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Mycobacterium tuberculosis e Tubercolosi (pagina 1)
(Questo capitolo ha 4 pagine)
© Kenneth Todar, PhD
La tubercolosi (TB) è la principale causa di morte nel mondo per una malattia infettiva batterica. La malattia colpisce 1,8 miliardi di persone all’anno, pari a un terzo dell’intera popolazione mondiale.
Negli Stati Uniti la TBC è in declino. Nel 2007 è stato riportato un totale di 13.293 casi. Il tasso di TBC è sceso a 4,4 casi per 100.000 abitanti, il tasso più basso registrato da quando la segnalazione nazionale è iniziata nel 1953. Nonostante questo miglioramento generale, i progressi verso l’eliminazione della TBC sono rallentati negli ultimi anni; il calo percentuale medio annuo del tasso di TBC è rallentato dal 7,3% all’anno durante il 1993-2000 al 3,8% durante il 2000-2007. Inoltre, dal 1993 c’è stato un graduale declino del numero di pazienti affetti da TBC con coinfezione da HIV, e il numero di casi di TBC resistente a più farmaci è gradualmente diminuito.
D’altra parte, la proporzione di casi di tubercolosi da parte di persone nate all’estero è aumentata ogni anno dal 1993. Nel 2007 il tasso di TBC nelle persone nate all’estero negli Stati Uniti era 9,7 volte superiore a quello delle persone nate negli Stati Uniti. In molti stati, specialmente nell’ovest, nell’alto Midwest e nel nord-est, la maggior parte dei nuovi casi di TB si verifica ora in individui nati all’estero. Queste e altre informazioni sull’epidemiologia della TB negli Stati Uniti, fornite dalla divisione CDC per l’eliminazione della tubercolosi, sono fornite alla fine di questo capitolo. Prima di tutto: Mycobacteriumtuberculosis e la malattia tubercolosi.
Mycobacterium tuberculosis scanningelectron micrograph. Mag 15549X. CDC.
Mycobacterium tuberculosis
Mycobacterium tuberculosis è l’agente eziologico della tubercolosi nell’uomo. Gli esseri umani sono l’unico serbatoio per il batterio.
Mycobacterium bovis è l’agente eziologico della TB nelle mucche e raramente negli esseri umani. Sia le mucche che gli esseri umani possono fungere da serbatoi. Gli esseri umani possono anche essere infettati dal consumo di latte non pastorizzato. Questa via di trasmissione può portare allo sviluppo della tubercolosi extrapolmonare, esemplificata nella storia da infezioni ossee che portavano alla schiena gobba.
Altri patogeni umani appartenenti al genere Mycobacterium includono il Mycobacteriumavium che causa una malattia simile alla tubercolosi particolarmente diffusa nei pazienti affetti da AIDS, e il Mycobacterium leprae, l’agente causale della lebbra.
Storia e importanza attuale
Il Mycobacterium tuberculosis (MTB) fu la causa della “peste bianca” del XVII e XVIII secolo in Europa. Durante questo periodo quasi il 100% della popolazione europea fu infettata dal MTB e il 25% di tutte le morti degli adulti furono causate dal MTB (Nota: la peste bianca non deve essere confusa con la “peste nera”, che fu causata dalla Yersiniapestis e avvenne circa 3 secoli prima).
Caratteristiche generali
Il micobacterium tuberculosis è un batterio abbastanza grande a forma di nonmotilerod lontano, legato agli attinomiceti. Molti micobatteri non patogeni sono componenti della flora normale dell’uomo e si trovano più spesso in luoghi secchi e oleosi. I bastoncini hanno una lunghezza di 2-4 micrometri e una larghezza di 0,2-0,5 mm.
Il Mycobacterium tuberculosis è un aerobo obbligato. Per questo motivo, nel caso classico di tubercolosi, i complessi MTB si trovano sempre nei lobi superiori ben aerati dei polmoni. Il batterio è un parassita intracellulare facoltativo, di solito dei macrofagi, e ha un tempo di generazione lento, 15-20 ore, una caratteristica fisiologica che può contribuire alla sua virulenza. Le colonie di MTB sono piccole e di colore giallo quando vengono coltivate su un mezzo di coltura. Entrambi i tipi di terreno contengono inibitori per mantenere i contaminanti fuori dalla crescita della MTB. Ci vogliono 4-6 settimane per ottenere colonie visibili su entrambi i tipi di terreno.
