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Francesco Villani » 16.Batteri patogeni trasmessi con gli alimenti: Brucella spp. Vibrio spp. Aeromonas spp. Campylobacter spp.


Brucella spp.

Generalità

  • 1887 Bruce medico militare
    • Isolamento a Malta da 4 soldati britannici morti in seguito a “febbre di malta” o “febbre ondulante”. Micrococcus melitensis
  • 1904-14 Commissione Britannica Febbre Mediterranea
      • isolamento da latte di capre malate
      • stabilita la trasmissione all’uomo
      • isolamento da vacche abortite
    • Bacterium abortus
      • isolamento da latte di vacca
      • isolamento da maiali
  • 1920 il microrganismo fu definitivamente ascritto al genere Brucella

Caratteristiche delle specie

  • Piccoli coccobacilli. Gram-negativi. Immobili asporigeni. Catalasi (+).
  • Ossidasi (+). Aerobi stretti (alcuni ceppi richiedono CO2).
  • Parassiti intracellulari facoltativi.
  • Temperatura di crescita 20-40° C (opt. 37°C). pH 6,6-7,4.
  • Nutrizionalmente esigenti.
Caratteristiche delle specie

Caratteristiche delle specie


Caratteristiche della malattia: brucellosi

  • Malattia endemica in molte specie animali: animali gravidi con possibilità di aborto.
  • Malattia nell’uomo: decorso acuto o cronico caratterizzato da brividi, febbre e debolezza.
  • La febbre può avere un andamento intermittente: “febbre ondulante” o “febbre maltese”. Incubazione piuttosto prolungata: 2-4 settimane.
  • Il microrganismo, una volta penetrato nell’ospite, passa dai nodi linfatici al sangue dove è trasportato da polimorfonucleati e monociti, nel fegato, milza, midollo osseo e nodi linfatici.

Brucella spp. e alimenti

Fonti di contaminazione e diffusione

Il latte crudo e prodotti derivati a latte crudo possono essere veicoli importanti di diffusione della malattia. Animali malati o asintomatici liberano Brucella nel latte. Sebbene il microrganismo sia stato isolato da carne e prodotti a base di carne, i casi di infezione dovuti al consumo di questi alimenti sono estremamente rari. Altre fonti di contaminazione e diffusione del microrganismo sono: animali infetti introdotti nell’allevamento; mangimi o foraggio; acqua; terreno.

Caratteristiche di crescita

a) Temperatura (min/opt/max): 6/37/42

b) pH (min/opt/max): 4,5-5,1/7,3-7,5/8,2-8,8

c) NaCl % <4

Comportamento del microrganismo in latte e derivati

  • Temperatura: in generale il periodo di sopravvivenza diminuisce al crescere della temperatura. B. abortus sopravvive in latte crudo più di 800 giorni a –40°C, 2 giorni a 4°C e 1 giorno a 25°C. In formaggio sopravvive 2-4 giorni a 24°C e 18-22 giorni a 12°C. Eliminato con la pastorizzazione (D a 65,6°C in latte è 0,1-0,2 min).
  • NaCl: in burro con il 2,3% di sale brucella sopravvive fino a 6 mesi mentre in burro non salato la sopravvivenza è di 13 mesi. La resistenza al sale dipende fortemente dalla temperatura.
  • Contenuto in grasso: il grasso sembra esercitare un effetto protettivo sul microrganismo.
  • pH: il tempo di sopravvivenza diminuisce al diminuire del pH. Il microrganismo non cresce in latte sterile con pH inferiore a 5,3 conservato a 37°C (pH limite). Brucella può sopravvivere in latte a pH 5 per circa un mese. Una corretta acidificazione durante la fabbricazione dei formaggi contribuisce all’eliminazione del microrganismo dal prodotto, ma non garantisce la sua completa assenza.

Brucella spp.

Ricerca e identificazione

Per una migliore comprensione degli argomenti trattati in questa sezione, si consiglia di fare riferimento agli argomenti trattati nelle letture specifiche dedicate al Laboratorio di Microbiologia degli Alimenti.

