Clostridi

Il genere Clostridium comprende bacilli anaerobi, Gram-positivi, capaci di formare endospore,

catalasi-negativi I clostridi crescono bene su terreni

al sangue dopo 1-2 giorni di incubazione.

Sono ampiamente presenti in natura, sul

suolo e in ambiente acquatico, essendo

per la maggior parte mesofili.

Forma bastoncellare, con dimensioni comprese tra 3-8 m; formano spore con caratteristica posizione terminale o subterminale e diametro eccedente quello delle cellule che le contengono.

Clostridi

Clostridium difficile visto da Andrea Gandolfo

Clostridi

Alcuni membri sono residenti in diversi siti anatomici dell’uomo senza essere responsabili di manifestazioni patologiche. In particolare, numerose specie fanno parte della popolazione

batterica residente dell’intestino umano Saprofiti (suolo e intestino animali)

C. botulinum

Patogenicità: Capacità di sopravvivere in condizioni ambientali avverse mediante la formazione di spore e alla produzione di tossine. Le spore sono notevolmente resistenti al calore, possono resistere a 100° C per diverse ore, sono distrutte in autoclave a 121° C per 15 minuti. Le tossine vengono prodotte in seguito alla germinazione delle spore, sono resistenti al pH acido e pertanto possono attraversare lo stomaco senza essere denaturate per poi essere assorbite nel tratto gastrointestinale ed entrare in circolo

C. botulinum

Vi è produzione di una neurotossina altamente specifica per le terminazioni nervose colinergiche (sono state identificate 7 diverse molecole: A, B, C, D, E, F, G, e una tossina binaria. A, B, E e F sono codificate da geni cromosomici e sono attive sull’uomo la A è la più potente tossina conosciuta C e D sono codificate da geni profagici G codificata da geni plasmidici La tossina binaria è costitituita da 2 catene polipeptidiche che prese singolarmente non hanno effetto tossico mentre sono estremamente tossiche in associazione. La catena pesante consente il legame alla membrana cellulare, la catena leggera ha attività enzimatica. A differenza della neurotossina agisce su vari tessuti: cervello, fegato, polmone, intestino, vasi.

C. botulinum

Manifestazioni cliniche: Botulismo alimentare Botulismo infantile Botulismo delle ferite

C. botulinum Il botulismo alimentare è diffuso in tutto il mondo, maggiormente

nei paesi a clima temperato e freddo. È dovuto all’ingestione di

tossina preformata presente in cibo contaminato, ove è stata

prodotta dal microrganismo sviluppatosi in seguito alla

germinazione delle spore contaminanti. La maggior parte dei casi è

associata al consumo di cibi inscatolati in casa. I sintomi insorgono

dopo 1-2 giorni dal consumo dell’alimento contaminato: i pazienti

manifestano debolezza, vertigini, stato confusionale, vista offuscata,

pupille dilatate e fisse, bocca secca, incapacità di deglutire, difficoltà

a parlare, dolori addominali, la febbre è assente. Progressivamente si

ha paralisi flaccida che può portare alla morte per paralisi dei

muscoli respiratori. La mortalità è circa del 60%.

C. botulinum Diversi tipi A-G in relazione alla tossina

Intossicazione da cibi contaminati

Sintomi 18-24h dopo ingestione

Siero antitossinico polivalente e ventilazione

C. botulinum

Il botulismo infantile tipicamente colpisce i

bambini di età inferiore a 1 anno ed è associato al

consumo di cibo (es. miele) contaminato con le

spore: la neurotossina viene prodotta in vivo dal

microrganismo che colonizza il tratto

gastrointestinale. I sintomi inizialmente non sono

specifici, poi la malattia progredisce nella paralisi

flaccida e può sopraggiungere arresto respiratorio.

La mortalità è bassa: 1-2 %.

