Treponema pallidum

Caratteristiche

Treponema pallidum è l’agente eziologico della sifilide, la terza malattia di tipo batterico sessualmente trasmissibile più diffusa dopo la clamidia e la gonorrea. Fu identificato per la prima volta da Fritz Richard Schaudinn e Paul Erich Hoffmann nel 1905 e chiamato Treponema pallidum poiché invisibile al microscopio ottico se non colorato con impregnazione argentica, con sostanze fluorescenti oppure osservato in campo scuro.

Treponema pallidum è un batterio gram negativo, microaerofilo, molto sensibile all’essicamento, al calore e agli agenti chimici, con un diametro di 0,1-0,5 micron ed una lunghezza variabile da 5 a 20 micron. Osservato mediante microscopia, il batterio si presenta come un microorganismo sottile, elicoidale e spiraliforme, simile ad un’ “onda piatta”.

Immagine al microscopio elettronico di Treponema pallidum, agente eziologico della sifilide
Figura 1 – Immagine al microscopio elettronico di Treponema pallidum

Treponema pallidum è dotato di flagelli, per la precisione di endoflagelli, poiché a differenza degli altri microorganismi flagellati queste appendici sono localizzate all’interno della cellula batterica. I flagelli presentano infatti un punto di inserzione all’interno della membrana citoplasmatica e corrono longitudinalmente nello spazio periplasmatico per tutta la lunghezza del microorganismo, come mostra l’immagine al microscopio elettronico (figura 2). Gli endoflagelli permettono al batterio di compiere dei movimenti circolari o a “cavatappi”, resi possibili anche dalla maggiore elasticità della parete rispetto a quella di altre specie batteriche.

A sinistra rappresentazione della sezione T. pallidum; a destra immagine al microscopio elettronico degli endoflagelli di T. pallidum
Figura 2 – Rappresentazione della sezione Treponema pallidum; immagine al microscopio elettronico di T. pallidum

La parete cellulare di Treponema pallidum ha un’architettura simile a quella degli altri batteri Gram negativi ma con alcune peculiarità:

  • Maggiore flessibilità, grazie alla presenza di uno strato di peptidoglicano sottile che aderisce alla membrana citoplasmatica interna;
  • Membrana esterna priva di lipopolisaccaride (LPS), generalmente presente nei batteri Gram-negativi;
  • Membrana esterna ricca di lipoproteine coinvolte nell’adesione alle cellule dell’ospite e nel mimetismo antigenico.

Il Treponema pallidum non può essere coltivato su terreni liquidi o solidi, probabilmente anche a causa del suo lungo tempo di replicazione, pari a 30 ore nell’infezione in vivo.

Filogenesi

DominioProkaryota
RegnoBacteria
PhylumSpirochaetes
OrdineSpirochaetales
FamigliaSpirochaetaceae
GenereTreponema
SpecieT. pallidum

Fattori di virulenza

La non coltivabilità del batterio per lungo tempo ha limitato la possibilità di studiare i fattori di virulenza di Treponema pallidum, la svolta però è arrivata con il sequenziamento del genoma. I principali fattori di virulenza individuati sono:

  • Lipopotreine per l’adesione alla cellula ospite;
  • Enzima Ialuronidasi, per idrolizzare l’acido ialuronico che tiene insieme cellule;
  • Mimetismo molecolare: il batterio si riveste della fibronectina della cellula ospite, mascherando gli antigeni di superficie;
  • Variazione antigenica: capacità di variare gli antigeni di superficie;
  • Motilità: agevola la diffusione del batterio nei tessuti;
  • Emolisine: sostanze tossiche prodotte dal batterio.

Treponema pallidum come utilizza i suoi fattori di virulenza?

