Microbiologia: Curva di Crescita Batterica, Struttura Celle Batterica e Virus, Appunti di Microbiologia

Scarica Microbiologia: Curva di Crescita Batterica, Struttura Celle Batterica e Virus e più Appunti in PDF di Microbiologia solo su Docsity! microbiologia : scienza che studia quegli organismi talmente piccoli, che per poterli osservare è necessario un microscopio. Ovviamente vedremo che quando parliamo di microscopi, li associamo a delle dimensioni e a degli organismi: abbiamo degli organismi più grandi e organismi più piccoli, per esempio i virus sono osservabili solo attraverso microscopio elettronico (non è possibile osservarli con microscopio ottico, col quale è possibile, invece, osservare batteri e miceti). La microbiologia ha inizio con gli studi di Anton Van Leeuwenhoek, fu il primo ad osservare con un microscopio rudimentale la presenza di mini organelli che descriveva molto accuratamente,inizialmente si pensava che gli organismi si generassero spontaneamente dalla materia organica in decomposizione. Per verificare ciò ci sono stati vari esprimenti: -esperimenti di Redi: attraverso i quali dimostrò che gli organismi non si generavano dagli esseri viventi spontaneamente prendendo dei barattoli con dei pezzi di carne all’interno, alcuni li coprì con una retina mentre altri li lasciò aperti: dimostrò così che le larve si sviluppavano solo nei pezzi di carne dove non c’era la retina (la mosca si doveva poggiare sulla carne altrimenti le larve non si sviluppavano spontaneamente). -esperimenti di Spallanzani: dimostrò che prendendo un infuso di carne e facendolo bollire per poi chiuderlo ermeticamente, questo brodo rimaneva limpido. Molti obiettarono che questo succedeva perché c’era poca aria e quindi ci furono i famosi esperimenti di Pasteur :utilizzò questi contenitori, detti “a collo di cigno”, faceva bollire il brodo all’interno di questi contenitori dimostrando che, nonostante questi contenitori fossero a contatto con l’aria esterna, i brodi rimanevano sterili. A Pasteur si deve la prima vaccinazione antirabbica. Quando un batterio cresce in brodo questo diventa torbido. La crescita si può rappresentare con “curva di crescita batterica” che ci permette di differenziare sull’asse delle X il tempo,sull’asse dell Y il nº dei batteri. La curva rappresentata è divisa in 4 fasi: latenza(varia da batterio a batterio,in base alla ricchezza o povertà del terreno che uso:più e ricco meno tempo ci mette a moltiplicarsi),esponenziale (moltiplicazione della cellula,crescita costante),stazionaria(equilibrio tra cellule nuove e morte) e morte . -Robert Koch: isolò il Bacillus anthracis (bacillo sporigeno) perché è in grado di indurre questa infezione tra molti animali, che si contaminano quando assumono foraggio nei mangimi contaminati da spore batteriche. Occasionalmente questa infezione può essere trasmessa dagli animali all’uomo e di conseguenza si parla di Antrace cutanea, polmonare e gastrointestinale. DISPOSITIVI DI PROTEZIONE INDIVIDUALE guanti, camice, occhiali di protezione. -chiamati così perché sono oggett che puoi usare soltanto tu e non puoi prestarlo a nessuno . DISPOSITIVI DI PROTEZIONE COLLETTIVI Cappa a flusso laminare,cappa chimica: sono dispositivi di protezione collettivi perché non posso comprare una cappa per ogni individuo, quindi ce n’è una sola che funge da protezione per tutti gli operatori che vi lavorano all’interno. -Nel laboratorio di microbiologia possiamo trovare sicuramente una cappa a flusso laminare, un’autoclave (che è un dispositivo che sfrutta il vapore sotto pressione per sterilizzare) e degli incubatori (è uno strumento che mantiene costante la temperatura) Se lavoro un campione biologico sotto la cappa a flusso laminare, c’è un flusso continuo che ricircola all’interno della cappa che passa attraverso i filtri, detti filtri HEPA, che assicurano la sterilità all’interno di questa cappa. All’interno del laboratorio tutto è sterile, quando parlo di ambiente sterile parlo di un ambiente privo di microrganismi e spore batteriche. Perché deve essere tutto sterile quando si lavora in laboratorio clinico? Per non contaminare. ES: se vi è mai capitato di fare un’urinocoltura e andate a comprare il bicchierino in farmacia o al supermercato, vedete che sopra c’è scritto “STERILE”: significa che è stato sottoposto a un procedimento di raggi gamma, grazie al quale si ha l’eliminazione di tutti i microrganismi, incluse