C. botulinum

Il botulismo delle ferite è molto raro, è dovuto a produzione di tossina da parte del microrganismo sviluppatosi in una ferita infetta. I sintomi sono uguali a quelli del botulismo alimentare ma il

periodo di incubazione è più lungo: 4 o più giorni

C. botulinum

Diagnosi: Isolamento del microrganismo dalle feci e dall’alimento. Dimostrazione dell’attività della tossina saggiando feci, alimento e siero del paziente. Si fa in laboratori di riferimento tramite uno studio in vivo sul topo: il campione è suddiviso in due parti e una viene trattata con antitossina, entrambe vengono inoculate nel topo per via intraperitoneale. I topi trattati con la tossina da sola muoiono per paralisi flaccida, se il trattamento con antitossina protegge il topo si ha conferma dell’attività della tossina.

C. botulinum

Identificazione:

Se il campione è contaminato da altri microrganismi lo si scalda per 10 minuti a 80° C per uccidere le forme vegetative, poi il campione trattato al calore viene coltivato su terreno ricco in anaerobiosi per far germinare le spore. Caratteristiche colturali: la crescita ottimale si ha a 35°C in condizioni anaerobie dopo 1-2 giorni di incubazione. Su agar sangue si osserva emolisi. Se si utilizza agar a base di rosso d’uovo le colonie presentano una pellicola iridescente dovuta alla produzione di lipasi.

C. botulinum

Identificazione:

L’identificazione può anche avvenire in base alle caratteristiche biochimiche, ad es. fermentazione del glucosio, oppure mediante gas cromatografia attraverso l’analisi dei prodotti metabolici. La ricerca di C.botulinum si può anche fare in immunofluorescenza, oppure si può ricercare la tossina da esso prodotta mediante tecnica ELISA.

C. botulinum

Terapia: Ventilazione Metronidazolo o penicillina Antitossina botulinica polivalente (contro A, B, E). Serve a legare la tossina ancora circolante nel sangue e deve avvenire il più precocemente possibile perché una volta che la tossina si è legata alla membrana delle cellule nervose non è più neutralizzabile dall’antitossina

Tossina botulinica

Sulla base del valore di LD50 di circa 1 ng/kg, poche centinaia di grammi di questa tossina potrebbero teoricamente uccidere ogni essere umano presente sulla Terra (a

scopo comparativo, la stricnina richiederebbe 400 tonnellate. Generalmente le dosi letali orali risultano comprese fra 0,5

e 5 mg/kg di alimento ingerito.

Clostridium tetani

Struttura e fisiologia

Clostridium tetani un microrganismo bastoncellare,

strettamente anaerobio e mobile. Non fermenta gli zuccheri,

non riduce il nitrato e produce idrogeno solforato e indolo.

Produce endospore terminali, rotondeggianti e deformanti lo

sporangio, che gli conferiscono un aspetto a "bacchetta di

tamburo". Le spore di C. tetani si ritrovano comunemente nel

suolo in tutti i Paesi del mondo.

C. tetani possiede un plasmide di grandi dimensioni nel quale

contenuto il gene tetX che codifica per la tetanospasmina, la

principale tossina prodotta dal microrganismo.

C. tetani

Patogenesi

La virulenza di Clostridium tetani ascrivibile alla produzione di due tossine, la tetanolisina, un' emolisina labile all'ossigeno simile alla streptolisina O di Streptococcus

pyogenes, e la tetanospasmina, una neurotossina termolabile

C. tetani

Patogenesi

La tetanolisina, che ha un' elevata affinità per il colesterolo e altri steroli, deter-

mina lisi di numerosi tipi di cellule (ad esempio eritrociti, polimorfonudeati,

macrofagi, fibroblasti, piastrine). Nonostante la sua attività sia nota, il suo

ruolo nella patogenesi del tetano non ancora stato chiarito.

C. tetani

Patogenesi

La tetanospasmina, prodotta come singolo polipeptide (150 kDa) è attivata da un taglio

proteolitico che genera due frammenti di circa 100 e 50 kDa, agisce a livello del sistema nervoso

centrale bloccando la liberazione di neurotrasmettitori (ad esempio acido y-

aminobutirrico e glicina) dalle sinapsi inibitorie, provocando una stimolazione incontrollata della

contrazione muscolare (paralisi spastica)

Clostridium tetani

Patogenesi

Nella maggior parte dei casi, il tetano si sviluppa a

seguito della contaminazione di ferite,

prevalentemente lacero-contuse, con spore di C.

tetani che, in condizioni di bassa tensione di ossigeno

(ferite scarsamente irrorate, necrotiche, coinfettate da

germi che contribuiscono all'abbassamento del

potenziale ossido-riduttivo locale),

vanno incontro a germinazione ed esocrescita.

