S. aureus

Scuola di Scienze mediche e Farmaceutiche
www.microbiologia.unige.it
STHAPHYLOCOCCUS AUREUS
Prof. Oliviero E. Varnier
2014
Microbiologia – DISC
GENERALITA’
Gli stafilococchi sono cocchi gram-positivi e catalasipositivi, con un diametro di circa 1 u, generalmente disposti in
aggregati irregolari, a grappoli .
Furono così denominati dal chirurgo scozzese Alexander
Ogston, che nel 1881 li osservò al microscopio in un pus.
il tedesco Rosenbach riuscì a coltivarli e conferì loro dignità
tassonomica riconoscendo il genere Staphylococcus.
La sua distinzione fra due specie, caratterizzate una da colonie
aurate (S. aureus) e una da colonie bianche o non pigmentate
(S. albus), diede l’avvio a una impostazione dualistica della
classificazione degli stafilococchi destinata a resistere per molti
decenni.
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COCCHI GRAM POSITIVI
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StIstafilcocchi
Quindi 2 specie::
la specie coagulasi-positiva sicuramente patogena, di
cui preoccuparsi a livello clinico (S. aureus),
una specie coagulasi-negativa commensale (il vecchio S.
albus, poi ridenominato S. epidermidis), tendenzialmente
trascurata da un punto di vista clinico.
Negli ultimi decenni è stata fatta chiarezza sia tassonomica
sia clinica, soprattutto per quanto riguarda:
gli stafilococchi coagulasi-negativi sono formati da una
varietà di specie diverse, alcune delle quali possono anche
rendersi responsabili di gravi infezioni sia comunitarie che
nosocomiali.
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HABITAT 1
L’habitat naturale in degli stafilococchi è costituito dalla cute
dei mammiferi (e talora anche di alcuni uccelli).
Sono attualmente riconosciute una quarantina di specie
stafilococciche, ma il loro numero è molto più elevato.
Alcune specie hanno uno spettro d’ospite assai ampio (come
S. aureus), altre hanno invece uno spettro d’ospite molto
specifico (ad esempio S. epidermidis, sensu stricto, che è
una specie esclusivamente umana).
Insieme agli altri cocchi gram-positivi e catalasi-positivi, gli
stafilococchi sono tradizionalmente considerati parte della
famiglia delle Micrococcaceae.
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HABITAT 2
La produzione di catalasi distingue classicamente gli
stafilococchi da molti altri cocchi gram-positivi di interesse clinico
(come streptococchi ed enterococchi),
la produzione di coagulasi costituisce la base tradizionale per
differenziare lo S. aureus dalle altre specie stafilococciche
umane, che sono indicate cumulativamente come “stafilococchi
coagulasi-negativi” con l’acronimo CNS, coagulase-negative
staphylococci.
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CARATTERISTICHE
Gli stafilococchi sono aerobi-anaerobi facoltativi e
crescono bene nei comuni terreni di coltura.
Sono tipicamente alofili, potendo svilupparsi senza
problemi in presenza di elevate concentrazioni saline,
caratteristica questa sfruttata nell’allestimento dei più
comuni terreni selettivi per questi batteri.
Oltre che fra i più comuni commensali soprattutto a livello
cutaneo, gli stafilococchi sono fra i più frequenti,
importanti e ubiquitari patogeni dell’uomo e si sono
dimostrati fra i batteri che più hanno saputo sviluppare
farmaco-resistenze nel corso dell’era antibiotica.
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STAPHYLOCOCCUS AUREUS
Lo S. aureus resta del genere Staphylococcus la specie
patogena per eccellenza, e in assoluto uno dei più comuni e
importanti patogeni dell’uomo in ambito comunitario e in
quello ospedaliero.
Negli ultimi anni è stato possibile sequenziare l’intero
genoma di diversi ceppi di S. aureus, con diverse
caratteristiche di patogenicità e di antibiotico-resistenza:
da queste nuove conoscenze si spera di trarre nuovi ed
efficaci strumenti con cui difenderci da questo patogeno.
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Identificazione di Laboratorio
L’aspetto delle colonie su un normale terreno solido di coltura
(generalmente pigmentate, spesso emolitiche) può indirizzare
verso una diagnosi appropriata.
L’esame microscopico conferma che si tratta di cocchi grampositivi tipicamente disposti a grappolo.
La pigmentazione delle colonie è dovuta alla produzione, nella
maggior parte dei ceppi di S. aureus, di un pigmento carotenoide
di colore variabile dal giallo oro al giallo all’arancio.
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Identificazione di laboratorio
Nei casi in cui sia indicato l’uso di un terreno selettivo, si usa di
solito l’agar-sale-mannitolo (terreno di Chapman) che, oltre a
consentire la crescita soltanto degli stafilococchi per la presenza
del 7,5% di NaCl, è anche indicatore per la presenza come unica
fonte di carbonio del mannitolo (tipicamente utilizzato da S.
aureus, ma non da S. epidermidis e da molti altri CNS).
