Gli stafilococchi sono batteri Gram positivi e catalasi positivi, caratterizzati dalla loro capacità di colonizzare la pelle e le mucose umane. Tra le specie, Staphylococcus aureus è il principale patogeno, responsabile di infezioni gravi e sindromi tossiche, mentre Staphylococcus epidermidis è un commensale che può causare infezioni opportunistiche. La virulenza è facilitata da fattori come la produzione di tossine ed enzimi che danneggiano i tessuti e interferiscono con la risposta immunitaria.

1. Stafilococchi

2. Staphylococcus
cocchi da 0,5 - 1 μ
Pus, 1881 alexander Ogston
chirurgo Scozzese

3. Stafilococchi
• Gram +
• Catalasi + (famiglia Micrococcaceae)
• Immobili (sprovvisti di ciglia e/o flagelli)
• Asporigeni
• aerobi o anaerobi facoltativi
• Temperatura ottimale 30°-37°C
• Alofili tolleranti (NaCl superiori a 1,7 M)
• Sono ubiquitari
• Producono ac. Lattico dalla glicolisi
Tutti i batteri acido lattici sono anaerobi aerobitolleranti, sono cioè
aerobi facoltativi che crescono in presenza di ossigeno ma non
lo usano nella respirazione; essi producono energia dalla
fermentazione degli zuccheri.

4. Stafilococchi
Producono pigmenti dal bianco al giallo oro.
Rosenbach nel 1884 propose una prima suddivisione del
genere Staphylococcus in 2 sole specie:
S. aureus (colonie giallo-oro)
S. albus, oggi conosciuto come S. epidermidis (colonie bianche)
Anche se la loro classificazione è in continuo cambiamento, al
momento il genere Staphylococcus comprende 47 specie, che
possono essere suddivise in due classi generiche:
coagulasi-positive e -negative

5. Stafilococchi
La maggior parte sono commensali:
pelle, mucose dell’uomo e altri mammiferi
Tra le specie coagualsi-, la specie prevalentemente isolata
dalla microflora di diversi distretti corporei è
S. epidermidis seguita da
S. hominis, S. haemolyticus e S. capitis
Tra le specie coagulasi-positive sono considerate
potenzialmente patogene per un vasto gruppo di animali, fra cui
l’uomo
S. aureus, isolato dalle vie aeree superiori di circa il 30%
della popolazione mondiale
S. hyicus, S. intermedius e S. schleiferi subsp. coagulans

6. S. aureus è la specie con maggiore rilevanza clinica: principale
agente eziologico delle infezioni nosocomiali (osteomielite,
polmoniti, endocarditi, fino a vere setticemie).
Inoltre, grazie alla capacità di produrre tossine S. aureus può
causare la sindrome da shock tossico (TSS), sindrome da
cute scottata, sindrome da shock tossico neonatale oltre che
intossicazioni alimentari.
Stafilococchi coagulasi-, come S. epidermidis e S. saprophyticus,
sono sempre più associati a infezioni opportunistiche. Il fattore di
virulenza più significativo: produzione di polisaccaridi
extracellulari che consentono di aderire e colonizzare cateteri,
proteasi, ecc., dando origine a infezioni difficili da debellare.

8. Egg York Agar (7.5% NaCl)

9. Staphylococcus aureus
principale causa di morte prima dell’introduzione degli antibiotici
• A grappoli
• Il lisozima presente nelle lacrime, saliva e nei leucociti può
idrolizzare il PG
acido teicoico e ribitolo
antigeni specie specifici
• pelle, ghiandole dell’epidermide, membrane mucose
– narici (25-30% dei portatori)
– Tratto intestinale
– Tratto genitourinario

10. Staphylococcus aureus
Tipico colore giallo-oro delle colonie dovuto alla
presenza di carotenoidi (antiossidante). La
pigmentazione compare dopo 18-24 ore a 37°C.
Non si ha produzione di pigmento durante lo sviluppo
in condizioni anaerobiche o nei terreni liquidi.
Salt Tolerant (up to 15% [NaCl])
(Mannitol Salt Agar—7.5% NaCl)
β-hemolytic on blood agar
In agar-sangue si nota spesso un alone chiaro di emolisi intorno alle colonie.
Può produrre 4 differenti emolisine, con variabilità fra i ceppi e con differenti
specie-specificità per gli eritrociti
l’entità dell’emolisi dipende sia dal ceppo che dal tipo di sangue.

