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Pseudomonas
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PseudomonasMicrorganismi ubiquitari, si trovano:•    suolo•    materiale organico in decomposizione•    vegetazione•    ac...
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Pseudomonas aeruginosaQuasi tutti i ceppi di Pseudomonas producono le tossine ExoT ed ExoY,ma non tutti codificano per una...
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Pseudomonas aeruginosa                può muoversi con 3 diversi meccanismi:• Swimming: avviene in una fase liquida tramit...
Twitching                                   Swarming                               QuickTimeª e un                        ...
BIOFILMFattore di virulenza molto importante, e contribuiscesignificativamente alla resistenza a molte delle terapie antib...
Pseudomonas aeruginosaIl processo di formazione di un biofilm può essere    schematizzato in 6 fasi:• Forma planctonica• A...
QuickTimeª e un                 decompressoresono necessari per visualizzare questimmagine.
BIOFILM    In laboratorio P. aeruginosa può formare due tipi di biofilm:               biofilm piatto   e   biofilm strutt...
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Pseudomonas aeruginosa                      Crescere fino a 42°C                       Aerobio obbligato, alcuni ceppi cre...
FIBROSI CISTICA• Malattia genetica autosomica recessiva• Perdita della regolazione trans-membranaria dei canali del  Ca++ ...
MANIFESTAZIONI CLINICHEE’ fondamentalmente patogeno nosocomiale, sostenendoil 20-40% di tutte le infezioni contratte in ta...
MANIFESTAZIONI CLINICHEcomplicanza di ustioni        P. aeruginosa può contaminare le superfici        esposte con conseg...
MANIFESTAZIONI CLINICHEendocarditinei tossicodipendenti o a seguito di manovre chirurgicheinfezioni del SNC(meningiti e as...
TERAPIADiffusissimi i ceppi multiresistenti per la presenza diplasmidi codificanti i caratteri di resistenza verso i farma...
Pseudomonas aeruginosa                DIAGNOSI DI LABORATORIOP. aeruginosa cresce nei comuni terreni di coltura formandoco...
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Gram negative   Grows in minimal nutrient mediaGlowing blue-green colonies under UV
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  1. 1. Pseudomonas http://www.youtube.com/watch?v=ghwoPwJm-D8 Famiglia PseudomonadaceaePseudomonad significa letteralmente Falsa unità, pseudo (falso) monad (singola unità) Biofilm piuttosto che forma planctonica
  2. 2. Pseudomonas•Bastoncelli diritti o debolmente ricurvi•Dimensioni 0,5-1,0 x 1,5-5,0µm•Gram negativi•Aerobi obbligati•non fermentanti•Mobili (uno o più flagelli polari)•Asporigeni•Ossidasi e Catalasi positivi•Temperature tra 4 e 42°C•Colonie morfologia simile a un uovo fritto (larga, liscia econ il centro rialzato).
  3. 3. Pseudomonas QuickTimeª e un decompressoresono necessari per visualizzare questimmagine.
  4. 4. Pseudomonas
  5. 5. Pseudomonas
  6. 6. Pseudomonas Più di 140 specie, molte delle quali sono saprofitichePiù di 25 specie possono causare infezioni opportunisticheTra queste vi sono P. aeruginosa, P. fluorescens, P. putida, P. cepacia, P. stutzeri, P. maltophilia e P. putrefaciensCirca l’80% delle Pseudomonas isolate da campioni clinici: aeruginosa e maltophilia
  7. 7. PseudomonasMicrorganismi ubiquitari, si trovano:• suolo• materiale organico in decomposizione• vegetazione• acqua• fiori recisi• lavandini• toilette• strofinacci da pavimento• attrezzature per dialisi• respiratori di terapia intensiva• soluzioni disinfettanti a base di ammonio quaternario
  8. 8. Pseudomonas Difficile da debellare Prevalentmente un opportunista Semplici esigenze di crescita:degrada un’ampia gamma di composti difficilmentemetabolizzabili da altri microrganismi.Cresce in presenza di elevate concentrazioni di sale, blandidetergenti, coloranti, e in presenza degli antibiotici piùcomunemente utilizzati. Temperatura ottimale tra i 20°e i 30°C, ma replica (più lentamente) anche tra 0° e 4°C (partecipa alla degradazione dei cibi conservati in frigorifero) Resistente ai detergenti Forma biofilm che aderiscono a diversi tipi di materiali
