BACILLUS ANTHRACIS
Il genere Bacillus č un genere con una tassonomia ancora non ben definita.Si tratta di bastoncelli Gram positivi, aerobi stretti, sporigeni.Bacillus anthracis ha fatto la storia della batteriologia in tutti i campi:dalla microbiologia industriale, a quella del suolo a quella di interesse clinico sia umano che veterinario.Bacillus anthracis č stato uno dei primi batteri patogeni isolati e di cui si sia dimostrata la correlazione con la malattia infettiva nota come carbonchio o antrace.Su questa specie sono stati formulati i famosi postulati di Koch .Questi postulati definiscono i criteri per attribuire a un agente patogeno la causa di una determinta malattia infettiva.In questo caso Bacillus anthracis=carbonchio, in altri Vibrio cholerae=colera.Sono criteri ancora applicati e per la loro forma estesa si rimanda a qualsiasi testo di microbiologia.
La maggior parte delle specie del genere Bacillus sono saprofiti innocui e pertanto sono stati poco studiati in microbiologia medica .Pertanto tutti i bacilli non -anthracis sono stati definiti bacilli saprofiti.Ma oggi si sono trovate specie del genere Bacillus in pazienti immunosoppressi, malati di AIDS, poli traumatizzati, ustionati, pazienti in emodialisi, pazienti che hanno ingerito cibo pesantemente contaminato da spore.Batteri del genere Bacillus sono stati isolati in casi rarissimi di batteriemie, meningiti, peritoniti, pericarditi, infezioni del tratto uro genitale, pleuriti, infezioni oculari .In questo caso Bacillus spp. si comportava come opportunista.
Si preferisce il termine antrace per l'infezione umana e carbonchio per quella degli animali ma l'agente č lo stesso appunto Bacillus anthracis.L'antrace umano č una infezione della pelle o sistemica.Il carbonchio colpisce soprattutto ovini e bovini.E' una malattia che fu studiata da Pasteur data la sua importanza in economia zootecnica.Pasteur per un fortunato errore mise a punto il vaccino giusto.Con questo vaccino fu praticamente eradicato il carbonchio bovino.L'uomo č un ospite accidentale del batterio .Si tratta pertanto di una tipica zoonosi .La forma cutanea dell'antrace č praticamente benigna.La forma cutanea comincia con
-ponfo tipo puntura di insetto
-papula edematosa (dopo un paio di giorni)
-si forma una pustola
-la pustola evolve in escara anche se si comincia una terapia antibiotica.Il diametro massimo č 3 cm e c'č una tipica zona necrotica nera al centro.E' indolore.
Il batterio entra attraverso una abrasione.Ci puo' essere linfoadenopatia.
Finchč l'infezione resta a livello cutaneo , la malattia č benigna.Residua solo una cicatrice.Ma ci sono forme che possono evolvere in meningite o in polmonite.Cioč il batterio oltrepassa la barriera cutanea e si riproduce nel sangue dando una grave setticemia.Questa forma č mortale anche se trattata con antibiotici.I sintomi sono tosse, febbre, dispnea.La tossina danneggia i tessuti polmonari e provoca rottura dei vasi sanguigni.I polmoni si riempiono di liquido (edema), compaiono sintomi di soffocamento.Lo shock setticemico porta al coma.Gli antibiotici di scelta sono Penicilline e tetracicline.L'antrace era diffusa un tempo in lavoratori che cardavano la lana e che respiravano le spore.Anche la forma gastro intestinale per ingestione di spore ha mortalitą elevata.Dopo aver mangiato carne infetta, sopravvengono nausea, dolori addominali, vomito.L'apparato intestinale subisce una forte infiammazione, con dolori locali, vomito di sangue e diarrea.I farmaci guariscono la metą dei casi.Le spore vengono ingerite con la carne contaminata.L'ultimo episodio che si conosce con diversi morti (gli appunti non sono chiari se si riferisce all'Italia N.d.A.) avvenne nel 1979-1980 in una industria.
L'antrace setticemica ha una mortalitą del 25-50%.Bacillus anthracis č un germe che richiede grado di sicurezza massimo come Vibrio, Legionella, Brucella.Infatti le spore sono molto volatili e possono essere inalate.Pertanto tutte le operazioni quali fare un vetrino, stemperare una coltura pura in brido, la semplice caduta accidentale della piastra a terra, lo scuotimento della stessa libera spore di antrace.Ma anche il semplice aprire le piastre con le colture pure di B. anthracis non sotto cappa a flusso laminare comporta dei gravi rischi per formazione di aerosol di spore.Tutto il materiale che č stato a contatto con le spore deve essere decontaminato con ipoclorito di sodio 1-5%.Munirsi di mascherina.
