DENTRO IL MICROMONDO: I BATTERI PIU’ PERICOLOSI🦠 🧫

Ultimamente siamo invasi da informazioni riguardanti i virus e soprattutto data l’attuale pandemia da SARS-CoV-2 si parla molto spesso di virus a RNA ed epidemiologia di questi virus.

Noi siamo circondati da microrganismi, anzi noi siamo gli organismi presenti in minor quantità rispetto ai microrganismi che abitano sulla terra.

Conviviamo da sempre con i microrganismi, molti di loro svolgono un ruolo funzionale e spesso vitale per organismi più complessi, come gli animali, ma spesso sono causa di infezioni e patologie anche gravi, se non mortali. Questi stessi batteri, possono però diventare patogeni quando si trovano in una zona del corpo nella quale non dovrebbero essere o quando sono presenti in numero troppo elevato, come può accadere in caso di abbassamento delle difese immunitarie.

Sono microrganismi antichi come il mondo, di cui noi conosciamo la loro storia solo a partire dal 1600, con la prima descrizione di forma batteriche. Ma è solo dopo la seconda metà del 19° secolo che si intuì le funzioni, le capacità fermentative e il potere patogeno.

Prima di descrivere i batteri più pericolosi secondo le ultime stime dell’OMS, vediamo cosa sono e perché sono diversi dai virus.

I BATTERI

I virus e batteri, sono i microrganismi che non riusciamo ad osservare ad occhio nudo, sono molto ma molto piccoli, infatti per identificarli abbiamo bisogno di microscopi. Ma nonostante siano i microrganismi più numerosi sulla terra, sono molto diversi.

Abbiamo già visto che i virus sono dei microorganismi estremamente piccoli, visibili solo al microscopio elettronico, costituiti da materiale genetico (DNA o RNA) racchiuso in un involucro di proteine (capside) e, spesso, anche in una membrana più esterna costituita da fosfolipidi (un tipo di grasso) e proteine, detta pericapside. La loro dimensione è dell’ordine del miliardesimo di metro (nanometro 1nm = 1∙10^-9 metri).

I batteri, invece sono un po’ più grandi, certo, più grandi rispetto ai virus, il loro ordine di grandezza è del milionesimo di metro, ovvero di micrometri (1∙10^-6 metri). I batteri sono dei microrganismi unicellulari (formati da una sola cellula) e sono visibili utilizzando il microscopio ottico.

Inoltre i batteri sono in grado di riprodursi (replicarsi) autonomamente nell’ambiente e anche in vari tessuti del corpo umano, cosa invece impossibile per i virus che sono parassiti obbligati, ovvero possono sopravvivere solo esclusivamente all’interno delle cellule dei tessuti di un organismo, causandone la distruzione o, per alcuni virus particolari, la trasformazione in cellule tumorali. I batteri riescono a vivere nella terra, nell’acqua, nell’aria, negli esseri viventi, uomo compreso e negli alimenti. Nell’essere umano la presenza di alcuni batteri è fondamentale al buon funzionamento dell’organismo: è il caso, per esempio, della flora batterica intestinale. Altri batteri invece, i cosiddetti patogeni, sono causa di malattia.

Possono svilupparsi in forme di aggregazione quali ammassi, catene, filamenti. I batteri fanno parte della classe degli Schizomiceti. Gli agenti eziologici delle malattie infettive o microparassiti sono esseri unicellulari. Alcuni di loro appartengono al regno animale (protozoi), altri al regno vegetale (Schizomiceti e funghi); per un terzo gruppo, e cioè quello dei virus filtrabili, una classificazione in tal senso è ancora oggetto di studio. I batteri sono quindi microrganismi unicellulari, precedentemente inclusi nel regno Procarioti, ma attualmente considerati un dominio a sé stante, quello dei Bacteria.

Creando un nuovo rango tassonomico, il dominio (detto anche impero o superregno), gli esseri viventi sono stati quindi divisi in Archea, Bacteria ed Eucaria. Nella vecchia classificazione, i batteri erano divisi in archeobatteri ed eubatteri; con la nuova sistematica i batteri appartengono ai Bacteria e gli archeobatteri agli Archea. Nei Bacteria sono stati individuati 23 Phyla.

Gli Schizomiceti possono avere varie forme: rotondeggiante (coccaceae), bastoncellare (bacteriaceae), incurvata (spirillaceae) o a spirale (spirochetaceae).

Dal punto di vista morfologico, invece, le parti più riconoscibili dei batteri sono: un involucro, un citoplasma ed un nucleo.