  9. 9. Pseudomonas aeruginosa FATTORI DI VIRULENZA Componenti strutturali Adesine Capsula polisaccaridica Enzimi Elastasi Fosfolipasi C Piocianina Tossine Endotossina Esotossina A Esoenzima S La virulenza di P.aeruginosa è multifattoriale
  10. 10. COMPONENTI STRUTTURALI ADESINE L’adesione è mediata da pili e da adesine non piliariQuasi tutti i ceppi presentano un solo flagello polare che conferiscemotilità, ma permette anche l’adesione a recettori presenti sullamembrana plasmatica delle cellule eucariotiche. La diffusione del batterio è facilitata dalla presenza diPILI in grado di ritrarsi permettendo a P. aeruginosa di muoversi(twitching) su superfici semisolide o leggermente idratate. P.aeruginosa produce neuramminidasi che rimuove i residuidi acido sialico dai recettori dei PILI di adesione aumentandol’adesione alle cellule epiteliali
  11. 11. Pseudomonas aeruginosa COMPONENTI STRUTTURALICAPSULA POLISACCARIDICA Costistuita prevalentemente diALGINATO, un esopolisaccaride mucoide costituito da polimeriripetuti di acido mannuronico e guluronico.Favorisce l’adesività alla superficie di protesi vascolari e formareBIOFILM Viene persa durante la crescita in vitroIn pazienti con fibrosi cistica il batterio sovra-produce alginatoche lo protegge dalla fagocitosi e dall’azione degli antibiotici.
  12. 12. Pseudomonas aeruginosaPigmenti diffusibili:– fluoresceina (gialla)– piorubina (fenilazina marrone-ruggine)– piomelanina (nero)– piocianina (blu)– pioverdina (verde-giallo fluorescente)
  13. 13. Pseudomonas aeruginosaLe PIOVERDINE (più di 40 strutturalmente differenti) sono i siderofori piùutilizzati dagli Pseudomonas fluorescenti.Sono pigmenti giallo-verdi, fluorescenti, chelano Fe+3, (cofattore perl’attività catalitica di molti enzimi).La pioverdina secreta da P. aeruginosa regola la produzione di almeno 3fattori di virulenza: Esotossina A, una endoproteasi e la pioverdinastessa.PIOCIANINA: metabolita secondario di colore blu, formazione di pus blu.PIOCIANINAIn latino aeruginosa: verderame infatti il batterio presenta un coloreverde-blu.Con azione antibiotica, su S. aureus o E. coli (antagonismo microbico).Essendo uno zwitterione, penetra facilmente attraverso la membranaplasmatica nelle cellule eucariotiche, ed è in grado di interrompere larespirazione cellulare.
  14. 14. Pseudomonas aeruginosa FATTORI DI VIRULENZA http://www.youtube.com/watch?v=5yGbxyOpZRkEsotossina A formata da due frammenti A (Active) e B (Binding)uniti da ponte S-S. Il frammento B si lega al recettore CD91 dellacellula ospite e permette l’ngresso del frammento A nella cellula.Quest’ultimo, essendo una ADP-ribosil-transferasi va a inibire ilfattore di elongazione EF-2 e quindi la sintesi proteica conconseguente morte della cellula ospite con azione simile allatossina diftericaResponsabile:• della necrosi tissutale nelle ustioni• dell’insufficienza respiratoria nelle infezioni polmonari
  15. 15. Pseudomonas aeruginosa FATTORI DI VIRULENZA ElastasiElastasi B una zinco-proteasi secreta nello spazio extracellularedove distrugge l’elastina e altre proteine della matrice polmonare.Elastasi A una proteasi serinica con una potente attività anti-stafilococcica (competizione microbica), ma meno attiva neldegradare l’elastina. Entrambe le elastasi contribuiscono alladistruzione del tessuto polmonare, causando emorragie polmonariassociate a infezioni da P. aeruginosa.
  16. 16. Pseudomonas aeruginosa FATTORI DI VIRULENZASS3T tipico dei batteri patogeni gram-negativi,considerato il fattore di virulenza principale di P. aeruginosa. Attivato dalcontatto con le cellule eucariotiche e da condizioni ambientali, come laconcentrazione calcio.Formato da 3 componenti: lapparato di secrezione, lapparato ditraslocazione e le tossine:ExoS e ExoT: riarrangiano la struttura del citoscheletro e inibiscono lafagocitosiExoU: ha unattività fosfolipasica nel giro di 1-2 ore, distrugge la membranaplasmatica della cellula ospite inducendo la necrosiExoY: porta ad un riarrangiamento del citoscheletro actinicoInibizione della fagocitosi e un aumento della permeabilità endoteliale.
