni: sono a spettro ristretto ed il principale è il linezolid. Attivo contro MRSA.
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Microbiologia Medica 39. Inibizione della sintesi degli acidi nucleici
 
• Chinoloni 
Sono  antibiotici di sintesi che inibiscono le topoisomerasi batteriche (subunità A della girasi e
topoisomerasi IV). I principali esponenti sono: ciprofloxacina, levofloxacina, gatifloxacina, moxifloxacina. 
 
• Rifampicina: si lega all'RNA polimerasi inibendo l'inizio della trascrizione. Non è attiva sui gram-negativi
per la presenza della membrana esterna.  
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 40. Antimetaboliti
 
• Sulfamidici 
Sono antimetaboliti che impediscono la sintesi di acido folico indispensabile per la riproduzione di molti
microrganismi. Il trimetoprim interferisce con il metabolismo di acido folico inibendo la diidrofolato
reduttasi e, quindi, la conversione di diidrofolato in tetraidrofolato.  
 
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 41. Antibiotici
Gli antibiotici debbono la loro tossicità selettiva: 
1) Assenza nelle cellule eucariotiche di particolari siti che rappresentano il bersaglio dell'azione degli
antibiotici (es. parete cellulare) 
2) Diversa capacità di penetrazione del farmaco nelle cellule eucariotiche e procariotiche (es. tetracicline) 
3) Diversa affinità del farmaco per strutture simili funzionalmente, ma non strutturalmente (es. antibiotici
che bloccano la sintesi proteica, per la diversa struttura del ribosoma procariotico) 
 
1. Antibiotici che inibiscono la sintesi della parete cellulare 
• nella prima fase di sintesi: Fosfomicina, Cicloserina 
• nella seconda fase: Bacitracina 
• a livello terminale: beta-lattamici, Glicopeptidi.
 
2. Antibiotici che inibiscono la sintesi proteica 
• a livello della subunità 30S dei ribosomi (aminoglicosidi, tetracicline) 
• a livello della subunità 50S dei ribosomi (cloramfenicolo, macrolidi)
 
3. Antibiotici che inibiscono il meccanismo di replicazione e di trascrizione degli acidi nucleici: 
• inibizione della RNA-polimerasi (rifamicine) 
• inibizione della DNA-girasi (chinoloni)
 
5. Antibiotici che agiscono come antimetaboliti (sulfamidici, trimethoprim) 
 
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 42. Staphylococcus
 
Sono cocchi gram-positivi, anaerobi facoltativi e catalasi-positivi. Riescono a crescere in terreni con alte
concentrazioni di sale e alla temperatura di 18 - 40. Si trovano sia sulla pelle che sulle mucose dell'uomo. Le
specie più comunemente associate a malattie dell'uomo sono: S. aureus, S. epidermidis, S. haemolyticus, S.
lugdunensis e S. saprophyticus. Da citare è lo S. aureus meticillina-resistente (MRSA). Lo S. aureus è
l'unico a produrre l'enzima coagulasi (converte fibrinogeno in fibrina formando coaguli). Sono immobili. 
 
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 43. Staphylococcus: fisiologia e struttura
 
Capsula e strato gelatinoso 
La maggior parte degli stafilococchi è dotata di capsula polisaccaridica. Sono stati identificati 11 sierotipi
capsulati di S. aureus: i sierotipi 5 e 7 sono associati alla maggioranza delle infezioni umane. Inoltre si
osserva la produzione di uno strato gelatinoso che forma una pellicola idrosolubile. 
 
Peptidoglicano ed enzimi associati 
Le catene di glicano dello S. aureus sono connesse da ponti di pentaglicina, attaccati alla L-lisina di una
catena oligopeptidica e alla D-alanina della catena adiacente. Gli enzimi che costruiscono lo strato di
peptidoglicano sono noti come proteine leganti la penicillina in quanto ne sono bersaglio. La resistenza è
dovuta all'acquisizione di un gene, mecA, che codifica per una nuova proteina legante la penicillina, che non
è legata dalla penicillina ma mantiene la sua attività enzimatica. Il peptidoglicano stimola la produzione di
pirogeni, l'attivazione del complemento, la produzione di IL-1 e l'aggregazione dei PMN. 
 
Acidi teicoici 
Sono polimeri specie-specifici, contenenti fosfato, che si legano covalentemente all'acido N-acetilmuramico
del peptidoglicano o ai lipidi di membrana (acidi lipoteicoici). 
 
Proteina A 
Riveste la superficie della maggior parte degli S. aureus ma non degli stafilococchi coagulasi-negativi. Si
lega al peptidoglicano o alla membrana e possiede un'affinità di legame per il recettore Fc delle
immunoglobuline. La sua rilevazione è indice della presenza di S. aureus. 
 
