Corynebacterium diphtheriae

Caratteristiche

Il Corynebacterium diphtheriae è un batterio gram positivo appartenente alla famiglia delle Corynebacteriaceae; aerobio – anaerobio facoltativo, immobile, acapsulato a morfologia bastoncellare, produttore di catalasi. È conosciuto per essere l’agente eziologico della difterite, una patologia infettiva con tropismo per la faringe e la cute causata principalmente da ceppi di C. diphtheriae produttori di esotossina difterica. Esistono invece altri corinebatteri non patogeni per l’uomo, definiti difteroidi commensali della faringe, nasofaringe e della cute.

Nel mondo, secondo le statistiche dell’OMS in collaborazione con i dati elaborati dall’Unicef, fino al 2013 i casi ammontavano a 4800, mentre i decessi notificati correlati alla patologia, risalenti al 2011, sono stati 2500. In linea generale, l’infezione da C. diphtheriae con il passare degli anni ha subìto un netto calo, grazie alla copertura vaccinale che ha contribuito alla prevenzione a monte dal contagio. Quest’ultimo, infatti, è dovuto al contatto diretto con una persona già infetta attraverso le goccioline di Flügge.

Epidemiologia del Corynebacterium diphtheriae — Figura 1 – Fonte OSM risalente al 2013 dell’incidenza della Difterite

Il C. diphtheriae è conosciuto anche come Bacillo di Klebs-Löffler, in onore dei due microbiologi tedeschi che nel 1884 lo scoprirono: Edwin Klebs e Friedrich Löffler. Viene suddiviso in quattro biotipi, diversi fra loro a livello biochimico e morfologico:

gravis
mitis
intermedius
belfanti

Filogenesi

Dominio	Prokaryota
Regno	Bacteria
Phylum	Actinobacteria
Ordine	Actinomycetales
Famiglia	Corynebacteriaceae
Genere	Corynebacterium
Specie	C. diphtheriae

Morfologia delle colonie

Il Corynebacterium diphtheriae cresce generalmente su terreni di coltura arricchiti con sangue, ma si prediligono mezzi di coltura selettivi e differenziali specifici, come il Tinsdale Agar ed il terreno solido a becco di clarino di Löffler.

Quando la crescita avviene sul comune agar sangue, le colonie sono tipicamente piccole (non superano i 2mm), di colore scuro e la maggior parte non presenta attività emolitica.

Le colonie cresciute sul Tinsdale Agar sono piccole e completamente nere, poiché all’interno del terreno abbiamo la presenza di tiosolfato di sodio e L-cisteina (indicatori di H2S) ma soprattutto del tellurito di potassio, la cui riduzione attuata dal batterio assieme alla produzione di H2S, porta alla formazione di specifici aloni neri attorno alle colonie, che caratterizzano il microrganismo.

Corynebacterium diphtheriae su Tinsdale Agar — Figura 2 – Colonie nere di *Corynebacterium diphtheriae* su Tinsdale Agar

Oltre al Tinsdale Agar classico, è presente anche una modificazione di quest’ultimo con aggiunta, nel terreno, di emoglobina.

Il terreno di Löffler, invece, è un altro terreno selettivo per la crescita del corinebatterio della difterite, solido a becco di clarino che per certi versi ricorda il Lowenstein–Jensen Medium. Anche il Löffler Medium presenta una composizione di più sostanze inibenti la flora batterica contaminante, permettendo quindi la sola crescita del corinebatterio che stiamo ricercando.

Patogenesi

Generalmente il C. diphtheriae ha scarsa capacità invasiva e la difterite è causata dalla produzione della tossina difterica (esotossina proteica). Quest’ultima, infatti, è l’unico fattore di virulenza del batterio capace di indurre un processo patologico poiché tale tossina presenta una potente attività citotossica.

L’esotossina difterica, conosciuta anche come Tossina A-B, presenta due subunità:

la subunità A, che esercita l’azione patogena;
la subunità B, il cui ruolo è quello di facilitare l’entrata della subunità A nelle cellule ospiti, legando la tossina ai recettori delle cellule bersaglio;

Figura 4a – Struttura tridimensionale della tossina difterica (contributo di Gianluca Tomasello – https://3dproteinimaging.com)

Meccanismo d'azione della tossina difterica — Figura 5 – Meccanismo d’azione della tossina difterica

La tossina difterica agisce nel citoplasma ed il suo meccanismo finale è quello di inibire la sintesi proteica di una ampia varietà di cellule, portando così a morte cellulare. Il bersaglio principale è il fattore di allungamento 2, EF-2, il cui ruolo è quello di trasferire il polipeptidil-transfer RNA dal sito accettore al donatore sul ribosoma della cellula bersagilio. La subunità A inattiva quindi EF-2 grazie al meccanismo di ADP-ribosilazione che blocca del tutto la sintesi proteica, portando così a morte cellulare.

Le manifestazioni cliniche, dopo un periodo di incubazione non superiore a 5 giorni, sono così descritte:

faringite
tonsillite
ulcere cutanee

La forma più diffusa è la faringite, con debolezza e febbre e la comparsa, segno clinico caratteristico di questa patologia, di pseudomembrane difteriche sulle mucose di tonsille, ugola e parete faringea. In alcuni casi possono estendersi fino alla laringe ed alla trachea e portare ad una ostruzione totale delle vie aeree, qualora i frammenti della membrana si separino dalle mucose.

A volte, però, in caso di diffusione sistemica della tossina difterica, possono presentarsi delle ulteriori complicanze, in particolare cardiache. La miocardite difterica non è un quadro clinico del tutto raro ed i suoi sintomi riguardano cardiomegalia, dispnea e scompenso cardiaco congestizio.

Metodi di identificazione

L’identificazione del C. diphtheriae viene svolta sostanzialmente mediante il suo isolamento e la sua coltivazione, dai siti dell’infezione, in terreni di coltura specifici, come il Tinsdale ed il Löffler. Il campione d’elezione è il tampone faringeo.

Il test diagnostico in vitro di Elek rientra tra le tecniche specifiche per discriminare la produzione di esotossina. È un test di immunodiffusione.

Negli ultimi anni, inoltre, si sta sempre più diffondendo la metodica della Real Time PCR su campioni clinici o colture batteriche, in grado di determinare la presenza del gene tox codificante specificamente per la tossina difterica. Tale metodica è estremamente sensibile e specifica.

Terapia

Le persone che sviluppano la patologia difterica devono essere trattate al più presto con la somministrazione di antitossina, capace però di annullare e neutralizzare l’effetto della tossina solo quando è ancora in circolo e non quando è già legata ai recettori della cellula bersaglio.

Il C. diphtheriae è comunque sensibile a molti comuni antibiotici, come le cefalosporine, tetracicline ed eritromicina. Quest’ultima è la terapia d’elezione.

Ovviamente, la strategia migliore per evitare a monte il contagio con il batterio, è il vaccino. Il vaccino, all’interno, contiene la tossina difterica “purificata”, quindi innocua per la persona ma al tempo stesso efficace per la produzione di anticorpi protettivi da parte del paziente.

Il vaccino anti difterico viene somministrato in combinazione con quello anti-tetano ed anti-pertosse, da cui la sigla DTP. Il primo ciclo vaccinale è costituto da tre dosi nel bambino, a cui seguiranno altre due dosi in età adolescenziale. A volte, è consigliato ma non necessario, sottoporsi a dei richiami decennali per continuare a conservare una buona immunità contro il microrganismo.

Priscilla Caputi