Stafilococchi

Lo Stafilococco fu scoperto nel 1878 da R. Koch e nel 1880 da L. Pasteur in materiale purulento. L. Pasteur, dopo aver infettato un coniglio, dimostrò definitivamente il ruolo dello Stafilococco come agente causale dell'infiammazione purulenta. Il nome "stafilococco" fu dato nel 1881 da A. Ogston (per la caratteristica disposizione delle cellule) e le sue proprietà furono descritte in dettaglio nel 1884 da F. Rosenbach.

Gli stafilococchi sono cellule gram-positive, geometricamente regolari, sferiche con un diametro di 0,5-1,5 μm, solitamente disposte in cluster, catalasi-positive, riducono i nitrati a nitriti, idrolizzano attivamente proteine e grassi, fermentano il glucosio in condizioni anaerobiche per formare acido in assenza di gas. Possono solitamente crescere in presenza di NaCl al 15% e a una temperatura di 45 °C. Il contenuto di G+C nel DNA è del 30-39% molare. Gli stafilococchi non hanno flagelli e non formano spore. Sono ampiamente diffusi in natura. Il loro principale serbatoio è la pelle di esseri umani e animali e le loro mucose che comunicano con l'ambiente esterno. Gli stafilococchi sono anaerobi facoltativi, solo una specie (Staphylococcus saccharolyticus) è un anaerobio stretto. Gli stafilococchi non richiedono terreni nutritivi, crescono bene su terreni ordinari; la temperatura ottimale per la crescita è di 35-37 °C, pH 6,2-8,4. Le colonie sono rotonde, di 2-4 mm di diametro, con bordi lisci, convessi, opachi, del colore del pigmento formato. La crescita in coltura liquida è accompagnata da una torbidità uniforme; col tempo, si forma un sedimento sciolto. Quando crescono su terreni ordinari, gli stafilococchi non formano una capsula; tuttavia, quando vengono seminati per iniezione in agar semiliquido con plasma o siero, la maggior parte dei ceppi di S. aureus forma una capsula. I ceppi acapsulari in agar semiliquido crescono sotto forma di colonie compatte, mentre i ceppi capsulari formano colonie diffuse.

Gli stafilococchi hanno un'elevata attività biochimica: fermentano glicerolo, glucosio, maltosio, lattosio, saccarosio, mannitolo con rilascio di acido (senza gas); formano vari enzimi (plasmacoagulasi, fibrinolisina, lecitinasi, lisozima, fosfatasi alcalina, DNasi, ialuronidasi, tellururo reduttasi, proteinasi, gelatinasi, ecc.). Questi enzimi svolgono un ruolo importante nel metabolismo degli stafilococchi e ne determinano in larga misura la patogenicità. Enzimi come la fibrinolisina e la ialuronidasi causano un'elevata invasività degli stafilococchi. La plasmacoagulasi è il principale fattore della loro patogenicità: protegge dalla fagocitosi e converte la protrombina in trombina, che causa la coagulazione del fibrinogeno, grazie alla quale ogni cellula viene ricoperta da una pellicola proteica che la protegge dai fagociti.

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Fattori di patogenicità degli stafilococchi

Lo Stafilococco è un microrganismo unico. Può causare più di 100 malattie diverse, suddivise in undici classi secondo la Classificazione Internazionale del 1968. Gli stafilococchi possono colpire qualsiasi tessuto e organo. Questa proprietà degli stafilococchi è dovuta alla presenza di un ampio complesso di fattori di patogenicità.

Fattori di adesione: l'adesione degli stafilococchi alle cellule dei tessuti è dovuta alla loro idrofobicità (più è alta, più forti sono le proprietà adesive), nonché alle proprietà adesive dei polisaccaridi, possibilmente anche della proteina A, e alla capacità di legare la fibronectina (un recettore per alcune cellule).