Clostridium tetani

Patogenesi

L’infezione rimane localizzata al sito di inoculo, ma i batteri,

in attiva moltiplicazione, producono la tetanospasmina:

questa si lega alla membrana dei motoneuroni alfa a livello

delle giunzioni neuromuscolari e migra, per via retrograda

intra-assonale, alle corna anteriori del midollo spinale, dove,

mediante un passaggio transinaptico, raggiunge i neuroni

inibitori bloccando il rilascio dei neurotrasmettitori prodotti

da queste cellule. L’assenza di inibizione sui motoneuroni

determina uno spasmo simultaneo dei muscoli agonisti e

antagonisti che provoca rigidità muscolare e convulsioni.

C. tetani

Il tetano può manifestarsi in forma generalizzata (la più comune) o localizzata.

Nel tetano generalizzato (anche detto tetano discendente), Il primo segno clinico che compare il trisma

(contrazione del muscolo massetere), che conferisce un aspetto chiamato risus sardonicus. Progressivamente, la

contrazione spastica si diffonde ad altri muscoli, Lo spasmo generalizzato si manifesta come opistotono, caratterizzato da una contrazione esagerata dei muscoli della schiena, con

flessione delle braccia e ipertensione degli arti inferiori.

C. tetani

Il periodo di incubazione , in genere, di circa 2 settimane, ma sono stati descritti casi in cui

l'incubazione variava da 2 giorni a 3 o più mesi. Durante gli spasmi, i pazienti lamentano intenso

dolore e rimangono sempre vigili. La febbre infrequente. La mortalità per tetano generalizzato

molto elevata (fino al 90% nei pazienti non trattati) ed causata, nella maggior parte dei casi, da blocco

dei muscoli respiratori.

C. tetani

Il tetano localizzato (anche detto tetano ascendente) può manifestarsi in soggetti

parzialmente immuni o per effetto di infezioni con un ridotto numero di microrganismi.

caratterizzato da una contrazione dei muscoli circostanti la zona di inoculazione delle spore e può essere accompagnato da una lieve forma di

trisma dovuta alla diffusione della tossina, per via nervosa ascendente, al tratto superiore

del midollo spinale.

C. tetani

Il tetano cefalico una forma di tetano localizzato in cui le spore di C. tetani penetrano attraverso una ferita alla testa o a seguito di un' otite media. Il periodo di incubazione di

1-2 giorni e la prognosi spesso infausta.

Il tetano neonatale una forma di tetano generalizzato che può verificarsi a seguito della contaminazione del

moncone del cordone ombelicale con spore di C. tetani. I sintomi della malattia iniziano dopo 3-14 giorni con blocco

della suzione e irritabilità. Successivamente, compaiono convulsioni sempre più frequenti e intense e la mortalità

maggiore del 95% nei casi non trattati.

C. tetani

Epidemiologia

Si calcola che attualmente a livello mondiale si verifichi circa un milione di casi di tetano l'anno. La maggior parte dei casi riguarda i

Paesi in via di sviluppo dove la vaccinazione antitetanica non diffusamente praticata. In questi Paesi si ha anche un' elevata incidenza

di tetano neo natale. Nei Paesi industrializzati grazie alle strategie vaccinali di massa praticate a partire dagli anni cinquanta del secolo

scorso, l'andamento dell'infezione tetanica è stato caratterizzato da un progressivo decremento di incidenza.

In Italia, attualmente vengono notificati circa un centinaio di casi di tetano l'anno. I casi riguardano, quasi esclusivamente, soggetti di età

avanzata che non sono stati vaccinati o sono stati vaccinati incompletamente.

C. tetani

Diagnosi di laboratorio

La diagnosi di tetano viene di solito posta su basi cliniche e la somministrazione di siero antitossina deve essere effettuata non appena si abbia un sospetto diagnostico. C. tetani può essere isolato dalle ferite infette in circa il 30% dei casi. Colorazione di Gram. Semina su terreno ricco. I saggi per la dimostrazione della produzione di tetanospasmina e della sua neutralizzazione da parte di antisieri specifici vengono effettuati inoculando sovranatanti di coltura del ceppo isolato in topi non immuni o protetti mediante somministrazione degli antisieri.