le spore batteriche anche se non tutti i batteri formano spore,ad esempio i batteri sporigeni, quando si trovano in difficoltà formano delle strutture di resistenza grazie alle quali possono resistere anche anni nell’ambiente. -Come facciamo a sapere se l’autoclave funziona o no? Facciamo un saggio almeno una volta al mese utilizzando una fialetta che si trova in commercio contenente un terreno che ha all’interno un batterio con le spore che cambia colore quando si trasforma in una cellula vegetativa. Alla fine di questo ciclo se l’autoclave non ha funzionato succederà che la cellula ha germinato e quindi ha cambiato colore. TECNICHE DI LABORATORIO: -Esame colturale: isolare il microrganismo in coltura pura per fare un antibiogramma e verificare solo quella colonia (struttura macroscopicamente evidente). Quando prelevo un campione mi trovo davanti una coltura mista: devo quindi selezionare quei microrganismi attraverso le colonie che possono essere i potenziali patogeni. Quando arriva un campione in laboratorio non faccio solo la tecnica colturale ma ci sono delle tecniche supplementari che mi fanno arrivare a quello che si chiama genere e specie. Se io dico Escherichia coli, dico genere: Escherichia, specie: coli. -MALDI-TOF : in grado di identificare genere e specie di un batterio in 5 minuti. -Tecniche molecolari: (la più importante è la reazione a catena della polimerasi, PCR) hanno rappresentato una svolta perché ci permettono di partire direttamente dal campione (filamento di DNA). Fondamentale per quei campioni clinici dove mi serve subito una risposta: la tecnica colturale minimo mi richiede 24-48 ore perché i batteri non formano subito le colonie. Questa tecnica ideata da Mullis è stata resa possibile grazie al fatto che è stato isolato da un batterio termofilo, l’enzima taq polimerasi (taq: batterio Thermus aquaticus, batterio che possiede una polimerasi che lavora bene ad elevate temperature ). -Perché mi serve una polimerasi che può lavorare ad alte temperature? Perché la prima fase (denaturazione) avviene a 85 gradi, fase in cui la doppia elica si separa. È vero che la tecnica molecolare ha significato una svolta, però attenzione! Perché se io devo studiare un ceppo microbico devo necessariamente avere le colonie, da lì posso partire per fare il mio studio fenotipico. - antibiogramma:test che serve per determinare la sensibilità di un batterio a determinati antibiotici, viene fatto nel caso in cui viene svelato un batterio e quindi si va a determinare qual è l’antibiotico che è efficace prelevando dei campioni colturali (sangue,urine) che vengono poi mandati al laboratorio della microbiologia per essere analizzati. Se nel terreno di coltura c’è un’effettiva crescita di uno o più microrganismi, quel campione viene messo a contatto con dischetti imbevuti di antibiotico e seconda del suo comportamento si valuta qual è l’antibiotico più efficace. -L’obiettivo dell’antibiogramma è valutare se il microrganismo riscontrato è sensibile o resistente ai vari antibiotici. Quando un microrganismo è “sensibile” ad un antibiotico significa che la somministrazione di quella molecola è in grado di debellarlo. Quando invece è “resistente” significa che quell’antibiotico sarà inefficace nei confronti di quel batterio Nel caso di sospetta infezione batterica abbiamo dei campioni biologici (a sinistra) che possono essere sangue, feci, urine, tamponi, biopsie, ecc. -DIAGNOSI DIRETTA: andare ad identificare direttamente il microrganismo -DIAGNOSI INDIRETTA: studio sul siero del paziente MICROBIOTA: popolazione microbica presente in un determinato ambiente. Parlo di ambiente perché quando parliamo di microbiota non parliamo solo del nostro organismo, ma possiamo parlare anche di un animale -popolazione microbica: Significa che sono presenti batteri, virus e miceti, delle pubblicazioni che dicono che sono presenti anche dei protozoi mentre nella vecchia definizione di flora microbica normale dicevamo “popolazioni microbiche presenti su cute e mucose di persone sane” Quando parliamo di materiale genetico associato a questa popolazione microbica parliamo di microbioma. Dove sono presenti queste popolazioni microbiche? A livello delle mucose, in parte anche al livello della cute. Fino a poco tempo fa si riteneva che alcuni distretti del nostro organismo fossero sterili (placenta,polmoni),quindi che non ci fossero delle popolazioni microbiche; invece