Procedura

Procedura


Genere Vibrio

Caratteristiche

  • Il genere Vibrio è classificato nella Famiglia delle Vibrionaceae.
  • Si tratta di bastoncini diritti o curvi, Gram-negativi, anaerobi facoltativi; mobili per flagelli polari o peritrichi, i quali in substrati liquidi sono avvolti da una guaina; la maggior parte delle specie sono ossidasi positive; la crescita della maggior parte delle specie è stimolata dalla presenza nel substrato di ioni Na+ ; producono acidi ma non gas dalla fermentazione del glucosio.
  • Vi appartengono oltre 60 specie, di cui almeno 12 (V. cholerae, V. parahaemolyticus, V. vulnificus, V. mimicus, V. metschnikovii, V. cincinnatiensis, V. hollisae, V. damsela, V. fluvialis, V. furnissii, V. alginolyticus, V. carchariae) patogene per l’uomo, 8 delle quali sono risultate strettamente associate agli alimenti, attraverso i quali esse sono trasmesse.

Vibrio cholerae – Caratteristiche

Caratteristiche

Caratteristiche


Sierogruppi, Biotipi e Sierotipi

In base agli antigeni somatici O: oltre 100 sierogruppi.

Sierogruppi O1 e O139: implicati in epidemie di colera (sono produttori di Cholera-toxin).

  • O1: è diviso sulla base di alcune caratteristiche biochimiche in due biotipi: classico e El Tor;
    • Tra i biotipi si individuano i sierotipi:
    • a) Ogawa (fattori A-C); b) Inaba (f.ri A-B); c) Hikojima (f.ri B-C).
  • O139: conosciuto come “Bengal” dal luogo di origine; si tratta di un sierogruppo piuttosto recente, individuato nel 1993 nel corso di un’epidemia di colera in Bangladesh. E’ praticamente indistinguibile dal biotipo El Tor di V. cholera, solo che non produce l’antigene somatico lipopolisaccaridico O1.
  • O2-O138: mai implicati in epidemie coleriche. Sono detti “Non Epidemic Cholera Vibrio (NECV)”.

Ecologia

  • Normale abitante di acque dolci e marine (laghi, fiumi, coste).
  • I ceppi non O1 e non O139 sono più facilmente isolabili dagli ambienti costieri rispetto ai ceppi O1.
  • I ceppi O1 ambientali in genere non producono la tossina colerica.
  • Sopravvivono nei sedimenti marini a temperature inferiori a 15°C; in primavera-estate li si ritrova nelle acque superficiali, pesci, crostacei e molluschi.
  • La persistenza nell’ambiente dei ceppi di V. cholerae è spesso dovuta alla loro capacità di assumere forme di sopravvivenza, come lo stato di “cellule vitali ma non coltivabili”.
  • Persistenza in persone infette asintomatiche.

Enterotossina (Tossina colerica)

Fa parte del gruppo delle tossine con sub-unità A-B (Active-Binding):

  • 5 sub-unità B (103 aminoacidi, 11,6 KDa) che legano la tossina ai recettori delle cellule eucariotiche.
  • 1 sub-unità A (27,2 KDa) possiede una funzione enzimatica specifica che agisce intracellularmente ed è idrolizzata da enzimi proteolitici in due parti: A1, 195 residui (21,8 Kda) e A2, 45 residui, (5,4 Kda).

L’azione della tossina colerica va ad alterare il sistema Adenilato ciclasi che porta alla formazione di AMP ciclico. Il blocco nella forma attivata dell’enzima Adenilato-ciclasi (che interviene nella regolazione degli scambi idrici ed elettrolitici) comporta un accumulo di grosse concentrazioni di cAMP che stimolano una ipersecrezione di ioni e acqua che riversandosi nel lume intestinale, provocano grandi perdite di liquidi (diarrea e disidratazione).

