Classificazione degli Enterobatteri

Gli enterobatteri sono una famiglia variegata e complessa. All’interno di questa famiglia si trovano i più importanti patogeni responsabili di infezioni comunitarie e nosocomiali, cioè quelle malattie di origine infettiva che vengono contratte dai pazienti in ambiente ospedaliero.

 

ENTEROBACTERIACEAE

Sono un gruppo estremamente eterogeneo, sono batteri Gram-, hanno come habitat naturale l’ambiente e l’intestino umano e animale. All’interno di questa famiglia esistono dei patogeni importanti come la Yersinia pestis, la Salmonella typhi, le specie della Shigella e degli opportunisti come Escherichia coli, Proteus mirabilis e Klebsiella pneumoniae.

Salmonella,infezione intestinale,proliferazione

Per molti di questi batteri il serbatoio non è esclusivamente l’uomo ma sono anche alcuni animali (domestici e selvatici), solo alcuni come la Salmonella typhi hanno come ospite esclusivo l’uomo. Sicuramente patogeni veri sono la Shigella, la Salmonella e la Yersinia, per questi patogeni si descrivono delle storie patogenetiche che evolvono rapidamente verso la patologia a prescindere dalle difese dell’ospite. Per gli altri generi si riconosce il ruolo solo in condizioni particolari, cioè in casi di opportunismo.

Le enterobacteriaceae contengono centinaia di specie, di cui circa 8-10 generi sono di interesse clinico. Sono responsabili di molte patologie infettive, è stato stimato che sono responsabili di circa il 30/35 % delle setticemie nei pazienti ospedalizzati e del 70 % delle infezioni a carico delle basse vie urinarie. Sono quindi continuamente ricercate sia in ambiente ospedaliero che dal medico di base.

 

CARATTERISTICHE

Sono batteri Gram-, presentano quindi tutta una serie di strutture superficiali importanti dal punto di vista antigenico, patogenetico e per il loro riconoscimento. Dal punto di vista morfologico sono generalmente bastoncellari, compatti nella fisionomia, arrotondati alle estremità, per la maggior parte mobili ma anche immobili, possono avere flagelli, pili e fimbrie. Sono molto spesso capsulati, un fattore che contribuisce ad aumentarne la virulenza.

In termini metabolici sono aerobi-anaerobi facoltativi, ciò vuol dire che possono gestirsi bene indipendentemente da ciò che l’ambiente offre, questo aspetto ci consente di utilizzare il fenomeno della fermentazione durante la respirazione anaerobia per il loro riconoscimento. In termini biochimici possiedono particolari enzimi che servono per l’identificazione in laboratorio, sono catalasi positivi, ad eccezione della Shigella dysenteriae di tipo 1, ed ossidasi negativi (non c’è il citocromo C).

Dal punto di vista colturale non sono particolarmente esigenti, hanno una crescita rapida nei terreni di coltura tradizionali e le colonie crescono grandi con un aspetto mucoso, possono avere anche morfologie caratteristiche soprattutto se si utilizzano terreni selettivi.

Ecco lo schema classico di un batterio Gram-: le principali componenti del Gram- sono la capsula, l’antigene O, il LPS e l’antigene K. Queste molecole sono importanti per la classificazione e il riconoscimento dei diversi ceppi. Dal punto di vista antigenico presentano diverse componenti:

  • Antigene O: porzione superficiale del lipopolisaccaride (condiziona la specificità sierologia)
  • Antigene K (K sta per capsula in tedesco): posto più superficialmente rispetto all’antigene O, è rappresentato dai polisaccaridi acidi che compongono lo strato mucoso
  • Antigene Vi: è presente solo nelle Salmonelle, così chiamato in quanto è elaborato solo dagli stipiti più virulenti
  • Antigene H: non sono altro che le proteine dei flagelli, le flagelline
  • Antigene F: è rappresentato dagli antigeni proteici delle fimbrie, presente anche nell’Escherichia coli

Tra i fattori di virulenza principali abbiamo:

  • LPS, la capsula, la motilità
  • Polisaccaridi dello strato mucoso o della capsula con un’azione antifagocitaria
  • Endotossina: azione tossica del lipide A
  • Fimbrie: responsabili dell’adesività specifica
  • Tossine proteiche: azione tossica specifica, hanno un significato patogenetico e un tropismo caratteristico. Sono prodotte solo da alcuni batteri
  • Variazione di fase antigenica: evasione del sistema immunitario
  • Resistenza al killing da siero
  • Sequestro dei fattori di crescita
  • Farmaco-Resistenza a volte naturale, mentre a volte è acquisita con diverse modalità e viene costantemente tenuta monitorata soprattutto in ambiente nosocomiale, il luogo in cui questi batteri sono molto abbondanti e possono dare epidemie

Le enterobacteriaceae sono quelle che hanno una maggior ricchezza di caratteristiche biologiche particolari attraverso le quali possono essere riconosciute e classificate.

