MECCANISMI PATOGENETICI
NELLE MALATTIE BATTERICHE

Introduzione
Il concetto di contagio nella trasmissione delle malattie infettive, già intuito nell’antichità e variamente interpretato nel tempo, rappresentava cognizione comunemente accettata dal mondo medico quando, circa cento anni fa, Robert Koch provò la validità di tale assunto, dimostrando l’etiologia microbica del carbonchio. La scoperta fornì la prova inequivocabile dell’esistenza di una precisa relazione tra agente microbico e malattia e rese possibile la chiarificazione dei rapporti che si stabiliscono tra ospite e parassita nell’infezione e dei meccanismi con i quali un germe può interferire con lo stato di salute. Il fervore di ricerche in tal senso portò nel 1888 alla dimostrazione, da parte di Roux e Yersin, che l’inoculazione di filtrati colturali di bacillo difterico in animali sensibili riproduceva il quadro patologico classico della malattia. Questo schema sperimentale si dimostrò utilissimo nell’accertare come i microrganismi possano indurre alterazioni patologiche attraverso la produzione di molecole diffusibili, ma i successi in tal senso conseguiti portarono alla semplicistica generalizzazione che i danni caratteristici di ogni malattia infettiva fossero sempre da riferire all’azione di tossine presenti nei filtrati colturali. La patogenicità microbica, infatti, non sempre può essere riportata all’azione di una o più sostanze tossiche dimostrabili anche in vitro e, in ogni caso, perché essa si esplichi è di norma indispensabile che l’agente infettivo si moltiplichi nei tessuti dell’ospite.
D’altra parte non bisogna ritenere che un germe patogeno svolga nell’ospite costantemente la sua azione dannosa, in quanto l’evento patologico rappresenta una evenienza possibile, ma non costante, risultante non solo dall’intrinseca patogenicità microbica, ma anche, ed in maniera determinante, dal grado di resistenza dell’ospite. La condizione di parassitismo cioè, definita come associazione tra due organismi in cui uno trae vantaggio da tale rapporto a spese dell’altro, dal punto di vista evolutivo tende ad un equilibrio che consente la sopravvivenza del parassita così come dell’ospite naturale, attraverso una lieve perdita di virulenza del primo ed un certo aumento nella resistenza genetica del secondo. In molti casi tale condizione di equilibrio, di patogenicità bilanciata, non è stata ancora raggiunta, così come non si verifica quando un microrganismo patogeno venga introdotto per la prima volta in una popolazione. In tale evenienza, infatti, esso esplicherà tutte le sue potenzialità patogene diffondendosi con rapidità estrema e decimando la popolazione, ma tenderà nel tempo a stabilirsi ubiquitariamente in essa in forma più o meno latente, onde negli stadi tardivi dell’adattamento evolutivo tra ospite e parassita l’evento infezione non rappresenterà più la variabile importante, ma lo saranno quei fattori che alterano l’equilibrio ecologico stabilitosi tra ospite e parassita. Analogamente la condizione di commensalismo, definita come associazione in cui il solo microrganismo trae vantaggio da essa vivendo sulla superficie della cute o delle mucose dell’ospite senza causare danno, può essere intesa come conseguenza di una lunga associazione tra microrganismo ed ospite, un equilibrio abbastanza stabile che può essere però alterato a favore del microrganismo e ciò non tanto per potenziamento dei suoi fattori di virulenza o di patogenicità, quanto piuttosto per abbassamento dei meccanismi di resistenza dell’ospite con conseguenti infezioni a volte gravissime, comunemente dette « opportunistiche ».
Per determinare il fatto patologico un microrganismo deve essere innanzi-tutto in grado di resistere ai numerosi meccanismi della immunità non specifica e quindi sopravvivere nei tessuti nell’ospite; tale capacità è dipendente dalla elaborazione di sostanze, note come aggressine o impedine, di natura diversa, quali proteine, polisaccaridi,lipidi ecc. Piuttosto vaghe sono le nostre conoscenze su tali fattori batterici e poco precisati i meccanismi con cui vengono inibiti i vari fattori dell’immunità naturale dell’ospite, ma ben note, e pertanto schematizzabili, sono le modalità con cui si attua l’azione antifagocitica. Le aggressine certamente interferiscono con i fenomeni di chemiotassi ed inibiscono l’ingestione del germe ad opera del fagocita. Fattori attivi in tal senso sono quei costituenti batterici superficiali, come il polisaccaride capsulare pneumococcico, l’acido poliglutammico della capsula di Bacillus anthracis, l’antigene Vi di Salmonellae, la glicoproteina superficiale di Pasteurella pestis, che pur non danneggiando il fagocita ne ostacolano l’azione.
Nel caso dello Staphylococcus aureus ceppi virulenti elaborano un fattore, localizzato nella parete cellulare che, sopprimendo la risposta infiammatoria nel sito dell’infezione, consente la rapida moltiplicazione del germe nei tessuti, oltre ad una proteina A la quale, legata covalentemente al peptidoglicano della parete, è capace di bloccare l’azione sia delle opsonine termolabili che termostabili, forse per competizione con i polimorfonucleati per i siti attivi sulla regione Fc delle molecole opsonizzanti delle immunoglobuline. Anche se non è del tutto chiarito il ruolo di questi due fattori nella patogenesi dell’infezione stafilococcica, è comunque certo che topi immunizzati con il primo risultano protetti verso l’infezione per via sottocutanea, che la proteina A si ritrova in tutti i ceppi coagulasi positivi e che ceppi virulenti di stafilococco cresciuti su agar-mannite, condizione che inibisce la sintesi di proteina A, sono più facilmente fagocitati.
Per alcuni microrganismi l’azione antifagocitaria ad opera di aggressine può svolgersi anche in sede intracellulare per inibizione dell’attività batteriocidica. Così la sopravvivenza endocellulare delle brucelle non è da riportare a fattori nutrizionali od al più alto contenuto in catalasi dei ceppi virulenti, ma piuttosto ad una sostanza della parete cellulare che interferisce specificamente con la capacità battericida del fagocita, come dimostra il fatto che essa, aggiunta a ceppi avirulenti, li protegge dalla distruzione.
Perché un germe possa dare infezione è necessario, tra l’altro, che esso sopravviva sulle mucose o sulla cute, in competizione con la popolazione microbica indigena di quel determinato distretto. È noto che sin dalla nascita l’organismo viene a contatto con germi diversi, i quali colonizzano con notevole specificità le diverse mucose e la cute dove permangono praticamente per tutta la vita; questa costanza di associazione tra determinati microrganismi ed ospite non è fatto casuale, ma rappresenta il risultato di un comune processo evolutivo. La specificità della localizzazione batterica è dipendente dall’esistenza nell’ospite di microambienti particolari, per cui un determinato germe colonizza costantemente la stessa mucosa o lo stesso tratto di essa; lieviti del genere Torulopsis, ad esempio, si ritrovano nella porzione secernente della mucosa gastrica di topi e ratti, mentre la mucosa non secernente è colonizzata da lattobacilli i quali, se eliminati con penicillina, vengono sostituiti dai primi, ma ricolonizzano gli stessi epiteli appena sospesa la somministrazione dell’antibiotico.