Diversi enzimi che svolgono il ruolo di fattori di “aggressione e difesa”: plasmacoagulasi (principale fattore di patogenicità), ialuronidasi, fibrinolisina, DNasi, enzima lisozima-simile, lecitinasi, fosfatasi, proteinasi, ecc.

Complesso di esotossine secrete:

• Tossine che danneggiano la membrana: a, p, 8 e y. In precedenza, venivano descritte come emolisine, necrotossine, leucocidine, tossine letali, ovvero in base alla natura della loro azione: emolisi degli eritrociti, necrosi se somministrate per via intradermica a un coniglio, distruzione dei leucociti, morte del coniglio se somministrate per via endovenosa. Tuttavia, si è scoperto che tale effetto è causato dallo stesso fattore: una tossina che danneggia la membrana. Essa ha un effetto citolitico su vari tipi di cellule, che si manifesta nel modo seguente. Le molecole di questa tossina si legano dapprima a recettori ancora sconosciuti della membrana cellulare bersaglio o vengono assorbite in modo aspecifico dai lipidi contenuti nella membrana, per poi formare un eptamero a forma di fungo composto da 7 molecole, composto da 3 domini. I domini che formano il "cappuccio" e il "bordo" si trovano sulla superficie esterna delle membrane, mentre il dominio "piede" funge da canale-poro transmembrana. È attraverso questo che piccole molecole e ioni entrano ed escono, il che porta al rigonfiamento e alla morte delle cellule con nucleo e alla lisi osmotica degli eritrociti. Sono stati scoperti diversi tipi di tossine che danneggiano la membrana (formano pori): a-, b-, s- e y-emolisine (a-, b-, S- e y-tossine). Esse differiscono per diverse proprietà. L'emolisina a si trova più spesso negli stafilococchi isolati dall'uomo; lisa gli eritrociti umani, di coniglio e di montone. Provoca un effetto letale nei conigli dopo 3-5 minuti di somministrazione endovenosa. L'emolisina b si trova più spesso negli stafilococchi di origine animale; Lisa gli eritrociti umani e di ariete (meglio a temperature più basse). L'emolisina S lisa gli eritrociti umani e di molti animali. L'effetto letale su un coniglio, se somministrato per via endovenosa, si verifica entro 16-24-48 ore. Molto spesso, gli stafilococchi contengono contemporaneamente tossine α e β;
• Le tossine esfoliative A e B si distinguono per le loro proprietà antigeniche, la sensibilità alla temperatura (A è termostabile, B è termolabile) e la localizzazione dei geni che ne controllano la sintesi (A è controllata da un gene cromosomico, B da un gene plasmidico). Spesso, entrambe le esfoliatine sono sintetizzate nello stesso ceppo di S. aureus. Queste tossine sono associate alla capacità degli stafilococchi di causare pemfigo nei neonati, impetigine bollosa e rash cutaneo simile alla scarlattina;
• la vera leucocidina è una tossina che differisce dalle emolisine per le sue proprietà antigeniche e agisce selettivamente sui leucociti, distruggendoli;
• Un'esotossina che causa la sindrome da shock tossico (TSS). Ha proprietà superantigeniche. La TSS è caratterizzata da febbre, calo della pressione sanguigna, eruzioni cutanee seguite da desquamazione di mani e piedi, linfopenia, talvolta diarrea, danni renali, ecc. Oltre il 50% dei ceppi di S. aureus è in grado di produrre e secernere questa tossina.

Forti proprietà allergeniche, possedute sia dai componenti della struttura cellulare che dalle esotossine e altri prodotti di scarto secreti dai batteri. Gli allergeni stafilococcici sono in grado di causare reazioni di ipersensibilità sia di tipo ritardato (DTH) che di tipo immediato (IT). Gli stafilococchi sono i principali responsabili delle allergie cutanee e respiratorie (dermatite, asma bronchiale, ecc.). La peculiarità della patogenesi dell'infezione da stafilococco e la sua tendenza a cronicizzare sono radicate nell'effetto DTH.