Coagulasi 
La superficie esterna della maggior parte degli S. aureus contiene la proteina coagulasi, che converte il
fibrinogeno in fibrina causando l'aggregazione degli stafilococchi. La sua rilevazione è indice della presenza
di S. aureus.
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 44. Staphylococcus: patogenesi e immunità
 
Difese contro l'immunità innata 
La capsula è in grado di ricoprire le opsonine che si sono legate al batterio, proteggendolo dalla fagocitosi.
La proteina A forma immunocomplessi con anticorpi. 
 
Proteine di adesione 
L'acido teicoico e le proteine di superficie sono note come MSCRAMM (componenti batteriche superficiali
che riconoscono le molecole adesive della matrice). 
 
Tossine stafilococciche 
Lo S. aureus produce molte tossine che appartengono a diverse classi. 
 
• Citotossine 
La tossina alfa la muscolatura dei vasi ed è tossica per molti citotipi, tra cui eritrociti, leucociti, epatociti e
piastrine. Si integra nella membrana dell'ospite portando alla formazione di pori, con conseguente
rigonfiamento osmotico e lisi cellulare. 
La tossina beta, anche nota come sfingomielinasi C, catalizza l'idrolisi di fosfolipidi di membrana in cellule
sensibili, tra cui eritrociti, fibroblasti, leucociti e macrofagi. Lega soprattutto la sfingomielina. 
La tossina gamma e la leucocidina P-V (Panton-Valentine) sono tossine bicompetenti composte da due
catene: S (slow, a lenta eluizione) e F (fast, a rapida eluizione). Sono state individuate 3 proteine S e 2
proteine F ed i batteri che possono produrre tutte le varianti sono in gradi di sintetizzare sei differenti
tossine. Queste possono lisare neutrofili, macrofagi e cellule ematiche. La leucocidina è solo leucotossica.
Formano pori. 
La tossina delta colpisce numerosi citotipi distruggento le membrane con un'azione simil-detergente. 
 
• Tossine esfoliative 
Sono associate a SSSS e sono di due tipi: ETA ed ETB. Sono serin-proteasi che rompono la desmogleina 1,
che media l'adesione intracellulare nello strato granuloso dell'epidermide. Non c'è citolisi né infiammazione.
 
 
• Enterotossine 
Le eterotossine stafilococciche sono strutturate per causare intossicazioni alimentari: sono resistenti
all'idrolisi degli enzimi digestivi e sono stabili al riscaldamento a 100 °C. Sono superantigeni: si legano alle
MHC II sui macrofagi, che interagiscono a loro volta con le regioni variabili dei TCR dei linfociti T,
portando al rilascio massiccio di citochine; ciò comporta una eccessiva risposta immunitaria con rischio di
shock. 
La tossina-1 della sindrome da shock tossico 
La TSST-1 è termoresistente e proteolisiresistente. Agisce da superantigene. 
 
Enzimi stafilococcici 
I ceppi di S. aureus possiedono due forme di coagulasi: una legata e l'altra libera. Quella legata può
direttamente convertite il fibrinogeno e provocare la formazione di un coagulo di stafilococchi. Quella libera
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica porta allo stesso risultato reagendo con un fattore delle globuline plasmatiche per formare la stafilotrombina,
simile alla trombina. Questo fattore converte il fibrinogeno in fibrina. La formazione di un coagulo aumenta
la resistenza del batterio alla fagocitosi. Vi sono, poi, altri enzimi che degradano i tessuti dell'ospite: la
ialuronidasi, la fibrinolisina (o stafilochinasi, che scinde i coaguli), le lipasi, le nucleasi e le lattamasi. 
 
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 45. Staphylococcus: epidemiologia
 
Gli stafilococchi sono ubiquitari. Soprattutto presenti nelle pieghe della pelle, nell'orofaringe, nei tratti
gastrointestinale e urogenitale. In adolescenti ed adulti si trovano spesso a colonizzare il nasofaringe
anteriore. La diffusione dei batteri è molto comune ed è responsabile di diverse infezioni nosocomiali. Si
trasferiscono da soggetto a soggetto mediante contatto diretto o oggetti contaminati. Degno di nota è il
ceppo MRSA di S. aureus, caratterizzato da: resistenza alla meticillina, presenza della tossina leucocidica e
sensibilità alla maggior parte degli antibiotici tranne ai  -lattamici. 
 