La produzione di coagulasi resta il test di riferimento per
l’identificazione dello S. aureus, anche se la situazione è oggi
molto cambiata grazie all’ampia disponibilità in commercio di una
varietà di sistemi e kit diagnostici alternativi, spesso
automatizzati.
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La tipizzazione degli stipiti di S. aureus si effettua con
TIPIZZAZIONEi
tecniche molecolari.
interesse però continua a rivestire la tradizionale tipizzazione
fagica (basata cioè sulla sensibilità ad una serie di fagi
specifici),
mentre scarso interesse rivestono ormai i metodi di
tipizzazione sierologica.
La tipizzazione con lo spettrometro di massa consente non
solo di differenziare i ceppi, ma consente una
caratterizzazione genetica ed epidemiologica
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Costituenti Cellulari e Strutturali
Lo Staphylococcus aureus possiede:
una capsula di natura polisaccaridica, non molto
sviluppata, spesso non apprezzabile nelle
preparazioni colorate con inchiostro di china, ma
dotata di potere antifagocitario.
La parete di S. aureus contiene caratteristicamente
nel peptidoglicano ponti crociati costituiti da 5-6
residui di glicina, mentre gli acidi teicoici sono formati
da poli-ribitol-fosfato (a differenza di molti CNS nei
quali si trova poli-glicerol-fosfato).
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Costituenti Cellulari e Strutturali
Importanti strutture di superficie dello S. aureus sono:
1) la proteina A, che lega il frammento Fc delle immunoglobuline,
soprattutto delle IgG;
2) una varietà di adesine, che si legano ad altre proteine dell’ospite;
3) coagulasi vera e propria: coagulasi libera o stafilocoagulasi
4) la maggior parte dei ceppi di S. aureus produce una coagulasi legata
(clumping factor), costituita da una proteina superficiale non enzimatica
associata alla parete che, interagendo con il fibrinogeno, determina una
spiccata tendenza delle cellule a formare aggregati visibili su vetrino in
presenza di plasma.
5) Sono state descritte altre sostanze superficiali polisaccaridiche ed
enzimi proteolitici capaci di attivare la protrombina simulando la
presenza di coagulasi (pseudocoagulasi).
6) il pigmento carotenoide tipicamente prodotto da S. aureus ha proprietà
antiossidanti associate ai pigmenti e danneggia i neutrofili e favorire
così la virulenza.
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Sostanze SOLUBILI: esotossine ed esoenzimi solubili
Come è caratteristico di molti cocchi gram-positivi, S. aureus
produce una grande varietà e quantità di sostanze solubili
(esotossine, esoenzimi) che libera nell’ambiente extracellulare.
Le esotossine comprendono:
citotossine: emolisine alfa, beta, gamma e delta e
leucocidina
enterotossina, epidermolisina
la tossina dello shock tossico.
Gli esoenzimi cmprendono:
coagulasi e catalasi, una grande varietà di attività enzimatiche più o meno specifiche: fosfatasi, DNasi, lipasi, proteasi,
ialuronidasi, stafilochinasi, enzimi batteriolitici, beta-lattamasi.
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Sostanze S: esotossine e esoenzimiolubili
L’emolisina alfa o alfa-tossina è:
una tossina complessa, dotata di un’ampia gamma di azioni
biologiche
capace di formare pori nelle membrane di numerosi tipi di
cellule di mammiferi, essenzialmente attivando un pathway
di morte mitocondriale.
di particolare interesse sono la sua azione sulla muscolatura liscia vasale e
la sua capacità di indurre apoptosi
mononuclea-te del sangue periferico.
nelle
cellule
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DIAGNOSI DI LABORATORIO: Esame colturale:
1.
i campioni seminati su piastre di agar sangue danno origine
alle tipiche colonie in circa 18 ore,
2.
l'emolisi e la pigmentazione richiedono tempi più lunghi.
3.
Quando si ricerca lo stafilococco in materiali contaminati
da una ricca popolazione batterica accessoria (ad es.
feci), si utilizzano piastre di agar addizionato del 7,5% di
NaCl (che è ben tollerato dallo S. aureus, mentre inibisce la
maggior parte degli altri batteri) con l’aggiunta di mannitolo
(che è uno zucchero costantemente fermentato dallo S.
aureus, mentre lo è raramente dallo S. epidermidis) e di un
indicatore di pH come il rosso fenolo, ossia il terreno di
Chapman, dove le colonie di stafilococco sono circondate
da un alone giallo.
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DIAGNOSI DI LABORATORIO
Colorazione di Gram, per controllare che le colonie
siano formate effettivamente da cocchi Gram-positivi
con la disposizione a grappolo

colonie emolitiche possono essere formate anche da streptococchi,
Escherichia coli, alcuni emofili, etc. (che però sono, di norma,
facilmente differenziabili microscopicamente dallo S. aureus), nonché
dallo S. epidermidis dal quale lo S. aureus si differenzia con altre
prove.
e si pr.ocede quindi all’identificazione del batterio.