Antigeni cross-reattivi (con isoantigeni degli eritrociti A e B, reni e pelle - induzione di autoanticorpi, sviluppo di malattie autoimmuni).

Fattori che inibiscono la fagocitosi. La loro presenza può manifestarsi nell'inibizione della chemiotassi, nella protezione delle cellule dall'assorbimento da parte dei fagociti, nel conferimento agli stafilococchi della capacità di riprodursi nei fagociti e nel blocco del "burst ossidativo". La fagocitosi è inibita dalla capsula, dalla proteina A, dal peptideglicano, dagli acidi teicoici e dalle tossine. Inoltre, gli stafilococchi inducono la sintesi di soppressori dell'attività fagocitaria da parte di alcune cellule dell'organismo (ad esempio, gli splenociti). L'inibizione della fagocitosi non solo impedisce all'organismo di eliminare gli stafilococchi, ma interrompe anche la funzione di elaborazione e presentazione degli antigeni ai linfociti T e B, con conseguente riduzione dell'efficacia della risposta immunitaria.

La presenza di una capsula negli stafilococchi aumenta la loro virulenza nei topi bianchi, li rende resistenti all'azione dei fagi, non consente la tipizzazione con sieri agglutinanti e maschera la proteina A.

Gli acidi teicoici non solo proteggono gli stafilococchi dalla fagocitosi, ma a quanto pare svolgono anche un ruolo significativo nella patogenesi delle infezioni stafilococciche. È stato dimostrato che nei bambini affetti da endocardite, gli anticorpi contro gli acidi teicoici vengono rilevati nel 100% dei casi.

Azione mitogenica degli stafilococchi sui linfociti (tale azione è esercitata dalla proteina A, dalle enterotossine e da altri prodotti secreti dagli stafilococchi).

Enterotossine A, B, CI, C2, C3, D, E. Sono caratterizzate da specificità antigenica, stabilità termica, resistenza alla formalina (non si trasformano in anatossine) e agli enzimi digestivi (tripsina e pepsina), e sono stabili nell'intervallo di pH da 4,5 a 10,0. Le enterotossine sono proteine a basso peso molecolare con un peso molecolare da 26 a 34 kDa con proprietà superantigeniche.

È stato inoltre accertato che esistono differenze geneticamente determinate nella suscettibilità alle infezioni da stafilococco e nella natura del loro decorso negli individui. In particolare, le malattie purulento-settiche da stafilococco gravi si riscontrano più frequentemente nelle persone con gruppi sanguigni A e AB, e meno frequentemente nelle persone con gruppi sanguigni 0 e B.

La capacità degli stafilococchi di causare intossicazioni alimentari di tipo intossicazione è associata alla sintesi di enterotossine. Il più delle volte sono causate dalle enterotossine A e D. Il meccanismo d'azione di queste enterotossine è poco compreso, ma differisce dall'azione di altre enterotossine batteriche, che interrompono la funzione del sistema dell'adenilato ciclasi. Tutti i tipi di enterotossine stafilococciche causano un quadro clinico simile: nausea, vomito, dolore al pancreas, diarrea, talvolta mal di testa, febbre, spasmi muscolari. Queste caratteristiche delle enterotossine stafilococciche sono dovute alle loro proprietà superantigeniche: inducono un'eccessiva sintesi di interleuchina-2, che causa l'intossicazione. Le enterotossine eccitano la muscolatura liscia dell'intestino e aumentano la motilità del tratto gastrointestinale. L'avvelenamento è più spesso associato al consumo di latticini infetti da stafilococco (gelato, pasticcini, torte, formaggio, ricotta, ecc.) e di prodotti in scatola con burro. L'infezione da latticini può essere associata a mastite nelle mucche o a malattie purulente-infiammatorie negli addetti alla produzione alimentare.

