Staphylococcus aureus e l’antibiotico-resistenza

Alcuni microrganismi presentano la capacità di moltiplicarsi in presenza di concentrazioni del farmaco che risultano inibitorie per la maggior parte degli stipiti appartenenti alla stessa specie. Un fenomeno meglio noto come antibiotico-resistenza. Staphylococcus aureus rappresenta una delle specie maggiormente temute in ambiti ospedalieri e comunitari, per le resistenze acquisite contro diverse classi di antibiotici, nel corso del tempo.

Staphylococcus aureus

Staphylococcus aureus è un microrganismo patogeno, parassita dell’uomo e di varie specie di mammiferi. Il genere Staphylococcus comprende molte specie di microrganismi Gram positivi. Il nome è di provenienza greca e si riferisce alla particolare forma a grappoli irregolari (Figura 1) che caratterizza le cellule stafilococciche. L’epiteto latino aureus invece deriva da un pigmento giallo oro di cui si colorano le colture in terreno solido. I batteri gram positivi presentano una parete costituita da uno spesso strato di peptidoglicano. Questa struttura è costituita da due aminozuccheri alternati; l’N-acetil-glucosamina (NAG) e l’acido N-acetil-muramico (NAM). La cellula stafilococcica è inoltre provvista di una capsula di natura polisaccaridica con potere antifagocitario.

Preparato microscopico in cui è ben evidente la disposizione in ammassi irregolari (grappoli) di colonie Staphylococcus aureus
Figura 1 – Preparato microscopico in cui è ben evidente la disposizione in ammassi irregolari (grappoli) di colonie Staphylococcus aureus [Fonte:https://www.britannica.com/]

Gli stafilococchi sono generalmente positivi al test della catalasi. Tale enzima catalizza la degradazione del perossido di idrogeno, con liberazione di acqua e ossigeno. Il microrganismo in questione riesce a sopravvivere in presenza di elevate concentrazioni saline (7.5%-10% NaCl). Questa condizione è meglio nota come alofilia.

Isolamento e identificazione

  • L’isolamento del microrganismo può essere realizzato mediante il terreno solido MSA, acronimo di Mannitol Salt Agar. Il nome deriva dalle componenti presenti nel terreno; D-mannitolo, NaCl ad elevate concentrazioni e agar, l’agente gelificante. L’MSA risulta selettivo per l’elevata concentrazione salina condizione questa che non ostacola la crescita di S. aureus. Contrariamente non potranno crescere altri microrganismi. Il terreno è anche differenziale in quanto permette la distinzione di ceppi batterici in base alla capacità di utilizzare una determinata componente (carboidrati, amminoacidi o altri composti) piuttosto che un’altra. In tal senso S. aureus è in grado di fermentare il D-mannitolo. Conseguentemente il pH si abbassa e il colore del terreno vira dal rosso al giallo (Figura 2). Il cambiamento del colore è permesso da un indicatore del pH, il rosso fenolo. La crescita del microrganismo può avvenire anche in piastre di agar sangue di coniglio. In questo caso le colonie, dopo 24-48 ore di incubazione a 37 °C, appaiono circondante da un alone di emolisi (Figura 3).
colonie di Staphylococcus aures, presentanti il tipico pigmento giallo-oro, cresciute in terreno solido MSA
Figura 2 – colonie di Staphylococcus aures, presentanti il tipico pigmento giallo-oro, cresciute in terreno solido MSA
[Fonte: https://microbiologyinfo.com/]
  • L’identificazione del microrganismo patogeno può essere confermata dai test biochimici. In particolare S. aureus è positivo al test della catalasi, la cui azione è stata descritta precedentemente. S. aureus, oltre alla catalasi, è positivo al test della coagulasi. Questo enzima catalizza la conversione del fibrinogeno in fibrina. Esiste in due forme: la coagulasi legata (o clumping factor) è aderente alla parete cellulare, mentre la coagulasi libera è un enzima extracellulare. La presenza di coaguli in una provetta contenete una sospensione batterica a concentrazione nota, posta a contatto con il plasma citrato di coniglio, determina la positività del test.
attività emolitica  evidente nel terreno di agar sangue dove sono state fatte crescere colonie di S.aureus
Figura 3 – attività emolitica evidente nel terreno di agar sangue dove sono state fatte crescere colonie di S.aureus
[Fonte: https://www.google.com/?&bih=732&biw=1440&hl=it]

Staphylococcus aureus e l’antibiotico-resistenza

S. aureus è uno dei batteri che più frequentemente presenta il fenomeno dell’antibiotico-resistenza. La capacità di acquisire resistenze multiple contro diverse classi di antibiotici rende tale microrganismo particolarmente patogeno in ambienti nosocomiali e comunitari.

