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Lo Staphylococcus aureus - Lo Stafilococco aureo

Page history last edited by Zevem 9 years, 6 months ago

 

Dominio

Prokaryota

Regno

Bacteria

Phylum

Firmicutes

Classe

Bacilli

Ordine

Bacillales

Famiglia 

Staphylococcaceae

Genere 

Staphylococcus

Specie 

S. aureus

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 Morfologia 

Le cellule di Staphylococcus aureus, come quelle di tutti i membri appartenenti alla famiglia del genere Staphylococcus, si presentano come sfere dal diametro di circa un micron, immobili come tutti i cocchi patogeni, che assumono nei preparati fissati e colorati (sopratutto se derivati da colture su terreni solidi) una caratteristica disposizione a grappolo: non sono però rare, soprattutto nelle colture liquide e nei prodotti patologici, le formazioni isolate, a coppia o a breve catenella.

Staphylococcus aureus, sui terreni solidi, cresce formando colonie circolari, di consistenza butirrosa, ma si differenzia dalle altre specie di stafilococchi perché normalmente produce un pigmento che può variare dal giallo chiaro al giallo-arancio, anche se in alcuni casi sono stati osservati ceppi apigmentati e altri con un lieve colore giallo-citrino; questi stipiti di stafilococco vengono rispettivamente denominati albus e citreus

Altra caratteristica distintiva di S. aureus è la capacità della sua membrana cellulare di trattenere il colorante basico (ovvero idrofilo)  utilizzato durante la colorazione di Gram (tra i più comuni ricordiamo il cristalvioletto, il violetto di genziana e il violetto di nicolle); capacità data dalla quantità di peptidoglicano (mureina) ed acidi teicoici (polimeri di alcoli polivalenti come glicerolo o ribitolo), contenuti in essa: presenta amminozuccheri ai quali sono legate corte catene di aminoacidi che conferiscono stabilità e consistenza a tale strato; ciò fa di S. aureus un Gram-positivo.

La sua capsula polisaccaridica è fondamentalmente composta da un polimero di acidi uronici e sono almeno 13 i polisaccaridi distinguibili.

Alla superficie della cellula batterica sono presenti diverse proteine che possiedono la capacità di interagire con altre strutture proteiche dell'organismo umano (per esempio il fibrinogeno, il plasminogeno, la lamina ecc...)

Queste proteine, proprio per la capacità posseduta, fungono da adesine e tra queste va ricordata una proteina denominata clumping factor (fattore di aggregazione) che interagisce con il fibrinogeno, legandolo e inducendone la precipitazione sulla superficie della cellula batterica: sul vetrino, in conseguenza di ciò è possibile notare ammassi di cellule batteriche (da cui deriva il termine clump).

Altra proteina di notevole significato è la proteina A, situata nella parete cellulare, che può legare la porzione (Fc) di alcune immunoglobuline (chiamate anche anticorpi) provocando diverse conseguenze, quali l'inibire la fagocitosi del batterio, attivare il sistema del complemento e provocare delle reazioni di stimolazione della moltiplicazione linfocitaria, questa proteina, posseduta da circa il 90% dei ceppi di S. aureus, è stata legata ad una matrice insolubile, e questo preparato commerciale si è rilevato utile per l'assorbimento specifico degli anticorpi da una miscela di altre proteine. 

Per l'individuazione degli stipiti di Staphylococcus aureus patogeni si attribuisce una discreta importanza ad alcune caratteristiche culturali e metaboliche: nessuna di esse ha per sè un valore assoluto, tuttavia, prese nel loro insieme, forniscono un buon criterio di giudizio:

  1. gli stafilococchi fermentano la mannite (C6H14O6, un carboidrato simile al comune glucosio);
  2. sui terreni al sangue producono di norma emolisi (processo di distruzione dei globuli rossi);
  3. messi a contatto con plasma umano o di animali reso incoagulabile con ossalato, lo coagulano: ciò è dovuto alla produzione di coagulasi.

Oltre che per la caratteristica pigmentazione lo staphylococcus aureus si differenzia dalle altre specie di stafilococchi anche per determinanti antigeni (macromolecole capaci di reagire con i prodotti del sistema immunitario) specie-specifici, localizzati nella parete: due di essi sono di natura polisaccaridica, essendo costituiti da acidi teicoici composti da ribitolo + a-N-acetilglucosamina (polisaccaride 263) e da ribitolo + b-N-acetilglucosamina (polisaccaride A); un terzo antigene gene-specifico è invece di natura proteica (antigene A) ed è dotato di azione antifagocita (circa il 90% dei ceppi di Staph. aureus la possiede). 