Le diverse specie rappresentative della normale flora a livello dei singoli distretti sono costantemente in competizione tra loro per cui si autolimitano nello sviluppo, così da circoscriversi vicendevolmente in determinati siti; allorché vi pervenga un microrganismo infettante la competizione si attuerà anche nei suoi riguardi con meccanismi a tutt’oggi poco noti e certamente molto complessi. Un ruolo importante in tal senso svolgono sostanze antibatteriche prodotte da alcune specie microbiche ad attive su altre, come anche può essere determinante la limitazione di un nutrimento essenziale, per la sua rapida ed intensa utilizzazione da parte di germi indigeni e conseguente scarsa disponibilità per quello infettante. A livello della mucosa intestinale l’antagonismo può anche attuarsi con altri meccanismi come, ad esempio, la produzione da parte di germi anaerobi della flora normale di acidi organici volatili tossici per specie esogene come Salmonella typhimurium e Sbigella flexneri, oltre che per diretta competizione a livello dei siti di fissazione dell’epitelio.
Un germe patogeno, per attecchire, deve superare la competizione esercitata dalla flora normale; ciò può essere legato a numerosi fattori tra i quali la capacità intrinseca del microrganismo a superare l’interferenza o l’inefficienza dell’antagonismo batterico conseguente a malnutrizione dell’ospite. Quest’ultima evenienza è evidente a livello intestinale dove alterazioni della normale flora, per modificazioni della dieta, rendono pressoché inoperante l’interferenza microbica e predispongono ad inf¬zioni esogene.
Le infezioni batteriche a livello delle mucose rappresentano un problema di grande attualità; basti considerare che ancora oggi le malattie diarroiche di origine batterica sono fattore importantissimo della morbilità e mortalità nei paesi sottosviluppati e che forme infettive continuano a rivestire un ruolo rilevante nella patologia respiratoria.
Lo studio dei meccanismi a mezzo dei quali i batteri infettano le mucose ha portato all’acquisizione che lo sviluppo dell’infezione, e quindi della malattia, è condizionato dalla specificità di attacco dei microrganismi ad alcuni tipi di epitelio. Così gli streptococchi viridanti sono strettamente associati con gli epiteli respiratori, tanto che se eliminati con terapia penicillinica da queste mucose, dove normalmente albergano, le ricolonizzano non appena sia cessata la somministrazione dell’antibiotico. Tale selettività deve ovviamente trovare le sue basi in peculiari caratteristiche della superficie batterica, come emoagglutinine, fimbrie ecc., e nello stato fisiologico della membrana delle cellule epiteliali. N. gonorrhoeae, ad esempio, si fissa mediante i pili a diversi tipi di cellule come quelle della mucosa orale, della tuba di Fallopio, eritrociti e spermatozoi, mentre l’attacco ai polimorfonucleati umani sembra’ piuttosto dovuto ad un’altra componente proteica superficiale denominata «leucocyte-association-factor » (LA).
Avvenuta la fissazione sugli epiteli, i germi patogeni possono determinare malattia per produzione di tossine, che agiscono localmente o diffondono nell’organismo, ovvero per penetrazione e moltiplicazione nelle cellule epiteliali delle mucose, con conseguente danno ed ulcerazione, od infine per penetrazione nel tessuto sottostante.
Il primo meccanismo patogenetico si attua, ad esempio, nelle infezioni da Bordetella pertussis, la quale si fissa alla superficie delle cellule della mucosa respiratoria, ove elabora una esotossina termolabile che determina infiammazione e necrosi subepiteliale, mentre solo eccezionalmente penetra nelle cellule epiteliali. Questa situazione spiega la costante assenza di batteriemia nel corso della infezione ed induce a ritenere che l’effetto protettivo della vaccinazione con germi uccisi sia dovuto fondamentalmente alla produzione di anticorpi antitossici, piuttosto che ad anticorpi antibatterici. Bordetella pertussis dimostra altissima selettività nella sua fissazione; inoculata in uova embrionate di pollo di 15 giorni, infatti, essa si fissa all’epitelio ciliato della mucosa bronchiale, mentre ciò non avviene su quello non ciliato degli embrioni di 12-13 giorni.
Analogo meccanismo patogenetico si attua anche nel colera, nella infezione difterica ed in quelle sostenute da alcuni ceppi di Escherichia coli enteritogeni.
Nel caso delle shigelle, che nella infezione naturale si fissano selettivamente all’epitelio del colon, ma non del tenue, il fatto patologico è conseguenza della loro penetrazione nelle cellule della mucosa, ove si moltiplicano molto attivamente e, quasi perforando la membrana cellulare, diffondono in quelle adiacenti. Ne consegue morte cellulare e quindi, per erosione dell’epitelio, l’ulcerazione tipica della malattia attraverso la quale passano nel lume intestinale emazie e cellule infiammatorie. La capacità dei microrganismi a penetrare nelle cellule è caratteristica genetica, trasferibile anche tra enterobatteri di specie diversa a mezzo di coniugazione; ma i meccanismi della penetrazione sono sostanzialmente sconosciuti, anche se appare probabile che si tratti di fenomeni simili alla fagocitosi.
Nel caso delle infezioni intestinali da parte di alcune salmonelle, il microrganismo determina il fatto patologico attraversando le cellule epiteliali della mucosa intestinale e penetrando nella lamina propria; il danno dell’epitelio in questi casi può essere inizialmente lieve al sito di penetrazione, per poi aggravarsi fino a riprodurre un quadro di alterazione epiteliale simile a quello che si osserva nella dissenteria bacillare.
Molti microrganismi, penetrati nei tessuti dell’ospite, mostrano uno spiccato tropismo tendendo a localizzarsi, per motivi e fattori diversi, in specifici distretti. La suscettibilità dell’apparato urinario, ad esempio, alla localizzazione dei Proteus e del Corynebacterium renale può essere riportata al fatto che tali germi scindono l’urea con produzione di ammoniaca la quale, inattivando il quarto fattore complementare, deprime l’azione battericida del complemento, mentre la localizzazione dell’infezione brucellare nella placenta di ovini, bovini e suini è legata alla presenza in essa di una sostanza, l’eritritolo, che stimola la crescita delle brucelle sia in vivo che in vitro. Tali fenomeni di tropismo microbico sono osservabili anche a livello di specie, nel senso che un determinato microrganismo è patogeno per un ristretto numero di animali nei quali riproduce quadri morbosi a volte sovrapponibili. Anche in questo caso non si sa quale sia la base del fenomeno e resta ancora un enigma il perché la dissenteria colpisca soltanto i primati, la gonorrea solo l’uomo, la malattia di Jones solo il bestiame. È probabile che tale diversa suscettibilità sia legata a particolari condizioni nutrizionali che i germi ritrovano nei tessuti delle diverse specie animali, ovvero a differenza nei meccanismi di resistenza antibatterica dei vari ospiti, come dimostra il classico esperimento di Pasteur sulla possibilità di trasmettere l’infezione carbonchiosa ai polli, normalmente refrattari ad essa, per abbassamento della temperatura corporea, che comporta l’inibizione dell’attività fagocitaria.