L’involucro è costituito da una capsula (anche se non tutti i batteri ne sono provvisti). I fattori che ne determinano la presenza possono essere genetici ed ambientali. Come sinonimo di capsula possiamo utilizzare anche il termine glicocalice, a causa della natura glicosidica delle sue componenti.

Le capsule non sono essenziali allo sviluppo batterico, anche se può rappresentare un fattore non indifferente alla sopravvivenza del germe in vivo. La membrana cellulare ha una composizione assai complessa e varia a seconda delle diverse specie batteriche.

Nel citoplasma, invece, dove la sua composizione è circa 80% acqua, si svolgono la maggior parte delle reazioni biochimiche.

L’esistenza di un nucleo nella cellula batterica è acquisizione relativamente recente. Molto ricco di acido desossiribonucleico (DNA). Attualmente il nucleo può essere rilevato con diversi procedimenti chimici.

Dalla cellula possono sporgere strutture quali flagelli e pili. I flagelli sono responsabili del movimento dei batteri che posseggono tali strutture. Particolarmente interessante è la capacità dei Procarioti flagellati di muoversi in funzione delle differenze di composizione del mezzo in cui si trovano. Alcuni tipi di pili conferiscono ai batteri la proprietà di aderire a superfici solide.

FISIOLOGIA

I batteri hanno bisogno di una enorme quantità di nutrimento rispetto ad altri esseri superiori. Questo perché la loro velocità di riproduzione è impressionante. Ed è per questo che sono gli organismi più abbondanti sulla terra, molto più di noi umani, sono dappertutto, anzi potremmo dire che data la loro presenza sulla terra, siamo noi gli intrusi.

Dal punto di vista delle necessità nutritive si distinguono in due grandi gruppi:

Autotrofi,
Eterotrofi.

Gli Schizomiceti autotrofi, sono capaci di utilizzare l’anidride carbonica come sorgente di carbonio e l’azoto atmosferico per sintetizzare composti azotati. Anche se la maggior parte dei patogeni sono eterotrofi, ovvero si sviluppano solo in presenza di sostanze organiche già preformate. Normalmente la riproduzione batterica avviene per mezzo di una scissione semplice per cui da una cellula madre si originano due cellule figlie.

La cellula batterica in procinto di dividersi aumenta di volume, poi comincia a restringersi in corrispondenza dell’asse mediano, fino a separarsi in due nuove entità. Queste possono restare in relazione, formando aggruppamenti caratteristici (catene, tetradi, filamenti, grappoli ecc.). L’intero processo ha una durata di 20-30 minuti. Il tipo di crescita prevalente negli ambienti naturali è quello sessile.

In condizioni di limitata o sfavorevole alimentazione, in alcune specie si assiste alla formazione di endospore (come il batterio tetanico) che possono sopravvivere a lungo nell’ambiente esterno. Per distinguere e classificare i batteri esistono vari metodi, uno dei più usati è la colorazione di Gram. In base alla diversa colorazione assunta, che dipende dalla loro permeabilità al colorante principale (il cristalvioletto, detto anche violetto di genziana),

essi sono identificabili in due grandi classi: batteri Gram positivi e batteri Gram negativi.

La diversa permeabilità è dovuta a ragioni morfologiche intrinseche alla struttura della parete cellulare del batterio e può dare solo due esiti: colorazione piena (“Gram-positività”) o non colorazione (“Gram-negatività”).

Il cristalvioletto presenta molti gruppi cationici (carichi positivamente) ed ha perciò elevata affinità con la superficie delle cellule batteriche, carica invece negativamente. Quando il campione è trattato con il colorate primario, tutti i batteri presenti si colorano indiscriminatamente. E’ per poter distinguere tra “Gram positivi” e Gram negativi” che occorre il Reattivo di Lugol. Il cristalvioletto reagisce infatti con lo iodio del mordenzante, formando un grosso complesso che precipita all’interno delle trabecolature della parete cellulare. Quindi, più la parete è spessa e rigida, ricca in peptidoglicano (come accade nei gram positivi), più essa tratterrà il complesso colorante.

Questo succede perché i batteri Gram positivi hanno una parete cellulare ricca di due componenti: peptidoglicano e acidi teicuronici. Nel peptidoglicano si riconoscono due catene: catene glicaniche e catene peptidiche. Le catene glicaniche sono costituite da monomeri di N-acetil-glucosamina (NAG), e N-acetilmuramico (NAM).

Gli acidi teicoici sono formati da composti organici, come il glicerolo e il ribitolo. L’acido teicoico più frequente nella parete è l’acido lipoteicoico.