Le cellule di Treponema pallidum durante un rapporto sessuale vengono trasferite sulla superficie della pelle o della mucosa dell’ospite sano. Qui, grazie alla produzione di ialuronidasi, che idrolizza l’acido ialuronico, ovvero il collante che tiene unite le cellule, T. pallidum riesce a penetrare nelle mucose. Come nella maggior parte delle infezioni batteriche, anche in questo caso l’adesione delle cellule batteriche alle cellule ospiti è considerato un passaggio cruciale per l’inizio dell’infezione. Una volta al di sotto dell’epitelio, gli spirocheti si moltiplicano e penetrano le barriere vascolari diffondendosi in tutto il corpo attraverso il flusso sanguigno e linfatico. A questo punto inizia la battaglia fra il sistema immunitario dell’uomo e l’abilità del batterio T. pallidum di “nascondersi”.

Treponema pallidum ha evoluto complesse strategie per eludere il sistema immunitario dell’ospite. Come descritto la membrana esterna è priva di lipopolisaccaride, il glicolipide altamente infiammatorio. Inoltre essa contiene circa 100 volte meno proteine rispetto ad E. coli, diminuendo quindi le possibilità del batterio di interazione con il sistema immunitario dell’ospite. Sebbene T. pallidum esprime numerose lipoproteine, fra cui quelle responsabili della mimesi molecolare. Nella processo di mimesi molecolare il batterio si riveste di una proteina di matrice intercellulare della cellula ospite, la fibronectina, mascherando gli antigeni di superficie e rendendosi meno individuabile dal sistema immunitario. In altre parole è come se “indossasse una coperta” per nascondersi.

Le strategie fino ad ora descritte non permettono però a Treponema pallidum di sfuggire totalmente dal sistema immunitario dell’ospite, che si attiverà eliminando le cellule batteriche dalle lesioni precoci principalmente mediante la fagocitasi, senza riuscire però ad eradicare completamente l’infezione.

Quali altre strategie usa Treponema pallidum per nascondersi?

Abbiamo visto che il genoma di Treponema pallidum codifica per un numero esiguo di proteine; non codifica per proteine ​della membrana esterna (OMP) con un alto grado di omologia di sequenza a quelle caratterizzate in altri batteri Gram negativi, così come non sembrano essere presenti proteine di virulenza ortologhe, tutto ad enfatizzare l’unicità della strategia patogenica di T. pallidum. Fra le proteine della membrana esterna più presenti si trovano però le proteine ​​di ripetizione di T. pallidum chiamate Tpr. Fra queste sembra esserci la chiave dell’evasione immunitaria del batterio: la proteina TprK.

Il gene tprK codifica per delle proteine che attivano una risposta immunitaria nel sistema dell’ospite che Treponema pallidum riesce ad evitare grazie alla variazione antigenica della porzione variabile della proteina (epitopo). Le regioni che variano nel gene tprk sono le regioni V1-V7, le quali codificano per la porzione della proteina riconosciuta dagli anticorpi. Una variazione, anche minima, di questa sequenza fa sì che l’anticorpo dell’ospite non riesca più a legare il peptide. La variazione antigenica avviene grazie ad un meccanismo di scambio unidirezionale o ricombinazione non reciproca fra delle porzioni di geni donatori ed il sito di espressione del gene tprK come rappresentato nella figura 3. Attraverso questo meccanismo potenzialmente è possibile generare milioni di varianti TprK che spiegano come il microrganismo riesca a sfuggire alla sorveglianza e a dar luogo a infezioni prolungate.

