Staphylococcus aureus e tossine: un rapporto strettissimo…

Staphylococcus aureus è un batterio Gram-positivo appartenente alla famiglia delle Micrococcaceae coinvolto in casi di infezioni derivate da alimenti, malattie sessualmente trasmesse, infezioni nosocomiali e comunitarie.

SA PLate
Coltura di Staphylococcus aureus su agar salemannite

La gravità delle patologie è legata sia alle condizioni dell’ospite che alla virulenza del batterio. Quest’ultima dipende anche dalla capacità di produrre tossine e fattori di virulenza di altro genere. Considerato che S. aureus fa parte del microbiota della pelle, e che colonizza le narici, la sua larga diffusione è presto spiegata. Questo batterio è una vera e propria macchina da guerra, con un arsenale di armi a disposizione e un’innata capacità di adattamento all’ambiente. Il successo di S. aureus come commensale o patogeno è dovuto alla presenza di elementi genetici mobili, importanti sia come mezzi di trasmissione di DNA tra specie batteriche diverse che possono quindi acquisire fattori di virulenza o determinanti di resistenza antibiotica.  Il problema della resistenza antibiotica rappresenta oggi una delle maggiori sfide per la medicina, vista la crescente pressione selettiva provocata dall’uso massivo di antibiotici.

La capacità di sviluppare resistenza agli antibiotici è solo una delle sfide che S. aureus lancia alla comunità scientifica, l’altro aspetto di indiscusso interesse è quello legato alla produzione di fattori di virulenza. Alcuni di essi, le tossine, sono sostanze che vengono prodotte dal germe in questo caso e  interagiscono direttamente con l’ospite. Non sono quindi considerate tossine molecole che combattono le difese dell’ospite, o proteine di superficie che permettono al germe di legarsi ai tessuti dell’ospite.

SA_CDC

Tossine che danneggiano le membrane cellulari

Le tossine citolitiche causano la morte delle cellule bersaglio sia in modo mediato da recettori che non mediato da recettori. Le tossine la cui azione è mediata da recettori sono emolisine (di cui sono noti i tipi alfa, beta, gamma e delta) che hanno come target specifico i globuli rossi o leucotossine con i globuli bianchi per target. La capacità di neutralizzare le cellule dell’immunità agevola la moltiplicazione del germe nell’ospite e facilita il meccanismo infettivo. Tra le prime tossine di S. aureus ad essere scoperte, alfa tossina è una proteina con struttura a barile beta con effetto citolitico su globuli rossi e bianchi ma non sui neutrofili. Tra le tossine con azione mediata da recettori esistono anche proteine a due componenti come leucocidine e gamma tossine. In particolare, la leucocidina di Panton-Valentine è associata con infezioni dei tessuti molli provocate da community-acquired methicillin-resistant Staphylococcus aureus (CA-MRSA). Le tossine che agiscono senza mediazione dei recettori sono delta emolisine, che fanno parte della famiglia delle moduline fenolo solubili (phenol-soluble modulins, PSMs) e sono prodotte dalla maggior parte dei ceppi di S. aureus. Le delta emolisine si traducono anche in dermatite atopica.

20081122_stafiloccos_aeurus
Tossine citolitiche all’opera.

Tossine che interferiscono con il funzionamento dei recettori

Queste tossine sono dei veri e propri superantigeni, cioè molecole che attivano le cellule T e la proliferazione cellulare mediante interazione non specifica tra recettori delle cellule T e il complesso di maggiore istocompatibilità di classe II. Anche le enterotossine fanno parte di questo gruppo. Il meccanismo di azione di questo tipo di tossine non è ancora stato chiarito, ma si ritiene che coinvolga il rilascio di citochine che alla fine causano apoptosi. In particolare la Staphylococcal enterotoxin B (SEB) è considerate una vera e propria arma biologica. È stato descritto il ruolo di enterotossina C (SEC) come agente infettivo di endocardite, sepsi e danno renale in infezioni sostenute da alcuni genotipi di CA-MRSA. Il superantigene più famoso è toxic shock syndrome toxin (TSST), tossina della sindrome da shock tossico, che può essere fatale in alcuni casi. Negli anni 80, ad esempio, si è verificata un’epidemia da TSST dovuta all’uso di tamponi femminili.

Enzimi

S. aureus produce anche una serie di enzimi che interferiscono con il signaling cellulare dell’ospite, interrompendolo o danneggiando il processo. Molti di questi enzimi sono proteasi, come la tossina esfoliativa responsabile della “sindrome della cute scottata”. Sono prodotte anche lipasi e nucleasi che hanno un ruolo poco chiaro nella patogenesi.

Il rapporto tra S. aureus e tossine è davvero stretto, la produzione di un range così ampio di tossine e fattori di virulenza porta quindi a un ampio spettro di patologie. La riflessione riguarda il ruolo sempre diverso di S. aureus, germe poliedrico in grado di passare dal ruolo di commensale a quello di patogeno aggressivo nello spazio di un momento di immunocompromissione lieve o di maggior produzione di fattori di virulenza. Alla luce di queste considerazioni il rispetto delle norme igieniche di base riveste quindi un’importanza ancora più grande di quanto normalmente si pensi.

 

Bibliografia

Otto M. Staphylococcus aureus toxins. Current opinion in microbiology. 2014;0:32-37. doi:10.1016/j.mib.2013.11.004.

Malachowa N, DeLeo FR. Mobile genetic elements of Staphylococcus aureus. Cellular and Molecular Life Sciences. 2010;67(18):3057-3071. doi:10.1007/s00018-010-0389-4.

Sitografia

http://www.epicentro.iss.it/focus/resistenza_antibiotici/EpidItalia.asp

http://www.termedia.pl/Review-paper-Effects-of-staphylococcal-hemolysins-on-the-immune-system-of-vertebrates,10,10361,0,1.html

Crediti immagini

http://www.bacteriainphotos.com/VRSA.html

http://immense-immunology-insight.blogspot.it/2014/01/panton-valentine-leukocidin.html

http://web.cn.edu/stkarr/physiolo.htm

Priscilla Cocchi

Commenta per primo

Rispondi