Esempi di batteri Gram positivi sono: Streptococcus pneumoniae, Enterococcus faecalis, Bacillus anthracis e Clostridium botulinum.

Mentre a livello strutturale, i batteri Gram negativi sono più complessi. La loro parete cellulare è composta per il 5% da peptidoglicano. La membrana esterna è un componente molto importante per i batteri di questo tipo. Tale membrana è costituita da un doppio strato di fosfolipidi e lipopolisaccaridi.

Esempi di batteri Gram negativi sono: Salmonella typhi, Escherichia coli o Yersinia pestis.

Come è noto molte sostanze contenute nei batteri sono provviste di funzione antigene e cioè, inoculate in organismi animali provocano in questi la comparsa di anticorpi con i quali reagiscono in maniera specifica.

Gli antigeni sono costituiti da qualsiasi sostanza (proteine, polisaccaridi, lipidi o altre sostanze chimiche) in grado di essere specificamente riconosciuta dal sistema di difesa dell’organismo, il sistema immunitario. Tali sostanze possono essere di provenienza ambientale o formarsi all’interno del corpo.

Una stessa cellula batterica può contenere diversi antigeni che possono essere classificati a seconda della composizione chimica oppure della dislocazione nella cellula.

Molto tempo fa il termine patogenicità e virulenza erano considerati sinonimi, attualmente invece, la patogenicità è la proprietà che hanno alcuni microrganismi di causare malattie infettive in determinate specie di ospiti. Ad esempio il pneumococco, specie patogene per animali come il coniglio e l’uomo. Mentre con il termine, virulenza, si intende la capacità di un determinato microrganismo a sopraffare le difese dell’ospite.

Nell’ambito delle specie patogene la virulenza indica, dunque, il grado di patogenicità.

Ovviamente le modalità di trasmissione sono di vario tipo, con l’aggravante che alcuni batteri resistono in condizioni particolari nell’ambiente esterno. Risulta quindi evidente, che le modalità di trasmissione sono in stretto contatto con la resistenza dell’agente eziologico nell’ambiente esterno. Quindi, un microrganismo può essere trasmesso in maniera diretta o per contatto, cioè un passaggio dell’agente infettante dal malato al sano. La seconda modalità di trasmissione, è detta trasmissione indiretta, in quanto il microrganismo rimane nell’ambiente esterno un certo lasso di tempo. Quando il tempo è breve, in questi casi si parla di trasmissione semidiretta. Tale trasmissione può avvenire tramite mezzi inanimati, chiamati veicoli, oppure mezzi animati, chiamati vettori.

Quindi, quando parlo di veicoli, mi riferisco a mezzi come aria, suolo o alimenti.

Invece, se il patogeno è trasportato da un mezzo animato, come ad esempio le zanzare o i ratti, parliamo di vettori. In letteratura scientifica sono molti i casi di vettori, come la zanzara che può trasmettere la malaria, o le pulci la peste.

Una volta che l’agente patogeno riesce ad eludere le prime difese e superate le resistenze iniziali, può moltiplicarsi. Una fase a catena nota come periodo di incubazione. Tale periodo ha inizio pertanto non dal momento in cui il microbo perviene all’organismo, ma dal momento in cui inizia la fase di moltiplicazione. Il periodo di incubazione varia da microbo a microbo, può essere da pochi giorni come la scarlattina o l’influenza, a poche settimane come nel caso della parotite epidemica, fino a 3-5 settimane come nell’epatite infettiva o a periodi ancora maggiori per esempio nel caso della rabbia.

Come nel caso dei virus, anche con i batteri esistono fattori che possono aumentare o attenuare le virulenza.

Nonostante il mondo sia sovrappopolato da batteri, molti dei quali svolgono funzioni positive per l’uomo, e alcuni di questi sono utilizzati in campo alimentare, una fetta di questo mondo è popolato da batteri patogeni e molto pericolosi. La pericolosità di questi batteri, è data dal fatto che alcuni di questi sono resistenti all’azione degli antibiotici più comuni e quindi la resistenza agli antibiotici dei batteri costituisce non solo un pericolo per la salute dei cittadini ma anche un’enorme spesa per i sistemi sanitari. Vediamo alcuni che secondo l’OMS e dai dati che abbiamo in nostro possesso risultano essere i più pericolosi per contagiosità e patogenicità.

