Clostridium septicum

Clostridium septicum
Clostridium septicum Immagine al microscopio ottico dopo la colorazione con blu di metilene
sistematici
Dipartimento : Firmicutes Classe : Clostridia Ordine : Clostridiales Famiglia : Clostridiaceae Genere : Clostridium Tipo : Clostridium septicum
Nome scientifico
Clostridium septicum
( Macé 1889) Ford 1927

Clostridium septicum è un gram-positivi batterio dal genere Clostridium e l' agente patogeno di numerose malattie infettive , come ruggine gas nell'uomo, Para batterico negli animali (per esempio in bovini e ovini ) e abomasum peronospora nelle pecore . Le cellule sono rigorosamente anaerobiche , quindi possono moltiplicarsi solo quando non c'è ossigeno . In Clostridium septicum è una spore batterio cui spore sono resistenti al calore. Il batterio fu scoperto nel 1877 da Louis Pasteur e Jules Joubert, lo chiamarono " Vibrion septique ".

Caratteristiche

Aspetto

Il Clostridium septicum è un batterio gram-positivo , di media lunghezza, a forma di bastoncello. Una singola cella è lunga 3,0-14,0 µm (micron) e larga 1,1-1,6 µm. Le cellule sono capaci di movimento attivo attraverso peritrichally disposti flagelli . La parete cellulare batterica non è circondata da una capsula . In condizioni ambientali sfavorevoli, i clostridi sono in grado di formare endospore ; queste sono più grandi della cellula vegetativa e portano a un rigonfiamento nella cellula madre. Inoltre le spore sono caratterizzate dalla loro resistenza termica, mentre la maggior parte delle cellule batteriche vegetative viene uccisa da un breve riscaldamento a temperature intorno agli 80 ° C (noto come pastorizzazione ), questo riscaldamento non danneggia le endospore, sono ancora vitali e possono germogliare nuovamente . Le endospore di C. septicum vengono inattivate solo mediante riscaldamento a 100 ° C per 20 minuti.

Dopo l' incubazione, le colonie visibili crescono su terreni nutritivi solidi a causa della proliferazione delle cellule , che se viste dall'alto non appaiono circolari ma piuttosto ameboidi . A causa dei flagelli dei batteri, il Clostridium septicum tende a sciamare sulla superficie del terreno di coltura. In questi casi non è possibile identificare singole colonie. L'intera superficie è ricoperta con un "prato batterica", che fa una determinazione quantitativa del germe conteggio difficile.

Crescita e metabolismo

Come rappresentanti tipici dei clostridi , crescono in modo anaerobico , quindi possono moltiplicarsi solo se non c'è ossigeno , poiché questo ha un effetto tossico sulle cellule . In quanto anaerobi, sono catalasi negativi e ossidasi negativi. La temperatura ottimale per la coltivazione di C. septicum è di circa 37 ° C, quindi conta i batteri tra gli organismi mesofili . Il valore di pH ottimale per la crescita della maggior parte dei ceppi esaminati è nell'intervallo neutro (da pH 7,0 a 7,2).

Il batterio può essere coltivato in un mezzo nutritivo che, oltre ai carboidrati (solitamente glucosio ), contiene anche estratto di carne, estratto di lievito , peptone o amminoacidi , vitamine e altri fattori di crescita complessi (es. Emine e minerali vari ). Poiché l'ossigeno è tossico per le cellule di C. septicum , il terreno deve essere anossico prima dell'inoculazione . Ciò si ottiene bollendo e raffreddando in atmosfera di azoto . Durante l' inoculo e l' incubazione deve essere osservata anche una stretta aderenza alla tecnica anaerobica .

genetica

Il genoma di un ceppo di Clostridium septicum è stato completamente sequenziato , ma secondo l'istituto coinvolto è ancora in bozza . Diverse sequenze di DNA che codificano i fattori di virulenza del patogeno sono state esaminate tra il 1993 e il 2011 e costituiscono la base per i suoi metodi di rilevamento.

Patogenicità

Il Clostridium septicum è patogeno; è  assegnato al gruppo di rischio 2 dall'ordinanza sugli agenti biologici in combinato disposto con TRBA 466 . È l'agente eziologico di numerose malattie infettive negli esseri umani e negli animali.