si sta mettendo in evidenza sempre di più il fatto che i distretti che consideravamo sterili sono colonizzati da microrganismi collegati l’uno all’altro che formano delle comunità nelle quali si scambiano informazioni, in perfetto equilibrio metabolico. Quando è presente l’equilibrio, l’individuo è in salute. -Perché è importante che ci siano così tante popolazioni microbiche nel nostro organismo, qual è la loro funzione? Queste popolazioni tengono occupati dei recettori che non sono occupati dal potenziale patogeno, quindi all’assenza di queste, il patogeno prende il sopravvento. I fattori che possono spostare l’equilibrio possono essere le malattie, abuso di sostanze, cattiva alimentazione, età. differenza tra i miceti e i batteri: ovviamente il volume cellulare è importante,la presenza della membrana nucleare nel caso dei miceti,la presenza di tutte le membrane all’interno della cellula stessa, il fatto che siano presenti steroli nella membrana citoplasmatica e la parete cellulare costituita da polisaccaridi complessi. -Quando parliamo di batteri parliamo di multi resistenza: molti batteri che circolano in ambiente ospedaliero sono muti resistenti: sono resistenti a 3 o più classi di antibiotici che normalmente vengono usati in ambito ospedaliero. Purtroppo ci sono dei ceppi batterici che sono resistenti a tutti gli antibiotici,in questo caso parliamo di ceppi XTR. L'antibiotico-resistenza non è dovuta solamente all’assunzione di antibiotici in terapia ma deriva da: ● Un accumulo di prescrizioni di antibiotici non solo in ambito clinico ma anche in agricoltura. Fino al 2006 alcuni antibiotici venivano dati agli animali per aumentare la loro crescita,ad oggi non si usa più ma vengono usati in ambito veterinario. ● Non terminiamo le cure antibiotiche:se il medico dice che dobbiamo prendere l’antibiotico per 5 giorni, così deve essere fatto. CELLULA BATTERICA cellula procariotica, caratterizzata dall’assenza della membrana nucleare e di tutte le membrane e compartimentazioni che troviamo nella cellula eucariotica. Il fatto che i mitocondri, presenti normalmente nella cellula eucariotica, siano simili alla cellula in sé, in quanto c’è del materiale genetico, ci ha fatto pensare a una teoria simbiotica: si pensa che i mitocondri derivino da batteri fagocitati da una cellula eucariotica primordiale. Il citoplasma di una cellula batterica è molto semplice: poveri dettagli morfologici (assenza di reticolo endoplasmatico,mitocondri), presenza di vapori che hanno la funzione di materiale nutritivo. Partendo dall’interno di una cellula batterica,troviamo al centro il nucleoide. Ciò significa che non avendo una membrana nucleare il materiale genetico è sparso nel citoplasma e sta in una zona specifica della cellula ovvero nel nucleoide. NUCLEOIDE: zona nel quale è presente il cromosoma, normalmente è circolare a doppia elica ma ci sono delle rare eccezioni. -genoma batterico: cromosoma nel quale sono presenti geni fondamentali per la replicazione del gene stesso, possono esserci elementi extra cromosomali sotto forma di plasmidi ( piccole molecole molto importanti perché possono essere trasferite da una cellula batterica a un’altra e possono trasferire i fattori di virulenza e di resistenza agli antibiotici) ECCEZIONI : c’è un batterio che in realtà è un gruppo di batteri genotipicamente simili (complex), che ha un genoma inusuale perché ha più cromosomi. capsula: struttura che può essere presente sia nei batteri Gram positivi che nei batteri Gram negativi, prodotto dalla cellula batterica. Può essere costituita da : -un unico polisaccaride (e quindi parliamo di capsula omopolimerica) -da più polisaccaridi diversi (eteropolimerica). Questa capsula ovviamente è di natura polisaccaridica, ma c’è una rara eccezione in cui è di natura proteica, per esempio nel caso del Bacillus anthracis. FUNZIONI DELLA CAPSULA: Protegge la cellula, la nasconde da strutture antigeniche Ma a volte ha funzione antigenica: Per esempio, lo Streptococco ha una capsula che normalmente non viene riconosciuta dall’ospite e in questo caso parliamo di mimetismo antigenico. In laboratorio è molto semplice mettere in evidenza la presenza della capsula: facendo una semplice colorazione con l’inchiostro di china che non penetra all’interno della capsula e quindi è molto facile evidenziarla. Sono presenti i ribosomi (RNA ribosomiale e proteine) organuli preposti alla sintesi