Per fare diagnosi di antrace cutanea dalla lesione , se c'č una vescicola, possono farsi dei tamponi .Usare due tamponi asciutti uno per fare lo striscio e l'altro per fare la coltura .Se la lesione č invece secca , va massaggiato con un tampone inumidito con soluzione fisiologica o PBS (tampone salino).Tutta la lesione va massaggiata con una certa insistenza.Si possono fare prelievi di sangue (emocoltura) mentre l'epsettorato non serve perchč l'antrace polmonare č una linfoadenite-mediastinite emorragica che porta a batteriemia e sepsi e l'esame dello sputo (colorazione di Gram) non serve poichč la tosse non č produttiva e lo sputo non č purulento ed č raro trovarvi i bacilli.Pertanto troveremo sempre la coltura negativa! Questo č il motivo perchč l'Antrace non č una infezione contagiosa.
Alla colorazione di Gram il bacillo č caratteristico:ha le estremitą squadrate.Tende a crescere in filamenti di bacilli e quindi dal tipico aspetto a canna di bambu'.L'emolisi non č un buon parametro.In genere i Bacillus sono molto emolitici ma B. anthracis ha una emolisi piuttosto stretta.
Fig. 2. Alla colorazione di Gram il bacillo dell'antrace č caratteristico:ha le estremitą squadrate.Tende a crescere in filamenti di bacilli e quindi dal tipico aspetto a canna di bambu'.
In laboratorio conosciamo bene i Bacillus perchč contaminanti ambientali, che contaminano le piastre vecchie.Questi sporigeni ambientali danno colonie piatte e ruvide (crostacee) abbastanza grandi, con aloni di emolisi enorme.Se c'č una emolisi mostruosa non č B. anthracis.
Morfologicamente Bacillus anthracis si presenta con colonie lisce e colonie ruvide.La forma ruvida č la forma piu' virulenta.La capsula di B. anthracis non č un polisaccaride ma un polimero dell'acido D-glutammico.
Ma come č la famosa tossina del bacillo dell'antrace?Si tratta del " fattore dell'edema" nonchč del fattore detto necrotico.Queste due unitą fanno parte di un unico complesso tossico. Ma in totale vi sono ben tre frazioni.La prima frazione č il "fattore dell'edema" cioč un adenilciclasi extracellulare , la terza frazione č una proteina tossica e corrisponde al vecchio "fattore letale".Ma la seconda frazione č la piu' importante perchč č un proteina chiamata anche "fattore protettivo" senza la quale nč la prima , nč la terza frazione riescono a esplicare la loro azione.Percio' se manca la seconda frazione nč l'adenilciclasi ("fattore edematoso") , nč il fattore tossico letale funzionano.Ed č su questa proteina che č stato sviluppato il vaccino.Anticorpi contro questa proteina eliminano completamente l'azione tossica di Bacillus anthracis.Quindi da questa proteina che non č tossica di per se stessa dipende la tossicitą del bacillo.Inoltre l'espressione di questa proteina č codificata in un plasmide.
Ma ritorniamo al colpo di fortuna di Pasteur.Il carbonchio era una gravissima malattia degli allevamenti che distruggeva l'economia zootecnica in modo drammatico.Da questa malattia derivano i cosidetti "campi maledetti".Quando morivano gli animali venivano seppelliti.Il bacillo sporificava e restavano le spore , molto resistenti per anni.Quando questi terreni venivano arati anche dopo molti anni, le spore germinavano all'aria ma in parte erano assunte dagli animali al pascolo.Gli animali venivano colpiti di nuovo dall'infezione.
Koch attribui' alle spore l'azione virulenta.Pasteur ottenne un vaccino coltivando i batteri che non sporificavano.Per ottenere dei bacilli privi della capacitą di formare spore , Pasteur coltivo' i bacilli a varie temperature e vide che a 42 °C si isolava un mutante che non sporificava piu' per diverse generazioni.Uso' questo mutante per fare il vaccino.
