Meccanismo di invasione di Shigella spp

Forma bastoncellare di Shigella spp

Nel 1897, in Giappone, fu registrata un’epidemia di dissenteria che uccise circa 25.000 individui. Il medico e batteriologo Kiyoshi Shiga isolò dai campioni di feci dei pazienti affetti da dissenteria un batterio mai isolato prima a cui diede il nome di Bacillus dysenteriae, poi ribattezzato Shigella dysenteriae. In generale, i batteri appartenenti al genere Shigella sono Gram negativi, di forma bacillare, non mobili e asporigeni.

Alcune specie del genere Shigella producono enterotossine e, in particolare, Shigella dysenteria di tipo 1, isolato nell’intestino dei primati superiori e dell’uomo, produce e secerne la tossina di Shiga. Tale tossina è costituita da due subunità: A (da active) e B (da binding). La subunità B è un pentamero che media l’adesione della tossina alla superficie della cellula da infettare; in seguito all’adesione la tossina entra nel citoplasma della cellula infettata mediante endocitosi e, a questo punto, il frammento A1 della subunità A rimuove un residuo di adenina dell’RNA ribosomiale (rRNA) 28S per mezzo della sua attività N – glicosidica, impedendo così il legame dell’aminoacil tRNA con il sito A del ribosoma. La tossina di Shiga, quindi, inibisce la sintesi proteica della cellula infettata.

Il genere Shigella causa la shigellosi (anche chiamata dissenteria bacillare). Tale malattia, la quale colpisce le cellule dell’intestino tenue, è a trasmissione orofecale e si diffonde in particolare attraverso la contaminazione di acqua e alimenti. La dissenteria bacillare varia da lieve a grave a seconda della specie patogena (Shigella boydii, Shigella dysenteriae, Shigella flexneri e Shigella sonnei) e si manifesta con diarrea, crampi addominali, vomito, febbre, tenesmo e presenza di sangue, pus e muco nelle feci. Le isole di patogenicità di Shigella sono localizzate sia sul cromosoma batterico e sia sul plasmide pINV, lungo circa 200 kb.

Shigella invade la cellula eucariotica mediante il meccanismo di invasione trigger, utilizzando il sistema di secrezione di tipo tre, (type three secretion system, TTSS o T3SS, Fig.1), detto anche iniettosoma, specializzato nella traslocazione delle proteine del citoplasma batterico, da questo al citoplasma della cellula eucariotica. I componenti di questo sistema di secrezione presentano una notevole somiglianza, limitata alla struttura primaria, con i componenti del flagello – ad esclusione del motore di quest’ultimo, non presente nel TTSS. Il sistema di secrezione di tipo tre permette il passaggio delle molecole dal citoplasma batterico al citoplasma eucariotico grazie alla formazione di pori sulla membrana della cellula eucariotica da parte del sistema IpaB/IpaC di Shigella (Fig.2).

Fig.1: Schema generale di TTSS.

 

Fig.2: Formazione del poro sulla superficie della cellula eucariotica da parte del sistema IpaB/IpaC.

Il batterio produce le proteine da traslocare, evitando la loro secrezione fino alla avvenuta formazione del ponte citoplasmatico con le cellule dell’epitelio dell’intestino tenue. In seguito, Shigella contatta la cellula eucariotica per mezzo dell’interazione tra TTSS e i recettori specifici presenti sulla membrana della cellula eucariotica. Il passaggio di alcune molecole proteiche dal citoplasma batterico al citoplasma della cellula eucariotica induce un importante riarrangiamento del citoscheletro eucariotico: la proteina VirA, codificata dal gene virA, depolimerizza i microtubuli e IpaC (Invasion Plasmid Antigen C), interagendo con le proteine eucariotiche, determina la polimerizzazione dell’actina. Si forma, così, la tasca di fagocitosi intorno al batterio che viene, dunque, fagocitato dalla cellula eucariotica. In seguito, IpaA (Invasion Plasmid Antigen A) determina la depolimerizzazione dell’actina e, dunque, la chiusura del fagosoma contenente il batterio. In questo modo, il batterio Shigella entra nella cellula eucariotica.

Fonte:

Immagine in evidenza da https://www.npr.org/sections/goatsandsoda/2015/04/02/396897770/drug-resistant-food-poisoning-lands-in-the-u-s

Immagine 1 da https://www.researchgate.net/figure/Entry-into-host-cells-is-mediated-by-the-TTSS-and-its-effectors-encoded-by-SPI-1_fig2_5407753

Immagine 2 da http://www.pnas.org/content/100/6/3027

Osservatorio Regionale Sicurezza Alimentare:  http://www.orsacampania.it/shigella/

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