Un'importante tipizzazione degli stafilococchi produttori di coagulasi si ottiene saggiandone la sensibilità ad una serie di fagi specifici: si distinguono quattro gruppi fagici principali.

Esiste una netta correlazione tra tipo fagico e tipo sierologico, nel senso che assai di frequente stipiti appartenenti allo stesso tipo fagico sono ascrivibili allo stesso sierotipo.

Per la distinzione pratica in gruppi fagici in pratica si pone una piccola goccia per ciascun gruppo fagico su di una piastra prevalentemente seminata con il ceppo di  S. aureus in esame, dopo circa 18 ore le placche chiare di lisi permetteranno di asseganre il ceppo sconosciuto a in dei gruppi fagici riportati in tabella.

Gruppo

Numero dei fagi

29, 52, 52A, 79, 80 
II  3A, 3C, 55, 71 
III  6, 42E, 47, 53, 54, 75, 77, 83A, 84, 85 
IV  42D 
Non raggruppati  81, 187 

Un'ulteriore distinzione può essere fatta  impiegando singoli fagi all'interno di ciascun  gruppo, ma la tipizzazione sierologica di S. aureus in sottotipi è difficoltosa, e in genere solo i grandi centri diagnostici sono attrezzati per queste procedure.

 

 

 

 Ciclo vitale                                                                                                            

Come tutti i membri della famiglia delle Staphylococcaceae, S. aureus è asporigeno, ovvero non è in grado di produrre spore, cioè un rivestimento che rende la cellula, in condizioni di scarsa nutrizione o ambiente sfavorevole, estremamente resistente a marcate variazioni termiche o ai disinfettanti.

S. aureus è un batterio chemiorganotofico, trae ovvero energia da molecole organiche, ciò gli consente di essere anaerobio facoltativo, che gli permette di sopravvivere anche in assenza di ossigeno libero, utilizzando la fermentazione di un gran numero di zuccheri per formare acidi al fine di ottenere sostentamento, mentre in presenza di ossigeno produce acido acetico e anidride carbonica; grazie a questa capacità S. aureus è in grado di sopravvivere anche in ambienti sterili e senza ossigeno, come per esempio in confezioni sottovuoto.

Altra caratteristica che consente a S. aureus di sopravvivere in condizioni ad altri batteri sfavorevoli è la notevole alofilia risultando, infatti, in grado di procedere allo sviluppo anche in ambienti che vedono un'elevata concentrazione (7,5%) di NaCl (sale).

Tra i numerosi enzimi che la cellula stafilococcica secerne nel mezzo ambiente, alcuni sembrano correlati con la sua patogenicità; di particolare interesse sono:

  1. la ialuronidasi, che degrada l'acido ialuronico contenuto nella matrice connettivale, favorendo la diffusione del processo infettivo; l'acido ialuronico, infatti, conferisce alla pelle quelle sue particolari proprietà di resistenza e mantenimento della forma e la sua mancanza determina un indebolimento della cute promuovendo la formazione di rughe ed inestetismi;
  2. la stafilochinasi, enzima con funzioni di attivatore del plasminogeno contenuto nel plasma , il quale viene trasformato in plasmina (importante enzima, appartenente alla classe delle idrolasi che degrada molte proteine del plasma sanguigno), enzima proteolitico che discioglie i coaguli di fibrina;
  3. gli enzimi lipolitici, (lipasi, esterasi, fosfatidasi), che consentono agli stafilococchi di impiantarsi anche sulle aree cutanee più ricche di secrezioni sebacee, le quali hanno, com'è noto, un'attività antibatterica;
  4. la coagulasi, un enzima extra cellulare che attiva un fattore della coagulazione (Coaugulase Reactin Factor, o CRF) normalmente presente nel plasma (probabilmente la protrombina) che causa la coagulazione del plasma tramite la conversione del fibrinogeno in fibrina.

Tutti gli stafilococchi produttori di coagulasi sono, per definizione, Staphylococcus aureus, e di conseguenza la produzione di coagulasi è considerata la miglior prova di laboratorio relativamente la patogenicità potenziale di uno stafilococco.