11. Ingresso di Staph nel corpo
• Desquamazione delle cellule epiteliali e loro
inalazione
– contatti interpersonali
– Contatti con oggetti contaminati
• Aderenza
– fibrille superficiali composte di proteine e acido
lipoteicoico
• Lega la fibronectina delle cellule dell’ospite
– capsula

12. Patogenesi
• Colonizza
– entra, aderisce, si moltiplica
• Moltiplicazione
– Sfugge alla risposta immunitaria
– Interferisce con la risposta immunitaria
– Danneggia i tessuti dell’ospite
• Trasmissione

13. Patogenesi
• Causa malattie sia con tossine
sia per invasione e distruzione
dei tessuti.

14. Impetigo Abscess
School sores; common
mostly among children
Boils
Infection of hair follicles by S. aureus
http://www.dermnetnz.org/index.html

15. Osteomyelitis
Osteomyelitis– “an infection of the bone that occurs most frequently in the
lower extremities. Most commonly, it develops after severe local trauma
with an associated open fracture. The adjacent soft tissue structures are
injured together with the bone, and can form a poorly vascularized and
scarred tissue bed. Simple debridement and antibiotic therapy are often
unsuccessful in treating lower extremity osteomyelitis. As a result, patients
frequently present after multiple failed treatments and with resistant or
polymicrobial bacterial infection.”
http://www.microsurgeon.org/osteomyelitis.htm

16. Fattori di virulenza
S. aureus presenta un elevato numero di fattori di virulenza sia di natura
proteica (p.secrete e p. strutturali) che non proteica,
regolati da interazioni genetiche complesse
Adesione e colonizzazione
Gli Stafilococchi possono aderire sia a superfici
di natura artificiale che biologica (proteine della matrice extracellulare e del
plasma e le cellule epiteliali)
S. aureus presenta una varietà di adesine: non proteiche e proteiche
Le adesine di natura non proteica comprendono il polisaccaride PIA
(polysaccharide intercellular adhesin), acido teicoico e lipoteicoico che
legano il TLR-2 stimolando la produzione di citochine

17. Fattori di virulenza
Le ADESINE di natura proteica possono essere suddivise in 2 gruppi:
la famiglia MSCRAMM (microbial surface components recognizing
adhesive matrix molecules) proteine ancorate covalentemente alla
superficie batterica. Sono più di 20 proteine che riconoscono i
componenti della matrice extracellulare (ECM) come il fibrinogeno e la
fibronectina
la famiglia delle proteine SERAM (secretable expanded repertoire
adhesive molecules), le membrane-spanning proteins e le
autolisine/adesine con funzione sia di adesione che enzimatica (amidasi
e glucosaminidasi). Tutte queste molecole sono proteine associate alla
superficie batterica attraverso interazioni idrofobiche o legami ionici.

19. sono un gruppo di adesine strutturalmente diverse che che
interagiscono con un ampio spettro di ligandi dell’ospite, interferendo
con la risposta immunitaria e permettendo l’adesione batterica

20. COAGULASI
Una forma LEGATA al cell wall converte il fibrinogeno in
fibrina insolubile permettendo allo Staph di
raggruparsi e proteggersi dalla fagocitosi.
ed una LIBERA che si combina con un fattore trombina-
like formando stafilotrombina.
È un marcatore di virulenza

21. CAPSULA
Favorisce l’adesione a cateteri e materiali plastici
Protegge dalla chemiotassi e fagocitosi dei leucociti polimorfonucleati
In seguito all’adesione a una superficie, lo
Staphylococcus può formare dei BIOFILM,
la matrice polisaccaridica è costituita da
poli-N-acetilglucosammina (PNAG),
la cui produzione dipende dagli enzimi codificati dai
geni dell’operone ica (intracellular adhesion).