Vibrio cholerae e alimenti

Caratteristiche di crescita

  • I principali alimenti veicoli di V. cholerae sono l’acqua, il pesce, i molluschi, i crostacei, il riso, la carne di maiale, vegetali e frutta.
  • La crescita è favorita a pH sub-alcalini. Il microrganismo è disattivato da: trattamenti termici (D60 2,65 min; 80-100°C x pochi sec.; 65°C x 10 min); a pH acido (<4,5); irradiazione (3KGy); polifosfati.
Caratteristiche di crescita

Caratteristiche di crescita


Vibrio cholerae

Ricerca e identificazione

Per una migliore comprensione degli argomenti trattati in questa sezione, si consiglia di fare riferimento agli argomenti trattati nelle letture specifiche dedicate al Laboratorio di Microbiologia degli Alimenti.

Procedura

Procedura


Vibrio parahaemolyticus

Ricerca e identificazione

  • Presenta le caratteristiche del genere.
  • Richiede NaCl per la crescita (fino al 7%). Cresce a temperature di 5-43°C (opt. 37°C) e a pH 4,8-11 (Opt. 7,8-8,6).
  • Si conoscono 12 antigeni O (termoresistenti: 100°Cx1 h) e 59 antigeni K. Tuttavia, non esiste nessuna correlazione tra virulenza e sierotipi; inoltre, la tipizzazione sierologica è poco importante ai fini dell’identificazione.
  • E’ autoctono di acque dolci e costiere (laghi, fiumi, lagune salmastre, coste). Sopravvive nei sedimenti marini a temperature inferiori a 15°C. In primavera-estate, si ritrovano nelle acque superficiali, pesci, crostacei e molluschi.

Caratteristiche della malattia: enterite

  • Sintomi
    • Diarrea; Crampi addominali; Nausea e vomito; Febbre.
  • Comparsa
    • 3-76 dopo l’ingestione dell’alimento contaminato.
    • Durata: 1-8 giorni (mediamente 4 g).
  • Virulenza
    • EMOLISINA TDH (thermostable direct haemolysin) detta anche KANAGAWA HAEMOLYSIN.
    • Parzialmente disattivata a 100°C x 30 min.
  • Dose infettiva
    • Studi con volontari umani: inizio sintomi 2×105-3×107 UFC di ceppi emolitici.

Vibrio parahaemolyticus e alimenti

Caratteristiche

  • Alimenti maggiormente implicati in episodi epidemici: pesce, molluschi e crostacei. Il 40-80% di questi alimenti risulta contaminato con il microrganismo a livelli di 10-1300 UFC/g. In Giappone V. parahaemolyticus è la maggiore causa di malattie alimentari.
  • pH acidi (<4,5) e basse temperature (<5°C) riducono i tempi di sopravvivenza negli alimenti.
  • Il microrganismo presenta tempi di generazione brevi: a 37°C 8-9 min. I trattamenti termici eliminano il microrganismo.

Vibrio parahaemolyticus

Ricerca e identificazione

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Ricerca e identificazione

Ricerca e identificazione


Aeromonas spp.

Caratteristiche

Genere della famiglia Aeromonadaceae.

Caratteristiche

Caratteristiche


Caratteristiche

Le specie del genere Aeromonas sono largamente distribuite in ambienti acquatici.

Nonostante la loro patogenicità sia controversa, molte evidenze cliniche e microbiologiche indicano che almeno alcuni ceppi sono enteropatogeni.

La tassonomia delle specie del genere Aeromonas è molto complessa, comprendendo specie geneticamente diverse. Studi di ibridazione DNA-DNA indicano che esistono almeno 14 genogruppi.

Le specie maggiormente associate a malattie gastro-intestinali sono

  • A. hydrophila.
  • A. caviae: più comune nelle diarree pediatriche.
  • A. veronii biovar sobria: più spesso virulenti e invasivi dei ceppi di A. hydrophila.

Caratteristiche della malattia

  • A. hydrophila e A. sobria: agenti di gastroenteriti umane.
  • Le persone maggiormente predisposte sono i bambini di età inferiore a 2 anni, gli adulti con più di 50 anni e persone immunocompromesse.
  • Sintomi tipici: nausea, vomito e disidratazione che possono durare da pochi giorni fino a qualche settimana. Le gastroenteriti più severe si manifestano con sintomi simili a quelli del colera.
  • L’importanza degli alimenti nell’epidemiologia di queste specie non è ancora molto chiara.
  • Solo pochi casi di enteriti dovute ad Aeromonas sono stati associati agli alimenti, che sono risultati quasi sempre pesci e molluschi.
  • La trasmissione interfamiliare tra portatori asintomatici è riconosciuta come una causa principale per spiegare le enteriti in bambini.