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 46. Staphylococcus: sindromi cliniche
 
• Staphylococcus aureus 
Provoca malattie mediante la produzione di tossine o l'invasione diretta dei tessuti. 
 
Sindrome stafilococcica della cute scottata 
La malattia di Ritter (o SSSS) è caratterizzata dall'improvvisa insorgenza di un eritema periorale localizzato
che copre l'intero corpo nel giro di due giorni. È possibile osservare il segno di Nikolsky con conseguente
formazione di vesciche cutanee e desquamazione dell'epitelio. Le vesciche contengono un liquido limpido
privo di microrganismi e leucociti: ciò a causa della natura tossigena della malattia. Colpisce principalmente
neonati e bambini e di solito non ha esito fatale. L'impetigine bollosa è una forma localizzata di SSSS. I pz
hanno vesciche positive alla coltura e l'eritema non si estende oltre i bordi della bolla. È assente il segno di
Nikolsky e la malattia è altamente contagiosa. 
 
Avvelenamento alimentare provocato da stafilococchi 
L'intossicazione è causata dall'ingestione di cibo contaminato dalla tossine, soprattutto carne lavorata,
prodotti ripieni di crema, insalata di patate e gelato. Circa la metà delle intossicazioni ha origine da portatori
con colonizzazione nasofaringea asintomatica. Il batterio raggiunge il cibo, si replica e rilascia la sua
tossina. Riscaldare il cibo porta a morte del batterio ma non inattiva la tossina, che è termostabile. Si
osservano vomito, diarrea, dolori addominali e nausea. Inutile una terapia antibiotica e limitata la protezione
anticorpale in quanto esistono diverse enterotossine sierologicamente distinte. Alcuni ceppi possono causare
un'enterocolite, con diarrea, crampi addominali e febbre (assente nell'intossicazione). 
 
Sindrome da shock tossico (TSS) 
Ha inizio con la crescita localizzata di S. aureus produttori di tossina, nella vagina o in una ferita, seguita dal
rilascio della tossina nel sangue. Al batterio serve un ambiente aerobico e un pH neutro per produrla. Si
osservano febbre, ipotensione e una diffusa eruzione cutanea. Coinvolge diversi apparati e l'intera pelle si
desquama. Una forma particolarmente virulenta di TSS è la porpora fulminante, caratterizzata da febbre,
vaste lesioni cutanee color porpora, ipotensione e coagulazione disseminata.  
 
Infezioni cutanee 
Comprendono l'impetigine, la follicolite, i foruncoli e i favi. L'impetigine, un'infezione superficiale che
colpisce soprattutto i bambini, si sviluppa soprattutto sul viso e sugli arti: si forma una piccola macula che
diventa una pustola che, se rotta, porta a formazione di croste. La follicolite è un'infezione piogena dei
follicoli piliferi: la base del follicolo si rialza e si arrossa. I foruncoli, una derivazione della follicolite, sono
grossi noduli rilevati e dolenti. I favi si producono quando i foruncoli si uniscono  e si estendono al tessuto
sottocutaneo: febbre e brividi indicano la diffusione sistemica dei batteri. 
 
Batteriemia ed endocardite 
Lo S. aureus è una causa comune di batteriemia, di solito im seguito ad infezione cutanea. La batteriemia
può espandere l'infezione ad altri distretti, compreso il cuore. L'endocardite da S. aureus è una malattia
grave, con febbre, brividi e dolori pleurici causati da emboli polmonari. 
 
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica Polmonite ed empiema 
Una polmonite da S. aureus si può osservare in pz con patologie respiratorie preesistenti. Le radiografie
mostrano la presenza di infiltrazioni a chiazza con ascessi dovuti alla capacità del microrganismo di
secernere tossine citotossiche ed enzimi. I ceppi MRSA possono provocare polmonite necrotizzante. Nel
10% dei pz con polmonite si verifica empiema. 
 
Osteomielite e artite settica 
L'osteomielite (un'infezione di ossa e cavità midollare) si può avere in seguito a batteriemia e di solito
interessa le metafisi. È caratterizzata da febbre e dolore localizzato. Solo negli adulti si osserva un focolaio
isolato noto come ascesso di Brodie. 
Lo S. aureus è la causa principale di artite settica nei pz sottoposti a iniezioni intra-articolari. È sostituito da
Neisseria gonorrhoeae nei pz sessualmenti attivi. È caratterizzata da un'articolazione dolente ed eritematosa,
con accumulo di pus.  
 