Pertanto, l'abbondanza di vari fattori di patogenicità negli stafilococchi e le loro elevate proprietà allergeniche determinano le caratteristiche della patogenesi delle malattie stafilococciche, la loro natura, localizzazione, gravità del decorso e manifestazioni cliniche. Avitaminosi, diabete e indebolimento dell'immunità contribuiscono allo sviluppo delle malattie stafilococciche.

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Resistenza stafilococcica

Tra i batteri non sporigeni, gli stafilococchi, come i micobatteri, presentano la maggiore resistenza ai fattori esterni. Tollerano bene l'essiccazione e rimangono vitali e virulenti per settimane e mesi in polvere fine e secca, diventando così una fonte di infezione. La luce solare diretta li uccide solo entro poche ore, mentre la luce diffusa ha un effetto molto debole. Sono anche resistenti alle alte temperature: possono resistere al riscaldamento fino a 80 °C per circa 30 minuti, il calore secco (110 °C) li uccide entro 2 ore; tollerano bene le basse temperature. La sensibilità ai disinfettanti chimici varia notevolmente: ad esempio, una soluzione di fenolo al 3% li uccide entro 15-30 minuti e una soluzione acquosa di cloramina all'1% in 2-5 minuti.

Epidemiologia delle infezioni da stafilococco

Poiché gli stafilococchi sono residenti permanenti della pelle e delle mucose, le malattie da essi causate possono essere autoinfezioni (con vari danni alla pelle e alle mucose, inclusi microtraumi) o infezioni esogene causate da contatto, come infezioni domestiche, aeree, da polvere o alimentari (intossicazione alimentare). Di particolare importanza è la trasmissione di stafilococchi patogeni, poiché i portatori, soprattutto in strutture sanitarie (diverse cliniche chirurgiche, ospedali per la maternità, ecc.) e in gruppi chiusi, possono causare infezioni stafilococciche. La trasmissione di stafilococchi patogeni può essere temporanea o intermittente, ma le persone che ne sono affette in modo permanente (portatori residenti) rappresentano un pericolo particolare per gli altri. In queste persone, gli stafilococchi persistono a lungo e in grandi quantità sulle mucose del naso e della gola. La causa di questa trasmissione a lungo termine non è del tutto chiara. Può essere una conseguenza dell'indebolimento dell'immunità locale (mancanza di IgA secretorie), dell'interruzione delle funzioni della mucosa, dell'aumento delle proprietà adesive dello stafilococco o causata da alcune delle sue altre proprietà.

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Sintomi delle infezioni da stafilococco

Gli stafilococchi penetrano facilmente nell'organismo attraverso le più piccole lesioni della pelle e delle mucose e possono causare una varietà di malattie, dall'acne alla peritonite grave, all'endocardite, alla sepsi o alla setticopiemia, in cui il tasso di mortalità raggiunge l'80%. Gli stafilococchi causano foruncoli, idrosadenite, ascessi, flemmoni, osteomielite; in tempo di guerra, sono spesso responsabili di complicazioni purulente delle ferite; gli stafilococchi svolgono un ruolo di primo piano nella chirurgia purulenta. Possedendo proprietà allergeniche, possono causare psoriasi, vasculite emorragica, erisipela e poliartrite aspecifica. L'infezione di prodotti alimentari da stafilococchi è una causa comune di intossicazione alimentare. Gli stafilococchi sono i principali responsabili della sepsi, anche nei neonati. A differenza della batteriemia (presenza di batteri nel sangue), che è un sintomo di una malattia e si osserva in molte infezioni batteriche, la sepsi (setticemia - putrefazione del sangue) è una malattia indipendente con un quadro clinico specifico, basato sul danno agli organi del sistema reticoloendoteliale (sistema dei fagociti mononucleati - MPS). Nella sepsi, si forma un focolaio purulento da cui il patogeno entra periodicamente nel sangue, si diffonde in tutto il corpo e colpisce il sistema reticoloendoteliale (MSP), nelle cui cellule si moltiplica, rilasciando tossine e allergeni. Allo stesso tempo, il quadro clinico della sepsi dipende poco dal tipo di patogeno, ma è determinato dal danno a determinati organi.

