Chi sono gli agenti infettivi?

Apparten-gono ad una stessa classe?

Hanno le stesse caratteri-stiche?

Questo corso ha l’obiettivo di fornire gli elementi essenziali di microbiologia generale e una sintetica descrizione dei microrganismi che causano malattia nell’uomo.

La prima parte, di microbiologia generale, fornisce le nozioni fondamentali su struttura, replicazione, patogenesi e controllo delle infezioni causate da virus, batteri, miceti e protozoi.

La seconda parte, prettamente clinica, descrive le caratteristiche dei principali microrganismi patogeni per l’uomo e le patologie ad essi associate.

Microbiologia clinica• Struttura e funzione del virione• Struttura e funzione del batterio• Miceti e cenni sulla patologia relativa• Protozoi e cenni sulla patologia relativa• Profilassi delle infezioni batteriche e/o virali• Cenni sui farmaci antimicrobici e resistenza• Infezioni del SNC• Sepsi• Infezioni urinarie• Infezioni respiratorie• Infezioni materno-fetali• Infezioni sessualmente trasmesse• Infezioni dell’apparato gastro-enterico• Infezioni della cute, delle articolazioni e delle ossa

Il mondo microbicoClassi di microrganismi Caratteri biologici principali

Procarioti Batteri Nucleo primitivo ed estrema essenzialità di strutture

cellulari

Eucarioti Miceti

Protozoi

Elminti

Uni- o pluri –cellulari con spessa parete

Unicellari, senza parete

Organismi pluricellulari, organi distinti

Struttura acellulare Virus

Prioni

Parassiti genetici endocellulari

Isoforma anomala della proteina PrP

Prioni

• Responsabili di ENCEFALOPATIE SPONGIFORMI TRASMISSIBILI (es. kuru, Creutzfeldt-Jacob).

• Metabolismo aberrante della proteina prionica PrP (isoforma normale-aberrante).

• Mancano di acido nucleico

Virus• Organismi di piccole dimensioni (20 nm-250 nm).

• Parassiti endocellulari obbligati (dipendono dalla cellula ospite per il metabolismo e replicazione).

• Sono formati da acido nucleico (DNA o RNA), racchiuso da un involucro proteico chiamato CAPSIDE. A volte è presente una membrana chiamata ENVELOPE, costituita da lipidi della cellula ospite e proteine virali.

• Ac. nucleico + capside + envelope = VIRIONE.

• I virus sono in grado di alternarsi in due distinti stati: intracellulare ed extracellulare o infettivo.

• I virus maturi, cioè le particelle virali complete extracellulari, chiamati virioni, si identificano con le particelle infettanti e si liberano al termine di replicazione virale.

• Il guscio proteico (capside) ha il compito di proteggere il virus dalle nucleasi presenti nei fluidi biologici e di favorirne l’entrata nelle cellule suscettibili.

Virus

• L’envelope facilita l’entrata del virione nella cellula ospite, consentendo l’adsorbimento specifico, la fusione con la membrana cellulare e l’accesso al nucleo capside all' interno della cellula.

• L’envelope può contenere diversi tipi di proiezioni esterne.

Virus

Struttura dei virus• Il capside che avvolge il genoma virale si suddivide in sub-

unità dette capsomeri, strutturati in modelli geometricamente esatti. Il capside è formato dalla ripetizione di poche specie differenti di polipeptidi.

• Virus a simmetria elicoidale (prevalentemente a forma di bastoncino): le unità polipeptidiche sono disposte intorno ad un asse ideale, formando un cilindro cavo all’interno del quale si trova l’acido nucleico.

• Virus a simmetria icosaedrica (a forma sferica): le unità polipeptidiche si dispongono sulla superficie di un icosaedro ideale, assumendo una disposizione tale per cui si riuniscono in gruppi, ognuno dei quali forma un capsomero.

• Virus a simmetria complessa. I rapporti tra i diversi componenti non sono del tutto conosciuti.

CAPSOMERI

Composizione chimica dei virus• Acidi nucleici virali. Il genoma virale è costituito da un solo acido

nucleico, DNA o RNA.

• Proteine virali: – proteine che permettono all’acido nucleico virale di replicarsi (DNA o

RNA polimerasi).– proteine strutturali.– proteine che alterano alcune funzioni e strutture della cellula ospite

(trascrizione del DNA cellulare).