Lo stafilococco patogeno deve essere differenziato da:
streptococchi, stafilococchi apatogeni e micrococchi
commensali dell’organismo umano.
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DIAGNOSI DI LABORATORIO
Test della catalasi: una goccia di soluzione al 3% di
perossido di idrogeno viene posta su un vetrino a una
piccola quantità della colonia sospetta viena aggiunta
alla soluzione. La formazione di bolle (rilascio di
ossigeno) indica la positività del test.
La soluzione di perossido di idrogeno può essere
versata direttamente su una colonia isolata. I batteri
produttori di catalasi causano la liberazione di
ossigeno che svolgendosi in forma gassosa provoca la
formazione di una schiuma evidente intorno e sulla
patina batterica.
Streptococchi e pneumococchi sono catalasi negativi.
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DIAGNOSI DI LABORATORIO
La ricerca dell’attività coagulasica legata alle cellule si esegue
emulsionando un’ansata di patina batterica in una goccia di plasma
su di un vetrino portaoggetto: La presenza di coagulasi si evidenzia
in pochi minuti per la formazione di una serie di fiocchetti di
plasma coagulato.
Molto più sensibile e positiva in tutti i ceppi dello S. aureus è la
reazione per la coagulasi solubile, che rappresenta il test di
elezione per l’identificazione degli stafilococchi patogeni. Si
mescola, in una provetta, una piccola quantità (0,5 ml) di una
brodocoltura dello stafilococco in esame con 1 o 2 ml di plasma
citratato e si incuba a 37°C; nel caso di stafilococchi patogeni,
entro 3 ore si produce un evidente coagulo, mentre gli stafilococchi
apatogeni lasciano inalterata la fluidità della miscela.
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DIAGNOSI DI LABORATORIO
Test della DNAsi: Di simile utilità per l’identificazione
dello S. aureus è la ricerca dell’attività DNAsica, che
è correlata con la patogenicità del batterio.
Le colture vengono inoculate su una piastra di agarnutritivo che incorpora una certa quantità di DNA, che
opacizza il terreno. Intorno alle colture di batteri con
attività DNAsica si produce un alone chiaro per la
depolimerizzazione del DNA.
Antibiogramma: La prova di sensibilità agli antibiotici
deve essere eseguita su tutti i ceppi di S. aureus
identificati.
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STAPHYLOCOCCUS AUREUS
Il nome deriva da un caratteristico pigmento giallo oro
che sovente presenta sulle colture in terreno solido.
Lo S. aureus è largamente diffuso in molte specie
animali, benché i vari stipiti isolabili da queste
rappresentino delle distinte popolazioni.
L’uomo è continuamente esposto al rischio di
un’infezione stafilococcica in quanto la maggioranza
degli individui adulti ospita stafilococchi potenzialmente
patogeni sulla cute e a livello del naso faringe.
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STAPHYLOCOCCUS AUREUS
Lo stato di portatore può essere transitorio o
intermittente, benché sia stato dimostrato che vi sono
degli individui che ospitano questi microrganismi
continuamente o per periodi assai lunghi.
Le infezioni stafilococciche sono alla base di diversi
quadri patologici che si differenziano a seconda della
sede del processo infettivo e delle sue modalità di
diffusione per contiguità, diffusione metastatica
ematogena, ecc..
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STAPHYLOCOCCUS AUREUS
Importanti sono le infezioni stafilococciche acquisite in ambiente ospedaliero, causate in genere da
ceppi resistenti a vari chemio-antibiotici e che si
manifestano sovente in forma epidemica.
L’insorgere di queste epidemie in particolari reparti (ad
es. prematuri, ustionati) può rappresentare un evento
di particolare gravità che pone seri problemi
profilattici e terapeutici.
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Staphylococcus epidermidis
La specie Staphylococcus epidermidis è una delle tante
specie stafilococciche dell’uomo (ospite esclusivo), è di gran
lunga quella più comune e la più rappresentata a livello
della cute.
E’ un comune opportunista, frequentemente coinvolto in
infezioni ospedaliere di varia natura, soprattutto in pazienti
immunocompromessi, favorite da antibiotico resistenza
paragonabile a quella dello S. aureus (meticillino resistenza
e ridotta sensibilità ai glicopeptidi. Sono infezioni spesso
associate a colonizzazione di cateteri vascolari.
Contamina facilmente materiali patologici con problemi
interpretativi.
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Staphylococcus hsemolyticus
È secondo come frequenza solo a S. epidermidis fra gli
isolati diCNS.
E’ un importante patogeno nosocomiale con particolare
tendenza a sviluppare resistenze multiple.
È stato il promo G+ a dimostrare resistenza acquisita ai
glicopeptidi.
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STAPHYLOCOCCUS SAPHROPHITICUS
• Non presenta la tendenza a sviluppare farmacoresistnza.
• È coinvolto in infezioni urinarie comunitarie per
una particore capacità adesiva
alle cellule
uroteliali.
• L’infezione acuta,sintomatica, spesso ricorrente e
limitata alle basse vie urinarie colpisce spesso
donne in età fertile.
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