La colonizzazione delle strutture esposte, il superamento delle barriere, l’invasione dei tessuti profondi comportano il danno anatomo-funzionale dell’ospite.Responsabili del danno possono essere sia i mediatori dell’ospite (pirogeni, enzimi lisosomiali, mediatori del sistema immune, etc..) che i fattori intrinseci di virulenza dei microrganismi tra cui:

DANNO TISSUTALE

LE TOSSINE

Le tossine sono responsabili del danno localizzato o sistemico che può derivare da:

un effetto diretto sulle cellule dell’ospite

un effetto indiretto, mediato all’interazione di tali molecole con componenti di umorali o cellulari dell’ospite

….quindi

La tossina di Bordetella pertussis favorisce l’aderenza del ceppo alle cellule epiteliali.

Geni che codificano per la sintesi di tossine di Escherichia coli enterotossici o di Vibrio cholerae sono associati a geni che controllano la sintesi di adesine, la cui espressione comporta, di conseguenza, la capacità del ceppo di aderire alle cellule ospiti e consentire alla tossina prodotta di interagire con lo specifico target recettoriale.

All’attività tossica sono spesso associate altre funzioni che intervengono nel determinismo di altri caratteri di virulenza.ESEMPI:

CLASSIFICAZIONE

In passato sono state classificate in:

ESOTOSSINE Tossine di natura proteica, prodotte in basse concentrazioni e liberate dalla cellula in attivo metabolismo. Termolabili

ENDOTOSSINE: Tossine di natura lipoproteica (LPS) liberate in alte concentrazioni durante la lisi cellulare. Termostabili Tutto ciò non è vero e quindi e quindi non può

essere, oggi, mantenuta una rigida classificazione

ESOTOSSINENatura proteicaTermolabiliImmunogeniNeutralizzabili da anticorpiProfili di azione molto differenziati Estrema potenzaAlcune attive per ingestione

Confronto

ENDOTOSSINENatura LipopolisaccaridicaTermostabiliImmunogeni Non neutralizzabili da anticorpi Profili di azione poco differenziati Meno potentiInattive per ingestione

Le esotossine sono di natura proteica e rappresentano importanti fattori di virulenza in malattie, come la difterite, il tetano, il botulismo, il colera etc, nelle quali la sintomatologia clinica è legata esclusivamente al danno da esse prodotto.

Per la loro natura chimica sono termolabili, di solito vengono inattivate da temperature superiori a 60°C.

Fortemente immunogene.

Mediante trattamento con formaldeide perdono il potere tossico, conservando quello antigenico (anatossine), il che le rende utilizzabili per la immunizzazione attiva (vaccinazione).

I vaccini a base di anatossina vengono utilizzati nella profilassi attiva obbligatoria nei confronti di microrganismi responsabili di gravi patologie nell’uomo, quali la difterite e il tetano

ESOTOSSINE

 NEUROTROPE Attive sulle cellule del sistema nervosoLe più importanti sono quella tetanica e del carbonchio che sono attive sulle cellule del SNC, mentre la botulinica è attiva su cellule del sistema periferico.

ENTEROTOSSICHE Attive sulle cellule della mucosa intestinaleCitotossiche: che causano danni evidenti alle celluleCitotoniche, danni non evidenti.

PANTROPE Attive su tutte le cellule, inibiscono la sintesi proteicaTossina difterica (prototipo). Inibisce la sintesi proteica e causa necrosi dell'epitelio, tessuto nervoso, muscolo cardiaco e rene.  Altre tossine specifiche

Classificazione delle esotossine in base al bersaglio

Possono essere classificate in base alla loro attività

Tossine che agiscono a livello extracellulare: la principale tossina che agisce a livello epidermico è la tossina epidermolitica prodotta da Staphylococcus aureus.

Tossine che agiscono sulle membrane cellulari: sono le tossine citolitiche e le emolisine che portano alla lisi cellulare attraverso diversi meccanismi.

