Neisseria: fisiologia e struttura

Sono batteri aerobi (le specie patogene richiedono ambiente con CO2 al 5-10%), gram-negativi, di forma coccoide e disposti a coppia (diplococchi). Sono immobili e non formano endospore. Tutte le specie sono ossidasi-positive e la maggior parte produce catalasi. N. gonorrhoeae produce acido ossidando glucosio, mentre N. meningitidis ossidando sia glucosio che maltosio. N. meningitidis mostra crescita variabile su agar nutriente e N. gonorrhoeae è un microrganismo esigente, che richiede terreni complessi per la crescita. Tutti i ceppi di N. gonorrhoeae richiedono cisteina e una fonte di energia (glucosio, piruvato, lattato) per crescere e molti ceppi richiedono una supplementazione del terreno con amminoacidi, vitamine, purine e pirimidine.  Quindi N. gonorrhoeae non cresce su agar-sangue ma su agar-cioccolato e altri terreni arricchiti. La temperatura ottimale di crescita va da 35 °C a 37 °C. Il maggior fattore di virulenza per N. meningitidis è la capsula polidaccaridica e differenze antigeniche in essa sono alla base della suddivisione in sierogruppi di questi batteri. Possiedono, inoltre, pili che mediano una serie di funzioni, inclusi l'adesione alle cellule dell'ospite, il trasferimento di materiale genetico e la motilità. Essi sono composti da subunità proteiche ripetute, dette piline. Le proteine poriniche formano pori sulla membrana esterna e N. gonorrhoeae e N. meningitidis hanno due geni per le porine, porA e porB. Tuttavia porA è silente in N. gonorrhoeae: porB è la maggiore proteina della membrana esterna e deve essere funzionale affinché il microbo possa sopravvivere.  PorB è importante per la virulenza di N. gonorrhoeae. Proteine porB possono interferire con la degranulazione dei neutrofili e facilita l'invasione delle cellule epiteliali. Le proteine Opa (proteine di opacità) sono una serie di proteine di membrana che mediano il legame con cellule epiteliali e fagociti. N. gonorrhoeae appare opaco in coltura quando esprime queste proteine e la loro presenza è associata a malattia. Un terzo gruppo di proteine della membrana esterna è rappresentato dalle proteine Rmp, che stimolano anticorpi che bloccano l'attività battericida sierica contro le neisserie.
Il ferro è necessario per la loro crescita. N. gonorrhoeae e N. meningitidis sono in grado di competere per il ferro legando la transferrina delle cellule dell'ospite a specifici recettori batterici di superficie. La specificità di questi legami è probabilmente la ragione per cui questi batteri sono patogeni.
Un altro antigene nella parete cellulare è il lipooligosaccaride (LOS), composto da lipide A e un oligosaccaride centrale ma privo di del polisaccaride O-antigenico che si osserva nel LPS. La porzione del lipide A ha attività endotossinica. Sia N. gonorrhoeae che N. meningitidis rilasciano vescicole di membrana esterna durante la crescita. Queste vescicole contengono LOS e proteine di superificie e possono agire sia potenziando la tossicità endotossino-mediata sia proteggendo i batteri in replicazione legando gli anticorpi diretti verso le proteine.
N. gonorrhoeae e N. meningitidis producono una immunoglobulina A1 proteasi, che scinde la regione cerniera delle IgA1.