L’universo di virus e batteri

Inside Micro

29 giugno 2009 - 11:39 am

Tossine batteriche (4/4)

Abbiamo ancora alcune tipologie di tossine batteriche da vedere, oggi le vedremo tutte: le tossine con azione sul citoscheletro, la tossina carbonchiosa, le tossine neurotrope e i superantigeni

Alterazione del citoscheletro

La maggior parte delle tossine batteriche che agiscono sul citoscheletro hanno un meccanismo A-B, ma le due subunità sono secrete separate e si uniscono solo in prossimità della membrana cellulare, sono tutte ADP-ribosil-transferasi e il loro bersaglio è l’actina. Il prototipo di questo tipo di tossine è la tossina C2 di Clostridium botulinum. Il batterio secerne C2I e C2II (rispettivamente subunità A e B) separati, quando C2II lega il recettore lega anche C2I e ne causa l’ingresso. L’azione di C2I è tale che causa morte cellulare molto rapidamente e, nelle cavie, il DL50 della tossina si aggira intorno a 5-50 ng.

Da ricordare inoltre il fattore citotossico necrotizzante (CNF-1 e CNF-2) di ceppi uropatogeni di Escherichia coli, che agisce sul signaling di membrana tramite proteine G, e la tossina dermonecrotica di Bordetella spp.

Esotossina carbonchiosa

L’esotossina del Bacillus anthracis è composta da tre distinte componenti, nessuno dei quali tossico di per sé: Edema Factor (EF), o fattore I; Protective Antigen (PA), o fattore II; Lethal Factor (LF), o fattore III. EF e LF sono il componente A della tossina, mentre PA è il componente B. Il meccanismo d’azione (qui un’immagine) è piuttosto complesso:
PA, una proteina di circa 83 kDa, lega un recettore (ATR, anthrax toxin receptor) e viene attaccato da una proteasi che ne taglia via circa 20 kDa. la parte rimanente, chiamata p63, è ora in grado di legare EF e LF, avvenuto il legame la tossina è endocitata nella cellula.
EF è una adenilato ciclasi attivata dalla calmodulina, che aumenta la concentrazione di cAMP, la cui conseguenza è l’edema.
LF è una metalloproteasi capace di attivare la cascata di segnale delle MAP kinasi, sfociando nella attivazione del fattore NF-κB. Il bersaglio preferito dalla tossina batterica è rappresentato dai macrofagi, che con l’attivazione di NF-κB, rilasciano ingenti quantità di citochine, tra cui il tumor necrosis factor-α e l’interleuchina-1β (TNF-α e IL-1β), che portano a shock e sono responsabili della letalità della tossina. La tossina del carbonchio è prodotta dal plasmide pX-01, mentre il plasmide pX-02 produce la capsula, che è un altro fattore di virulenza del batterio. La perdita di pX-01 per le alte temperature porta alla formazione di un batterio attenuato non virulento, la perdita di pX-02 invece porta ad una virulenza ridotta, da questi si può ricavare un vaccino.

Tossine neurotrope

Due specie di Clostridium producono le tossine neurotrope: C. tetanii e C. botulinum, i quali rispettivamente producono tossine capaci di causare una paralisi spastica o flaccida.

Per capire come funzionano queste due tossine prima di tutto bisogna capire come funziona il movimento muscolare collegandolo al sistema nervoso centrale. Mettiamo il caso in cui vogliamo flettere un braccio. Normalmente il cervello manderà i suoi impulsi alla spina dorsale, da lì partirà il nervo che passerà l’impulso alla giunzione neuromuscolare e darà il comando al bicipite di contrarsi. Il tricipite risponde con una distensione. Questa distensione manda un impulso al midollo spinale che chiede una nuova contrazione, che non avviene solo perché esiste, sempre nel midollo spinale, un neurone che ha ricevuto l’impulso dal cervello di inibire questa contrazione riflessa e che agisce sugli stessi motoneuroni su cui agisce l’impulso riflesso di contrazione.

C. tetanii produce una tossina di 150 kDa, che viene tagliata in due parti (Heavy o H e Light o L) di 50 e 100 kDa, unite da un ponte disolfuro, di cui la più pesante funziona come parte B della tossina. La tossina tetanica agisce legando i recettori dell’acido γ-amminobutirrico (GABA) nelle sinapsi tra i neuroni inibitori della contrazione riflessa e i motoneuroni: il risultato è che tutti i muscoli sono contratti contemporaneamente (paralisi spastica) portando alla classica posa del malato grave di tetano (opistotono qui) e che comincia con una smorfia sulle labbra chiamata trisma.

C. botulinum è ampiamente presente e produce una proteina capace di resistere agli acidi dello stomaco, ma non alle alte temperature (quindi non presente negli alimenti trattati in maniera adeguata): il botulino è quindi una intossicazione alimentare. La tossina botulinica ha un DL50 bassisimo, per il topo è di circa 10-10 g, e questo ne fa una delle tossine più potenti in natura. La sua azione è quella di inibire il rilascio di acetilcolina nei motoneuroni, questo porta all’impossibilità di contrarre qualunque muscolo e ad una paralisi chiamata paralisi flaccida.

Superantigeni

Alla classe dei superantigeni appartengono alcune enterotossine staffilococciche (SE) e la tossina dello shock tossico (TSST) di Staphilococcus aureus, le tossine pirogene streptococciche (SPE) e il superantigene streptococcico di Streptococcus pyogenes. La dicitura di “superantigene” è data loro perché attivano in maniera abnorme il sistema immunitario, causando una elevatissima secrezione di citochine e interleuchine che a loro volta causano shock. Il motivo di questo meccanismo è che formano un ponte tra l’MHC delle cellule presentanti l’antigene (APC) come i macrofagi e il TCR dei linfociti. Normalmente il legame TCR-antigene-MHC è breve e specifico, perché il recettore del linfocita è molto selettivo, il linfocita si moltiplica e produce citochine. Questo superantigene invece lega una regione di MHC che normalmente non fa parte della normale presentazione dell’antigene, con la conseguenza che lega il TCR in maniera aspecifica (quindi lega tutti i linfociti presenti, indipendentemente dalla loro specificità) e più intensa (qui un’immagine). Questo, oltre a portare uno shock per l’azione della gigantesca attivazione linfocitaria, porta anche ad un abbassamento delle difese immunitarie, perché la moltiplicazione è stata aspecifica, e quindi c’è un effetto diversivo rispetto all’infezione in atto

Fonti: La Placa – Principi di microbiologia medica

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Tags: antrace, botulino, carbonchio, citoscheletro, superantigeni, tetano, tossine batteriche

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