Caratteristiche della malattia: fattori di virulenza

Diversi fattori di virulenza la cui importanza nel determinismo della patogenicità non è ancora ben chiarita:

  • Enterotossine citotoniche (tipo colera):
    • Heat labile toxin: disattivate a 56°C per 10 min.
    • Heat stable toxin: resistenti a 56-100°C per 30 min.
    • A. sobria e A. caviae: diversi ceppi sono in grado di produrre enterotossine a 5°C in 7-10 giorni.
  • Enterotossine citotossiche: α e β emolisine.
  • Adesine di superficie: strutture di superficie del batterio che interagiscono con recettori specifici presenti sulla superficie delle cellule epiteliali delle mucose intestinali.
  • Invasine: poco note; coinvolte nei meccanismi di invasione delle cellule da parte del microrganismo.

Aeromonas spp. e alimenti

Caratteristiche di crescita

  • La maggioranza dei ceppi sono psicrotrofici.
  • Le tossine possono essere prodotte ed escrete negli alimenti: intossicazione.
  • Alcune enterotossine possono essere termostabili.
  • Molto sensibili ai Nitriti in condizioni anaerobiche.
  • Rapidamente uccisi dai trattamenti termici: in latte valori di D a 48°C compresi tra 3,2 e 6,2 min.
Caratteristiche di crescita

Caratteristiche di crescita


Aeromonas spp.

Ricerca e identificazione

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Ricerca e identificazione

Ricerca e identificazione


Campylobacter spp.

Caratteristiche

Classificato nella famiglia delle Campylobacteriaceae che raggruppa batteri anaerobi, microaerofili, mobili, elicoidali, Gram negativi.

Specie del genere Campylobacter:

  • Piccoli bastoncini di forma curva o elicoidale; mobili generalmente per un flagello polare che può essere lungo 2-3 volte la lunghezza della cellula.
  • La morfologia è variabile, esistendo nell’ambito della stessa specie diverse forme: forma a bastoncino, a spirale, a S.
  • Nelle colture giovani predomina la forma curva delle cellule.
  • Se le condizioni di crescita non sono favorevoli per il microrganismo, i bastoncini si trasformano in forme coccoidi che diventano predominanti in colture vecchie.

Caratteristiche

  • Le forme coccoidi pur restando vitali non sono coltivabili, cioè reisolabili ed hanno, rispetto alle forme bastoncellari, un minor contenuto citoplasmatico e di acidi nucleici.
  • Esperimenti condotti inoculando forme coccoidi in animali da laboratorio e in volontari umani hanno dimostrato che il microrganismo non è più reisolabile e che non causa i tipici sintomi di campilobacteriosi.
  • Le specie del genere Campylobacter sono microaerofile: richiedono una concentrazione di ossigeno fra 3 e 15% (meglio 5%) e una concentrazione di CO2 di 3-10%.
  • Occasionalmente si può avere crescita in condizioni aerobiche.
  • Hanno metabolismo respiratorio, non fermentano nessuno zucchero, sono ossidasi positivi.
  • La temperatura di crescita varia con la specie: tutte crescono a 37°C, alcune anche a 25°C, altre anche a 42°C.

Specie maggiormente associate a malattie gastro-intestinali

Habitat

Intestino di animali a sangue caldo: pollame, suini, pecore, cani, gatti e uccelli.

Specie maggiormente associate

Specie maggiormente associate


Caratteristiche della malattia

E’ nota come enterocolite acuta o campylobacteriosi.