La patogenicità del Clostridium septicum si basa sul rilascio di esotossine , simili al Clostridium botulinum e alla tossina botulinica che produce . L' α-tossina, che è importante per C. septicum, è responsabile dei sintomi del fuoco di gas della malattia infettiva . È una delle tossine citolitiche (citotossine), poiché il suo effetto porta alla lisi ("dissoluzione") delle cellule. Nelle cellule infette, la proteina tossica porta alla formazione di canali permeabili agli ioni nella membrana cellulare . Nelle colture cellulari esaminate , ciò porta rapidamente alla morte cellulare ( necrosi ) a causa del deflusso di ioni di potassio . Ulteriori indagini citano l'afflusso di ioni calcio attraverso i canali ionici come causa della necrosi . Quando infettata dal fuoco di gas, la tossina alfa danneggia anche gli eritrociti , quindi è considerata una tossina letale a causa dei suoi effetti emolitici e necrotizzanti.

prova

Per poter rilevare il batterio, deve essere coltivato. Il fabbisogno nutritivo del mezzo nutritivo è elevato, deve contenere numerosi fattori di crescita complessi . Inoltre, la tecnica anaerobica deve essere utilizzata per l'inoculazione e l'incubazione. Il rilevamento colturale richiede sempre tempo, poiché la riproduzione dei batteri sul mezzo nutritivo richiede diversi giorni prima che si formino colonie visibili e vengono quindi aggiunti metodi di rilevamento. Tuttavia, le prove colturali sono spesso necessarie per garantire l'identificazione del batterio in un campione e per avere colture pure disponibili per le indagini.

Nel caso di campioni clinici, per ragioni di tempo, è necessario ottenere un'identificazione più rapida in modo che le misure terapeutiche, come il trattamento con antibiotici , possano essere eseguite il prima possibile . A tale scopo viene utilizzata l' immunofluorescenza diretta , in cui gli anticorpi sono contrassegnati con coloranti fluorescenti . L' antigene da esaminare fa parte del batterio. Gli anticorpi marcati si legano agli antigeni ( reazione antigene-anticorpo ) ei batteri vengono rilevati direttamente nel microscopio a fluorescenza .

Tra le malattie che si trovano nei bovini e negli ovini si sono riscontrate malattie infettive blackleg (causate da Clostridium chauvoei ) e para blackleg (causate da C. septicum ) ai loro sintomi indistinguibili. Pertanto, il rilevamento dei batteri è importante. Poiché le due specie sono fenotipicamente molto simili, il Friedrich Loeffler Institute (FLI) - Federal Research Institute for Animal Health - ha sviluppato un processo PCR multiplex . Si basa sulla rilevazione del "gene spo0A" e consente di identificare contemporaneamente C. chauvoei e C. septicum in campioni clinici. Il metodo è stato utilizzato presso l' Istituto per le infezioni batteriche e le zoonosi , una struttura di ricerca del FLI, dal 2010 . Per la Germania l'istituto è il laboratorio nazionale di riferimento per il fuoco inebriante .

Quando si esaminano gli allevamenti di pollame per la presenza di C. septicum come patogeno, come materiale di prova vengono utilizzati campioni di tessuto. In alternativa all'evidenza culturale, viene esaminata la tossina alfa formata dal patogeno. Lo scopo dell'indagine è quella parte del genoma in cui è codificata la formazione della tossina . La rilevazione viene effettuata con l'ausilio del metodo real-time PCR , che consente la differenziazione da altre tossine che si formano da specie correlate di Clostridium .

Evento

Il Clostridium septicum si trova nel terreno, da dove si diffonde ulteriormente con l'aiuto delle endospore. Mentre le cellule vegetative reagiscono in modo sensibile all'ossigeno atmosferico, questo non si applica alle endospore, quindi sono onnipresenti, cioè possono essere trovate quasi ovunque. In caso di malattie degli animali, è importante la distribuzione delle endospore sulle piante foraggere. Negli esseri umani o negli animali infetti, vengono colpiti vari tipi di tessuti o organi, ad esempio l' intestino o l' abomaso nei ruminanti , in cui il batterio può quindi essere rilevato.

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Sistema esterno

L'utilizzo dei carboidrati avviene nei clostridi per fermentazione . Il primo passo è la graduale degradazione dei monosaccaridi (zuccheri semplici) come B. D - Glucosio (zucchero d'uva) in glicolisi per piruvato . In condizioni anaerobiche, il NAD ⁺ (nicotinamide adenina dinucleotide) consumato nel processo deve essere rigenerato; ciò avviene attraverso la fermentazione dell'acido butirrico o altre fermentazioni. Oltre ai clostridi saccarolitici (che fermentano principalmente i carboidrati) ci sono anche clostridi che scompongono aminoacidi, peptoni o proteine ​​in un processo di fermentazione; sono indicati come clostridi peptolitici o proteolitici . In molte di queste fermentazioni, butirrato (l'anione dell'acido butirrico ), acetato (anione dell'acido acetico), anidride carbonica (gas) e idrogeno gassoso (H ₂ ) sono i prodotti caratteristici della fermentazione. Sia i fermentatori dello zucchero che quelli degli amminoacidi appartengono agli agenti patogeni del fuoco del gas.