Sono state identificate sette coagulasi extracellulari antigenicamente differenti, da vari stafilococchi, ma l'unico ruolo patogenico proposto per l'enzima è il rivestimento del germe con la fibrina per inibire la fagocitosi. La coagulasi può essere facilmente testata mescolando 0,5 ml di b

rodocuoltura o una sospensione di microrganismi con 0,5 ml di plasma citrato di coniglio.  

In presenza di coagulasi si formerà un coagulo dopo 3-4 ore.

Si deve tener presente comunque che la presenza di coagulasi è una buona prova della potenziale patogenicità dello stafilococco isolato, ma la sua assenza non indica necessariamente la mancanza di patogenicità, in quanto anche ceppi coagulasi-negativi causano infezioni (qualche Autore ritiene che la coagulasi svolga un ruolo importante nella protezione degli stafilococchi dalla fagocitosi, la quale verrebbe inibita dalla formazione di uno strato di fibrina atorno alla cellula batterica);

Oltre alla coagulasi extracellulare, S. aureus è dotato di una coagulasi legata che provoca l'addensamento dei germi quando vengono sospesi nel plasma. La coagulasi legata può convertire direttamente il fibrinogeno in fibrina e non richiede la presenza di CRF per la sua attività.

 

 

 Utilizzo e Controllo

La capacità degli stafilococchi di produrre malattia dipende dalla loro resistenza alla fagocitosi e dalla produzione di tossine.

Il ruolo di alcuni di questi prodotti è ovvio, mentre altri non sembrano essere coinvolti nella produzione della malattia.

Le emolisine stafilococciche, per esempio, a causa dei diversi effetti che provocano su molte cellule, sono chiamate tossine.

Esistono quattro tipi di queste tossine: alpha, beta, gamma e delta che si differenzia tra loro per i caratteri antigenici e per il tipo di eritrociti (o globuli rossi) che lisano preferenzialmente (vedi tabella).

Tipi di emolisine 

Eritrociti lisati 

Sorgenti usuali 

Alpha  Vitello, coniglio, pecora  Uomo 
Beta 

Uomo, bue, pecora (efficace

solo come lisi caldo-fredda a

37°C per 1-2 ore seguita da

incubazione in frigorifero per

tutta la notte 

Animale 
Gamma 

Cavia, cavallo, uomo, bue,

coniglio, ratto, pecora 

Uomo 
Delta 

Cavia, cavallo, uomo, coniglio,

ratto, pecora 

Uomo 

L'alpha tossina è stata molto studiata e si è visto che è tossica per molti tipi di cellule: danneggia la muscolatura liscia e uccide le cellule della pelle (dermonecrotica), ed è letale se iniettata nel topo o nel coniglio (morte in meno di due minuti con un'inoculazione di 100 microgrammi/Kg), inoltre l'apha tossina è tossica per i macrofagi e le piastrine umane, e provoca la degranulazione dei leucociti polimorfonucleati (o globuli bianchi) attraverso la rottura dei loro lisosomi.

La reazione con gli eritrociti comporta un rilascio di K+, seguito da lisi cellulare completa, causa del danno che subisce la membrana.

La beta tossina è conosciuta come un'emolisina caldo-fredda, poichè la lisi eritrocitica richiede un'iniziale incubazione a 37°C seguita da un'icubazione a temperatura frigorifera.  

La tossina è un enzima che reagisce con la sfingomielina (acido grasso, componente della mielina nelle cellule nervose) per spezzare la fosforilcolina, ed il successivo raffreddamento delle cellule porta alla loro distruzione.

Il meccanismo d'azione della gamma tossina non è ben conosciuto: essa lisa facilmente molti eritrociti animali, compresi quelli dell'uomo, e la sua attività è inibita da fosfolipidi.

La delta tossina danneggia molte cellule, compresi gli eritrociti, i leucociti polimorfonucleati, i macrofagi, i linfociti e le piastrine; danno causato dalla reazione dei suoi amminoacidi idrofobici con i fosfolipidi della membrana cellulare.

Altra tossina prodotta da S. aureus è la leucocidina, presente in molti stafilococchi patogeni, formata da due componenti separabili che agiscono sinergicamente per danneggiare i leucociti polimorfonucleati e i macrofagi attraverso un processo complesso e poco chiaro, ancora oggi soggetto d'indagine.