Sono tossine che presentano analogie strutturali e biochimiche.

Sono costituite da due componenti (2 peptidi):

subunità B (binding)/ subunità A (active)

La subunità B (binding) media il legame al recettore della cellula ospite, favorendo la penetrazione della subunità A (active), responsabile di attività enzimatiche che si esplicano nella cellula bersaglio con conseguente danno.

TOSSINE A-Btossine binarie

Subunità o peptide Arappresenta la tossina vera e propria. L’attività enzimatica della subunità A si può esprimere con diversi meccanismi che vanno da un’attività ADP-ribosilante (es.tossina colerica,pertossica, difterica) ad un’attività proteolitica (tossina tetanica e botulinica).Subunità o peptide B è responsabile della penetrazione intracellulare del peptide A attivato.

I due peptidi sono legati da ponti disolfurici che vengono scissi dalle proteasi dell’ospite. Se i due peptidi vengono inoculati ingolarmente sono del tutto innocui .

A

A B

B

MECCANISMO D’AZIONE DELLE ESOTOSSINE

Le tossine rilasciate dai batteri si legano a specifici recettori presenti su cellule bersaglio ed esplicano i loro effetti biologici:

a) formando pori o canali transmembrana sulle membrane integre. (tossine di tipo I) b) danneggiando la membrana cioè agendo enzimaticamente sui fosfolipidi di membrana (Fosfolipasi C, emolisina termolabile di Pseudomonas aeruginosa). (tossine di tipo II)c) penetrando direttamente nel citoplasma delle cellule ospiti, attraverso un meccanismo di endocitosi recettore-mediato. (tossine di tipo III)

TOSSINE BATTERICHE DI TIPO A–B

Molte tossine hanno attività ADP-ribosilante. Il processo della ribosilazione consiste nell’aggiunta di un riboso sulla proteina bersaglio attraverso una molecola di NAD. È una modificazione post-traduttiva.

Attività ADP- ribosilante

E’ UN ESEMPIO DI TOSSINA DI TIPO III

Tossine (neurotrope) che interferiscono con il rilascio di neurotrasmettitori:

Meccanismo d’azione della tossina tetanica: blocco delle sinapsi inibitorie della contrazione muscolare riflessa

tossina tetanica

tossina botulinicaMeccanismo di azione della tossina botulinica: blocco della trasmissione dell’impulso a livello della giunzione neuromuscolare

Sono tossine prodotte principalmente da Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa

Hanno azione citotossica esclusivamente nei confronti dei macrofagi e dei leucociti polimorfonucleati.

Il meccanismo d’azione consiste in una stimolazione irreversibile della Fosfolipasi C che provoca una massiva mobilitazione di Ca ++. A sua volta questo provoca la fosforilazione di una proteina della membrana lisosomiale che perde la sua struttura e libera gli enzimi nel citosol, con conseguente morte cellulare.

Leucocidine

INIBIZIONE DELLE ESOTOSSINE

Sull’inibizione delle tossine batteriche si

basa la risposta immunitaria attiva dei

principali vaccini antibatterici

Le tossine batteriche sono il principali

bersaglio della sieroprofilassi

Le anatossine o tossoidi sono tossine

proteiche batteriche alle quali è stato

artificialmente eliminato il potere tossico

preservando le proprietà antigeniche

Sono i costituenti dei principali vaccini

antibatterici (vaccino antitetanico,

antidifterico e antipertosse)

ANATOSSINE

SI POSSONO DEFINIRE COME:

L’endotossina classica è il LIPOPOLISACCARIDE inserito nella membrana esterna dei Gram negativi

Lipide A di: Salmonella enterica serovar typhimurium

Le endotossine sono induttori non specifici dell’infiammazione;

Inducono il rilascio di citochine, stimolano varie cellule a produrre delle citochine, incluse IL-1 e TNF. L’attività tossica è dose-dipendente Attivano il C’ della via alternativa del complemento.

POSSIBILE ENDOTOSSINA