• La porzione proteica costituisce la parte più cospicua del virione ed è rappresentata principalmente dalle proteine strutturali strettamente associate all’acido nucleico (proteine del capside). Esse servono per la protezione nell’ambiente e per la penetrazione del virus nella cellula.

• Altri costituenti chimici. La componente lipidica (colesterolo, fosfolipidi e grassi neutri) è presente esclusivamente nel pericapside, così come alcuni carboidrati.

La moltiplicazione dei virus• La moltiplicazione avviene quando il virus, penetrato nella

cellula, si libera dalla porzione proteica.

• Si moltiplicano attraverso la replicazione separata dei diversi componenti del virione e il successivo assemblaggio dei componenti virali neoformati nella progenie virale.

• La moltiplicazione ha luogo in un sito endocellulare specifico per ogni tipo di virus: i virus a DNA generalmente si replicano nel nucleo; i virus a RNA generalmente si replicano nel citoplasma.

• In un solo ciclo riproduttivo e da un singolo virione si produce una progenie che è costituita da un numero molto elevato di virioni neoformati. Caratteristica dei virus è l’assoluta uniformità nelle dimensioni e nella forma dei virioni nell’ambito di ogni specie virale.

Replicazione virale1) Adsorbimento: prima tappa della capacità invasiva del

virus. Attacco del virus alla membrana citoplasmatica della cellula.

2) Penetrazione:a. per endocitosi (virus privi di involucro pericapsidico).b. per fusione (virus provvisti di peplos).

3) Esposizione dell’acido nucleico virale:4) Sintesi dei componenti virali.5) Assemblaggio dei componenti capsidici neosintetizzati

(formazione dei virioni).6) Liberazione della progenie virale: formazione del

pericapside e fuoriuscita del virus neoformato dalla cellula.

Classificazione e replicazione

• I virus vengono classificati in famiglie, sottofamiglie e generi.

• I criteri classificativi inclusono il tipo di ac. nucleico, il numero e la polarità dei filamenti dell’ac. nucleico, la simmetria del capside, la presenza o assenza dell’envelope.

1. Herpesviridae (simmetria cubica con envelope). 2. Togaviridae (simmetria non definita). 3. Adenoviridae (simmetria cubica semplice). 4. Reoviridae (simmetria non definita).

5. Orthomyxoviridae (struttura elicoidale). 6. Poxviridae (simmetria complessa). 7. Rhabdoviridae (simmetria elicoidale e a forma di proiettile).

Classi replicative dei virus (1)• In base alla strategia messa in atto per la loro replicazione i virus

animali sono stati divisi in sei classi:

• Classe I(DNA a doppio filamento): i virus, replicandosi nel nucleo, usano una RNA-polimerasi cellulare per il processo di trascrizione (Herpesvirus, Adenovirus). I pochi che invece si replicano nel citoplasma hanno una propria RNA-polimerasi.

• Classe II (DNA a singolo filamento): viene sintetizzato un filamento complementare ad opera di una polimerasi cellulare e su tale stampo viene replicato l’acido nucleico virale. Si ha poi la trascrizione del genoma e la sintesi delle componenti virali (Parvovirus).

• Classe III (RNA a doppio filamento): l’RNA è segmentato e una polimerasi che è presente nel virione trascrive in altrettanti mRNA separati ciascun segmento.

Classi replicative dei virus (2)

• Classe IV (RNA a singolo filamento con polarità +): il genoma formato da una molecola di RNA monocatenario ha la stessa polarità dell’RNA-messaggero (Flavivirus)

• CLASSE V (RNA a singolo filamento con polarita' -): l’RNA non può funzionare direttamente come messaggero, per cui il genoma deve essere trascritto in mRNA ad opera di una polimerasi presente nel virione (Orthomyxovirus, Paramyxovirus).

• CLASSE VI: questi virus possiedono l’enzima retrotrascriptasi che trascrive l’RNA virale in DNA virale. A sua volta questo fa da stampo per la formazione del filamento complementare. Si ha poi la ritrascrizione del DNA virale integrato per mezzo di una polimerasi cellulare con produzione di nuove molecole di RNA genomico e di mRNA più piccoli, tradotti poi per produrre poliproteine strutturali (Retrovirus).

Cytomegalo-virus

Herpes virusAdenovirus

Virus Epatite CDengue

Parvovirus B19

HIV

Virus influenzaliVirus parainfluenzaliVirus del morbillo,

parotiteVirus respiratorio

sinciziale

Rotavirus