La scoperta di S. aureus avviene nel 1884 grazie al microbiologo e medico Friedrich Julius Rosenbach. Le prime infezioni causate da Gram positivi venivano curate con la penicillina. La composizione chimica di tale farmaco prevede la presenza dell’anello beta lattamico, un ammide ciclica in grado di legare, con elevata affinità, le traspeptidasi anche denominate PBPs (Penicillin-Binding Proteins). Tali enzimi sono interessati nella biosintesi del peptidoglicano a livello della parete. Una delle prime resistenze acquisite da S. aureus è stata la produzione di beta lattamasi. Questi enzimi sono in grado di idrolizzare l’anello beta lattamico.

Nel 1960 venne introdotta la meticillina, una penicillina semisintetica in grado di inibire la sintesi di parete. Questo antibiotico risultava efficace contro gli isolati di S. aureus penicillino-resistenti. Si dimostrò successivamente come il microrganismo riesca a innescare un meccanismo di resistenza in grado di eludere l’azione antibiotica. Si parla in tal caso di S. aureus resistente alla meticillina o MRSA (Methicillin-resistant Staphylococcus aureus); la resistenza alla penicillina semisintetica è permessa dall’espressione dell’enzima batterico PBP2a. La PBP alternativa presenta affinità bassa o nulla per diversi antibiotici beta lattamici. In questo modo i farmaci non possono agire sull’inibizione della sintesi di parete.

La particolare frequenza con cui è possibile osservare stipiti di S. aureus resistenti ad un ampio spettro di antibiotici, porta a scegliere il mezzo terapeutico adeguato solo dopo la lettura dell’antibiogramma. Attualmente tali infezioni sono trattate con antibiotici glicopeptidici come la vancomicina. Tuttavia sono già state osservate resistenze contro l’antibiotico in questione.

Patologie annesse

S. aureus è un microrganismo patogeno opportunista implicato nella produzione di tossine diverse e responsabile di infezioni della pelle, dei tessuti molli, batteriemie (meglio conosciute come SAB Staphylococcus aureus Bacteremia), ostiomeliti o polmoniti. Gli individui adulti ospitano stafilococchi patogeni sulla cute e, in particolare, a livello del naso faringe. Gli stafilococchi aurei sono gli agenti più frequenti nelle infezioni cutanee come impetigine (Figura 4), foruncoli e favi. Tale meccanismo patogeno si innesca in seguito alla produzione batterica di enzimi lipolitici che agiscono nella degradazione di lipidi cutanei, (presenti nel sebo) prodotti dalle ghiandole sebacee.

Impetigine nel neonato
Figura 4 – Impetigine nel neonato
[Fonte:https://www.msdmanuals.com/it-it/casa]

Gli stafilococchi produttori di tossina epidermiolitica sono anche responsabili di infezioni cutanee come la malattia di Ritter (nel neonato) o malattia di Lyell nel caso di bambini nei primi anni di infanzia.

Gli stipiti di S.aureus in grado di produrre la tossina dello shock tossico (toxic shock syndrome toxin-1 o TSST-1) sono la causa dello shock tossico da stafilococco, un evento che oltre a manifestazioni cutanee eritematose porta alla compromissione di vari organi e, nei casi più gravi, alla morte.

Le patologie annesse alle infezioni provocate da S. aureus non si limitano alla cute ma possono interessare anche lo stomaco e il tratto intestinale. Ciò accade nel caso in cui i microrganismi producano enterotossine che possono essere causa di gastrointeriti da intossicazioni alimentari.

Particolare importanza assumono infine le infezioni stafilococciche nosocomiali, riguardanti in genere stipiti multi-resistenti a vari chemioantibiotici.

Fonti

Crediti immagini

Figura 1: https://www.britannica.com/science/Staphylococcus-aureus#/media/1/563372/75891
Figura 2: https://microbiologyinfo.com/mannitol-salt-agar-for-the-isolation-of-staphylococcus-aureus/
Figura 3: Google immagini
Figura 4: https://www.msdmanuals.com/it-it/casa/infezioni/infezioni-batteriche-batteri-gram-positivi/infezioni-da-staphylococcus-aureus

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