Instauratasi l’infezione, il microrganismo esprimerà le sue potenzialità patogene e potrà determinare la malattia. In alcuni casi, come per le infezioni tossiemiche, le alterazioni patologiche che si osservano sono chiaramente riferibili alle tossine prodotte nei tessuti, sebbene non sia sempre facile discernere tra effetti che sono conseguenza diretta della loro azione specifica ed altri che rappresentano la reazione comune dei tessuti ad una qualsiasi forma di danneggiamento. La piressia, ad esempio, che accompagna costantemente molte infezioni, è dovuta ad un pirogeno endogeno liberato dai leucociti per l’azione di sostanze tossiche prodotte dai batteri e rappresenta pertanto una tipica risposta aspecifica. Così nell’infezione tetanica e in quella botulinica, caratterizzate da quadri clinici riportabili sostanzialmente all’azione delle rispettive tossine, compaiono nello stato avanzato di malattia sintomi nettamente secondari e non specifici come l’ipossia, conseguenza del loro effetto primario. Anche il vibrione del colera agisce attraverso una potente esotossina, pur restando confinato nel lume intestinale; però la condizione patologica che in questo caso si stabilisce non è specifica, consistendo essa in una ipovolemia, che è conseguenza della enorme perdita di liquido isotonico, indotta dalla tossina e che può portare a morte se non compensata. Anche nel carbonchio la sintomatologia ed il danno possono essere ricondotti ad una risposta aspecifica dell’organismo alla perdita di liquidi; nell’infezione sperimentale della cavia, infatti, si ha diminuzione del volume del sangue, abbassamento della pressione arteriosa e morte per shock olighemico. Se l’animale viene trattato con streptomicina la sopravvivenza si prolunga, ma la morte interviene per insufficienza renale acuta, che non è espressione di ulteriore azione della tossina, ma conseguenza del danno renale verificatosi nelle fasi precedenti dell’infezione. Gli effetti aspecifici, più facilmente evidenziabili nelle malattie infettive caratterizzate da grave tossiemia, hanno probabilmente importanza anche maggiore in quelle infezioni batteriche nelle quali i molteplici fattori patogenetici non sono sempre ben definiti.
Attività tossica svolta dai microrganismi nelle infezioni
Nelle infezioni tossiemiche, nonostante la presenza di effetti secondari, è sempre chiaramente riconoscibile l’esistenza di un rapporto diretto tra azione delle tossine e quadro patologico. Queste infatti, prodotte anche in vitro, sono responsabili della sintomatologia che si osserva in vivo ed il loro effetto può essere totalmente neutralizzato dalla inoculazione di un siero antitossico e prevenuto dal trattamento vaccinale con anatossina. Si tratta delle classiche esotossine, cioè di molecole proteiche liberate dai germi all’esterno della cellula in assenza di lisi, come avviene per la tossina difterica che, sintetizzata dalla membrana cellulare, si ritrova all’esterno dopo soli 30 secondi dalla sin-tesi.
La tossina difterica è una proteina termolabile dal peso molecolare di 62.500 dalton, ottenuta in forma cristallina da Pope e Stevens. Preparazioni brute di essa non sono del tutto omogenee essendo risolvibili, in gel di amido, in sei frazioni di cui soltanto due si dimostrano tossiche per la cavia, mentre le frazioni non tossiche rappresentano forme denaturate e variamente polimerizzate di quelle attive. È di particolare interesse il fatto che tossina difterica venga prodotta esclusivamente da ceppi lisogeni per il fago beta e che ceppi non tossigeni possano diventarlo in seguito ad infezione con questo fago. La tossina che si libera in seguito ad infezione non è preformata, ma viene sintetizzata ex novo sotto informazione genetica introdotta dal fago nella cellula; tale informazione è propria del genoma fagico e non di origine batterica, come invece avviene nei fenomeni di transduzione. Un ceppo tossigeno, però, non produce tossina in tutte le condizioni ambientali, essendo di importanza critica la concentrazione di alcuni ioni inorganici ed in particolare del ferro. Con concentrazioni limitanti di fer-ro nel mezzo colturale si osserva infat¬ti, oltre che produzione di tossina anche di coproporfirina III, cosa che non si verifica con più alte concentrazioni dello ione. Questo fatto indusse Pappenheimer a ritenere che la tossina difterica non fosse altro che la proteina del citocromo b1 della cellula batterica, la quale in carenza di ferro non si fisserebbe al componente porfirinico e resterebbe libera. Tale ipotesi non fu in verità confermata e numerosi sono stati i tentativi di interpretazione del fatto; è comunque certa l’importanza del ferro, anche se non rimangono del tutto chiariti i rapporti tra la sua concentrazione nel mezzo di coltura e la sintesi di tossina.
La molecola della tossina consiste di una unica catena polipeptidica con due ponti disulfurici, ma, perché l’azione tossica si svolga, è necessaria la sua attivazione che consiste nella riduzione di uno dei due legami disulfurici e nella idrolisi di un legame peptidico. Ciò comporta la scissione della molecola in un frammento A, dal peso molecolare di 24.000 dalton, termostabile ed enzimaticamente attivo, ed un frammento B, dal peso molecolare di 38.000 dalton, poco stabile e che conferisce alla molecola tossica la proprietà di fissarsi alle cellule. La prima tappa per lo svolgimento dell’azione tossica è rappresentata appunto dalla fissazione della molecola della tossina ai ricettori superficiali cellulari attraverso la porzione idrofobica B della molecola, mentre la seconda tappa è caratterizzata dalla attività peptidasica e riducente della membrana cellulare sulla tossina, attività che porta alla liberazione del frammento A enzimaticamente attivo nell’interno della cellula, dove potrà esplicare la sua azione.
Preparazioni di tossina adeguatamente attivate, aggiunte in vitro a sistemi di sintesi proteica ottenuti da cellule eucariotiche, bloccano la fissazione degli aminoacidi attivati alle catene peptidiche in corso di sintesi sui ribosomi, attraverso l’inattivazione del fattore di traslocazione EF2, per trasferimento su di esso del gruppo ADP-ribosio dal NAD+ È stato calcolato che una singola molecola del frammento A è in grado di trasformare, nello spazio di qualche ora, tutto il contenuto cellulare di EF2 nella sua forma inattiva. La varia suscettibilità delle diverse specie animali all’azione della tossina difterica potrebbe essere legata alla diversa presenza di recettori sulle cellule od anche alla diversa attività della membrana in relazione alla attivazione e penetrazione della tossina nelle cellule.
L’azione tossica, secondo alcuni, si svolgerebbe in maniera elettiva sul cuore, il che spiegherebbe l’effetto cardiotossico, messo in rapporto da altri con l’abbassamento del contenuto in carnitina del muscolo cardiaco, cui con-seguirebbe riduzione dell’ossidazione di acidi grassi a lunga catena, per altera-zione del ritmo del loro trasferimento nei mitocondri. La tossicità per il miocardio potrebbe spiegare i collassi cardiocircolatori acuti, ad esito letale, che si osservano nel corso di gravi forme difteriche. Accanto a questa azione, per così dire primaria, la tossina difterica agisce anche sul sistema nervoso periferico e a ciò sono da ascrivere le paralisi che si verificano durante la malattia. La tossina induce, infatti, paresi atonica asimmetrica per danneggiamento selettivo delle cellule di Schwann; la lesione della fibra nervosa consiste in demielinizzazione, mentre il danno del cilindrasse è piuttosto lieve.