22. Staphylococcus
Capsula o strato mucoso polisaccari
Strato di peptidoglicano
Polisaccaride A
(acido teicoico)
Proteina A
Membrana citoplasmatica
Fattore di coagulazione
Peptiglicano =
N-acetyl muramic acid
N-acetyl glucosamine

23. La PROTEINA A
è una proteina di superficie legata covalentemente con
il PG. una parte viene anche liberata all’esterno, può
indurre la sintesi di Ab specifici.
interagisce con la Fc degli Ab di tutte le specie dei
mammiferi, impedendo l’eliminaizone mediata da Ab:
anafilassi locale e generalizzata, reazioni ponfo-
eritematose, attivazione del complemento, ecc…
Gli S. coagulasi- non hanno la proteina A

24. Proteina A di S. aureus
e la proteina tipo M di
S.pyogenes
• Impedisce
l’opsonizzazione legando
il frammento Fc delle Ig
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25. ENZIMI
• Catalasi: converte H2O2 tossica dopo la fagocitosi.
Catalasi
• Ialurodinasi:
Ialurodinasi Idrolizza l’acido iarulonico (un
mucopolisaccaride dei tessuti connenttivi) facilitando la
diffusione del batterio nei tessuti. Oltre il 90% degli
Staph produce questo nzima.
• Fibrinolisina, Lipasi, Nucleasi, e
• Penicillasi una β-lattamasi 90% di sensibilità alla
penicillina (1929)
http://www.youtube.com/watch?v=qBdYnRhdWcQ.

26. Penicillina
La penicillina è un antibiotico β-lattamico che si lega covalentemente a una
serie di proteine batteriche chiamate proteine che legano la penicillina
(PBP), inibendole
1940, fu isolato un ceppo di S. aureus in grado di secernere un enzima
chiamato penicillinasi, che idrolizza la penicillina in acido penicilloico.
1959-1960, la meticillina, una classe di β-lattamici penicillinasi resistenti
(ingombro sterico),
1961, furono riportati i primi casi di MRSA
2005 le infezioni da MRSA hanno causato quasi 19 000 morti.

27. Catalase test
(-) (+)
Metabolizza l’ H2O2 sintetizzato dai PMN e dai macrofagi in
O2 + H2O

28. Esoproteine
5 tossine che danneggiano le membrane delle cellule ospiti.
Emolisine α, β, δ, γ :producono marcata beta-emolisi con
specificità di specie delle emazie e nel meccanismo di
azione.
Panton-Valentine leukocidin (PVL)
Tossine esfoliative (ETA, ETB e ETD)
Pyrogenic toxin superantigens (PTSAgs) massiccia produzione di
citochine:
tossina della toxic shock syndrome (TSST-1)

29. α-emolisina
tossica per diverse cellule di mammifero, soprattutto eritrociti e cellule
epiteliali, tra cui quelle polmonari, per cui è associata spesso all’edema
polmonare.
Codificata dal gene hla, fine della fase esponenziale.
La produzione è influenzata da diversi fattori ambientali:
temperatura (con massima espressione a 42ºC);
l’ossigeno (essenziale per la produzione della tossina);
l’osmolarità (elevata osmolarità reprime la trascrizione di hla);
CO2 che ne stimola la produzione.

30. Dopo essere stati secreti, i monomeri dell’α-emolisina si integrano
nelle membrane delle cellule bersaglio, dove si associano
formando un eptamero cilindrico che porta alla formazione di
un poro di 1-2 nm di diametro.
a basse concentrazioni, un recettore specifico, presente sulla
cellula bersaglio, lega i monomeri,
ad alte concentrazioni l’inserimento aspecifico.
Pori: rapido efflusso di K+ e piccole molecole, e
l’entrata di Na+, Ca2+ e piccole molecole, lisi cellulare.

31. β-emolisina
codificata dal gene hlb, e anch’essa viene prodotta in tarda fase
esponenziale
Chiamata anche Sfingomielinasi C (idrolizza limitata alla sfingomielina e
alla fosfatidilcolina), heat sensibile, tossica per molte cellule quali:
eritrociti (soprattutto cavie), leucociti, macrofagi, fibroblasti.
anche chiamata “hot-cold” perché la sua attività emolitica aumenta se,
in seguito a trattamento a 37ºC, viene incubata a temperature inferiori
a 10ºC (fino a 20º C le forze coesive all’interno delle membrane
tengono sotto controllo l’effetto emolitico, ma in seguito a
raffreddamento, avviene una variazione di fase lipidica che porta al
collasso della membrana)
b responsabile della distruzione tissutalecon formazione di ascessi e
dell’abilità di Staph di proliferare in presenza di una risposta
infiammatoria.