Vi erano in un recinto un certo numero di capi di bestiame.La metą di essi fu vaccinata e l'altra metą infettata.Tutti i capi non protetti il mattino dopo erano gią morti o moribondi mentre la metą che aveva sviluppato anticorpi contro il batterio si era salvata!Fu un avvenimento eclatante, ricordato come un trionfo della medicina sperimentale dell'ottocento!Il motivo per cui il vaccino aveva funzionato č che il mutante che non sporificava quando coltivato a 42° C , aveva perso il plasmide.Avendo perso il plasmide, il mutante non esprimeva la seconda proteina e quindi non era virulento.Furono vaccinati allora tutti gli animali.Il vaccino per l'uomo non viene molto usato perchč ha problemi di effetti collaterali gravi (ricordo che questi sono appunti del 1992 N.d.A. vedi sotto le notizie dal CDC di Atlanta )
Le colonie ruvide sono a caput medusae , aggrovigliate.Se si hanno degli anti sieri anti frazione seconda, si possono scavare dei pozzetti nell'agar a circa 5 mm dalla colonia .Questa proteina č espressa in grande quantitą dopo 18-24 ore .Se ci troviamo in presenza di una coltura di Bacillus anthracis si trova una banda di precipitazione a 4°C .Attenzione la colonia a caput medusae č caratteristica anche di Bacillus cereus, Bacillus thuringensis, Bacillus mycoides.
Altri Bacillus:
Un bacillo molto noto č Bacillus subtilis .B. subtilis č sempre stato considerato un germe innocuo, un germe da esercitazione di laboratorio.
Bacillus cereus dą forme di avvelenamento da cibo non una vera toss-infezione.B. cereus dą una forma emetica che si verifica per l'ingestione di piatti a base di riso (i ristoranti cinesi che preparano il riso con largo anticipo , il riso cantonese, sono stati causa di avvelenamento da B. cereus.).Se dopo aver mangiato riso dopo 1-6 ore si comincia vomitare si puo' sospettare B. cereus .La forma diarroica č piu' tardiva diciamo dopo 24 ore ed č associata soprattutto a consumo di carne.Come si isola il Bacillus cereus?Basta macerare l'alimento nel comune brodo cuore cervello, da dove si fanno delle diluizioni scalari.Si seminano le piastre di agar sangue polimixina .Si cercano le colonie lisce, bianco grigiatre (da cui il nome cereus) con contorni irregolari.Per conferma, si fa un trapianto in agar mannitolo tuorlo d'uovo in cui si cerca l'azione della lecitinasi (vedi manuali di microbiologia degli alimenti o il Manuale Biolife terza edizione).Bacillus cereus dą un bell'alone chiaro in colonie mannitolo negative.In genere i bacilli sono mannitolo positivi e si ritrovano anche nel comune agar sale mannite per stafilococchi.Inoltre Bacillus cereus č Penicillina resistente .C'č poi il test delle lectine.B. cereus č negativo a tutte e due le lectine .Una di esse č estratta da helix pomatia (chiocciola) .Bacillus anthracis č invece agglutinato dalla lectina della soia mentre B. cereus non č agglutinato dalle due lectine.
| Caratteristiche | B. anthracis |
B. cereus |
| richiesta di tiamina
per la crescita |
+ | - |
| emolisi su agar sangue di montone | - | + |
| capsula di glutamil-peptide (colonia mucoide | + | - |
| lisi con il fago gamma |
+ | - |
| motilitą |
- | + |
| crescita in agar cloralidrato | - | + |
| test della collana di perle | + | - |
Tabella tratta dal sito: http://www.bact.wisc.edu/Bact330/lectureanthrax
Fra i bacilli opportunisti sono stati isolati Bacillus simulans, B. coagulans, B, brevis, B. thuringiensis. B. thuringiensis č noto in microbiologia agraria E' patogeno per le larve di diversi insetti dannosi in agricoltura.Si vanno progettando ceppi di questo bacillo resistenti al freddo e in condizioni difficili in forma vegetativa.E' nella forma vegetativa che devono infettare le larve.E' una alternativcva ai pesticidi.Quando il batterio sporula. si forma una proteina tossica.Essa si scioglie nei succhi alcalini dell'intestino del bruco.L'epitelio viene distrutto permettendo la diffusione del contenuto alcalino dell'intestino nella linfa dell'insetto che porta a parlisi dello stesso.
© Gianfranco Bruno
Laboratorio analisi-Ospedale San Salvatore (L'Aquila)
13-10-2001
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This page last reviewed October 18, 2001
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