La tossina tetanica, a differenza di quella difterica, si accumula nella cellula batterica e viene poi liberata senza alcuna modificazione delle proprietà antigeniche e tossiche non per autolisi ma, più probabilmente, per complessi processi di diffusione, che non comportano alterazione dell’integrità cellulare. Si tratta di una proteina con peso molecolare di 68.000 dalton, che va spontaneamente incontro a perdita della tossicità con contemporaneo aumento della costante di sedimentazione, verosimilmente per formazione di dimeri e conseguente mascheramento dei gruppi tossofori. La tetanotossina, che viene liberata nel sito in cui si è instaurata l’infezione, raggiunge il sistema nervoso centrale diffondendo lungo le vie nervose motrici, probabilmente per progressione tra fibra e fibra nervosa. Ciò si verifica sia nel cosiddetto tetano locale che nella forma generalizzata, nella quale la diffusione per via ematica rappresenta un momento necessario per l’interessamento della totalità delle vie nervose periferiche, dalle quali la tossina risalirebbe ai centri nervosi. Una volta raggiunto il sistema nervoso centrale, la tossina si lega al suo recettore rappresentato da un ganglioside insolubile, in quanto complessato con cerebrosidi o sfingomieline; tale situazione si realizza nell’uomo, mentre nei casi in cui il ganglioside è solubile, come nella rana, la fissazione non avviene e quindi l’animale non è suscettibile all’azione tossica. Questa si esplica per soppressione della inibizione postsinaptica, con meccanismo analogo a quello della stricnina, onde l’azione convulsivante caratteristica. La tossina agisce, pertanto, solo sulle sinapsi inibitorie di vie interneuronali polisinaptiche. Ne deriva che i neuroni del sistema nervoso centrale, non più frenati dall’azione di interneuroni inibitori, presenteranno un più alto livello di eccitabilità e tale che qualsiasi stimolo sensoriale periferico, anche se minimo, non essendo modulato, indurrà le cellule motorie a scaricare in modo esagerato e continuo. A livello dell’attività motoria ciò si esprimerà con contrazioni spastiche ed ininterrotte.
La tossina botulinica, il più potente veleno che si conosca, contenendo quella di tipo A per mg di azoto 220 X 106 DML per il topo, si ritrova nelle cellule come protossina inattiva e rappresenta un classico esempio di tossina sintetizzata come precursore attivabile, sia spontaneamente che artificialmente, per modificazione della sua configurazione spaziale o per depolimerizzazione e conseguente esposizione di gruppi tossofori. Sono noti sei tipi immunologici di tossina botulinica ed in base ad essi sono riconoscibili altrettanti tipi di CI. botulinum. Quella di tipo A fu la prima esotossina isolata allo stato cri-stallino e ad essa fu attribuito un peso molecolare di 1.000.000, ma è stato osservato che può dissociarsi in componenti di 45.000 e 75.000 di peso mole-colare. La tossina botulinica agisce su tutte le terminazioni colinergiche del sistema nervoso periferico, fibre autonome pre e post ganglionari e fibre motrici che innervano i muscoli scheletrici. È stato dimostrato che la paralisi che caratterizza l’intossicazione botulinica non è dovuta a blocco del passaggio degli impulsi lungo le fibre nervose, ma si verifica per inibizione della liberazione di acetilcolina a livello delle placche neuromuscolari; la tossina, pertanto, penetrerebbe molto probabilmente a livello della terminazione presinaptica della fibra nervosa, bloccando i meccanismi che portano al rilascio del trasmettitore colinergico, non influenzando la sintesi o l’accumulo delle vescicole sinaptiche. La terminazione nervosa conserverebbe così il suo normale contenuto di mediatore che può essere dimostrato provocandone la liberazione con stimolazione elettrica. Tale meccanismo è quindi diverso da quello che si verifica nella paralisi da curaro che, come è noto, previene l’azione dell’acetilcolina, bloccando i recettori colinergici a livello della membrana postsinaptica della fibra muscolare.
Le tossine possono in alcuni casi non rappresentare i fattori esclusivi della patogenicità microbica, potendo essere prodotte sia da ceppi virulenti che avirulenti. Il più importante esempio di tali sostanze è rappresentato da quei costituenti dei batteri gram negativi individuati da Boivin e Mesrobeanou nel 1935 nel corso di ricerche sulla patogenicità microbica, estraibili soltanto con trattamenti molto drastici, quale l’uso dell’acido tricloroacetico, e perciò definite endotossine, in contrapposizione alle esotossine classiche dei germi gram positivi. In realtà tale schematizzazione è troppo rigida e non è oggi del tutto accettabile: basti pensare che per molti batteri gram negativi, quali E. coli, P. aeruginosa, V. cholerae, S. typhimurium, è stata osservata, in particolari condizioni colturali, liberazione di endotossina in assenza di lisi cellulare attraverso la formazione di vescicole che, prendendo origine da evaginazioni della parete cellulare, nel cui strato più profondo la tossina è localizzata, si liberano nel mezzo colturale, previa formazione di un melo. In N. meningitidis la liberazione del lipopolisaccaride mediante vescicole in assenza di lisi è fatto abituale nelle colture, onde è presumibile che il processo si verifichi anche in vivo e rappresenti pertanto una modalità importante di liberazione dell’endotossina. Il fenomeno potrebbe avere un ruolo fondamentale nei danni che caratterizzano la meningococcemia fulminante, in quanto consentendo l’immissione in circolo di endotossina fin dai primissimi stadi dell’infezione, darebbero ragione della rapida evoluzione della conseguente coagulopatia intravasale disseminata.
Le endotossine più note e meglio studiate sono quelle degli enterobatteri, nei quali si identificano con l’antigene somatico O: si tratta di complessi lipo-polisaccaridici propri della parete cellulare, la cui porzione glicidica, con le sequenze monosaccaridiche terminali, conferisce la specificità immunologica, mentre la porzione lipidica è responsabile della tossicità e delle altre attività biologiche. Ciò è stato dimostrato studiando comparativamente l’attività del lipopolisaccaride in toto e del lipide A isolato e complessato ad un carrier idrofilo, come la sieroalbumina bovina, che sostituisce la funzione solubilizzante del polisaccaride presente nella molecola naturale.

Molteplici e complesse sono le azioni che l’endotossina svolge sulle proteine plasmatiche, in quanto essa interagisce con la coagulazione, la fibrinolisi, la formazione di kinine ed il complemento. Il fatto che questi sistemi siano strettamente legati tra di loro non solo nell’attivazione ma anche nella regolazione, ha certamente contribuito a rendere più lenta e difficile la comprensione dei meccanismi patogenetici che sono alla base della serie complessa di danni che si osservano nel corso delle setticemie da batteri gram negativi. A tale riguardo è di particolare rilevanza l’attivazione, da parte dell’endotossina, del fattore XII del sistema della coagulazione o fattore di Hageman, con conseguente attivazione della « cascata della coagulazione », oltre che del proattivatore del plasminogeno e del sistema che porta alla produzione di kinine. La plasmina così prodotta ridurrà la quantità di fibrina ottenuta dall’attivazione del sistema della coagulazione, mentre le kinine liberate determineranno ulteriore attivazione del fattore di Hageman, amplificando così tutto il sistema, e modificheranno la permeabilità vascolare, con effetti emodinamici di notevole rilevanza. In effetti, esistono meccanismi regolatori che tendono ad impedire a sostanze come l’endotossina l’eccessiva attivazione di tali sistemi, come ad esempio l’inibitore di CI il quale blocca non solo l’attivazione del primo fattore complementare, ma anche quella del fattore di Hageman, della plasmina e delle kinine; qualora però la quantità di endotossina sia elevata, tali meccanismi omeostatici saranno inefficaci e ne conseguirà attivazione del sistema della coagulazione e di quella del complemento.
