Maturità 2010: tracce e svolgimento del compito di Microbiologia

1) Il candidato descriva brevemnete l’applicazione sia di un mezzo fisico che di un mezzo chimico di sterilizzazione
Fisico: calore secco
La sterilizzazione avviene attraverso il contatto dell’oggetto con aria calda che agisce perossidazione dei componenti cellulari; sono utilizzate la stufa a secco o il forno Pasteur. In media, per una sterilizzazione completa è necessario che sia raggiunta una temperatura di 160° per un’ora o di 180° per 30 minuti. A questi tempi si devono aggiungere poi i tempi di riscaldamento e raffreddamento che portano un ciclo a 180-240 minuti.
Fisico: Microonde
tecnica utilizzata in vari ambiti data la sua praticità d’uso è il basso costo. L’azione dei sistemi a micronde si basa su i due principi, termico e non termico. L’effetto termico deriva dalla capacità di generare rapidissime vibrazioni molecolari determinando un aumento della temperatura alterando le capacità vitali e funzionali dei microrganismi. L’effetto non termico è dovuto all’energia trasportata dalle onde elettromagnetiche che viene trasferita alla materia colpita. Si ha così la trasformazione di alcuni amminoacidi, trasporto di ioni che influenzano il metabolismo, modifica di segnali elettrici, accelerazione della sintesi del DNA alterandone la trascrizione a RNA con conseguenti aberrazioni cromosomiche. Questo effetto è molto importante, si è visto infatti che la riduzione microbica è maggiore se alla stessa temperatura raggiunta sussiste anche un effetto non termico. È compatibile con tutti i materiali, metallo, vetro, plastica, ceramica, gomma, senza alterarne le qualità. Questo è dovuto al fatto che strumenti metallici raggiungano al massimo la temperatura di 74 °C. L’azione sterilizzante si esplica in tempi brevissimi 90-150 sec. Ma la sicurezza è con cicli da 4 minuti.

Chimico: ossido di etilene
L’unico mezzo chimico ancora in uso per sterilizzare è l’ossido di etilene o etossido (EtO).

È usato soprattutto in ambito ospedaliero data la sua pericolosità: è infatti un gas esplosivo e infiammabile. L’ETO è incluso nella Legislazione dei gas tossici; la sua detenzione e il suo utilizzo sono regolamentati dal RD 147 del 1927 e dalle circolari del Ministero della Sanità del 1981 e del 1983. L’etossido ha la caratteristica di impregnare a lungo gli oggetti trattati; per evitare danni all’organismo, dunque, prima di usare questi oggetti è necessario riporli in ambienti aerati o in armadi ventilati fino alla completa eliminazione dello sterilizzante. Il meccanismo d’azione sembra essere dovuto all’alchilazione, (cioè alla sostituzione di un atomo di idrogeno con un gruppo alchilico)di gruppi sulfidrilici, aminici, carbossilici, fenolici ed idrossilici delle spore e delle cellule vegetative. Tale processo porta alla morte del microorganismo.

2) Il candidato descriva poi in modo dettagliato gli antibiotici naturali e sintetici e il meccanismo di azione degli antibiotici. Esempi:
Cefalosporine
sono una classe antibiotici beta-lattamici battericidi ad ampio spettro. Come le penicilline, agiscono principalmente inibendo la sintesi di componenti della parete cellularebatterica. Strutturalmente sono caratterizzate da un nucleo beta-lattamico (comune a tutte le beta-lattamine e responsabile dell’attività antibatterica) e da un nucleo diidrotiazinico (che le differenzia dalle penicilline). Sia all’anello beta-lattamico che a quello diidrotiazinico sono legate delle catene laterali, la modifica delle quali consente di ottenere un gran numero di derivati cefemici.

Betalattamici
I ß-lattamici impediscono, inserendosi nel sito attivo, l’azione della transpeptidasi, enzima che catalizza la formazione dei legami peptidiciche rafforzano, come legami crociati, la struttura del peptidoglicano (detto anche mureina), molecola presente nella parete cellulare dei batteri.

Tetracicline
Le tetracicline agiscono a livello della subunità 30S del ribosoma bloccando la sintesi proteica batterica nella fase di legame dell’amminoacil-tRNA sul sito A ribosomiale. Le tetracicline giungono presso il sito d’azione grazie ad un trasportatore, assente nelle cellule eucariote umane. Può sussistere batterio-resistenza principalmente data da una modifica del sito d’azione, da protezione ribosomiale o da inattivazione enzimatica.

Meccanismo di azione
Poiché gli antibiotici non agiscono su una sola struttura batterica, si distinguono a seconda che agiscano:
attaccando la parete cellulare batterica: penicilline, cefalosporine, monobattami, carbapenemi, bacitracina, glicopeptidi (vancomicina) e cicloserina; attaccando la membrana citoplasmatica del batterio: polimixine;
interferendo con la sintesi degli acidi nucleici: chinoloni, rifampicina, nitrofurantoina, nitroimidazoli;
interferendo con la sintesi proteica: aminoglicosidi, tetracicline, cloramfenicolo, macrolidi, clindamicina, spectinomicina, mupirocina; interferendo col metabolismo energetico: sulfamidici, trimetoprim, dapsone, isoniazide;

3) La reazione immunitaria contro batteri e la resistenza di batteri agli antibiotici
Reazione immunitaria contro i batteri: opsonizzazione, fagocitosi
I frammenti C3b o C4b, derivanti dall’attivazione della via classica o della via alternativa del complemento, rivestono il microrganismo che ne ha provocato l’attivazione e legandosi ai relativi recettori specifici espressi sui neutrofili e sui macrofagi ne attivano la fagocitosi cioè l’inglobamento del microrganismo all’interno di queste cellule.
Le cellule fagocitiche infatti posseggono sulla loro superficie cellulare dei recettori specifici per il C3b e il C4b che pertanto fungono da opsonine innescando il processo di fagocitosi.

Reazione batteri contro antibiotici: esempio: batteri resistenti alle penicilline grazie all’enzima penicillinasi. Tale enzima porta alla rottura dell’anello betalottomico. Grazie all’introduzione delle penicilline + acido clavulonico si è riusciti a vincere questa reazione batterica e potenziare cosi l’antibiotico
In seguito all’incontro con un antigene estraneo, l’organismo reagisce con la produzione di anticorpi specifici per quell’antigene e con l’instaurazione della memoria immunologica. L’antigene infatti stimola un particolare clone di linfociti B a proliferare e a differenziarsi in plasmacellule con la susseguente secrezione di anticorpi (risposta primaria). Una successiva introduzione dello stesso antigene agirà su un sistema immunologico già predisposto e quindi la risposta anticorpale sarà più pronta e più energica (risposta secondaria). La risposta primaria è bifasica.

4)un metodo per la valutazione dell’efficacia degli antibiotici
Antibiogramma: l’antibiogramma (spesso indicato come ABG) è un esame in vitro che permette di valutare se un batterio è sensibile ad un determinato antibiotico. In particolare si può calcolare la resistenza (R) o la sensibilità (S o, nel caso si parli di sensibilità media, MS) del microrganismo all’antibiotico.
Si tratta di un esame molto utile per determinare la terapia più adatta per determinati processi infettivi a partire da materiale biologico prelevato dal paziente (ad esempio urine, escreato o muco), dal momento che esso permette la scelta dell’antibiotico più adatto al caso analizzato.