C. tetani

Terapia e profilassi

Nei casi di sospetto tetano in individui non vaccinati o che hanno ricevuto una dose di richiamo vaccinale da più di 10 anni, si devono immediatamente somministrare 250- 500

UI di immunoglobuline umane antitossina, in grado di neutralizzare la tossina non ancora legata alle cellule

nervose. Contemporaneamente, deve essere inoculato vaccino antitetanico in un'altra sede corporea. Devono

essere presi provvedimenti volti a mantenere la funzione respiratoria (ad esempio intubazione, ventilazione forzata)

e si devono somministrare benzodiazepine (antagonisti dell'acido y-aminobutirrico GABA) in grado di prevenire o

ridurre gli spasmi muscolari.

C. tetani

Terapia e profilassi

La vaccinazione contro il tetano, dagli anni 40 in Italia, viene effettuata con il tossoide o anatossina tetanica, un

preparato purificato di tossina tetanica trattata con formolo a 37°C. Le modificazioni chimiche indotte dal trattamento fanno si che il tossoide sia privo di potere

tossico, ma mantenga le caratteristiche immunogeniche della tossina e sia, pertanto, in grado di indurre nell' ospite la produzione di anticorpi neutralizzanti. Nel nostro Paese,

la vaccinazione antitetanica viene eseguita prima del compimento del 7° anno di vita e a distanza di 4-5 anni dal

ciclo primario di vaccinazione; i successivi richiami vengono eseguiti ogni 10 anni.

Images of People Affected by the

Disease

C. perfringens

Clostridium perfringens è la specie più frequentemente isolata dai campioni clinici,

associato a semplice colonizzazione oppure causa di grave malattia e morte. Bacillo di grandi

dimensioni, di forma rettangolare, per il quale la produzione di spore è stata osservata raramente. E’ uno dei pochi clostridi immobili, a rapida crescita;

è emolitico e metabolicamente attivo. La produzione delle 4 principali tossine letali (alfa, beta, epsilon e iota) e un’enterotossina viene

utilizzata per suddividere i ceppi isolati in 5 tipi ( da A a E).

C. perfringens

La tossina alfa, la più importante e la sola ad essere prodotta da tutti i C.perfringens, è una lecitinasi (fosfolipasi C) che provoca la lisi degli eritrociti, piastrine, leucociti e delle cellule endoteliali. La tossina beta è responsabile delle lesioni necrotiche. La tossina epsilon è una protossina che aumenta la permeabilità vascolare della parete gastroenterica. La tossina iota ha attività necrotica e aumenta la permeabilità vascolare. L’enterotossina è una proteina termolabile prodotta nel colon e rilasciata durante la formazione delle spore, modifica la permeabilità di ileo e digiuno.

C. perfringens

C. Perfringens manifestazioni cliniche

Mionecrosi (gangrena gassosa) dovuta alla penetrazione dei clostridi nei tessuti attraverso un trauma; essi generano una estesa necrosi a carico dei muscoli. Può portare alla morte nel giro di 2 giorni. Cellulite, fascite e altre infezioni dei tessuti molli poiché sono anaerobi sono in grado di germinare e di crescere in ferite profonde che diventano necrotiche in seguito a una minore irrorazione di sangue. Intossicazione alimentare deriva dall’ingestione di prodotti a base di carne contaminati da molti microrganismi (10-10). Enterite necrotizzante, setticemia.

C. perfringens Manifestazioni cliniche

C. Perfringens

Identificazione

L’essudato viene coltivato in brodo tioglicolato e su piastre di agar-sangue che vengono incubate sia aerobicamente che anaerobicamente. La presenza di bastoncelli G+ che crescono solo in anaerobiosi è un indice certo della presenza di clostridi. C. perfringens è caratterizzato da violenta fermentazione nel latte in cui il coagulo è compreso dai gas che si formano durante la fermentazione del lattosio. I batteri che producono la tossina alfa possono utilizzare le lecitine in terreni al rosso d’uovo.

