Vibrio vulnificus

Caratteristiche

Vibrio vulnificus è un bacillo alofilo obbligato (vive in ambienti salini), mobile, Gram-negativo, appartenente al genere Vibrio.

Questo batterio è in grado di causare gravi infezioni, spesso letali. Gli effetti sono i seguenti:

  • Insorgenza brusca di febbre seguita nel 33% dei casi da ipotensione;
  • Lesioni metastatiche cutanee in cui inizialmente si presentano eritematose per poi evolvere rapidamente in bolle e, successivamente, in vescicole emorragiche ed infine in ulcere necrotiche;
  • Gastroenterite alla “sepsi primaria” (tasso di mortalità supera il 50%);
  • Fascite necrotizzante, una grave infezione degli strati profondi della pelle e dei tessuti sottocutanei;
  • Shock settico e morte.

L’infezione può derivare dal consumo o dalla manipolazione di molluschi filtratori o dall’esposizione di ferite aperte ad acqua di mare contaminata dal batterio, soprattutto nei periodi più caldi.

L’agente patogeno è stato isolato, per la prima volta, nel 1976 da campioni di emocoltura come “Vibrio positivo al lattosio”, a cui venne inizialmente assegnato il nome Beneckea vulnifica, ed infine denominato Vibrio vulnificus da Farmer nel 1979.

Nell’ambito della specie V. vulnificus sono stati riconosciuti 3 diversi biotipi:

  1. Biotopo 1 – biotopo più comune, in acqua salata o salmastra, e responsabile dell’intero spettro della malattia (sepsi primaria e fascite necrotizzante).
  2. Biotopo 2 facente parte di una nicchia più specifica, si ritrova nell’acqua salata utilizzata per l’allevamento di anguille, verso cui  si comporta come un patogeno importante; solo in rari casi può infettare l’uomo.
  3. Biotopo 3 – biotopo rinvenibile negli allevamenti di pesci di acqua dolce, in cui dal punto di vista genetico questo biotopo è un ibrido tra il biotopo 1 e 2; può causare infezioni a livello dei tessuti molli (muscoli, tendini, grasso, nervi, ecc.), con un suo tasso di mortalità inferiore all’8%.

V. vulnificus può essere presente sia in forma virulenta che non virulenta:

  • forma virulenta: batteri dotati di una capsula, struttura polisaccaridica che permette loro di eludere l’attività antibatterica del siero, per la presenza di fattori antifagocitari (evitano la fagocitosi da parte dei leucociti), e di acquisire ferro.
  • Forma non virulenta: batteri che non possiedono la capsula.

I sintomi correlati alle infezioni da V. vulnificus sono dovuti dalla produzione di 2 gruppi di tossine:

1) Endotossine: tossine associate al lipopolisaccaride (LPS) presente a livello della membrana esterna dei batteri Gram-negativi; in seguito alla lisi della membrana esterna del batterio il rilascio del lipide “A” induce effetti tossici nell’ospite. Di questa endotossina è responsabile la sovrapproduzione di un fattore di necrosi tumorale (TNF) che contribuisce alla fatalità della setticemia.

È possibile riscontrare anche emolisine e citolisine che disgregano le cellule dell’ospite, tra cui i globuli rossi. Contribuiscono alla comparsa dei sintomi inducendone la morte.

2) Esotossine: gruppo eterogeneo di tossine che, sintetizzate nel batterio vengono poi esportate all’esterno della cellula. Elastasi, collagenasi, DNasi, lipasi rientrano tra questo gruppo di tossine; è stata descritta, inoltre, una proteina definita elastolitica che contribuisce notevolmente alla patogenesi agendo da mediatore infiammatorio infatti aumentando la permeabilità vascolare, provoca vasodilatazione, contrazione della muscolatura liscia e facilita la diffusione del batterio livello intravascolare con conseguente evoluzione verso la setticemia. Tra le esotossine prodotte dal batterio è da annoverare anche la PFT, chiamata anche V. vulnificus emolisina (VVF), che forma canali trans-membrana nelle membrane cellulari dell’ospite.

Filogenesi

DominioProkaryota
RegnoBacteria
PhylumProteobacteria
ClasseProteobacteria gamma
OrdineVibrionales
FamigliaVibrionaceae
GenereVibrio
SpecieV.vulnificus

TERRENO DI COLTURA PER L’ISOLAMENTO V. VULNIFICUS

Per isolare Vibrio vulnificus bisogna utilizzare terreni di coltura con un pH alto vista la loro resistenza ad ambienti basici. Sono diversi gli agar utilizzati, tra cui:

  • TCBS Agar: composto da tiosolfato, citrato, sali biliari e saccarosio è il più utilizzato per l’identificazione del batterio. Le colonie si presentano di colore verde-blu (Figura 1).
Coltura Vibrio vulnificus su TBCS Agar
Figura 1 – Coltura di Vibrio vulnificus su TBCS Agar
  • CVA-1: Chromochecker Vibrio Agar-1, è un coltura cromogena per identificare il V. vulnificus. Le colonie presentano una forma piatta e placche blu con alone luminoso (Figura 2).
Crescita di Vibrio vulnificus su CVA-1
Figura 2 – Crescita di Vibrio vulnificus su CVA-1
  • VVX: Vibrio Vulnificus X-Gal è un agar selettivo e differenziale, con risultati più accurati rispetto al TBCS Agar e CVA-1. Utilizza come fonte di carbonio cellobiosio e lattosio e gli antibiotici colistina e polimixina B come agenti selettivi. Le colonie di presentano bianche-blu (Figura 3).
Crescita di Vibrio vulnificus su VVX
Figura 3 – Crescita di Vibrio vulnificus su VVX

La capsula

Capsula di Bacillus anthracis
Figura 4 – Capsula di Bacillus anthracis in cui si evidenzia:
m: membrana citoplasmatica; C: capsula; S: strato “S”; P: peptidoglicano
Fonte: studenti di biologia.