Rappresentazione del meccanismo di ricombinazione non reciproca di TrpK, attraverso il quale T. pallidum realizza la variazione antigenica.
Figura 3 – rappresentazione del meccanismo di ricombinazione non reciproca di TrpK

Patogenesi

L’infezione da Treponema pallidum si suddivide in diversi stadi:

  1. Stadio primario: una volta arrivati al di sotto dell’epitelio, le cellule di T. pallidum si moltiplicano e dopo un periodo di incubazione, che varia da 10 a 90 giorni, si sviluppa nel sito si infezione del batterio un’ulcera chiamata sifiloma. il sifiloma è un’urcera nodulare, rotondeggiante, dura al tatto, di colore rosso scuro. L’ulcera guarisce spontaneamente nel giro 3-6 settimane.
  2. Stadio secondario o sifilide disseminata: si manifesta dopo 3-6 settimane dalla comparsa del sifiloma, quando le cellule di T. pallidum si sono diffuse in tutto il corpo. A livello clinico questa seconda fase è caratterizzata dalla comparsa sulla pelle di macchie rosate di varia forma, chiamate “roseola sifilitica”, prima sul tronco e successivamente sugli arti, accompagnate spesso da febbre, mal di testa e inappetenza. Questa fase dura circa 8 settimane, al termine delle quali il paziente può entrare nella fase latente o nello stadio terziario.
  3. Fase latente: può durare fino a due anni ed e caratterizzata dall’assenza totale di sintomatologia. Circa due terzi dei pazienti non trattato entrerà nella fase latente della malattia.
  4. Stadio terziario: Circa un terzo delle persone non trattate sviluppa la sifilide terziaria, essa compare molti anni dopo il contagio (10-30 anni) e può interessare qualsiasi organo. Le manifestazioni più gravi sono quelle a carico dell’apparato cardiovascolare (Sifilide cardiovascolare) e del sistema nervoso centrale (Neurosifilide), mentre quelle più lievi interessano la cute (sifilide terziaria benigna).

Vie di Trasmissione

Treponema pallidum come precedentemente descritto è un batterio estremamente sensibile all’ambiente esterno, di conseguenza l’infezione può essere trasmessa esclusivamente per contatto diretto. Le vie di trasmissione più diffuse sono:

  • Trasmissione sessuale: rappresenta la via di trasmissione principale;
  • Trasmissione per via placentare dalla madre infetta al feto durante la gravidanza oppure al momento del parto per contatto diretto del neonato con lesioni genitali materne. In quest’ultimi due casi si parla di “sifilide congenita”;
  • Trasmissione mediante trasfusioni con sangue infetto.

Metodi di Identificazione

Osservazione al microscopio

Il Treponema pallidum può essere identificato mediante l’osservazione con microscopia in campo oscuro di campioni di fluidi prelevati direttamente dalle lesioni tissutali provocate dalla patologia.

Diagnosi sierologica

La diagnosi sierologica permette di individuare la risposta anticorpale sviluppata dal paziente in seguito all’infezione.

I test sierologici sono distinti in test treponemici, basati sulla ricerca degli anticorpi diretti contro antigeni specifici del T. pallidum, e test non treponemici che si basano sulla ricerca di anticorpi prodotti contro sostanze liberate dal batterio in seguito alla contrazione dell’infezione da T. pallidum. Generalmente la prima tipologia di test viene effettuata per eseguire una diagnosi mentre la seconda tipologia si usa prevalentemente per valutare l’evoluzione della malattia e la risposta terapeutica. I test treponemici hanno infatti un’affidabilità alta con un tasso di falsi positivi molto basso mentre, i test non treponemici sono meno attendibili. Una falsa positività ai test non treponemici si può ottenere in presenza di malattie infettive come ad esempio leptospirosi, mononucleosi o toxoplasmosi.

Tra i test treponemici più utilizzati c’è il TPHA (Treponema pallidum Haemoagglutination Assay) mentre tra quelli non treponemici uno dei più utilizzati è il test VDRL (Veneral Disease Research Laboratory).

Terapia

A causa della variazione antigenica, attualmente non sono stati individuati bersagli molecolari contro cui sviluppare un vaccino efficace. L’infezione da T. pallidum una volta contratta può essere curata con terapie antibiotiche. L’antibiotico più utilizzato per la cura della sifilide è la penicillina, anche dopo più di 50 anni di impiego non ci sono segni di resistenza del batterio verso quest’antibiotico.

Fonti

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