C. perfringens

C. Perfringens

Terapia Pulizia chirurgica dell’area interessata e dei tessuti

devitalizzati.

Contemporaneo trattamento con penicillina e

ossigenoterapia

Somministrazione di antitossine

C. perfringens

C. difficile

Clostidium difficile

E’ la principale causa di diarrea infettiva in nosocomio

Le infezioni possono essere esogene da persona a persona (la manipolazione da

parte del personale sanitario rappresenta il principale veicolo del germe) o endogene per il sopravvento di ceppi produttori di

tossina dopo trattamento antibiotico.

C. difficile

Alcuni pazienti possono essere colonizzati e

asintomatici, in altri le manifestazioni cliniche

possono variare da diarrea lieve auto-limitante

a coliti pseudomembranose fulminanti con

pericolo di vita.

Solo l’1-5% dei pazienti vanno incontro a

malattia grave con conseguente colectomia,

ricovero in rianimazione e morte (la mortalità

è elevata anche dopo intervento chirurgico)

C. difficile Colite pseudomembranosa

Uso prolungato di ampicillina e clindamicina è associato a questa patologia Tossina A (enterotossina) e tossina B (citotossina) Trattamento: metronidazolo e vancomicina Campioni: feci, ricerca delle tossine

Colite da terapia antibiotica: placche bianche di fibrina, muco e accumulo di

cellule infiammatorie che ricoprono la mucosa intestinale (pseudomembrane)

C. difficile

Fino alla metà degli anni ’70 l’importanza clinica di C. difficile è stata sottovalutata. Veniva isolato raramente da colture fecali e associato a malattie

umane. A partire dalle seconda metà degli anni ’70 grazie a studi sistematici è emerso che i ceppi di C. difficile produttori di tossine sono gli agenti causali

di malattie a carico del tratto gastrointestinale associate al trattamento antibiotico.

Recentemente da alcuni paesi viene segnalato un aumento dei numero di casi di malattia associata a

C. difficile

C. difficile

Normale componente della popolazione batterica intestinale riesce a svilupparsi in

grande quantità tale da provocare la malattia nei pazienti trattati con antibiotico poiché

questi agenti alterano la normale composizione delle specie batteriche

enteriche. Provoca la malattia elaborando

un’enterotossina e\o una citotossina.

C. difficile

La diagnosi viene confermata con l’isolamento del microrganismo da un campione di feci seminato in terreno di coltura fortemente selettivo, dalla dimostrazione della citotossina e dell‘enterotossina mediante test immunoenzimatico. Il test più specifico per la diagnosi di malattia da C.difficile è il saggio di citotossicità. L’impiego discontinuo di antibiotici è in genere sufficiente per guarire la malattia. Le recidive possono verificarsi nel 20-30 dei pazienti dopo il completamento della terapia poiché le spore sono resistenti al trattamento antibiotico.

C. difficile

C. difficile produce due tossine: tossina A codificata dal

gene tcdA e tossina B codificata dal gene tcdB

La tossina A è un enterotossina: è chemiotattica per i

PMN, induce la produzione di citochine con ipersecrezione

di fluidi causa necrosi emorragica

La tossina B è una citotossina : induce la

depolimerizzazione dell’actina, con distruzione del

citoscheletro sia in vivo che in vitro, principale effetto

responsabile della malattia

P.S.: C. difficile produce inoltre: fattore di adesione che

media adesività alle cellule del colon umano; ialuronidasi

con attività idrolitica su acido ialuronica del connettivo.

C. difficile

C. difficile

Un’altra tossina binaria è stata (rara) descritta in C. difficile

codificata da due geni cdtA cdtB a localizzazione

cromosomica ma in un sito diverso rispetto all’isola di

patogenicità che contiene i geni per tossina A e tossina B.

Il prodotto di cdtB media l’adesione alla superficie delle

cellule e la traslocazione del prodotto di cdtA che blocca la

polimerizzazione dell’actina mediante ribosilazione

dell’adenina difosfato e morte della cellula.

La tossina binaria ha un ruolo addizionale (aumenta la

gravità della malattia), ma da sola non è in grado di

provocare malattia nell’animale da laboratorio

C. difficile

C. difficile

Negli anni ’80-’90 è stato osservato che

alcuni ceppi di Clostridium difficile avevano

la tendenza a causare epidemie. Questi

stipiti sono risultati resistenti ad alcuni

antibiotici quali in primis clindamicina

(ermB), aminopenicilline e cefalosporine.