32. • Delta: gene hld termostabile (post-esponenziale), ampio
Delta
spettro di attività citolitica, (organelli, sferoplasti e
protoplasti) distrugge le membrane come un detergente
(non è specie-specifica).
• Gamma: distrugge eritrociti (coniglio, uomo e pecora) e
neutrofli e macrofagi
• PV-leucocidina: Insieme, causa cambiamente strutturali
delle membrane (neutrofili e i macrofagi), formazione di
pori ed aumento di permeabilità (uomo e coniglio).
γ-emolisina e PV-leucocidina (tossine a due componenti:
Slow e Fast-eluting, che separatamente non hanno attività)

33. Tossine esfoliative
3 forme sierologiche : ETA, ETB e ETD
Tutte e tre le tossine sono proteasi delle serine in grado di distruggere
la desmogleina-1 (Dsg-1), inducendo acantolisi e conseguente
distruzione tissutale con ampi scollamenti epidermici che portano a una
dermatopatia bollosa detta sindrome della cute scottata, (scalded skin
staphylococcical syndrome, SSSS, o malattia di Ritter o dermatite
esfoliativa dei neonati).
Il fluido contenuto nelle bolle epidermiche è generalmente sterile
In una forma più lieve di dermatopatia bollosa, detta impetigine bollosa
il ceppo è localizzato nella zona infettata, e viene isolato dai foruncoli e
dalle bolle
Desmogleine: glicoproteine trans-membrana dei desmosomi epidermici,
che insieme permettono l'unione di due cellule contigue dell'epidermide

34. • Eritema periorale localizzato, poi
diffusione di bolle per l’intero corpo in
due giorni
• Una leggera pressione sulle bolle
rimuove la pelle
• Si formano grandi bolle con
desquamazione dell’epitelio
• Le lesioni non contengono
microrganismi nè leucociti (natura
tossigena, tossina esfoliativa)
• Il feto contrae l’infezione al momento
della nascita (infezioni connatali), la
tossina diffonde per via sistemica
Sindrome stafilococcica della cute scottata o malattia di Ritter

35. • Bolle localizzate
• L’eritema non si
estende oltre i bordi
della bolla
• Le lesioni contengono
il microrganismo
• Altamente contagiose
Impetigine bollosa,
forma localizzata di
sindrome stafilococca
della cute scottata
da P.R. Murray, K.S. Rosenthal, G.S. Kobayashi, M.A. Pfaller
Microbiologia
EDISES

36. ENZIMI STAFILOCOCCICI
Fibrinolisina: nota anche come
stafilochinasi, è attivatore del
plsminogeno e scioglie i coaguli di
fibrina
• Fattore di diffusione

37. ENZIMI STAFILOCOCCICI
Lipasi: idrolizzano i lipidi. Essenziali per
la sopravvivenza del batterio nelle zone
sebacee.
• Permettono di invadere i tessuti
cutanei e permettono di sviluppare
infezione cutanee superficiali (favi,
foruncoli)

38. Toxic shock syndrome
TSST-1 è codificata dal gene tstH (dove H sta per human) resistente al
calore (fino a 100º C per più di un ora) e alla proteolisi (non viene
digerita anche in seguito a esposizione prolungata alla tripsina).
Potenzialmente fatale: febbre alta, rash eritematoso diffuso, cute
desquamata una o due settimane dopo l’inizio della malattia (se non
porta a morte prima di tale periodo), ipotensione, ipoalbuminemia e
coinvolgimento di diversi organi.
Può essere di 2 tipi:
TSS mestruale, causata esclusivamente da TSST-1, che a differenza
delle altre PTSAgs è in grado di attraversare le mucose e quindi
anche quella vaginale
TSS non mestruale, che può essere causata da TSST-1, SEB e SEC,
e spesso si presenta come recidiva.