• Staphylococcus epidermidis e altri stafilococchi coagulasi-negativi 
 
Endocardite 
I microrganismi possono infettare le valvole cardiache naturali o artificiali. In realtà sono gli streptococchi
ad essere principalmente associati a endocardite delle valvole naturali mentre gli stafilococchi sono una
delle principali cause di endocardite delle valvole artificiali, introducendosi, probabilmente, durante la loro
sostituzione. La formazione dell'ascesso può provocare la separazione della valvola a livello della sutura ed
una insufficienza cardiaca di tipo meccanico. 
 
Infezioni da cateteri e shunt 
Più del 50% delle infezioni da protesi, cateteri e shunt sono causate da stafilococchi coagulasi-negativi. Ciò
è dovuto alla loro capacità di produrre una capsula gelatinosa con la quale si legano a tali strumenti. Da
citare, poi, le infezioni da protesi articolari, che richiedono la sostituzione della stessa. 
 
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 47. Staphylococcus: diagnosi di laboratorio
 
Microscopia 
Cocchi gram-positivi che formano colonie quando coltivati in terreni solidi, ma nei campioni clinici
appaiono come singole cellule o piccoli gruppi. Si osservano stafilococchi nel nasofaringe di pz con SSSS e
nella vagina di pz con TSS, sebbene essi non possano essere differenziati da batteri che normalmente
popolano questi distretti. L'isolamento del patogeno, associato alla presa in esame delle manifestazioni
cliniche del pz, rappresenta la pratica più utile. 
 
Test basati sugli acidi nucleici 
Dato che gli stafilococchi crescono rapidamente in coltura, si utilizzano questi test principalmente per
individuare gli stafilococchi oxacillino-resistenti. 
 
Coltura 
Si usano terreni solidi con sangue di pecora. Crescono bene in condizioni sia aerobie che anaerobie,
formando colonie grandi e uniformi. Le colonie di S. aureus virano gradualmente verso il giallo e sono
emolitiche (per la produzione di tossine, soprattutto la tossina alfa). Se nel campione vi sono batteri di altre
specie, per isolare S. aureus è utile usare terreni selettivi, come l'agar sale-mannitolo, con elevate
concentrazioni di sale (che inibisce la crescita degli altri batteri) e mannitolo (fermentato solo da S. aureus).  
 
Identificazione 
Per differenziare lo S. aureus si possono usare test molto semplici per positività a diversi elementi:
coagulasi, proteina A, fermentazione del mannitolo e DNAsi. Molto utile è l'ibridazione fluorescente in situ
(FISH): sonde artificiali fluorescenti si legano allo S. aureus e vengono individuate al microscopio a
fluorescenza. 
 
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 48. Staphylococcus: trattamento, prevenzione e controllo
 
Dopo l'introduzione della penicillina, questi microrganismi hanno velocemente sviluppato resistenza grazie
all'espressione della penicillasi, che idrolizza l'anello -lattamico della penicillina. La resistenza si diffonde
mediante plasmidi. Sono quindi state messe a punto delle penicilline semisintetiche (meticilline, oxacilline)
ma gli stafilococchi hanno sviluppato resistenza anche ad essi. Si usa, quindi, vancomicina per le infezioni
da MRSA, o anche clindamicina e doxiciclina. Un nuovo approccio è l'utilizzo di anticorpi monoclonali
diretti contro il sito di legame delle proteine MSCRAMM, impedendo la colonizzazione. Gli stafilococchi
sono ubiquitari ma la dose infettante è abbastanza elevata. 
 
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 49. Streptococcus
 
Cocchi gram-positivi tipicamente disposti a coppie o in catenelle. Principalmente anaerobi facoltativi, ma si
osservano anche microbi che necessitano di un'atmosfera con alte concentrazioni di CO2. Sono asporigeni.
Fermentano i carboidrati (con produzione di acido lattico) e sono catalasi-negativi. 
  
Esistono tre schemi di classificazione, basati su:  
• Proprietà antigeniche: gruppi di Lancefield (da A a W) in base all'antigene di Lanciefield (polisaccaride o
ac teicoico) 
• Caratteristiche emolitiche: emolisi completa (), parziale () e assenza di emolisi () 
• Caratteristiche biochimiche 
 
Sfortunatamente gli schemi non si escludono a vicenda.  
Oltre ai vari streptococchi trattati in seguito, è da citare lo S. mutans, tipico del cavo orale e responsabile
della formazione di carie perchè dotato di materiale cariogeno. 
 
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 50. Streptococcus Pyogenes
 
È responsabile di numerose malattie suppurative e non. È la principale causa di faringite batterica ed è
associato anche a patologie letali.  
 
