Bacillus anthracis

Caratteristiche

Bacillus anthracis (Fig.1) è un batterio gram positivo isolato da Robert Koch che fu il primo, nel 1876, a descriverne le caratteristiche. Si tratta di un microrganismo aerobio – anaerobio facoltativo produttore di esotossina, di forma bastoncellare caratterizzata da diverse catene di lunghezza variabile. E’ immobile e sporigeno. B. anthracis è provvisto di una capsula polipeptidica costituita da acido D-glutammico. La capsula polipeptidica è il principale meccanismo di evasione del batterio dal sistema immunitario, permettendogli di eludere il processo di fagocitosi.

Bacillus anthracis è l’agente eziologico dell’antrace, infezione acuta che si manifesta molto frequentemente negli animali come gatti, pecore e cammelli. L’antrace è una patologia che può riscontrarsi anche nell’uomo con forme cutanee primarie e forme sistemiche più gravi ma anche più rare.

Una caratteristica del microrganismo è la produzione di spore, meccanismo di resistenza batterica attuato in situazioni di ambiente esterno particolarmente avverse: spesso le spore sono la causa maggiore di infezione.

Inoltre, il microrganismo è produttore di una potente esotossina, costituita da diversi fattori: il fattore edematogeno (EF) ed il fattore letale (LF), assieme ad una proteina di riconoscimento del recettore chiamata antigene protettivo (PA). I geni che sono alla base della sintesi dell’esotossina e della capsula polipeptidica si trovano sui plasmidi del microrganismo, rispettivamente pXO1 e pXO2. Generalmente, i componenti dell’esotossina agiscono attraverso un meccanismo sincronizzato: la combinazione tra LF e PA porta alla formazione della tossina letale mentre la combinazione tra EF e PA forma la edema tossina.

A livello epidemiologico, l’antrace è una patologia diffusa in tutto il mondo, anche se è più frequente in paesi in via di sviluppo dove la sanità veterinaria e relativi controlli sono particolarmente carenti. È bene ricordare che Bacillus anthracis rientra tra gli agenti patogeni considerati utilizzabili per il bioterrorismo, venendo impiegato come possibile arma batteriologica per via della lunga vita e della stabilità delle spore.

Bacillus anthracis al microscopio colorato mediante la colorazione di Gram — *Figura 1 – Bacillus anthracis, a forma bastoncellare, colorato con Gram*

Filogenesi

Dominio	Prokaryota
Regno	Bacteria
Phylum	Firmicutes
Ordine	Bacillales
Famiglia	Bacillaceae
Genere	Bacillus
Specie	B. anthracis

Morfologia delle colonie

Per l’isolamento di B. anthracis si impiegano generalmente i classici terreni di coltura utilizzati di routine, in particolare l’agar sangue, dopo una incubazione di circa 18-24 ore. Non presenta emolisi e la crescita sul terreno è caratterizzata dalla formazione di colonie “a caput Medusae” (Fig. 2), proprio perché ricordano i capelli scompigliati della figura mitologica greca, Medusa.

Tali colonie hanno un aspetto filamentoso, il cui diametro generalmente è di media grandezza.

Colonie di Bacillus anthracis su Agar sangue — *Figura 2 – Colonie “a caput Medusae” del microrganismo*

Patogenesi

La via di trasmissione più comune è tramite il contatto cutaneo diretto con animali precedentemente infetti. Una seconda via di contagio è quella inalatoria, quindi attraverso l’inalazione di spore che nei tessuti del corpo umano germinano e si trasformano come forma vegetativa. La trasmissione può avvenire in ultimo per via gastrointestinale, attraverso l’ingestione di alimenti contaminati.

I quadri clinici sono differenti a seconda della modalità di contagio. In caso di inalazione di spore – il numero di spore inalate per innescare un meccanismo patogenetico deve essere superiore alle 8 mila circa- si parla di antrace polmonare con interesse delle alte e basse vie respiratorie e sintomi simil influenzali, ma con un repentino peggioramento a livello polmonare seguito da insufficienza respiratoria e cianosi. L’esito letale è molto frequente, poiché si ha la diffusione della tossina nel torrente circolatorio e disseminazione nel sistema nervoso centrale, con edema massivo ed emorragie come conseguenza della meningite da antrace. Questa modalità di trasmissione non è frequente, ma è ovviamente quella prevista in caso di attacchi bioterroristici.

Nel contagio cutaneo diretto, il più frequente, si parla di antrace cutanea e le spore utilizzano piccole lesioni e tagli presenti sulla cute dell’uomo per attraversare la pelle. Ha una letalità minore rispetto alla via inalatoria. Le manifestazioni cliniche comprendono la comparsa di rossore con una papula eritematosa che in circa 10 giorni va incontro ad ulcerazione con successiva formazione di una escara nera circondata da edema (Fig. 3). La disseminazione ematica è poco frequente.

Lesione cutanea causata da Bacillus anthracis — *Figura 3 – Tipica lesione cutanea da antrace*

Nell’antrace gastrointestinale, riscontrabile in caso di ingestione di alimenti contaminati dalle spore, generalmente carni, sono presenti sintomi come nausea, vomito, ascite e shock.

Metodi di identificazione

L’identificazione di Bacillus anthracis avviene sia con metodi standard, come l’esame colturale da lesioni cutanee, sangue e CSF su agar sangue e lettura al microscopio ottico previa colorazione di Gram, sia con innovativi metodi molecolari.

Questi ultimi riguardano l’applicazione della biologia molecolare, con PCR e Real Time PCR per l’amplificazione genica dei geni di virulenza del microrganismo localizzati sui plasmidi pXO1 e pXO2. Per l’amplificazione sono stati attuati degli oligonucleotidi specifici per ognuno dei tre componenti genici della esotossina: gene PAG (PA), gene CYA (EF), gene LEF (LF). Per la ricerca del plasmide pXO2 si utilizzano invece oligonucleotidi specifici per i geni codificanti per le proteine costitutive della capsula polipeptidica. Un’ulteriore tecnica innovativa per la ricerca del microrganismo, è la Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) applicata alla Real Time PCR, il cui principio è l’ibridazione di una piccola parte di DNA amplificato a sonde specifiche, marcate con fluoresceina. Questa moderna tecnologia molecolare, come anche la semplice PCR, permettono un’identificazione più precisa, sensibile e specifica del patogeno, nonché più veloce.

Terapia

Il trattamento dell’antrace si basa sull’utilizzo della penicillina, doxiciclina e ciprofloxacina, ma la terapia raccomandata prevede l’applicazione solo di questi ultimi due antibiotici. Il trattamento ha uno scarso effetto sull’antrace cutanea il cui decorso e risoluzione è generalmente lenta ma spontanea, ma è preventivo nei confronti della diffusione ematica con successiva batteriemia.

Priscilla Caputi