La distinzione tra Clostridium chauvoei (agente eziologico della peronospora inebriante) e Clostridium septicum (agente eziologico della peronospora) è difficile, poiché le due specie sono simili in molte caratteristiche fenotipiche . Infatti, studi genetici hanno dimostrato che il 99,3% dei nucleotidi nel genoma di C. chauvoei e C. septicum sono identici.

etimologia

Il nome generico può essere fatto risalire all'aspetto delle cellule batteriche a forma di fuso che vengono espanse dalle endospore (dal greco antico per "fuso"). Il nome della specie si riferisce alla parola greca σῆψις sēpsis e significa "putrefazione", si può anche trovare nel termine sepsi (avvelenamento del sangue) come sintomo di una malattia. Il batterio fu scoperto nel 1877 da Louis Pasteur e Jules Joubert in carcasse di antrace , e lo chiamarono " Vibrion septique ".

Importanza medica e veterinaria

Fonti di infezione

L' infezione da C. septicum può avvenire per via orale , questo particolare è tra le malattie animali di rilievo. Il cibo contaminato da endospore è la causa. Negli organi in cui esistono condizioni anaerobiche, come l'intestino, le spore possono germogliare e svilupparsi in cellule vegetative che, se sono sufficientemente alte, causano l'infezione. Una fonte importante di infezione è il suolo ("terra"), una cosiddetta infezione esogena è il risultato quando lo sporco penetra in una ferita profonda, simile al tetano ( tetano ). Si osservano anche infezioni endogene, specialmente in pazienti con un sistema immunitario indebolito o in pazienti con carcinoma del colon-retto (cancro del colon), in questo caso i clostridi nell'intestino si diffondono ad altri tessuti.

Malattie infettive negli esseri umani

Sebbene il fuoco di gas della malattia infettiva (altri nomi includono edema gassoso , miosite da clostridi e mionecrosi da clostridi ) negli esseri umani sia principalmente causato da Clostridium perfringens , C. septicum è anche uno dei patogeni di questa malattia. È un'infezione locale dei tessuti molli con clostridi che formano gas. Il metabolismo dei batteri crea gas (anidride carbonica) che distrugge il tessuto circostante e può essere percepito come un accumulo di gas sotto il tessuto sottocutaneo . Le esotossine formate da C. septicum portano alla necrosi del tessuto, che poi permette ai batteri di moltiplicarsi ulteriormente, non essendoci più apporto di ossigeno attraverso il sangue. Il decorso della malattia è spesso molto breve; dopo un periodo di incubazione di cinque ore, la morte può verificarsi dopo poche ore se non viene somministrato alcun trattamento. Ma anche con la terapia, il tasso di mortalità di questa malattia è del 40-60%.

Se il C. septicum è l'agente patogeno, il tasso di mortalità è spesso anche più alto. I bambini in particolare sono a rischio, poiché i primi sintomi aspecifici spesso non portano alla diagnosi corretta . Il tratto gastrointestinale è spesso colpito. Un caso di studio ha citato sintomi di vomito , diarrea , sangue nelle feci, dolore addominale e perdita di appetito , che si sono verificati nell'85% dei bambini con la malattia.

Malattie infettive negli animali

Il Clostridium septicum causa la malattia infettiva Pararauschbrand nei bovini , ovini e caprini . I sintomi sono gli stessi di quelli della malattia animale fasulla , che è causata da C. chauvoei , e sono simili alla combustione del gas negli esseri umani. Negli ovini, C. septicum v. un. L'intossicazione da abomaso e abomaso sono anche note e sono note come pecore inebrianti dell'abomaso o bradsot nordico . Si manifesta principalmente in animali giovani di età compresa tra sei mesi e due anni ed è caratterizzata da un decorso peracuto con febbre e da un alto tasso di mortalità: fino al 50% delle pecore infette muore entro poche ore. Inoltre, viene chiamato C. septicum il fattore scatenante di una malattia infettiva del pollame nota come dermatite cancrenosa .

terapia

Il trattamento è difficile a causa del rapido decorso della malattia delle infezioni causate da Clostridium septicum . Negli esseri umani, oltre agli interventi chirurgici , ad es. B. Amputazione degli arti colpiti, antibiotici usati come misura di accompagnamento per combattere i patogeni. Viene utilizzata principalmente la penicillina G ( benzilpenicillina ), ma anche le cefalosporine . Quando si verificano le malattie degli animali, gli animali malati devono essere isolati, gli altri animali vengono vaccinati con un vaccino polivalente clostridiale .

gonfiarsi

letteratura

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link internet

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