BATTERI PERICOLOSI

Le famiglie di batteri nella lista dell’OMS sono divise in tre gruppi in base all’urgenza : critica, alta o media di sviluppare nuovi antibiotici. Un’indicazione precisa destinata a governi e case farmaceutiche per incentivarli a investire in ricerca e sviluppo e soddisfare una necessità crescente. Anche gli antibiotici più recenti e finora più potenti, come le cefalosporine di terza generazione e i carbapenemi, iniziano infatti a perdere efficacia.

La classifica è stata stilata considerando una serie di elementi determinanti, tra i quali il livello di resistenza ai trattamenti attualmente disponibili, il tasso di mortalità, la prevalenza nelle comunità e il costo per il sistema sanitario. Un livello critico di urgenza è stato associato a quei batteri che hanno sviluppato una resistenza ai farmaci o e la cui diffusione in luoghi di assistenza come ospedali o case di cura costituisce un pericolo serissimo per la salute dei degenti. Si tratta di alcuni batteri gram-negativi appartenenti alle famiglie Acinetobacter, Pseudomonas e Enterobacteriaceae che possono causare infezioni del sangue (batteriemie) o polmoniti.

Allora, vediamo più da vicino qualcuno di questi pericolosi microrganismi.

Enterobatteriacee

La famiglia delle Enterobacteriaceae include un numero ampio di batteri Gram-negativi (tra cui l’Escherichia Coli, Citrobacter e Klebsiella pneumoniae), il cui habitat naturale è costituito dall’intestino dell’uomo e di altri animali.

È una delle specie principali di batteri che vivono nella parte inferiore dell’intestino di animali a sangue caldo. Anche se rappresenta un comune simbionte dell’intestino e ha un ruolo nel processo digestivo, ci sono situazioni in cui E. coli può provocare malattie nell’uomo e negli animali. Infatti le infezioni più ricorrenti sono polmoniti, setticemie, infezioni del tratto urinario e meningite.

L’Oms mette in guardia in particolare dalle Enterobacteriaceae resistenti agli antibiotici della classe delle cefalosporine di terza generazione e ai carbapenemi, in particolare quelli che producono enzimi chiamati beta lattamasi a spettro esteso (ESBL).

Acinetobacter baumannii

Le diverse specie e sottospecie di Acinetobacter sono rappresentate da bacilli Gram-negativi, diffusi in natura (si trovano nel suolo e nelle acque). In particolare, in ambito ospedaliero l’Acinetobacter baumannii può sopravvivere nell’ambiente per lunghi periodi (anche fino a 30 giorni), sia superfici umide che asciutte, ed è ritenuto pericoloso in quanto responsabile di infezioni in pazienti debilitati,

spesso a carico dell’apparato respiratorio (in pazienti sottoposti a ventilazione meccanica) o dei cateteri intravascolari. I ceppi di provenienza ospedaliera sono descritti come multiresistenti agli antibiotici. L’Oms mette in guardia in particolare dall’Acinetobacter baumannii resistente agli antibiotici della classe dei carbapenemi.

Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa è un piccolo bacillo Gram-negativo aerobio asporigeno. E’ mobile in virtù del suo flagello polare. Questo microrganismo è ubiquitario in natura, colonizza terreno, l’acqua, le piante e gli animali compreso l’uomo. La maggior parte delle infezioni avviene nelle terapie intensive. Secondo la National Nosocomial Infections System (NNIS), tra il 1992 e il 1999 Pseudomonas aeruginosa è stata la seconda causa di polmoniti e la quarta di infezioni del tratto urinario nell’ambito delle terapie intensive.

Le più importanti infezioni sostenute da P. aeruginosa sono quelle polmonari, setticemie, otiti, infezioni urinarie e oculari, endocarditi e infezioni delle ustioni. L’Oms mette in guardia in particolare dallo P. aeruginosa resistente agli antibiotici della classe dei carbapenemi.

Enterococcus faecium

Le infezioni da Enterococchi sono malattie febbrili a decorso acuto o subacuto, localizzate o generalizzate, dovuti a cocchi gram-positivi, che per le loro caratteristiche sia strutturali che immunologiche appartengono al genere degli Streptococchi e precisamente a quelli del gruppo di Lancefield D o Enterococchi, tra i quali il più importante e sotto la lente di osservazione è lo Streptococcus faecalis.

Si trova comunemente nelle feci dell’uomo e di molti animali ed è responsabile di infezioni nosocomiali del tratto urinario, setticemie, endocarditi, diverticoliti, meningiti, soprattutto negli individui immunocompromessi. L’Oms mette in guardia in particolare dall’Enterococcus faecium resistente all’antibiotico chiamato vancomicina.