proteica: sono più piccoli, questo è importante perché possono rappresentare il bersaglio di alcuni antibiotici. Dopodiché abbiamo la membrana e la parete cellulare, può essere presente o meno la capsula -I lieviti si riproducono prevalentemente per gemmazione. In alcuni miceli le cellule figlie vengono attaccate l’una all’altra formando una gemmazione allungata. Il fenomeno per cui i miceti si presentano sotto forma di lievito o muffe viene chiamato dimorfismo fungino. candida albicans: è un lievito ed è un microrganismo endogeno, lo troviamo all’interno di vari distretti del nostro organismo come la bocca, l’intestino e la vagina. È tenuto sotto controllo dagli altri microrganismi che fanno parte del microbiota ma a volte questo equilibrio può perdersi. A livello vaginale il pH è acido e il microbiota è costituito da lactobacilli (microrganismi che servono per mantenere quell’ambiente non idoneo all'attecchimento dei patogeni; essendo il pH acido un elemento che non piace molto agli organismi patogeni, rende l’ambiente inadatto alla loro proliferazione) Quindi il fatto che a livello vaginale non ci siano lactobacilli, quasi sicuramente, è indice di infezione. -patogeno opportunista: microrganismo che normalmente non causa patologia ma si approfitta delle condizioni dell’ospite: se l’ospite è immunocompromesso e viene a contatto con uno di questi microrganismi, che normalmente non danno patologia, può dare patologia approfittandosene. Succede appunto nella vagina, quando mancano i lactobacilli e la candida albicans prende il sopravvento: il microbiota non controlla più l’ambiente e si crea la disbiosi( momento in cui, al livello del microbiota, non abbiamo più quell’equilibrio che deve esserci un quel determinato distretto) MICOSI :Le micosi umane vengono generalmente distinte in base al luogo o al tessuto in cui ha inizio la colonizzazione fungina e al grado di coinvolgimento tessutale. Le più diffuse sono quelle superficiali ovvero micosi che interessano pelle, cuoio capelluto o unghie, e quelle sottocutanee che invece penetrano all’interno del derma e dei tessuti. Possiamo fare alcuni esempi: -Onicomicosi: fungo che colpisce le unghie, in particolar modo quelle dei piedi. L'unghia colpita si presenta ispessita ed opaca, presentando sotto il bordo tessuto ungueale morto e portando allo scollamento e alla completa distruzione dell'unghia interessata; -Fungo della mano: molto difficile da riconoscere nelle sue prime fasi e solamente dopo qualche tempo manifesta rossore e prurito in un’area circoscritta. L’andamento clinico può essere acuto con la comparsa di vescicole e pustole, oppure di tipo cronico con lesioni di tipo desquamativo. -Micosi vaginale: conosciuta soprattutto come “vaginite da Candida albicans”, si presenta con bruciore e prurito vaginale, gonfiore e perdite maleodoranti. Le possiamo suddividere in base al livello di penetrazione,diffusione dell’infezione nei tessuti e alle caratteristiche specifiche del microrganismo: -superficiali: crescono solo sulla superficie della pelle e annessi cutanei (capelli,peli),nei soggetti immunocompromessi (es.HIV+) la diffusione del fungo può essere patologica -cutanee: strati più profondi della pelle,annessi cutanei e mucose (cute,unghie) -sottocutanee: in grado di penetrare sotto la pelle -sistemiche: solitamente a livello polmonare,coinvolgono organi interni CUTE : barriera meccanica all’ingresso di microrganismi che però possono entrare quando c’è una ferita, perché questa barriera viene completamente rotta. Quando parliamo di malattie infettive dobbiamo far riferimento alle componenti necessarie per la loro trasmissione : AMBIENTE,AGENTE,OSPITE. -Ambiente: luogo dove il microrganismo entra in contatto con l’ospite che può essere non solo un ambiente fisico ma anche un ambiente sociale (scuola, dove le persone stanno strettamente vicine, abbiamo un ambiente di tipo nosocomiale). -L’ospite generalmente è un individuo immunocompromesso -Agente,i Microrganismi: quelli che circolano gli ospedali sono multi- resistenti INFEZIONI NOSOCOMIALI: definite oggi infezioni correlate all’assistenza, sono le infezioni che si prendono durante la degenza, ovvero non erano presenti nel momento del ricovero ma si sviluppano dopo. Chiamate così perché siamo passati a un'assistenza di tipo domiciliare e non ambulatoriale per evitare di sovraccaricare gli ospedali, guardiamo la situazione con il Covid-19. come