L’uso di questi antibiotici permette ai clostridi

resistenti di sopravvivere agli altri germi

sensibili

C. difficile

C. difficile

Studi recenti a partire dal 2001 mostrano un incremento

significativo (26%- 30%) del tasso e della gravità della

patologia associata a C. difficile in alcuni ospedali situati

negli Stati Uniti, in Canada, Inghilterra e Olanda. Si ipotizza

che il fenomeno sia essere dovuto all’emergenza di un

nuovo ceppo di C. difficile caratterizzato da aumentata

virulenza e resistenza ad alcuni antibiotici.

I ceppi virulenti sono capaci di indurre malattia grave non

solo nelle popolazioni ad alto rischio, ma anche in

popolazioni a basso rischio: senza esposizione ad

antibiotico o non residenti in case di cura (giovani, sani).

C. difficile

C. difficile

Quali sono le caratteristiche del nuovo clone

epidemico di C. difficile.

1- è stato descritto in alcuni paesi quali :USA,

CANADA, UK, OLANDA e BELGIO

2- da’ manifestazione grave con tasso di morbidità

e mortalità elavto da 5 a 7 volte il tasso usuale

3-possiede tossina A, tossina B, delezione in tcdC

che provoca un aumento di produzione di A e B di

circa 20 volte e la tossina binaria che aumenta la

gravità

C. difficile

C. difficile

Caratteristiche del nuovo clone epidemico di

C. difficile.-

A differenza dei ceppi circolanti prima

del 2002 il nuovo clone è

completamente resistente ai

metossifluorochinoloni (gatifloxacina e

moxifloxacina)

può essere sensibile a clindamicina

C. difficile

C. difficile

In tutti gli studi i FQ sono risultati la classe di

antibiotici più proni ad indurre malattia da C.

difficile

Questo fatto rappresenta un cambio

fondamentale nell’epidemiologia della diarrea

da C. difficile acquisita in ospedale, in quanto

storicamente associata con l’uso di

clindamicina, cefalosporine e aminopenicilline

C. difficile

C. difficile

Eziologia della diarrea associata all’uso degli antibiotici: poiché si stima che

solo il 20% dei casi sia dovuto a C. difficile un test specifico è necessario per la

diagnosi eziologica

Per il controllo

Diagnosi precoce: la dimostrazione della citotossicità in vitro su colture cellulari

sebbene lungo è considerato il gold standard (alta sensibilità e specificità)

Alcuni test rapidi che richiedono poche ore sono stati messi a punto come la

dimostrazione dell’enterotossina mediante saggio immunoenzimatico, sono

meno sensibili, ma sono molto utili nella routine di tutti i giorni e nello screening

rapido dei pazienti in situazioni di emergenza come le epidemie

Le strategie di controllo includono:

1- diagnosi precoce

2- modificare il trattamento antibiotico

3- miglioramento misure igeniche

4- controllo dell’ uso degli antibiotici

C. difficile

C. difficile

Trattamento abbreviato (10 giorni) con

vancomicna, teicoplanina o metronidazolo in

un quarto dei pazienti con colite fulminante il

trattamento standard con metronidazolo o

vancomicina fallisce. L’antibiotico non può

contrastare gli effetti della tossina, ma solo il

germe e se la malattia è troppo avanti

l’antibiotico non riesce a risolvere il problema

C. difficile

Misure igieniche

La prevenzione della malattia è difficile poiché le spore sono difficili da

distruggere si consiglia:

Isolamento in stanze separate

Riduzione del periodo di ospedalizzazione

Utilizzo di guanti e calzari

Pulizia dell’ambiente con ipoclorito di sodio

Pulizia accurata delle mani con sapone e non alcol (non attivo sulle

spore) Restringere l’uso dei fluorochinoloni su larga scala, visti i loro molteplici

impieghi, sembra assai difficile, tuttavia, se i fenomeni epidemici continuano ad

aumentare sarà opportuno rivedere l’appropriatezza delle indicazioni attuali