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Lo Staphylococcus aureus - Lo Stafilococco aureo

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Saved by Zevem
on May 5, 2011 at 6:05:14 pm
 

 

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 coorazione di Gram (tra i più comuni ricordiamo il cristalvioletto, il violetto di genziana e il violetto di nicolle); capacità data dalla quantità  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 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 terto 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 brodocuoltura 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 dalta 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, 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.

Si è ipotizzato che la 

 

 

 

 Links e Riferimenti Bibliografici

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