Riconosciamo quattro proprietà biochimiche fondamentali:

  1. capacità di utilizzare particolari substrati come fonte di carbonio (ad esempio gli acidi organici od i loro sali)
  2. presenza di particolari enzimi (ad esempio ureasi, lisina, ornitina-decarbossilasi e fenilalanina-deaminasi)
  3. presenza di vie metaboliche particolari con successiva produzione di specifici metaboliti (ad esempio idrogeno solforato, indolo e acetoino)
  4. capacità di fermentare alcuni zuccheri (l’avvenuta fermentazione è evidenziata dal viraggio dell’indicatore di pH e dall’eventuale accumulo di gas)

Queste caratteristiche sono utilizzate nei Kit di identificazione che utilizzano i diversi enzimi prodotti dal loro metabolismo per riconoscerli. Esistono tutta una serie di studi e di intere letterature sulle prove che ci consentono il loro riconoscimento.
Le prove che vengono fatte per le enterobacteriaceae sono tante, tra queste abbiamo per esempio l’utilizzo della fenilalanina o la prova dell’urea. Sono sistemi macroscopici messi a punto una decina di anni fa. Oggi abbiamo anche microsistemi miniaturizzati. L’idea di fondo per entrambi i casi è sempre la stessa, cioè si cerca di somministrare substrati, molecole che devono essere catabolizzate e quindi si deve dimostrare con un cambiamento di colore un’ avvenuta reazione, un’ avvenuta presenza di attività enzimatica, anche una produzione di gas.

In quest’ultimo caso per esempio se vediamo l’immagine a lato è possibile notare nel tubo di vetro una campanella al cui interno è presente una bolla di gas.

 

CLASSIFICAZIONE

La famiglia delle enterobacteriaceae è molto complessa, sulla base degli antigeni di superficie e dei metabolismi viene ad essere categorizzata.

E’ possibile ulteriormente classificarla dal punto di vista clinico, in quanto agenti eziologici di:

  • Infezioni intestinali (infezioni esogene): Salmonelle, Shigelle ed Escherichia coli (diarrea)
  • Infezioni sistemiche (infezioni esogene): Salmonelle (febbri enteriche: tifo e paratifo A e B)
  • Infezioni extra-intestinali (infezioni endogene): Escherichia coli (cistiti, infezioni respiratorie e sovrainfezioni di ferite)

INFEZIONI ESCLUSIVAMENTE INTESTINALI: sono in genere infezioni esogene che attraverso il circuito oro-fecale sono in grado di assicurare il contagio da un individuo ad un altro. Solitamente le infezioni primitive intestinali sono autolimitanti, cioè sono storie cliniche significative, ma i danni tendono a non essere tanto gravi quanto per esempio quelle sistemiche. Sono delle infezioni con un’elevata mortalità nei bambini debilitati.

All’interno di questo capitolo si tende a suddividere le enterobacteriaceae in germi invasivi e non invasivi, per una differenza legata ai meccanismi patogenetici: i non invasivi tendono a rimanere sulla superficie delle mucose, gli altri a penetrarvi.

  • Germi non invasivi

Danno al massimo la diarrea

Sono batteri localizzati prevalentemente nell’intestino tenue

In genere provocano delle patologie attraverso il rilascio di tossine, le tossine sono quindi importanti mediatori di patogenicità

Non comportano una lesione della mucosa

  • Germi invasivi

Generano delle enteriti dissenteriche

Sono localizzati nella porzione distale dell’intestino (colon)

Attuano un’invasione con delle alterazioni istopatologiche della mucosa

Liberano tossine non cruciali per la patogenicità, ma hanno la capacita di inserirsi negli epiteli

 

INFEZIONI SISTEMICHE: essendo dei germi intestinali la via di colonizzazione è sempre l’oro-fecale, sono presenti una o più fasi sistemiche (sono più di una per esempio nel tifo) con la colonizzazione di diversi organi o tessuti. Possono causare delle febbri enteriche.

INFEZIONI EXTRA-INTESTINALI: non sono patologie sistemiche ma patologie causate da enterobacteriaceae che colonizzano altri distretti senza dare quadri sistemici.

L’esempio più classico è la cistite, una patologia a volte causata dall’Escherichia coli che dall’ambiente intestinale colonizza le vie urinarie, determinando la comparsa dell’infezione.

 

DIAGNOSI

Esame microscopico: è il primo passo, serve soprattutto se si sta cercando di fare la diagnosi da un sito sterile.

Esame colturale: è un esame molto importante, sono facili da coltivare, presentano pattern metabolici peculiari che consentono una loro crescita su terreni di coltura selettivi e differenziali. Con questo esame si è capaci di escludere chi non è una enterobacteriaceae in terreni molto carichi e differenziarle tra loro. Tra i più usati abbiamo l’agar McConkey, il terreno Endo, l’agar EMB, l’agar desossicolato-citrato, ecc… . Sono tutti di forte selettività ed anche sistemi coloranti. Nei terreni sono presenti indicatori che modificano il colore del terreno in relazione a variazioni del pH, gli enterobatteri fermentano il substrato posto nel terreno con la produzione di acidi.

Oggi si utilizzano dei sistemi miniaturizzati, l’esempio è il sistema Vitek che consente di mettere nei diversi spot di una piccola scheda vari substrati che le Enterobacteriaceae possono o non possono catabolizzare.

La macchina a distanza di poche ore, in base ai cambiamenti di colori, darà un risultato, altro non è che una lista di più e meno che indicano quali prove sono positive e quali sono negative. La somma comparata a tabelle di riferimento ci permette di identificare la specie microbica. E’ un sistema molto utile al microbiologo, permette il riconoscimento del batterio in tempi molto rapidi, dalle 4 alle 18 ore al massimo, inoltre è un sistema compattato che riduce al minimo i costi, i volumi ed i materiali.

 

TERAPIA

Quando si parla di patologie da Enterobacteriaceae, qualunque sia stato il distretto infettato, si fa sempre la prova dell’antibiogramma. Questa famiglia è in grado di acquisire con molta facilità i geni dell’antibiotico-Resistenza, per questo motivo il profilo di suscettibilità agli antibiotici deve essere fornito il prima possibile al clinico.

Gli antibiotici più efficaci sono:

  • ureidopenicilline
  • cefalosporine di terza generazione (orali od iniettabili)
  • monobattami e carbapenemi
  • fluorochinoloni