L’attivazione della coagulazione è alla base della coagulopatia intravasale disseminata, condizione questa che è caratterizzata da tipiche lesioni tromboemboliche ed emorragiche generalizzate che interessano non soltanto i piccoli vasi della cute, ma anche quelli di molti organi e tessuti. Ne derivano focolai disseminati di necrosi emorragica, alterazione della resistenza venosa periferica e shock che in brevissimo tempo può diventare irreversibile. Nella coagulopatia intravasale disseminata la « cascata della coagulazione » viene messa in moto attraverso l’attivazione della via estrinseca oltre che di quella intrinseca; il materiale liberato dai granulociti danneggiati dall’endotossina, infatti, porta alla formazione di tromboplastina tissutale e quindi alla formazione di trombina, così come i fattori liberati dalle piastrine alterate accelerano la reazione. Nella patogenesi della coagulopatia intravasale disseminata la via estrinseca sembra però svolgere un ruolo predominante, in quanto è stato osservato che la somministrazione di anticoagulanti previene l’attivazione del fattore di Hageman, ma non il danno endoteliale.
L’endotossina può attivare la « cascata del complemento sia attraverso la via classica che quella alternativa. Nel primo caso, l’azione è indiretta ed è mediata dalla plasmina, formata in seguito all’attivazione del fattore di Hageman, la quale agisce in via proteolitica sul primo fattore complementare attivandolo; nel secondo caso, l’azione dell’endotossina è diretta in quanto essa, agendo sulla properdina, attiva il fattore D, che è una esterasi, il quale agisce sul fattore B, chiamato anche C3 proattivatore, con conseguente formazione della C3 convertasi. L’attivazione del complemento, porta alla liberazione di sostanze che aumentano la permeabilità vasale, a degranulazione dei mastociti, al richiamo di leucociti ed alla aggregazione delle piastrine. L’azione del complemento sulle piastrine e sui mastociti, con la conseguente liberazione di fattori solubili, contribuisce anch’essa, ed in maniera determinante, all’instaurarsi della coagulopatia intravasale.
Per ripetute iniezioni in animali, l’endotossina induce uno stato di tolleranza che si esplica anche nei riguardi di altre endotossine, forse per stimolazione del sistema reticolo endoteliale, giacché se questo viene bloccato esso regredisce. Le endotossine possono evocare il cosiddetto fenomeno di Sanarelli-Schwartzman consistente, come è noto, in una reazione necrotico-emorragica che può essere determinata nella cute e nei vari organi per inoculazione endovenosa in animali, già trattati 24 ore prima con endotossina per via locale o generale. Tale fenomeno sembra riportabile alla capacità delle endotossine di indurre lento e prolungato aumento della coagulabilità intravascolare e di interferire con la funzione fagocitaria delle cellule reticolo-endoteliali. In seguito alla prima iniezione si formerebbero piccoli aggregati intravasali rapidamente eliminati dal reticolo-endotelio, mentre con la seconda inoculazione di endotossina, che deprime l’attività fagocitaria, i coaguli non più rimossi bloccherebbero i piccoli vasi. Non è ancora chiaro se fenomeni di questo tipo siano implicati nelle alterazioni patologiche che si osservano nel corso di malattie infettive, per quanto sia stato suggerito che essi possono essere alla base delle lesioni emorragiche osservabili, ad esempio, nella sindrome di Watherhouse-Friederichsen.
Altra azione tipica delle endotossine è quella pirogena; esse, infatti, inducono dopo 60-90 minuti dall’inoculazione, una elevazione febbrile cospicua e prolungata, dovuta a liberazione dai leucociti di pirogeno endogeno che agisce sul centro termoregolatore, « aggiustandolo » ad un livello più elevato.
Le endotossine dei germi gram negativi sono un esempio classico di sostanze batteriche che non sono i soli elementi responsabili della malattia; basti considerare il fatto che enterobatteri diversi, pur possedendo endotossine che danno manifestazioni tossiche simili, producono differenti sindromi morbose, evidentemente perché altri fattori sono in gioco nel determinismo del fatto patologico.
L’alfa-tossina del Clostridium welchii rientra anch’essa in questo gruppo di sostanze, essendo soltanto uno dei molteplici fattori responsabili delle alterazioni patologiche tipiche della gangrena gassosa; perché questa si verifichi, infatti, è necessario innanzitutto che una condizione di ipossia dei tessuti permetta un abbassamento del potenziale di ossido-riduzione, tale da consentire la crescita dei clostridi e quindi la produzione di tossine. Tale crescita sarà favorita dalla liberazione di aminoacidi per azione delle catepsine tissutali attivate dall’abbassamento del pH, in seguito alla stimolata glicolisi cellulare nell’ambiente anaerobico, per cui i clostridi si impianteranno nei tessuti alterati ed inizieranno l’attacco del muscolo. Ciò avviene per l’attività dell’alfa-tossina che, svolgendo azione lecitinasica, distrugge le membrane cellulari e, rendendo più permeabili i capillari, provoca aumento della pressione nel muscolo, aggravando lo stato di anossia. La sua azione litica sulle cellule si associa a quella della collagenasi o tossina K che, idrolizzando il collageno, distrugge l’impalcatura del muscolo che viene così scompaginata ed a quella della tossina micron, che, degradando la sostanza fondamentale del connettivo, permette la diffusione dell’infezione e la liberazione di zuccheri che favoriscono ulteriormente la crescita batterica.
L’alfa-tossina viene liberata nel mezzo di coltura senza accumularsi nel citoplasma e viene prodotta soltanto in terreni contenenti fattori specifici del digesto pancreatico di caseina ed identificabili in particolari dipeptidi. La capacità a produrre tossina sembra riferibile alla presenza di un episoma o di un fago nelle cellule batteriche, in quanto il trattamento con acridina permette l’isolamento di mutanti tox– di Clostridium welchii. Si tratta di una proteina ossigenolabile, con peso molecolare valutato in 106.000 in base alla inattivazione con raggi γ ed in 31.000 con metodi di filtrazione su gel, dotata di attività fosforilasica, che agisce sulla fosfatidilcolina liberando fosforilcolina; ciò ha indotto molti a ritenere che tutte le tossine batteriche non siano altro che enzimi il cui substrato, nella maggior parte dei casi, è ancora sconosciuto.
Anche l’alfa-tossina di stafilococco non rappresenta il solo fattore di patogenicità del germe; essa, che compare nel mezzo di coltura dopo la fase di crescita logaritmica, è una proteina priva di cisteina, dal peso molecolare di circa 44.000. Rappresenta un prodotto importante dell’attività microbica, po-tendo raggiungere il 2% del peso secco delle cellule produttrici e mostra all’elettroforesi 4 costituenti molto simili tra di loro per quanto riguarda l’attività biologica. Poco si conosce sul suo meccanismo di azione, ma si ritiene che si tratti di un enzima proteolitico; essa svolge azione emolitica, leucocidica e soprattutto necrotizzante sugli epiteli, onde la sua presumibile importanza nella patogenesi delle caratteristiche lesioni cutanee.