Colonie di Mycobacterium tuberculosison Lowenstein-Jensen medium. CDC.
Catene di cellule in strisci fatti da colonie cresciute in vitro formano spesso distinti cordoni serpentini. Questa osservazione è stata fatta per la prima volta da Robert Koch che ha associato il fattore di cordone a ceppi virulenti del batterio.
La MTB non è classificata come Gram-positiva o Gram-negativa perché non ha le caratteristiche chimiche di nessuna delle due, anche se i batteri contengono peptidoglicano (mureina) nella loro parete cellulare. Se si esegue una colorazione di Gram sul MTB, esso si colora molto debolmente di Gram-positivo e per niente (cellule denominate “fantasmi”).
Le specie di Mycobacterium, insieme ai membri di un genere correlato Nocardia, sono classificate come batteri acido-resistenti a causa della loro impermeabilità a certi coloranti e macchie. Nonostante questo, una volta macchiati, i batteri acido-resistenti trattengono i coloranti se riscaldati e trattati con composti organici acidificati.Un metodo di colorazione acido-resistente per il Mycobacterium tuberculosis è la colorazione Ziehl-Neelsen. Quando viene utilizzato questo metodo, lo striscio di MTB.smearis fissato, colorato con carbol-fuchsin (un colorante rosa), e decolorato con alcool acido. Lo striscio viene controcolorato con blu di metilene o altri coloranti. I bacilli acido-resistenti appaiono rosa in uno sfondo contrastante.
Per rilevare il Mycobacterium tuberculosis in un campione di espettorato, è necessario un eccesso di 10.000 organismi per ml di espettorato per visualizzare i bacilli con un obiettivo del microscopio 100X (1000X mag). Un solo bacillo acid-fastbacillus/slide è considerato “sospetto” di un’infezione da MTB.
Mycobacterium tuberculosis. Colorazione acida. CDC.
Struttura della parete cellulare
La struttura della parete cellulare del Mycobacterium tuberculosis merita particolare attenzione perché è unica tra i procarioti, ed è un fattore determinante della virulenza del batterio. Il complesso della parete cellulare contiene peptidoglicano, ma per il resto è composto da lipidi complessi. Oltre il 60% della parete cellulare del micobatterio è costituito da lipidi. La frazione lipidica della parete cellulare del MTB consiste di tre componenti principali, gli acidi micolici, il fattore cordale e la cera-D.
Gli acidi micolici sono lipidi alfa ramificati unici che si trovano nelle pareti cellulari di Mycobacterium e Corynebacterium. Costituiscono il 50% del peso secco dell’involucro cellulare dei micobatteri. Gli acidi micolici sono molecole idrofobiche forti che formano un guscio lipidico intorno all’organismo e influenzano le proprietà di permeabilità sulla superficie cellulare. Si pensa che gli acidi micolici siano un determinante significativo della virulenza nella MTB. Probabilmente, impediscono l’attacco dei micobatteri da parte delle proteine cationiche, del lisozima e dei radicali dell’ossigeno nel granulo fagocitico e proteggono i micobatteri extracellulari dalla deposizione del complemento nel siero.
Il Fattore Corda è responsabile dell’accordo serpentino menzionato sopra. Il fattore cordale è tossico per le cellule dei mammiferi ed è anche un inibitore della migrazione dei PMN. Il fattore cordale è prodotto più abbondantemente nei ceppi virulenti di MTB.
La cera-D nell’involucro cellulare è il componente principale dell’adiuvante di Freund (CFA).
L’alta concentrazione di lipidi nella parete cellulare del Mycobacterium tuberculosis è stata associata a queste proprietà del batterio:
Impermeabilità alle macchie e ai coloranti
Resistenza a molti antibiotici
Resistenza all’uccisione da parte di composti acidi e alcalini
Resistenza alla lisi osmotica attraverso la deposizione del complemento
Resistenza alle ossidazioni letali e sopravvivenza all’interno dei macrofagi
capitolo continuato
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