Più rilevante è l'esfoliatina, maggiormente prodotta dagli stafilococchi del gruppo fagico II, codificata da un plasmide, che provoca una dermatite esfoliativa acuta chiamata sindrome stafilococcica della pelle ustionata (necrolisi tossica epidermica), caratterizzata da raggrinzimento e esfoliazione dell'epidermide, con conseguente perdita dei fluidi dalla nuda pelle.          

Poiché lo sfaldamento epiteliale è causato da un'esotossina diffusibile, lo stafilococco infettante può essere presente o no nel derma.

Questa malattia è più comune nei neonati, ma è stata osservata anche in adulti trattati con terapia immunosoppressiva, ma la cosa che sorprende maggiormente è la rarità di questa sindrome, poiché si è dimostrato che circa il 5% dei ceppi di Staphylococcus aureus isolati produce esfoliatina.

Oltre alle esotossine S. aureus produce anche enterotossine, che causano intossicazione alimentare caratterizzata da gravi gastroenteriti (diarrea e vomito), prodotte dalla maggior parte degli stafilococchi coagulasi-positivi.

Sono state descritte sette enterotossine antigenicamente distinte, indicate come A, B, C1, C2, D, E, F, che in alcuni casi, ma non sempre, sono codificate da un fago lisogenico.

Queste tossinfezioni stafilococciche sono molto frequenti in tutti i Paesi del mondo (60-70% delle tossinfezioni alimentari), causate dall'ingestione di alimenti contaminati, in prevalenza latte e tutti i derivati e prodotti ricchi di carboidrati, come i dolci, ma anche carni fresche, conservate e prodotti ittici, prevalentemente freschi.

Gli stafilococchi posso derivare direttamente dagli animali produttori di alimenti e dall'uomo; la causa più frequente di contaminazione è la scarsa igiene del personale impegnato nelle lavorazioni delle merci alimentari, ma anche dalla notevole resistenza del batterio alle marcate variazioni di temperatura:

  • resistono bene alle temperature bassissime (9 mesi a -18°C)
  • resistono debolmente al calore (da 21 a 45°C), a meno che non siano diffusi in prodotti oleosi, ma una proprietà molto importante delle enterotossine stafilococciche è la loro stabilità, è ovvero possibile che una volta formate non siano tutte distrutte anche se il cibo viene cotto ad una temperatura capace di uccidere tutti gli stafilococchi vivi.

Il periodo di incubazione usualmente oscilla da due a sei ore dall'ingestione del cibo contaminato, la durata dei sintomi in forma acuta è minore di 24 ore, anche se il soggetto può sentirsi debilitato per parecchi giorni.

La malattia raramente è fatale. 

Per stabilire se uno stipite di stafilococco è enterotossico ci si può avvalere di una prova biologica, consistente nell'inoculare il filtrato di una brodocoltura dello stipite in esame, sviluppatasi in presenza di CO2, nel peritoneo di un gattino (kitten test) o nel somministrarla per via orale a giovani scimmie (Macacus rhesus): se è presente la tossina, l'animale va incontro a vomito e diarrea.

Metodo più convenzionale è invece la ricerca delle enterotossine mediante la tecnica della precipitazio

ne in gel agar, mettendo a contatto il filtrato della brodocoltura dello stafilococco in esame con un immunosiero specifico, allestito contro preparazioni purificate di enterotossina.

Per quanto riguarda l'azione patogena in generale Staphylococcus aureus si trova nel naso faringe del 20-40% degli adulti, ma questa percentuale aumenta al 50-70% nel caso di portatori ospedalizzati: tali portatori contraggono le infezioni frequentemente tramite le mani, ma nonostante la maggior parte delle persone siano portatori o siano esposte frequentemente all'azione degli stafilococchi coagulasi-positivi, la malattia manifesta (a eccezione dell'intossicazione alimentare) non è un evento frequente in un individuo sano.

Le persone più esposte alle infezioni stafilococciche gravi sono coloro in cui la capacità di fagocitare e distruggere gli stafilococchi non è pienamente sviluppata, o è sensibilmente inibita, come nel caso di neonati, pazienti chirurgici o ustionati, i soggetti trattati con farmaci immunosoppressori o con malattie da deficienze del sistema immunitario.

I malati con infezioni virali delle vie aeree inferiori, quali l'influenza o il morbillo, e i diabetici sono maggior mente sensibili alle infezioni stafilococciche.

La più comune localizzazione dell'infezione stafilococcica riguarda la cute: l'infezione dei follicoli piliferi (apparato pilo-sebaceo) determina un ascesso localizzato o una bollicina (acne, foruncolo, favo) è di sicuro la maggiormente diffusa.

