Bacillus Anthracis

Bacillus anthracis è un bacillo di notevoli dimensioni, con tendenza a disporsi in catene anche molto lunghe che, essendo gli estremi cellulari squadrati (anziché arrotondati come nella maggior parte degli altri bacilli), assume l'aspetto classico che viene indicato come “a canna di bambù”. Egli è un Gram-positivo, sporigeno e provvisto di una capsula molto evidente. Aerobio-anaerobio facoltativo, cresce meglio in presenza di ossigeno e la produzione di spore si verifica soli in ambiente aerobio. La capsula è di natura polipeptidica ed è formata da un polimero dell'acido D-glutamico. Nel caso di infezione per via transcutanea, provocata da ferite aperte, le spore, che si ritrovano negli spazi intracellulari, vanno rapidamente incontro a germinazione con produzione delle forme vegetative che resistono alla fagocitosi soprattutto grazie all'azione antifagocitaria della capsula che rappresenta il principale fattore di virulenza del bacillo insieme alla pericolosa tossina prodotta da questo microrganismo. Nel caso di infezione per via inalatoria, invece, le spore vengono captate dai macrofagi alveolari nei cui fagosomi essi sopravvivono, dando poi luogo alle forme vegetative (bacilli) che vengono trasferite attraverso la barriera alveolare dagli stessi macrofagi, dai quali i bacilli si liberano, per immettersi negli spazi tissutali extracellulari o ematici (setticemia), in seguito alla morte ed alla lisi dei macrofagi causata dall'azione della tossina carbonchiosa.  Nel caso, infine, di infezione gastrointestinale, simile a quella transcutanea, le spore invadono la mucosa intestinale grazie all'ingestione di carne poco cotta di animali infetti. Quest'ultimo tipi di infezione ha un alto tasso di mortalità soprattutto nei paesi poco sviluppati. Bacillus anthracis, comunque, in tutti e tre i tipi di infezione elimina nell'ambiente una serie di esoenzimi (fosfolipasi-C, proteasi, collagenasi) che probabilmente contribuiscono alla patogenesi del danno dell'organismo infettato. In generale, la capacità che hanno tutti i bacilli appena descritti di codificare l'insieme delle tossine e dei caratteri patogeni, risiede in grandi plasmidi. Questi possono essere trasferiti a batteri deficienti per tali caratteristiche, ad esempio il plasmide che codifica per la delta tossina (pXO11) di B. thuringiensis può essere trasferito in B. cereus, che non ha questa caratteristica, inducendolo a produrre tale tossina come vale lo stesso per il plasmide (per la tossina pXO1, per la capsula pXO2) della capsula di B. anthracis. Tutto questo che avviene tramite processi coniugativi tra i diversi batteri può portare ad un evoluzione patogena di specie apatogene e viceversa e quindi risulta essere di grande interesse medico. Comunque, la tossina carbonchiosa è formata da tre componenti nessuno dei quali è tossico da solo, denominati rispettivamente, fattore I (edema factor o EF), fattore II (protective antigen o PA) e fattore III (lethal factor o LF). I fattori attivi, responsabili della tossicità della tossina sono i fattori I e III. Il fattore II, invece, rappresenta il componente della tossina che rende possibile l'ancoraggio e la penetrazione degli altri due fattori nella cellula bersaglio. I tre componenti della tossina sono secreti separatamente dal batterio ed in porzioni variabili. Il meccanismo d'azione inizia con il fattore II che una volta ancorato alla superficie cellulare viene attaccato da proteasi di membrana che ne distaccano un frammento di circa 20 kD, coprendo una porzione della molecola che, a questo punto, rappresenta un “recettore” in grado di consentire l'ancoraggio del fattore I (EF) e del fattore III (LF). A questo punto il fattore I provoca un netto incremento della concentrazione intracellulare di AMP-c ed una serie di conseguenti perturbazioni metaboliche di cui la più evidente è l'accumulo di liquidi negli spazi intracellulari ( la lesione cutanea o “pustola”, tipica dell'infezione carbonchiosa, è caratterizzata da un edema locale assai intenso). A questo punto, il fattore III (LF) è in grado di attaccare alcune chinasi che intervengono nelle cascate di segnali indotte da diversi stimoli di membrana, bloccando l'attivazione di numerosi fattori trascrizionali, come NfκB coinvolto nell'attivazione di geni che codificano diverse interleuchine e vari effettori della risposta immune). L'interesse per la vaccinazione umana nei Paesi industrializzati è stata per molti anni accantonata fino a quando dopo il secondo conflitto mondiale, ha subito un risveglio  a causa del possibile impiego di aerosol di spore carbonchiose come strumento di guerra biologica o di atti di bioterrorismo. Ciò a portato, sul finire del 1950, alla messa appunto negli USA ed in Gran Bretagna di vaccini acellulari allestiti con il precipitato delle proteine totali del filtrato di colture microbiche allestite in terreno liquido semi-sintetico.