  17. 17. Pseudomonas aeruginosaQuasi tutti i ceppi di Pseudomonas producono le tossine ExoT ed ExoY,ma non tutti codificano per una ExoY funzionale a causa della presenzadi mutazioni frame-shift.ExoS ed ExoU non sono prodotte quasi mai dallo stesso ceppo. Sullabase delle diverse tossine prodotte, i ceppi di P. aeruginosa vengonosuddivisi in due gruppi: i produttori di ExoS/ExoT ed i produttori di ExoU/ExoT.sia ExoS che ExoT si associano, transitoriamente, a regioni dimembrana ricche in colesterolo.Le conseguenze della distruzione del citoscheletro a opera delle duetossine sono varie, tra cui la formazione di cellule arrotondate con una•diminuita aderenza cellula-cellula (che facilita la penetrazione di P.aeruginosa attraverso la barriera epiteliale),•inibizione della fagocitosi,•blocco della migrazione cellulare (associata al ritardo nella guarigionedelle ferite)•infine la morte cellulare.
  18. 18. Pseudomonas aeruginosa FATTORI DI VIRULENZASistema di secrezione di tipo III tipico dei batteri patogeni gram-negativi,considerato il fattore di virulenza principale di P. aeruginosa. Èattivato dal contatto con le cellule eucariotiche e da condizioniambientali, come la concentrazione calcio.Formato da 3 componenti: lapparato di secrezione, lapparato ditraslocazione e le tossine:ExoS e ExoT: riarrangiano la struttura del citoscheletro einibiscono la fagocitosi [ExoU: ha unattività fosfolipasicaExoY: porta ad un riarrangiamento del citoscheletro actinico
  19. 19. Pseudomonas aeruginosa può muoversi con 3 diversi meccanismi:• Swimming: avviene in una fase liquida tramite un unico flagellopolare.• Twitching: forma di traslocazione batterica indipendente dal flagelloche avviene su superficie umide. Tramite lestensione e laccorciamentodei pili di tipo IV, le cellule della colonia batterica si espandoconcentricamente con velocità di 1 mm/h.• Swarming (sciame): tipico di un gruppo di pesci, uccelli, insetti omicroorganismi che si muovono insieme nella stessa direzioneP. aeruginosa utilizza questo tipo di movimento su superfici semi-solidein risposta ad una carenza di azoto e in presenza di alcuni amminoacidi.Diversamente dallo swimming Il batterio esprime due flagelli ai rispettivipoli della cellula inoltre sono necessari anche i pili di tipo IV. La coloniaassume delle forme caratteristiche.
  20. 20. Twitching Swarming QuickTimeª e un decompressore sono necessari per visualizzare questimmagine. Per lo swimming che per il twitching è stata dimostrata una risposta chemiotattica ad un ampio spettro di composti.Gli attrattori o repulsori sono riconosciuti da 26 diversi recettori chemiotattici
  21. 21. BIOFILMFattore di virulenza molto importante, e contribuiscesignificativamente alla resistenza a molte delle terapie antibiotiche.I biofilm sono comunemente definiti come una comunità benstrutturata di batteri e cellule eucariotiche, racchiuse in unamatrice polimerica prodotta dalle cellule stesse, che cresce suuna superficie (biologica o inerte), in particolare allinterfaccia conuna fase liquida.Sebbene la maggior parte dei biofilm siano eterogenei (compostida diverse specie), P. aeruginosa generalmente forma un biofilmmonospecie, in particolare questo avviene durante le infezionicroniche nella fibrosi cistica
  22. 22. Pseudomonas aeruginosaIl processo di formazione di un biofilm può essere schematizzato in 6 fasi:• Forma planctonica• Attacco reversibile• Attacco irreversibile• Formazione delle microcolonie• Maturazione• Dispersione
  23. 23. QuickTimeª e un decompressoresono necessari per visualizzare questimmagine.