si trasmettono: per via diretta : da un individuo all’altro come attraverso rapporto sessuale indiretta : attraverso dei vettori e dei veicoli (alimenti, le mani, l’acqua, in ambito nosocomiale potrebbe essere l’utilizzo di un dispositivo medico). -trapianto fecale: pratica usata negli anziani al Gemelli e si è dimostrata molto efficace nel ridurre le infezioni da Clostridium difficile: i clostridi sono batteri sporigeni (formano spore batteriche), è uno dei leader in ambito nosocomiale delle infezioni legate all’utilizzo di antibiotici. L’uso massiccio di antibiotici determina la distruzione delle popolazioni batteriche,l’antibiotico non riconosce il patogeno e di conseguenza il Clostridium difficile può prendere il sopravvento. VIRUS: sono stati definiti come “una cattiva notizia avvolta in una proteina”. Questa è una definizione che ci dice che la struttura di un virus è estremamente semplice in quanto un virus è costituito semplicemente : -CORE : parte centrale costituita da materiale genetico (DNA/RNA) e proteine -CAPSIDE : struttura proteica di rivestimento del materiale genetico,può essere coperto da un rivestimento lipoproteico detto pericapside. Acido nucleico+capside= NUCLEOCAPSIDE Ci sono strutture semplici e complesse: -virus nudi (non possiedono il capside) -rivestiti (quelli che lo possiedono, questi virus acquisiscono il rivestimento quando infettano una cellula ospite attraverso il processo di gemmazione ovvero il processo nel quale i virus infettano la cellula e poi escono da essa acquisendone una porzione) Sono dei parassiti endocellulari obbligati: non avendo la struttura cellulare, per potersi moltiplicare deve necessariamente infettare una cellula ospite che può essere una cellula animale (come le nostre), una cellula vegetale, un micete e anche un batterio. Nel caso in cui un virus infetta un batterio, si chiama batteriofago (virus in grado di infettare una cellula batterica) I virus sono coltivabili su colture cellulari,nella maggior parte dei casi costituite da linee cellulari tumorali (utilizzate perché si riproducono in maniera continuativa) altrimenti posso provare a coltivare un tessuto e in questo caso parliamo di linee cellulari primarie (a differenza delle tumorali si riproducono massimo per 3-4 volte) CARATTERISTICHE VIRUS : Dimensioni inferiore rispetto ai batteri e ai miceti Hanno un ciclo vitale da parassita intracellulare obbligato Siccome non possiedono una organizzazione cellulare per moltiplicarsi si devono impossessare dell’apparato metabolico dell’ospite che hanno infettato Presentano un solo tipo di acido nucleico (o DNA o RNA) Non sono sensibili agli antibiotici. CLASSIFICAZIONE dei virus a DNA o a RNA: -a DNA: forma icosaedrica,i protomeri si distribuiscono in modo diverso formando strutture pentagonali ai vertici e esagonali a livello del corpo (herpes) -a RNA: forma elicoidale, ciascuna di questa struttura esterna è costituita da una serie di protomeri che formano il capside Il ciclo replicativo è formato da una fase precoce suddivisa in 3 parti (assorbimento,penetrazione,replicazione del genoma virale)e una fase tardiva suddivisa in 3 parti (replicazione dei componenti strutturali del virus,maturazione e rilascio della cellula ospite). Il periodo che intercorre tra la penetrazione del virus nelle cellule e la maturazione viene definito periodo di eclissi in quanto il virus non è più visibile nella cellula. Virus a polarità negativa e polarità positiva -Virus a polarità positiva: sintetizzano la RNA-polimerasi, dopo l'infezione (l'RNA è di per sè infettivo) questo vuol dire che il virus entra nella cellula e viene subito tradotto, crea la polimerasi complementare al genoma di RNA che produrrà altri genomi virali per creare nuovi virus. -Virus a polarità negativa: contengono nel capside una RNA-polimerasi, una volta catturata nella cellula infettata precedentemente, sintetizza il filamento di RNA complementare a polarità opposta, così che possa essere tradotto nella cellula infettata e da cui possano essere creati altri genomi virali. -Virus rivestito: penetra in una cellula ospite attraverso l’endocitosi,una volta che il virus è entrato nella cellula ospite dovrà perdere il suo involucro esterno e di conseguenza liberare il suo acido nucleico. Questo porterà poi alla formazione dell’RNA messaggero necessario per produrre le proteine strutturali e funzionali. lla struttura delœï@@°+T - I -