39. Dal 1978 in US
S. aureus richiede condizioni particolari di crescita per poter
produrre TSST-1
• proteine,
• bassa concentrazione di glucosio
• 37° - 40°C,
• pH tra 6,5 e 8,0e
• O2.
Tutte queste caratteristiche, tranne l’ossigeno, sono presenti a
livello vaginale durante il ciclo mestruale. I tamponi interni
utilizzati dalle donne durante tale periodo, più sono assorbenti
più aumentano significativamente il livello di ossigeno a livello
vaginale.
Inoltre, molti ceppi di S. aureus producono elevati livelli di proteasi
che lisando il sangue mestruale provocano il rilascio di una
quantità di O2 sufficiente per la produzione di TSST-1 anche in
assenza di assorbenti interni.

40. Toxic shock syndrome Toxin-1
Esotossina TSST-1
• Febbre, ipotensione, diversi organi
coinvolti, eruzione cutanea
– Secreta da alcuni ceppi di S. aureus

41. Enterotossine stafilococciche

42. Avvelenamento da cibo
• Non richiede colonizzazione
• Produzione di enterotossina nel cibo prima dell’
ingestione
– intossicazione, non infezione
– i sintoni sono rapidi (4 hr)
• Cibi grassi
– Permettono la crescita di un gran numbero di
organismi
• Cibi principalmente contaminati
– Carne insaccata
– Gelati, cibi a base di creme
• 105 organismi/gram
– 1 ug produce simtomi
• Prodotti 105 organismi / day

43. STAFILOCOCCO AUREO
Alimenti Alimenti molto Creme, carni trite
a rischio manipolati
Latticini e gelati
Ferite, anche piccole, a livello cutaneo
Habitat
Naso e gola dei portatori sani
Tossendo o starnutendo sul cibo
Come avviene la
contaminazione? Usando attrezzature non sanificate
Toccando gli alimenti
dopo aver tossito o starnutito
se le mani hanno abrasioni o ferite

44. STAFILOCOCCO Rispetto norme igieniche nella lavorazione
AUREO
Uso di mascherina e guanti per lavorare
alimenti che non subiranno cottura
Prevenzione Bendaggi impermeabili per ferite alle mani
Lavaggio frequente delle mani
Rispetto delle temperature
Microrganismo sensibile al calore
Sensibilità
tossina resistente
da 1-6 ore dall’ingestione
Sintomi
Vomito, diarrea, dolori addominali

45. Enterotossina
• Stabile
– 100oC, 30 minuti
– gastrico, enzimi
• Agisce sul nervo vago e localizza nello stomaco
• Stimola vomito acuto
– 1-5 hr
– Veloce come una neurotossina
• Stimola la peristalsi intestinale
– diarrea

46. Enterotossine
• Enterotossine Resistenti all’idrolisi
degli enzimi gastrici e sono stabili
30 min a 100°C.
• Meccanismo di azione non è ancora
noto

47. Transmissione/epidemiologia
• Flora intestinale di portatori
• Sopravvive lunghi periodi in assenza
d’acqua
– È tra i batteri più resistenti
• Epidemie ospedaliere

48. Diagnosi di laboratorio
• ESAME MICROSCOPICO
• ESAME COLTURALE
Terreni solidi contenenti NaCl al 7,5% (alofilia) e mannitolo
(solo S. aureus)
• TEST SIEROLOGICI
Anticorpi contro gli acidi teicoici
• IDENTIFICAZIONE
S. aureus è positivo alla reazione per la coagulasi,
fermentazione del mannitolo, nucleasi termostabile,
fosfatasi alcalina

49. Trattamento
• Originariamente con penicillina (1941)
• β-lattamasi si sono manifestati in meno di 10
anni
– penicillina resistenti
– Codificata da un gene su di un plasmide
• Derivati della penicillina penicillinasi-resistenti
– nafcillina, oxicillina, dicloxicillina,
vancomicina

50. TERAPIA, PROFILASSI, CONTROLLO
• Alta resistenza alle penicilline naturali e
semisintetiche (meticillina, oxacillina)
• Oltre il 50% degli isolati ospedalieri manifesta
resistenza (beta lattamasi e PBP modificate)
• Ancora sensibili alla vancomicina