  24. 24. BIOFILM In laboratorio P. aeruginosa può formare due tipi di biofilm: biofilm piatto e biofilm strutturato In entrambi i casi i batteri, inizialmente, aderiscono reversibilmentea una superficie, ma solo dopo che l’adesione diviene irreversibileinizia la colonizzazione e la formazione del biofilm.Nel caso del biofilm strutturato si formano complesse strutturetridimensionali dette stalks (steli) e towers (torri).I ceppi che sovra-producono alginato formano un biofilm conun’architettura altamente strutturata, e sono molto più resistenti allatobramicina
  25. 25. Pseudomonas aeruginosa FATTORI DI VIRULENZA Quorum-sensing L’espressione, la produzione e la secrezione di molti diquesti fattori di virulenza (codificati da circa 350 geni, cioècirca il 6% del genoma di P. aeruginosa) è regolata da unprocesso di comunicazione e densità cellulare,denominato (QS). La comunicazione cellula-cellula avviene attraverso lemolecole segnale omoserina lattone che sono secrete, accumulatenell’ambiente extracellulare e nel momento in cui raggiungono unaconcentrazione elevata (che naturalmente, aumenta al’aumentare delle cellulebatteriche) sono adsorbite dai batteri nei quali regolano la trascrizione di diversigeni i cui prodotti sono fattori di virulenza.
  26. 26. Pseudomonas aeruginosa Crescere fino a 42°C Aerobio obbligato, alcuni ceppi crescono in anaerobiosi grazie alla denitrificazione.P. aeruginosa può colonizzare qualsiasi tipo di tessuto dandoorigine a infezioni opportunistiche (endocarditi, polmoniti,infezioni delle vie urinarie, della pelle ecc.) che nel 50% dei casiportano a morte.L’80% dei pazienti con fibrosi cistica muore a causa di infezionipolmonari, acute o croniche, provocate da P. aeruginosa, checausa la distruzione del tessuto polmonare.La diffusione avviene attraverso il contatto con aerosol o peringestione di cibo o acqua contaminati.
  27. 27. FIBROSI CISTICA• Malattia genetica autosomica recessiva• Perdita della regolazione trans-membranaria dei canali del Ca++ sulla membrana apicale delle cellule epiteliali e conseguente elevato contenuto salino nei fluidi di superficie• Il sale inibisce l’attività di AMP e di proteine coinvolte nel meccanismo dell’immunità
  28. 28. MANIFESTAZIONI CLINICHEE’ fondamentalmente patogeno nosocomiale, sostenendoil 20-40% di tutte le infezioni contratte in tale sede,mentre è responsabile solo del 3-6% delle infezionicomunitarie.infezioni polmonari frequenti in soggetti compromessi e con alterazioni anatomo-funzionali dei polmonisovrainfezioni in pazienti affetti da: bronchiti acute fibrosi cistica (la produzione di muco vischioso facilita le infezioni ad opera di ceppi che sintetizzano un glicocalice di arginato).
  29. 29. MANIFESTAZIONI CLINICHEcomplicanza di ustioni P. aeruginosa può contaminare le superfici esposte con conseguente disseminazione sistemica per via ematicainfezioni ferite chirurgiche o ulcere da decubitootiti esterne e otiti medie fattore predisponente per lotite esterna è la presenza di acqua nel canale auricolare, pertanto tale affezione è chiamata "otite del nuotatore"setticemia dovuta sovente a cateterizzazione, temibile in pazienti immunodepressi, oncologici, chirurgici e nei neonati prematuri
  30. 30. MANIFESTAZIONI CLINICHEendocarditinei tossicodipendenti o a seguito di manovre chirurgicheinfezioni del SNC(meningiti e ascessi cerebrali) per introduzione delmicrorganismo in seguito a puntura lombare o operazionineurochirurgicheinfezioni ocularicaratteristica è" lulcera corneale" causata da eventiabrasivi o interventi chirurgici infezioni urinariein seguito a misure strumentali eseguite a scopo
  31. 31. TERAPIADiffusissimi i ceppi multiresistenti per la presenza diplasmidi codificanti i caratteri di resistenza verso i farmaci.La terapia è in continua evoluzione.Infezioni comunitariefluorochinolonicefalosporine di terza generazione (ceftazidime,ceftriaxoneetc.)infezioni nosocomialiaztreonam o penicillina anti-Pseudomonas+aminoglicoside (effetto battericida sinergico)carbapenemici (imipenem, meropenem)N.B. La scarsa sensibilità̀ di P. aeruginosa ai più̀ comuniantibiotici fa sì che il suo sviluppo venga favorito daqualsiasi trattamento antibatterico che riduca laconcorrenza della restante popolazione microbica
  32. 32. Pseudomonas aeruginosa DIAGNOSI DI LABORATORIOP. aeruginosa cresce nei comuni terreni di coltura formandocolonie grandi, sfrangiate, emananti un tipico odore di fruttaUtile l’utilizzo di terreni selettivi a base di cetrimide (loPseudomonas cresce in presenza del disinfettante).
  33. 33. Pseudomonas
  34. 34. Gram negative Grows in minimal nutrient mediaGlowing blue-green colonies under UV
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