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 51. Streptococcus: fisiologia e struttura
 
Sono cocchi sferici che tendono a formare catene in coltura. Dopo 24 ore di incubazione, si osservano
colonie bianche con ampie zone di -emolisi. La struttura di base della parete è costituita da uno strato di
peptidoglicano. Ci sono antigeni gruppo- e tipo-specifici. Il carboidrato gruppo-specifico (antigene del
gruppo A di Lancefield) è un dimero di N-acetilglucosamina e ramnosio ed è usato per classificare gli
streptococchi di gruppo A dagli altri. La proteina M è la principale proteina tipo-specifica associata ai ceppi
virulenti. È formata da due catene polipeptidiche unite a formare una struttura ad -elica. È ancorata alla
membrana citoplasmatica, si estende attraverso la parete e sporge al di fuori della superficie. L'estremità N-
terminale è responsabile della diversità antigenica osservata tra i sierotipi specifici delle proteine M. Quelle
di classe I presentano antigeni esposti, quelle di classe II no. Solo i batteri con quelle di classe I causano
febbre reumatica.  
Altri importanti elementi della parete cellulare sono le proteine di superficie tipo-M, l'acido lipoteicoico e la
proteina F (lega la fibronectina).Questi ultimi due elementi sono adesine. Alcuni ceppi di S. pyogenes
formano una capsula esterna a base di acido ialuronico, indistinguibile dall'acido ialuronico dei tessuti.  
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 52. Streptococcus: patogenesi e immunità
 
Infezioni iniziali ospite-batterio 
S. pyogenes possiede vari meccanismi per evitare l'opsonizzazione e la fagocitosi. La capsula di acido
ialuronico è poco immunogena e interferisce con la fagocitosi. La regione conservata della proteina M puó
legare il fattore H del siero, che è una proteina regolatrice della via alternativa di attivazione del
complemento. Il componente C3b del complemento è un importante mediatore della fagocitosi ed è reso
instabile dal fattore H. Pertanto, quando C3b si lega alla proteina M, viene degradato dal fattore H e la
fagocitosi viene inibita. Il legame del fibrinogeno all proteina M blocca anche l'attivazione del complemento
attraverso la via alternativa e riduce la quantità di C3b legato. Infine, tutti i ceppi di S. pyogenes possono
produrre C5a peptidasi, proteina che può inattivare il C5a. L'adesione iniziale alle cellule è un'interazione
debole tra l'acido lipoteicoico e la fibronectina. L'adesione che ne consegue è dovuta all'interazione della
proteina M, della proteina F e di altre adesine con specifici recettori della cellula ospite. Proteina M e
proteina F mediano anche l'invasione delle cellule epiteliali (internaline). 
Gli anticorpi anti-proteina M sono quelli più protettivi, essendo la proteina M il principale fattore di
virulenza (ha anche attività antifagocitaria). La proteina M ha omologie di sequenze con proteine self (crea
le basi per fenomeni autoimmunitari). Ovviamente non tutte le proteine M sono uguali, essendo presente una
parte variabile (più ceppi diversi). 
 
Tossine ed enzimi 
Le esotossine pirogene streptococciche (Spe) sono prodotte da ceppi lisogeni di streptococchi. Quattro
tossine distinte di questa classe (SpeA, SpeB, SpeC e SpeF) agiscono come superantigeni. La streptolisina S
è un' emolisina ossigeno-stabile non immunogena e legata alla cellula, che può lisare eritrociti, leucociti e
piastrine. La streptolisina O è un'altra emolisina in grado di lisare eritrociti, leucociti e piastrine. È
immunogena ed ossigeno-labile. Poichè essa è inibita dal colesterolo contenuto dei lipidi della pelle, i pz
affetti da infezioni cutanee non sviluppano anticorpi anti-streptolisina O. Sono state descritte due forme di
streptochinasi (A e B). Questi enzimi degradano il plasminogeno, formano plasmina, che, a sua volta,
degrada fibrina e fibrinogeno, provocando la lisi dei coaguli facilitando la rapida diffusione di S. pyogenes
nei tessuti. Quattro DNAsi degradano il DNA presente nel pus. Ciò riduce la viscosità e facilita la
diffusione.  
 
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica 53. Streptococcus: epidemiologia
 
Gli streptococchi di gruppo A possono colonizzare l'orofaringe di ragazzi e giovani adulti sani in assenza di
malattia clinicamente osservabile. Tuttavia, l'isolamento di S. pyogenes in un pz con faringite è considerato
significativo. Si diffonde da persona a persona attraverso aerosol. L'affollamento che spesso si verifica nelle
classi e negli asili aumenta la possibilità di diffusione della malattia, specialmente nel periodo invernale.  
Salvatore Volpe Sezione Appunti
Microbiologia Medica