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
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Eritrociti lisati
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Sorgenti usuali
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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
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Animale |
Gamma |
Cavia, cavallo, uomo, bue,
coniglio, ratto, pecora
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Uomo |
Delta |
Cavia, cavallo, uomo, coniglio,
ratto, pecora
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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, Fche 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, sciluppatasi 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 precipitazione 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; può avere nei casi no 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 brave 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.
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