La tossina bruta di streptococchi rappresenta un altro esempio interessante in quanto, sebbene poco tossica intrinsecamente, può modificare la suscettibilità di tessuti ed organi dell’ospite ad altri fattori e specialmente alle endotossine; svolge azione eritrogena, pirogena, citotossica, letale, immunodepressiva ed altera la permeabilità cellulare. In tali azioni è possibile distinguere una tossicità intrinseca e primaria, associata con la porzione termostabile di essa, ed una tossicità secondaria, dipendente da uno stato di ipersensibilità ritardata, che si stabilisce in seguito a infezioni cliniche e subcliniche ripetute.
In molte altre malattie infettive è poco chiaro il ruolo che nella patogenesi svolgono alcuni prodotti batterici. Gli esempi sono numerosi, ma basta citare i molti prodotti tossici di stafilococchi e streptococchi, la tossina « murina » di Pasteurella pestis e soprattutto la neurotossina di Shigella dysenteriae. Quest’ultima causa paralisi flaccida nel coniglio, non per azione diretta sul sistema nervoso centrale, ma piuttosto sui vasi del distretto cerebrale, con alterazione soltanto secondaria delle cellule nervose. Non pare che tale tossina abbia importanza rilevante nella malattia umana, come dimostra anche il fatto che nella dissenteria bacillare sono molto rare le complicazioni nervose.
Per lungo tempo ha rappresentato un problema di difficile comprensione il fatto che in alcune malattie batteriche, caratterizzate da quadri morbosi che’ suggerivano l’implicazione di tossine, non era possibile dimostrare in vitro la produzione dei rispettivi principi tossici. Ciò potrebbe in effetti corrispondere ad una reale condizione per il germe, nel senso che questo non produce sostanze tossiche neanche in vivo, onde la sua azione patogena potrebbe essere conseguenza diretta della attiva moltiplicazione e sviluppo di una grossa popolazione batterica che esaurisce nutrienti essenziali per i tessuti. Altra possibilità potrebbe essere quella che il microrganismo in coltura, per le condizioni ambientali che ivi si realizzano, così diverse da quelle proprie dei tessuti dell’ospite, non sempre elabora le stesse sostanze che produce in vivo nel corso dell’infezione.
Altra possibilità è quella rappresentata dal fatto che, a differenza della maggior parte delle tossine batteriche, che sono proteine semplici o polimeri di molecole identiche per attività biologica e tossica, oppure sono sintetizzate come precursori inattivi, alcune sono miscele tossiche o tossine complesse, nel senso che sono costituite da più fattori di per sé non tossici che debbono legarsi fra loro, o da più componenti che, pur conservando la loro individualità, debbono agire insieme perché l’azione tossica si svolga. È questo il caso della tossina di Bacillus anthracis, costituita da tre fattori diversi, che appunto per la sua complessità fu individuata nel plasma di cavie affette da carbonchio molto prima di essere isolata in vitro. Essa induce in animali sensibili un grave stato di anossia e morte, non per alterata capacità degli eritrociti a fissare l’ossigeno, ma per azione sul sistema nervoso centrale e precisamente sul centro del respiro, causando così insufficienza cardiorespiratoria.
L’impossibilità di dimostrare in vitro la capacità tossigena di germi patogeni potrebbe, però, essere conseguenza della inadeguatezza dei metodi usati per svelare l’azione di eventuali principi tossici prodotti dalle cellule batteriche in vitro. Partendo da questo concetto, recentemente si è cercato di realizzare per tale valutazione condizioni sperimentali più vicine a quelle che si attuano in vivo nel corso dell’infezione naturale e si è così giunti ad identificare tossine mai prima dimostrate, ma di cui ragionevolmente si intuiva l’esistenza, come quella colerigena. Inoculando filtrati colturali di Vibrio cholerae nell’ansa ileale isolata di coniglio, è stato possibile svelare la presenza di una enterotossina che determina forte distensione dell’ansa per accumulo di liquidi ed alla quale si riporta oggi la sintomatologia tipica dell’infezione. Si tratta di una proteina termolabile del peso molecolare di 84.000 dalton, che induce, nell’animale sensibile, perdita di liquido attraverso l’intestino non per danneggiamento dell’epitelio, né per aumentata permeabilità dei vasi a grosse molecole, ma piuttosto per stimolazione dell’epitelio intestinale alla secrezione. L’enterotossina colerica, infatti, secreta nel lume intestinale, si fissa alle cellule superficiali della mucosa, legandosi ai gangliosidi della membrana cellulare, e ne stimola l’attività adenilciclasica con conseguente innalzamento dei livelli intracellulari di AMPciclico. Ciò comporta più intensa secrezione di cloruri e contemporanea inibizione dell’assorbimento del sodio da parte delle cellule della mucosa e quindi passaggio di grosse quantità di acqua nel lume intestinale, onde la diarrea profusa che, nei casi più gravi, può raggiungere il volume di un litro per ora. La forte perdita di liquido isotonico, con eccesso di bicarbonato e potassio, porta ad acidosi e shock ipovolemico. Il fatto che in condizioni normali certi ormoni, come ad esempio, alcune prostaglandine, innalzino il contenuto intracellulare di AMPciclico, suggerisce la possibilità che la tossina possa essere stereochimicamente simile ad uno di tali ormoni ma, a differenza di questi, la cui azione è intermittente e controllata, essa una volta fissata alle cellule intestinali ne stimolerebbe l’attività adenilciclasica in maniera incontrollata e continua. La scoperta dell’enterotossina colerica rappresenta una grossa acquisizione non solo nella comprensione dei meccanismi patogenetici della malattia, ma anche ai fini profilattici, aprendo nuove prospettive di immunizzazione. Con lo stesso metodo e sulla base dei risultati conseguiti nello studio della tossina colerigena sono state dimostrate enterotossine anche nei ceppi di Escherichia coli responsabili di enteriti, specialmente nell’infanzia.
Tale indirizzo sperimentale, purtroppo, si è andato definendo soltanto di recente, sia perché trascurato a vantaggio di altri interessi che permettevano più semplici e facili acquisizioni, sia perché in realtà le metodiche non sono di facile attuazione. Ciò nonostante grossi progressi sono stati raggiunti; ma vi è ancora molto da indagare e da chiarire, data la complessità dei rapporti che si stabiliscono tra ospite e parassita nell’infezione.
Ruolo dei fenomeni immunitari nelle manifestazioni patologiche delle malattie infettive
La patogenicità dai microrganismi non è riportabile soltanto all’azione di tossine, ma anche a sostanze e ad antigeni di per sé non tossici, che possono determinare danni nell’ospite per uno stato di ipersensibilità che si stabilisce verso di essi.
Con tale meccanismo possono determinare alterazioni patologiche non trascurabili anche germi non patogeni, come quelli della flora normale dell’intestino. Si tratta in tal caso di una condizione limite, nella quale il fatto patologico è da riportare esclusivamente ad una modificata reattività dell’ospite verso antigeni di batteri saprofiti, che di norma persistono nell’organismo senza causare danni. Se animali germfree vengono, ad esempio, inoculati con cellule di Bacillus subtilis, essi di solito le eliminano in breve tempo, ma se vengono esposti ripetutamente al microrganismo o ad estratti di esso e poi cimentati con iniezione endovenosa od inalazione di proteine del germe, muoiono per shock anafilattico.