Gli ambienti ospedalieri sono in genere i luoghi di maggior trasmissione di codesti cocchi, infatti sono classificati tra i patogeni più temuti. A favorire l’infezione è sicuramente l’immunodepressione e la lungodegenza.

Staphylococcus aureus

Staphylococcus aureus, germe più virulento fra le specie stafilococchiche , ha dimostrato la propria versatilità rimanendo un’importante causa di mortalità e morbilità nonostante la disponibilità di numerosi ed efficaci antibiotici antistafilococcici. E’ un microrganismo multipotente, capace di causare malattia con meccanismi dipendente e indipendenti dalla sintesi di tossine. Staphylococcus aureus è è un batterio Gram-positivo, alcuni ceppi di questo batterio hanno sviluppato una resistenza agli antibiotici beta-lattamici, tra cui le penicilline. Questi ceppi sono noti con il nome di Staphylococcus aureus meticillino-resistente (MRSA).

Helicobacter pylori

Helicobacter pylori è un bacillo gram-negativo, spiraliforme e flagellato che per decine di migliaia di anni ha colonizzato spontaneamente l’uomo. Non è dotato di potere invasivo, limitandosi a sopravvivere nelle secrezioni mucose gastriche; solo una piccola percentuale dei batteri riesce ad aderire alla mucosa gastrica. Sebbene si tratti di un ambiente ostile per la sua elevata acidità, questo microrganismo ha trovato il modo per insediarsi e sopravvivere.

Il batterio è infatti in grado di produrre in abbondanza un enzima, l’ureasi, che favorisce a sua volta la produzione di ammoniaca, sostanza che neutralizza il naturale pH acido, riducendo in tal modo l’azione battericida dell’ambiente gastrico. La presenza dell’Helicobacter pylori nel tratto gastrico non sempre provoca conseguenze dal punto di vista clinico. Nella maggior parte delle persone l’infezione non causa sintomi e diventa pericolosa per la salute solo quando, in condizioni di squilibrio immunitario, le scorie metaboliche di questo batterio determinano un danno cellulare, soprattutto a carico delle pareti gastriche sotto forma di ulcere o gastrite.

Se non trattata correttamente le infezioni possono aumentare le probabilità di cancro dello stomaco e il linfoma maligno a basso grado, risulta anch’esso associato alla presenza dell’Helicobacter in circa il 90% dei casi. L’Oms mette in guardia in particolare dall’Helicobacterpylori resistente all’antibiotico chiamato claritromicina.

Salmonella

Le salmonelle costituiscono un genere di più di 2300 sierotipi che sono altamente adattati alla crescita sia nell’uomo che negli animali e che causano un ampio spettro di malattie. Le infezioni provocate da salmonella si distinguono in forme tifoidee (S. typhi e S. paratyphi, responsabili della febbre tifoide e delle febbri enteriche in genere), in cui l’uomo rappresenta l’unico serbatoio del microrganismo, e forme non tifoidee, causate dalle cosiddette salmonelle minori (come S. typhimurium e la S. enteritidis), responsabili di forme cliniche a prevalente manifestazione gastroenterica.

La principale causa di malattia per l’uomo trasmessa da alimenti contaminati (carne, uova e latte consumati crudi o non pastorizzati) e da acque non potabili. La gravità dei sintomi varia dai semplici disturbi del tratto gastrointestinale (febbre, dolore addominale, nausea, vomito e diarrea) fino a forme cliniche più gravi (ad esempio, batteriemie o infezioni a carico di polmoni e meningi) che si verificano soprattutto in soggetti fragili (anziani, bambini e soggetti con deficit a carico del sistema immunitario). L’Oms mette in guardia in particolare dalla salmonella resistente agli antibiotici della classe dei fluorochinoloni.

Insomma la lista ancora sarebbe vasta, ma abbiamo capito che questi “piccoli esserini” si trovano dappertutto e spesso in equilibrio con il nostro mondo e modo di vivere. Molti di loro sono utili, alcuni vivono a stretto contatto con gli animali, ma tanti di loro sono patogeni, una certa percentuale possono essere mortali e resistenti alle cure tradizionali.

Ecco perché risulta molto importante che la ricerca scientifica continui a lavorare e studiare il micromondo, riuscendo a comprendere i meccanismi di azione e le possibili strategie per migliorare l’efficacia di futuri farmaci. Questa pandemia ci ha insegnato, che la collaborazione e la ricerca condivisa possono essere le nostre armi migliori.

Dott. Francesco Domenico Nucera