Questa struttura è costituita da un polisaccaride capsulare (CPS) che permette a V. vulnificus di avviare l’infezione. Il batterio, inoltre, presenta anche un antigene “antifagocitario” che lo protegge dalla fagocitosi da parte dei leucociti presenti nel sangue.

Diversi studi hanno dimostrato l’esistenza di una correlazione tra capsula e  caratteristiche delle colonie cresciute sui terreni di coltura solidi:

Micrografie ottenute al TEM che mettono in evidenza la presenza della capsula.
Figura 5 – Micrografie ottenute al TEM che mettono in evidenza la presenza della capsula. Fonte DocPlayer
  • Le forme virulenti del batterio, dotate di capsula, si presentano sotto forma di colonie opache.
  • Le forme non virulente, senza capsula, danno origine a colonie traslucide.

Acquisizione del ferro

V. vulnificus è in grado di recuperare il ferro dalle transferrine dell’ospite. Il ferro trasportato dalle transferrine (glicoproteine) viene sequestrato dal batterio tramite molecole denominate siderofori, proteine ad alta affinità per il ferro, rinvenibili sia nello spazio periplasmatico che all’esterno.

Questo sistema per l’acquisizione del ferro è fondamentale per l’accrescimento del batterio: se la transferrina presenta una saturazione in ferro superiore al 70%, la crescita del V. vulnificus tende ad un andamento quasi esponenziale.

Sistema per l’acquisizione del ferro
Figura 6 – Sistema per l’acquisizione del ferro

Osservazione al microscopio

Foto al microscopio elettrico a scansione di cellule di Vibrio vulnificus.
Figura 7 – Foto al microscopio elettrico a scansione di cellule di Vibrio vulnificus.

Il V. vulnificus presenta una forma bastoncellare caratterizzata da una leggera curvatura; l’osservazione al microscopio elettronico mette in evidenza la presenza del flagello (Fig. 7), una struttura alla base della locomozione del batterio.

Trattamento e prevenzione

In caso di infezioni sostenute da V. vulnificus è previsto un trattamento tempestivo a base di antibiotici. Di seguito vengono riportati gli antibiotici più comunemente utilizzati:

  • Doxiciclina – svolge la sua azione batteriostatico (in grado di inibire la crescita delle cellule batteriche, ma non di ucciderle) interferendo con la sintesi proteica dei batteri. Essa è in grado di legarsi alla subunità ribosomiale 30S, impedendo il legame dell’mRNA bloccando la sintesi proteica.
  • Ceftazidima – esercita un’azione di tipo battericida (in grado di uccidere i batteri) interferendo con la sintesi del peptidoglicano. L’antibiotico,  legandosi alla transamminidasi, impedisce la formazione del peptidoglicano, indebolendo, quindi, la parete cellulare generando delle aree deboli che portano alla lisi della cellula batterica.
  • Aminoglicoside – molecola che, come la doxiciclina, interferisce con la sintesi proteica del batterio.

Tuttavia è da mettere in evidenza che un’alta percentuale dei pazienti in fase avanzate dell’infezione o con setticemia, pur sotto terapia antibiotica, vanno incontro alla morte.

Ad oggi, non è disponibile un vaccino contro V. vulnificus.

Le uniche misure per prevenire le infezioni da V. vulnificus si basano sull’osservazione delle comuni norme igieniche:

  • evitare il consumo di prodotti ittici crudi o poco cotti;
  • consumare solo prodotti di origine marina conformi alle norme.

E’ anche da attenzionare l’igiene degli alimenti facendo attenzione all’etichettatura, provenienza, trattamenti di depurazione, modalità di conservazione, etc.

Epidemiologia

Da studi effettuati sulla popolazione delle aree costiere degli Stati Uniti, l’incidenza stimata delle infezioni da V. vulnificus è di circa 0,5/100.000 abitanti per anno. L’incidenza nazionale stimata, basata su segnalazioni nell’ambito dei programmi di sorveglianza, è sostanzialmente inferiore 0,04-0,05/100.000 abitanti per anno.

Tuttavia, questo tasso è aumentato drammaticamente dal 1996. Nel 2014 negli USA, 124 casi di V. vulnificus sono stati segnalati ai Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie; tra questi individui, il 79% è stato ricoverato in ospedale e il 18% è morto.

In Italia, fortunatamente, il V. vulnificus non è molto presente ma ci sono stati casi sporadici di infezione dal batterio. L’ultima notizia risale all’agosto del 2011 dove un riminese dopo una giornata di mare ebbe forti dolori alla gamba diventata scura e gonfia.

Bisogna comunque essere all’erta da questo patogeno poiché il riscaldamento delle acque costiere degli ultimi tempi in Italia potrebbe portare ad una massiccia diffusione di questo batterio “mangia-carne”.

Autori: Giuseppe Miccione, Luigi Copia.

Fonti:

Immagini:

Epidemiologia:

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