Shock anafilattico può verificarsi anche nell’uomo nel corso di infezioni, come conseguenza di una sensibilizzazione dell’organismo verso antigeni batterici. È comune cognizione, ad esempio, che molti individui adulti sono sensibili ad antigeni pneumococcici, per cui si può prospettare l’ipotesi che l’eventuale inalazione di pneumococchi induca in essi l’immediata formazione di essudato negli alveoli, che consentirà la diffusione del germe e quindi la malattia; nel corso di questa lo stato allergico non è più evidenziabile, forse per desensibilizzazione determinata dalla massiccia presenza dell’antigene. In realtà, anche in animali normali l’infezione pneumococcica sperimentale porta ad essudazione, se pur di entità molto più modesta che non negli animali ipersensibili. La più abbondante essudazione che in questi si verifica, può dar ragione della più rapida diffusione dell’infezione e della maggiore intensità della lesione locale; essa potrebbe consentire anche l’attecchimento di germi poco virulenti o di cariche infettanti particolarmente basse.
Anche reazioni tipo Arthus possono essere alla base di fatti patologici determinati da batteri; vi sono concrete indicazioni che le vasculiti cutanee primitive dell’uomo trovino in tale meccanismo la loro base patogenetica. Nelle lesioni, infatti, sono stati frequentemente dimostrati antigeni batterici, soprattutto di Streptococcus pyogenes gruppo A e di Candida albicans, immunoglobuline e fattori complementari. L’antigene batterico implicato non è necessariamente tossico, ma tossine batteriche quali la difterica o la streptococcica, liberate in concomitanza ad altri antigeni non tossici anche da parte di altri batteri, facilitano il passaggio attraverso l’endotelio vascolare di complessi antigene-anticorpo, in eccesso di antigene, e quindi la lesione vasale.
Anche la glomerulonefrite può essere conseguenza di alterazioni che si stabiliscono a livello glomerulare per la presenza di complessi antigene-anticorpo della stessa natura di quelli che inducono le reazioni tipo Arthus; questi esplicano azione chemotattica positiva verso i neutrofili nei quali, una volta inglobati, attivano i sistemi enzimatici lisosomiali che portano, in ultima analisi, alla lesione della membrana vasale. Tale tipo di glomerulonefrite è induci-bile sperimentalmente con antigeni di specie batteriche diverse, anche saprofitiche. Il danno glomerulare, però, non è conseguenza costante della presenza di complessi immuni circolanti, per cui bisogna ammettere che esso possa attuarsi soltanto se altri fattori sono contemporaneamente presenti. Mentre streptococchi nefritogeni di gruppo A inducono, infatti, in ratti le caratteristiche lesioni glomerulari, altrettanto non si verifica con altri ceppi, anche se il livello degli anticorpi circolanti verso la proteina M è ugualmente elevato, forse perché la proteina M dei ceppi nefritogeni è diversa in quantità o qualità da quella dei ceppi non nefritogeni. Tale tipo di nefrite ha, pertanto, una diversa base patogenetica da quella determinata dalla streptolisina S, che agisce direttamente alterando i tubuli renali, e dalla glomerulonefrite citotossica. Quest’ultima forma morbosa può essere associata a processi patologici diversi, ma tipicamente si verifica dopo infezione streptococcica in individui sensibilizzati verso antigeni batterici, che hanno determinanti simili a quelli propri dell’ospite. Auto-anticorpi citotossici, infatti, possono essere indotti in ratti inoculati con poltiglia di rene omologo o in capre inoculate con antigene renale di specie diverse; in esse si sviluppano alterazioni a carico della membrana basale del glomerulo. Analoga situazione sembra che si verifichi nell’uomo essendo possibile dimostrare nel siero di individui affetti da glomerulonefrite poststreptococcica anticorpi antirene, ma non è assodato se questi siano indotti da antigeni propri del rene o da antigeni streptococcici, essendoci una stretta similarità antigenica, ad esempio, tra l’oligosaccaride della membrana glomerulare e quello della superficie di streptococco del gruppo A tipo 12. Di conseguenza gli auto-anticorpi, reagendo con il tessuto renale, determineranno fissazione del complemento il cui livello nel siero si abbassa nel corso della malattia. A ciò segue iperplasia ed ipertrofia degli endoteli vasali, infiltrazione cellulare degli spazi interstiziali a livello della membrana basale, che appare notevolmente ispessita.
Caratteristica della glomerulonefrite poststreptococcica è l’eccezionalità della ricaduta in seguito ad infezioni streptococciche successive, il che suggerisce che nella patogenesi della malattia sia implicata la sensibilizzazione verso proteine tipo specifiche e non verso antigeni extracellulari comuni. Tale eccezionalità non si osserva nel caso di un’altra malattia poststreptococcica quale la febbre reumatica anch’essa su base autoimmune. L’antigene streptococcico responsabile della sensibilizzazione non è noto, ma poiché differenti tipi di streptococco possono causare ricadute della febbre reumatica, si deve escludere che si tratti di antigeni tipo specifici, quali la proteina M o T ed annettere piuttosto importanza ad antigeni comuni a tipi diversi di streptococco. Particolare importanza è stata attribuita da molti alla streptolisina O, antigene solubile e cardiotossico, in quanto individui affetti da febbre reumatica mostrano alti titoli di anticorpi antistreptolisinici e ciò non per particolare capacità genetica di reagire più intensamente ad uno stimolo antigenico; d’altra parte, è anche noto che streptococchi del gruppo A contengono nella parete cellulare antigeni capaci di in-durre la produzione di anticorpi, che danno reazioni crociate con costituenti del sarcolemma del muscolo cardiaco. Nel corso di infezioni streptococciche, anche in assenza di lesioni reumatiche, un’alta percentuale di individui presenta anticorpi capaci di reagire con costituenti cardiaci, per cui si deve ammettere che, anche in questo caso, la semplice presenza di anticorpi non è sufficiente a causare la febbre reumatica, la quale si attua soltanto se si verificano condizioni tali da consentire agli anticorpi di danneggiare il miocardio. Si potrebbe pensare ad uno stato di ipersensibilità di tipo ritardato che accentui o inizi il danno cardiaco o che tale danno iniziale sia determinato dalla streptolisina O, con spiccata azione cardiotossica.
