Citoplasma batterico

Il citoplasma è assolutamente privo di dettagli morfologici, la semplicità è la sua connotazione di base. Il citoplasma si trova in condizioni di gel, non ci sono i vacuoli e non ci sono delle particolari strutture (come l’apparato del Golgi). Si possono trovare dei vacuoli particolari ma solo nelle cellule che vivono in ambienti idrici particolari (non riguardano l’aspetto patologico sull’uomo), infatti i vacuoli in questione sono galleggianti e permettono al microrganismo di risalire nell’ambiente in cui si trova a vivere. In genere queste strutture non sono presenti all’interno della cellula procariota. La cellula è priva di un reticolo endoplasmatico, anche se da qualche parte i ribosomi devono essere localizzati, mentre non ci sono i mitocondri.

Per quanto riguarda l’architettura molecolare e quindi i componenti che vanno a costituire il citoplasma, questi componenti sono molto simili alle cellule eucariote, le sostanze in parte sono le stesse.

I ribosomi

I ribosomi sono lo strumento universale delle sintesi delle proteine, senza di loro non si potrebbe replicare la cellula batterica. Pur essendo costituiti da proteine ed RNA, hanno un indice di sedimentazione (S) diverso da quello delle cellule superiori. Questo ci permette di utilizzare degli anticorpi specifici che trovano come bersaglio i ribosomi delle cellule batteriche. Le due subunità in questo caso sono le subunità 30S e 50S.

Essendo l’indice di sedimentazione diverso tra la cellula procariota e le cellule superiori, questo ci permette di utilizzare i ribosomi come target per delle specifiche terapie.

Gli antibiotici impiegati prevalentemente per colpire i ribosomi bloccano di conseguenza la duplicazione della cellula, perché bloccano la sintesi delle proteine. Ci sono due bersagli:

  • Le tetracicline e gli amminoglicosidi sono due grandi famiglie che agiscono prevalentemente sulla subunità 30S
  • Le tetracicline vengono chiamate “antibiotico del dentista” perche quando si andava dal dentista venivano somministrate di frequente, ma se ne é abusato così tanto che non c’è più un batterio che sia sensibile alle tetracicline. Quando andiamo a fare un antibiogramma, che è la determinazione della sensibilità del batterio agli antibiotici, troviamo che nessuna delle tetracicline funziona, perché tutti quanti i batteri hanno acquisito e messo in atto delle modalità che ne permettono la resistenza nei confronti della tetraciclina, che peraltro ha una modalità molto particolare di agire, al giorno d’oggi però una modificazione della permeabilità di membrana permette alla tetraciclina di non entrare nella cellula o di non riuscire a concentrarsi perché tanto ne entra e tanto ne esce, per cui la tetraciclina stessa non riesce a colpire le subunità 30S
  • Gli amminoglicosidi a loro volto sono una famiglia molto ampia, il cui capostipite è la streptomicina. Si tratta di antibiotici naturali. Vari antibiotici appartengono a questa famiglia, abbiamo detto che possiamo citare la streptomicina, la kanamicina, l’amikacina e tantissimi altri, in particolare la gentamicina principalmente è stata impiegata in dosi massive proprio al Policlinico di Modena negli anni 60-70. In un lavoro presentato ad un congresso erano stati esposti degli istogrammi che mettevano in relazione la resistenza agli antibiotici dei batteri. I batteri isolati al Policlinico di Modena erano resistenti a questo amminoglicoside circa il triplo rispetto ai batteri selezionati dagli altri congressisti. Questo antibiotico era stato pubblicizzato molto meglio dagli informatori, ed era stato impiegato notevolmente. L’impiego massivo degli antibiotici non porta alla costruzione di mutanti, ma alla selezione di mutanti che si esprimono meglio rispetto agli organismi che non presentano questa mutazione favorevole alla sopravvivenza dell’organismo stesso. La modalità di resistenza può essere trasmessa per coniugazione con estrema facilità, per cui c’è poi una diffusione a macchia d’olio di questa resistenza
  • Altri gruppi di farmaci agiscono sulla subunità 50S
  • I macrolidi, come la spiramicina o l’eritromicina
  • Il cloranfenicolo, che è un antibiotico molto impiegato nelle infezioni da salmonella, in particolare da Salmonella typhi. In particolare si diceva che questo cloranfenicolo potesse curare anche il portatore cronico, sembra infatti che riesca ad arrivare nella colecisti come nessun altro antibiotico riesce a fare
  • Le lincosamine, come ad esempio la lincomicina 

Le inclusioni citoplasmatiche o granuli di volutina

Solitamente i dettagli sono a carico delle cellule eucariote, ma nelle cellule procariote troviamo anche delle inclusioni intracitoplasmatiche. È una caratteristica particolare e non tutti i batteri ce le hanno, definisce quindi un loro carattere distintivo. I granuli intracitoplasmatici sono anche detti granuli di volutina perché sono stati osservati per la prima volta nello Spirillum volutans. Se osserviamo una morfologia particolare ed i granuli di volutina, possiamo identificare facilmente un raggruppamento di Bacterium difteriae. Solo in alcune specie microbiche sono presenti questi granuli, ciò ci permette di utilizzarli come caratteri discriminanti, identificativi. L’esatta funzione dei granuli non è nota, probabilmente sono sostanze di accumulo e di riserva energetica, oppure sono delle sostanze cataboliche.

Possono essere composti da:

  • polimeri dell’acido β-idrossibutirrico
  • granuli di glicogeno (quindi sono in questo caso delle sostanze di accumulo, di riserva per le carestie)
  • polisaccaridi o polifosfati, in particolare per i polifosfati la presenza in granuli è molto caratteristica perché presenta un fenomeno detto metacromasia

Nella metacromasia se andiamo a colorare una cellula batterica con un colorante blu, come potrebbe essere il blu di metilene oppure il blu di toluidina, il colorante penetra all’interno della cellula e va a polimerizzarsi sui granuli in maniera così ordinata che si costruisce una struttura molto particolare, in grado di modificare l’assorbimento della luce, i granuli infatti hanno assorbito un colorante blu quando li vado ad osservare al microscopio, ma per questa variazione dell’assorbimento di luce e quindi della lunghezza d’onda, non osservo più i granuli colorati in blu ma in genere li osservo colorati in rosso (in realtà facendo questa prova in laboratorio tutti gli anni con gli studenti è stato possibile osservarlo una sola volta).

Per vedere i granuli si utilizza una colorazione detta di GINS, che è una colorazione molto semplice, in quanto mette più in evidenza la presenza dei granuli che di tutto il resto della cellula, che rimane colorata in maniera molto pallida, mentre i granuli scuri e bruni si vedono bene all’interno delle cellule batteriche. Questo è importante quando si andrà a fare una diagnosi di difterite, occorre infatti discriminare nel campione prelevato dal tampone faringeo o laringeo il Bacterium difteriae dagli altri raggruppamenti (definiti anche “core”) dei batteri non patogeni, presenti nel cavo orale come la flora microbica fisiologica. Una delle tante caratteristiche per discriminare questo batterio è appunto la presenza o l’assenza di questi granuli, che sono presenti appunto solo nel patogeno e non nel core dei batteri pseudo-difterici.