Queste lesioni guariscono spontaneamente ma, specie se irritate, si possono diffondere agli strati sottocutanei della pelle che possono poi continuare a diffondere e costituire lesioni multiple contigue definite come ascessi; queste lesioni sono dolorose e possono richiedere il drenaggio chirurgico prima della guarigione.

S. aureus, da solo o con l'ausilio degli streptococchi di gruppo A, è la causa principale dell'impetigine, infezione frequente nei bambini in età scolare, che solitamente inizia intorno al naso per estendersi poi al viso.

Una forma più grave di infezione stafilococcica è data dallo shock tossico(sindrome stafilococcica da shock tossico o TSSS), descritta per la prima volta nel 1978, con quasi tutti i casi (96%) ricorrenti in donne tra i 12 e 52 anni durante il loro periodo mestruale, causata dall'enterotossina F.

 

Successivi studi epidermiologici e microbiologico hanno stabilito che la malattia risulta spesso dalla colonizzazione vaginale da parte di S. aureus, a causa dell'uso dei tamponi durante il periodo mestruale (nel 1980, 299 casi negli Stati Uniti con 25 morti).

I sintomi, che variano con l'età,  includono febbre, eritema esteso, desquamazione cutanea e ipotensione.

Diarrea e vomito sono comuni all'insorgere della malattia, ma il rischio può essere debellato quasi del tutto dalle donne non utilizzando tamponi, oppure ridurlo non usandoli di continuo durante il ciclo mestruale.

La polmonite stafilococcica è solo raramente un evento primario sano; l'infezione con virus influenzale predispone a infezioni polmonari da stafilococco, che sono gravi e frequentemente fatali (polmonite stafilococcica fulminante) a cui sono particolarmente sensibili i malati di fibrosi cistica.

L'osteomelite stafilococcica è, invece, un'infezione ossea che si manifesta più frequentemente nei bambini al di sotto dei 12 anni e che può avere, nei casi non curati, una mortalità del 25%.

Possono esserne causa infezioni del tessuto adiacente, oppure la diffusione all'osso traumatizzato attraverso la corrente sanguigna.

Altre forme gravi di infezione sono quelle localizzate nella zona neuromeningea (meningiti, ascessi celebrali ecc...) e l'enterite stafilococcica, infezione grave dell'intestino crasso che può far seguito a un trattamento chirurgico gastrointestinale o ad una terapia antibiotica intensiva che abbia distrutto buona parte della flora intestinale.

Si pensa che le lesioni necrotiche della parete intestinale siano dovute alla secrezione di enterotossina da parte dello stafilococco invasore.

Altre manifestazione da S. aureus sono le infezioni delle ferite, attualmente meno frequenti che in era preantibiotica, ma che sono ancora una comune forma di infezione chirurgica ospedaliera.

Il trattamento di Staphylococcus aureus non è tra i più semplici, in quanto sembra essere molto adattabile nel divenire resistente alla terapia antibiotica, per cui in breve tempo molti antibiotici sono divenuti inefficaci, anche se molti ceppi di stafilococchi produttori di penicillinasi possono essere efficacemente trattati con penicillina semisintetica resistente alla penicillinasi, meticillina, pur essendo diventati attualmente più frequenti anche i ceppi resistenti a questo antibiotico.

Bisogna perciò saggiare al più presto la sensibilità agli antibiotici di ogni stafilococco isolato, sebbene la terapia venga in genere iniziata prima che siano disponibili i risultati di tali prove, che una volta iniziata deve essere intensiva, in modo da uccidere tutti i germi prima che possano verificarsi mutazioni tali da comportare un aumento del livello della resistenza del farmaco.

Il controllo è teso innanzitutto a proteggere gli individui più esposti a infezioni stafilococciche: i reparti per neonati e le sale operatorie sono aree particolarmente pericolose, per cui in esse devono essere applicate procedure di asepsi molto rigide.

Nel caso di infezioni ospedaliere lo stafilococco responsabile deve essere tipizzato con il fago specifico e si deve procedere al controllo di tutto il personale per localizzare l'origine dell'organismo. 

 

 

 

 Links e Riferimenti Bibliografici

  • "Microbiologia medica" - Prescot- Settima edizione (2009)
  • "Elementi di microbilogia medica" - Monduzzi editore - 1979 
  • "Microbiologia medica" - A. Volk -1990 

 

 

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