Molte classiche ricerche dimostrano che anche reazioni di ipersensibilità ritardata, indotte da batteri patogeni, possono condizionare la malattia ed avere a volte gravi conseguenze per l’ospite. Prove cutanee di ipersensibilità, infatti, sono positive in numerose infezioni batteriche, come quelle da Mycobacterium tuberculosis, Brucella abortus, Salmonella typhi, Pfeifferella mallei, Listeria monocytogenes ecc., ma non bisogna essere indotti a generalizzare e pertanto a ritenere che la dimostrazione di uno stato allergico in un individuo debba essere necessariamente prova della partecipazione di reazioni di ipersensibilità nella patogenesi della malattia infettiva. Non vi sono dubbi che la patologia tubercolare sia in gran parte riferibile all’ipersensibilità che nel corso dell’infezione si stabilisce verso costituenti del microrganismo; la formazione del tubercolo è espressione appunto di tale condizione immunitaria. Linfociti sensibilizzati verso antigeni tubercolari, infatti, tra-sferirebbero la specifica reattività a monociti circolanti i quali, in risposta ad antigeni micobatterici, che diffondono dal fagocita che ha inglobato i germi, abbandonano il circolo, passano nei tessuti e si consolidano a formare il granuloma specifico. Tale trasferimento trova le sue basi nel fatto che quando linfociti sensibilizzati incontrano gli antigeni specifici, essi liberano molecole biologicamente attive le quali attraggono i monociti nel sito dell’infezione dove questi vengono resi immobili e quindi si accumulano per azione di un altro fattore linfocitario, il fattore inibente la migrazione (MIF).
La lebbra è un’altra infezione nella quale lo stato di allergia condiziona sia il danno dei tessuti che la resistenza dell’ospite. È noto, infatti, che essa può decorrere nella forma lepromatosa grave, con tipiche lesioni nodulari ricche di macrofagi negli individui con scarsa risposta di ipersensibilità alla lepromina, mentre nei soggetti in cui tale risposta è intensa essa si sviluppa nella forma tubercoloide, con lesioni granulomatose ricche in linfociti. Queste due forme indicano un diverso grado di resistenza dell’individuo affetto; nella tubercoloide la resistenza è alta e scarso il numero dei batteri nelle lesioni, in quella lepromatosa la resistenza è bassa e numerosi sono i batteri all’interno dei macrofagi. L’importanza dello stato di ipersensibilità ritardata nel decorso dell’infezione lepromatosa è stata di recente dimostrata con elegantissime ricerche in vivo. Partendo dalla osservazione che in individui con lebbra lepromatosa le zone timo dipendenti del sistema linfatico sono povere di linfociti, sono stati inoculati in questi pazienti appunto linfociti T, che vanno a ricolonizzare il sistema linfatico. A ciò consegue un miglioramento drammatico delle lesioni specifiche e la rapida scomparsa dei micobatteri dalle lesioni in assenza di ogni terapia specifica.
L’importanza dei processi immunitari nella patologia delle infezioni non è limitata ai fenomeni di ipersensibilità in quanto i microrganismi possono anche interferire sulla reattività immunitaria dell’ospite come agenti regolatori. Estratti parzialmente purificati di streptococco di gruppo A, ad esempio, esplicano nei topi notevole attività soppressiva sulla risposta anticorpale verso globuli rossi di montone e ciò forse per attivazione di cellule soppressive. D’altra parte, endotossine e polisaccaridi capsulari di batteri gram negativi (Serratia, Pseudomonas, Klebsiella) e gram positivi (Stafilococco, Pneumococco) possono attivare nell’ospite linfociti con funzioni soppressive con conseguente inibizione della risposta anticorpale o/e di quella cellulo-mediata. Su tale base, infatti, può essere interpretata la più alta sopravvivenza di omotrapianti di cute in pazienti con ampie ustioni e sepsi da P. aeruginosa e l’osservazione che un paziente con trapianto renale funzionante mostrò in tre occasioni un netto declino della funzionalità renale in seguito a trattamento con Polimixina B di una concomitante infezione da Pseudomonas.
Conclusioni
I progressi che sono stati raggiunti nello studio e nella comprensione dei meccanismi patogenetici delle malattie infettive sono notevolissimi, ma ciò nonostante esse restano ancora uno dei problemi di maggiore importanza in medicina. Nonostante il fatto che sia diminuita la mortalità per malattie infettive classiche, la morbilità è tutt’altro che diminuita; basta considerare l’importanza sempre maggiore che rivestono le infezioni croniche e l’esistenza di forme batteriche persistenti, non evidenziabili nei tessuti dopo la fase acuta e che possono, in concomitanza di fattori che modificano la resistenza dell’ospite, quale ad esempio il trattamento cortisonico, proliferare e dare malattia. Il successo delle terapie antibiotiche è stato grande, ma resta ancora molto da fare nel tentativo di una sempre migliore comprensione dei fattori batterici responsabili di malattia, anche nella prospettiva di un approccio più diretto per il controllo dell’azione patogena svolta dai germi e quindi di una nuova logica nella profilassi e terapia delle malattie infettive.
GLOSSARIO
Aggressine — Dette anche impedine, sono sostanze di origine batterica, non necessariamente tossiche, che favoriscono la crescita dei batteri nei tessuti dell’ospite, inibendone i meccanismi di difesa.
Autoallergia — Condizione in cui vengono sintetizzati anticorpi che reagiscono con costituenti dei tessuti propri dell’individuo che li ha prodotti.
Batteriocidine — Con tale termine Myrvik comprende tutte le sostanze provviste di attività antibatterica presenti nel sangue dei mammiferi e la cui azione non dipende, neanche indirettamente, dal complemento.
Catepsine — Enzimi proteolitici intra-cellulari presenti nei tessuti animali ed attivabili per abbassamento del pH.
Complemento — Si indica con tale termine un complesso di nove fattori presenti nel siero fresco responsabile delle alterazioni a livello delle membrane cellulari nella lisi immunitaria. Il complemento svolge un ruolo importante anche nei fenomeni di chemiotassi, opsonizzazione e fagocitosi, oltre che in quelli di ipersensibilità.

Coniugazione — Processo di connessione tra due cellule batteriche di sesso diverso cui segue il trasferimento di informazioni genetiche.
Episoma — Struttura genetica non cromosomica, trasmissibile da cellula a cellula per infezione e che può esistere integrata nel cromosoma cellulare oppure autonoma nel citoplasma, con possibilità di passaggio dall’uno all’altro stato.
Lisogenia — Rapporto durevole che si stabilisce tra batteriofagi temperati e i loro ospiti batterici nei quali persistono come profagi.
Lisosomi — Vescicole citoplasmatiche che contengono numerosi enzimi idrolitici (fosfatasi acida, glicuronidasi, lipasi, catepsine ecc.) che vengono liberati quando le vescicole si rompono. Enzimi simili sono presenti anche nei granuli dei polimorfonucleati neutrofili ed eosinofili. La loro funzione è quella di digerire materiali assunti dalla cellula per fagocitosi o pinocitosi. Questi materiali sono inglobati in piccole vescicole, « fagosomi », che si fondono con i lisosomi a formare i « fagolisosomi ».
Parete cellulare — Struttura macromolecolare rigida che circonda la membrana citoplasmatica e che, oltre a conferire alla cellula batterica forma caratteristica, ne consente la sopravvivenza in ambienti ipotonici.
Ribosomi — Elementi citoplasmatici, composti di RNA e proteine, i quali legano RNA messaggero consentendone la trascrizione e quindi la sintesi proteica.
Tossine — Si intendono per tossine sostanze organiche complesse, prodotte da animali, vegetali e protisti, che hanno la caratteristica di svolgere negli organismi viventi azione tossica al primo contatto e di indurre, se inoculate in dosi subletali, uno stato di resistenza stimolando la produzione di anticorpi specifici.
Transduzione — Si intende per transduzione il trasferimento di informazioni genetiche, sotto forma di DNA, a mezzo di un fago da un batterio ad un altro correlato.