  • Incubazione: 2-5 gg fino a 10 gg.
  • Sintomi:malessere generale, dolori muscolari, febbre, crampi addominali, diarrea profusa con feci acquose o mucose, con leucociti e sangue; i dolori addominali possono persistere da 3 gg fino a 3 settimane. Colicistite, peritonite, setticemia, meningite, artrite.
  • Patogenesi: meccanismo non ben conosciuto
  • Ipotesi: tossine simili a quelle di V. cholerae; processi invasivi.
  • Dose minima infettiva stimata: estremamente variabile, dipendendo dal pH gastrico e dalla virulenza del ceppo (500-100.000 cellule).
  • Principali vie di trasmissione:
    • carne e prodotti carnei
    • latte
    • acqua

Campylobacter spp. e alimenti

Alimenti veicolo del microrganismo

  • Latte crudo: più importante veicolo di infezione; maggior numero di “outbreaks” e maggior numero di persone affette in ogni episodio epidemico. La contaminazione è fecale e da animali mastitici;
  • Pollame: principale potenziale veicolo di infezione nell’uomo; Campylobacter é naturalmente presente nell’intestino o sulle carcasse dopo macellazione; diversi “outbreaks”, dovuti soprattutto a carne poco cotta;
  • Altre carni: maiale, manzo, agnello, raramente sorgente di infezioni; carcasse fortemente contaminate subito dopo macellazione; drastica riduzione del numero di Campylobacter nelle fasi successive della macellazione; sfavorevole soprattutto l’essiccamento della superficie delle carcasse;
  • Vegetali e frutta: possono contaminarsi in seguito a fertilizzazioni organiche o irrigazione con acque contaminate;
  • Acqua da bere: solo dopo contaminazioni fecali.

Caratteristiche di crescita

  • Nutrizionalmente esigenti: crescita in substrati complessi.
  • Temperatura: i ceppi associati con diarrea non crescono a temperature inferiori a 30°C (crescita a 43°C);

La sopravvivenza del microrganismo è migliore in alimenti refrigerati rispetto a quelli conservati a temperatura ambiente.

Caratteristiche di crescita

Caratteristiche di crescita


Prevenzione

  • Riduzione delle infezioni negli allevamenti: animali selezionati; controlli ambientali; disinfezione; igiene del personale.
  • Macellazione: evitare contaminazioni crociate; lavaggio e disinfezione; norme igieniche.
  • Cottura appropriata alimenti carnei.
  • Pastorizzazione latte.
  • Evitare contaminazione crociata tra alimenti crudi e cotti.
  • Pulizia e disinfezione utensili, attrezzature e superfici.

Misure di controllo

  • alte temperature: D55 = 1 min con z = 5°C
  • bassi pH: < di 4 muoiono rapidamente
  • assenza di umidità: valori di aw 0,98-1,00
  • atmosfera: opt. 7-10% di O2 5-10% di CO2

Campylobacter spp.

Ricerca e identificazione

Per una migliore comprensione degli argomenti trattati in questa sezione, si consiglia di fare riferimento agli argomenti trattati nelle letture specifiche dedicate al Laboratorio di Microbiologia degli Alimenti.

Procedura

Procedura


Considerazioni conclusive

Brucella,Vibrio, Aeromonas e Campylobacter

Alcuni punti di riflessione e studio sono i seguenti:

  • Alcune specie di Brucella determinano nell’uomo una malattia a decorso acuto o cronico caratterizzata da febbre che può avere un andamento intermittente (febbre ondulante) e in cui il latte crudo e derivati a latte crudo possono essere veicoli importanti di diffusione della malattia.
  • I sierogruppi O1 e O139 di Vibrio cholerae sono implicati in epidemie di colera (sono produttori di Cholera-toxin).
  • Gli alimenti maggiormente implicati in episodi epidemici da Vibrio parahaemolyticus sono pesce, molluschi e crostacei.
  • La maggioranza dei ceppi di Aeromonas sono psicrotrofici e sono agenti di gastroenteriti umana.
  • Le specie di Campylobacter sono microaerofile e hanno come habitat preferenziale l’intestino di animali come pollame, suini, pecore, cani, gatti e uccelli.

Prossima lezione

Batteri patogeni trasmessi con gli alimenti: Staphylococcus aureus; Listeria monocytogenes.

Nella prossima lezione tratteremo la biologia, l’ecologia, le attività metaboliche la sistematica e il comportamento di altri importanti batteri patogeni trasmessi con gli alimenti quali:

  • Listeria monocytogenes
  • Staphylococcus aureus

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