La setticopiemia è una forma di sepsi in cui l'agente patogeno provoca focolai purulenti in vari organi e tessuti, vale a dire una sepsi complicata da metastasi purulente.

La batteriemia nella sepsi e la setticopiemia possono essere a breve e a lungo termine.

Esiste un'immunità post-infettiva, causata da fattori sia umorali che cellulari. Antitossine, anticorpi antimicrobici, anticorpi contro gli enzimi, così come linfociti T e fagociti, svolgono un ruolo importante in essa. L'intensità e la durata dell'immunità contro gli stafilococchi non sono state sufficientemente studiate, poiché la loro struttura antigenica è troppo diversificata e non esiste immunità crociata.

Classificazione degli stafilococchi

Il genere Staphylococcus comprende più di 20 specie, suddivise in due gruppi: stafilococchi coagulasi-positivi e coagulasi-negativi. Diverse caratteristiche vengono utilizzate per differenziare le specie.

Gli stafilococchi coagulasi-positivi sono principalmente patogeni per l'uomo, ma molti di quelli coagulasi-negativi sono anche in grado di causare malattie, soprattutto nei neonati (congiuntivite neonatale, endocardite, sepsi, malattie delle vie urinarie, gastroenterite acuta, ecc.). Lo S. aureus, a seconda di chi ne è il portatore principale, è suddiviso in 10 ecovarianti (hominis, bovis, ovis, ecc.).

Negli stafilococchi sono stati riscontrati più di 50 tipi di antigeni, contro ciascuno dei quali si formano anticorpi nell'organismo; molti di essi possiedono proprietà allergeniche. In base alla specificità, gli antigeni si dividono in generici (comuni a tutto il genere Staphylococcus); cross-reattivi (antigeni comuni con isoantigeni di eritrociti umani, cute e reni, associati a malattie autoimmuni); specie e tipo-specifici. In base agli antigeni tipo-specifici rilevati nella reazione di agglutinazione, gli stafilococchi si dividono in oltre 30 sierovarianti. Tuttavia, il metodo sierologico per la tipizzazione degli stafilococchi non ha ancora trovato ampia diffusione. La proteina A, prodotta da S. aureus, è considerata specie-specifica. Questa proteina è localizzata superficialmente, è legata covalentemente al peptideglicano e il suo μm è di circa 42 kDa. La proteina A è sintetizzata in modo particolarmente attivo nella fase di crescita logaritmica a una temperatura di 41 °C, è termolabile e non viene distrutta dalla tripsina; la sua proprietà unica è la capacità di legarsi al frammento Fc delle immunoglobuline IgG (IgG1, IgG2, IgG4) e, in misura minore, a IgM e IgA. Sulla superficie della proteina A sono state identificate diverse regioni in grado di legarsi a una regione della catena polipeptidica delle immunoglobuline situata al confine tra i domini CH2 e CH3. Questa proprietà ha trovato ampia applicazione nella reazione di coagglutinazione: gli stafilococchi caricati con anticorpi specifici, che presentano centri attivi liberi, danno una rapida reazione di agglutinazione quando interagiscono con un antigene.

L'interazione della proteina A con le immunoglobuline porta a una disfunzione del sistema del complemento e dei fagociti nell'organismo del paziente. Ha proprietà antigeniche, è un forte allergene e induce la proliferazione dei linfociti T e B. Il suo ruolo nella patogenesi delle malattie stafilococciche non è stato ancora completamente chiarito.

I ceppi di S. aureus variano nella loro sensibilità ai fagi stafilococcici. Per la tipizzazione di S. aureus, viene utilizzato un set internazionale di 23 fagi temperati, suddivisi in quattro gruppi:

• Gruppo 1 - fagi 29.52, 52A, 79, 80;
• Gruppo 2 - fagi 3A, 3C, 55, 71;
• Gruppo 3 - fagi 6, 42E, 47, 53, 54, 75, 77, 83A, 84, 85;
• Gruppo 4 - fagi 94, 95, 96;
• al di fuori dei gruppi - fago 81.

