La capsula dei batteri: caratteristiche, struttura e funzioni

Caratteristiche della capsula batterica

La capsula è un rivestimento peculiare e protettivo di alcune cellule batteriche, non è una struttura fondamentale e, per tanto, non è sempre presente. Tuttavia desta molto interesse perché molti batteri che presentano la capsula sono anche patogeni: esempi di batteri con capsula responsabili di gravi malattie sono Bacillus anthracis, Clostridium perfringens e Streptococcus pneumoniae.

La presenza della capsula è determinata sia da fattori ambientali che genetici:

  • genetici: in assenza dei geni responsabili della sintesi di uno o più degli enzimi coinvolti nella formazione della capsula, questa non può essere prodotta.
  • ambientali: la capsula si forma quando nell’ambiente di crescita sono presenti gli elementi che la costituiscono (o sostanze da cui ricavare i costituenti) e condizioni ambientali sfavorevoli. 
Capsula batterica
Figura 1 – Capsula batterica

Struttura

La capsula viene spesso definita “glicocalice” a causa della sua composizione di natura oligosaccaridica e si struttura in tre componenti, partendo dall’interno verso l’esterno:

  • Strato S che conferisce un aspetto “liscio” alla colonia ed è costituito da proteine e glicoproteine che si autoassemblano in dimeri, trimeri ed esameri andando a formare una rete proteica con dei pori acquosi selettivi per alcune molecole;
  • Capsula propriamente detta, ovvero lo strato intermedio tra strato S e strato mucoso, che è formata essenzialmente da polimeri di saccaridi, sia omopolimeri (soprattutto destrani) che eteropolimeri (come l’acido ialuronico) e solo in rari casi composta da polipeptidi;
  • Strato mucoso che presenta una struttura amorfa, e con una composizione molto variabile (polisaccaridi, peptidi o ambedue).

Come posso visualizzare la struttura?

I metodi di visualizzazione al microscopio ottico della capsula batterica sono principalmente due:

  • colorazione negativa, che prevede l’utilizzo di un colorante scuro, la nigrosina o inchiostro di chia, che non viene assorbito dalla capsula e pertanto colora di scuro sia l’ambiente esterno che quello interno alla capsula stessa, facendo apparire quest’ultima come un alone chiaro;
  • reazione di Neufeld, o reazione di quelling, che utilizza le componenti polisaccaridiche della capsula come antigeni per anticorpi specifici; il legame fra questi genera un rigonfiamento capsulare che rende maggiormente visibile la capsula stessa al microscopio ottico.

Funzioni

La capsula può svolgere innumerevoli funzioni:

  • Resistenza all’essiccamento grazie a zuccheri che assorbono e trattengono acqua;
  • Adesione fra le cellule e con la superficie;
  • Materiale di riserva da cui attingere zuccheri;
  • Fattore di virulenza che permette alla cellula batterica di eludere la risposta immunitaria aspecifica: contrasta l’azione di fagocitosi, nonché delle molecole antibatteriche come le defensine e il lisozoma, oltre che quello dei farmaci, costituendo quindi un ostacolo all’azione degli stessi;
  • Resistenza a composti tossici di natura idrofobica come i detergenti.

In futuro comprendere i meccanismi di sintesi e funzionamento della capsula batterica, sarà di fondamentale importanza per comprendere come i diversi batteri interagiscano con l’ambiente esterno e con i loro ospiti, così da poter contrastare molte delle patologie a loro carico.

Fonti 

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Francesco Centorrino

Sono Francesco Centorrino, creatore di Microbiologia Italia. 🧫 Sono laureato in biologia e molto appassionato di tecnologia, cinema, scienza e fantascienza. 🚀

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