La relazione tra stafilococchi e fagi è peculiare: lo stesso ceppo può essere lisato da un solo fago o da più fagi contemporaneamente. Tuttavia, poiché la loro sensibilità ai fagi è una caratteristica relativamente stabile, la tipizzazione fagica degli stafilococchi è di grande importanza epidemiologica. Lo svantaggio di questo metodo è che non è possibile tipizzare più del 65-70% di S. aureus. Negli ultimi anni, sono stati ottenuti set di fagi specifici per la tipizzazione di S. epidermidis.

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Diagnostica di laboratorio delle infezioni da stafilococco

Il metodo principale è batteriologico; sono state sviluppate e implementate reazioni sierologiche. Se necessario (in caso di intossicazione), viene utilizzato un test biologico. Il materiale per l'esame batteriologico è sangue, pus, muco da faringe, naso, secrezione da ferita, espettorato (in caso di polmonite stafilococcica), feci (in caso di colite stafilococcica); in caso di intossicazione alimentare, vomito, feci, lavanda gastrica, prodotti sospetti. Il materiale viene inoculato su agar sangue (emolisi), su agar latte-sale (latte-tuorlo-sale) (la crescita di batteri estranei è inibita dalla presenza di NaCl, pigmento e lecitinasi sono meglio rilevati). La coltura isolata viene identificata in base alle caratteristiche della specie, viene determinata la presenza delle principali caratteristiche e fattori di patogenicità (pigmento dorato, fermentazione del mannitolo, emolisi, plasmacoagulasi), viene necessariamente verificata la sensibilità agli antibiotici e, se necessario, viene eseguita la tipizzazione fagica. Tra le reazioni sierologiche per la diagnosi delle malattie purulento-settiche, vengono utilizzate RPGA e IFM, in particolare per la determinazione degli anticorpi contro l'acido teicoico o antigeni specie-specifici.

Per determinare l'enterotossigenicità degli stafilococchi si utilizzano tre metodi:

• sierologico: utilizzando sieri antitossici specifici in una reazione di precipitazione su gel, viene rilevata l'enterotossina e ne viene determinato il tipo;
• biologico - somministrazione endovenosa di filtrato di brodocoltura di stafilococco ai gatti alla dose di 2-3 ml per 1 kg di peso. Le tossine causano vomito e diarrea nei gatti;
• metodo batteriologico indiretto: isolamento di una coltura pura di stafilococco da un prodotto sospetto e determinazione dei suoi fattori di patogenicità (la formazione di enterotossina è correlata alla presenza di altri fattori di patogenicità, in particolare RNasi).

Il metodo più semplice e sensibile per rilevare l'enterotossina è il metodo sierologico.

Trattamento delle infezioni da stafilococco

Per il trattamento delle malattie stafilococciche, si utilizzano principalmente antibiotici beta-lattamici, per i quali è necessario prima determinare la sensibilità. Nelle infezioni stafilococciche gravi e croniche, si ottiene un effetto positivo con una terapia specifica: l'uso di autovaccino, anatossina, immunoglobuline antistafilococciche (umane) e plasma antistafilococcico.

Prevenzione specifica delle infezioni da stafilococco

Per creare l'immunità artificiale contro le infezioni da stafilococco, si utilizza l'anatossina stafilococcica (liquida e in compresse), ma crea un'immunità antitossica solo contro gli stafilococchi lisati principalmente dai fagi del gruppo I. L'uso di vaccini derivati da stafilococchi uccisi o dai loro antigeni, sebbene porti alla comparsa di anticorpi antimicrobici, agisce solo contro i sierovarcanti da cui il vaccino è prodotto. Il problema di trovare un vaccino altamente immunogenico efficace contro molti tipi di stafilococchi patogeni è uno dei problemi più importanti della microbiologia moderna.