Mycobacterium Tuberculosis

Il Mycobacterium tuberculosis, appartenente alla famiglia delle Mycobacteriaceae, è una delle circa 190 specie conosciute del phylum Actinobacteria. Il prefisso “myco” deriva dal greco e significa fungo, scelto poiché i micobatteri, quando coltivati in superficie, hanno un aspetto simile ai funghi. Il M. tuberculosis ha afflitto l’umanità per secoli. Studi su ossa e altre evidenze dimostrano che questo batterio era presente sulla Terra già 4.000 anni fa. È il responsabile della tubercolosi, causando ogni anno nove milioni di nuovi casi e un milione di decessi.

Struttura

I micobatteri hanno una forma bacillare, presentandosi come bastoncini dritti o leggermente curvi. Questa famiglia di batteri forma anche capsule, ampie strutture che circondano i batteri al di fuori della parete cellulare. Le capsule contengono una sostanza vischiosa amorfa che può diffondersi attorno alla cellula batterica. Questa diffusione può portare alla formazione di uno strato di melma che può causare malattie. Insieme, la capsula e lo strato di melma formano il glicocalice.

Capsula

La capsula svolge un ruolo cruciale nella resistenza agli antibiotici e nella resistenza complessiva del Mycobacterium tuberculosis. Conferisce ai batteri un vantaggio nell’entrare nell’organismo, accrescendo la loro capacità di causare malattie. Una volta avvolte dalle capsule, le cellule batteriche possono essere inglobate dai macrofagi, un tipo di cellula immunitaria, senza essere distrutte. Inoltre, le capsule proteggono le cellule batteriche nell’ambiente circostante, trattenendo l’acqua per evitare che la cellula batterica si secchi. Alcune capsule proteggono anche dalle infezioni virali batteriche e da altre sostanze tossiche.

Parete cellulare

Il Mycobacterium tuberculosis presenta caratteristiche uniche non riscontrabili in altri batteri patogeni. La parete cellulare è cerosa e spessa, contenendo un’elevata quantità di lipidi. Questo ricco contenuto lipidico e la complessità della parete cellulare conferiscono resistenza a diverse classi di antibiotici che solitamente attaccano le pareti cellulari. Il M. tuberculosis si diffonde esclusivamente tramite nuclei di goccioline o minuscole particelle presenti nell’aria. Tosse e starnuti sono i metodi di trasmissione più comuni.

Moltiplicazione

I M. tuberculosis sono batteri aerobi che richiedono alti livelli di ossigeno, risiedendo generalmente nei polmoni. La loro particolare parete cellulare e capsula permettono al batterio di sopravvivere a un lungo contatto con acidi, detergenti, alcali e processi di lisi. Sebbene i macrofagi possano lisare o distruggere patogeni, il Mycobacterium tuberculosis sfrutta i recettori della superficie cellulare per entrare nei macrofagi e moltiplicarsi al loro interno.

Crescita

Il M. tuberculosis cresce molto lentamente. In una coltura in brodo liquido, può non essere rilevabile per almeno una settimana e impiegare fino a tre settimane per crescere. La crescita lenta del M. tuberculosis ritarda significativamente l’identificazione e il trattamento. Sebbene un medico possa rilevare la presenza di tubercolosi, è necessario identificare il ceppo specifico per definire il trattamento antibiotico adeguato.

Identificazione

Il M. tuberculosis può apparire sia come gram-negativo che gram-positivo, e talvolta la colorazione di Gram si rivela inefficace per identificarne le Mycobacteriaceae. Per tale motivo, i medici impiegano la colorazione di Ziehl-Neelsen o acid-fast per identificare il Mycobacterium tuberculosis. Questa tecnica consente anche l’identificazione della lebbra, un’altra malattia riconosciuta da millenni, causata dal Mycobacterium leprae.

Mappatura del genoma

Nel 1998, gli scienziati pubblicarono la sequenza del genoma del Mycobacterium tuberculosis. La mappatura del genoma consente ai ricercatori di comprendere meglio le proprietà e la patogenesi del M. tuberculosis. Uno degli studi iniziali ha individuato gli enzimi che contribuiscono alla sintesi e alla degradazione dei lipidi. La quota di codifica dedicata agli enzimi lipidici nel M. tuberculosis è sensibilmente superiore alla media.

Colonizzazione

Alcune persone possono presentare infezioni asintomatiche da Mycobacterium tuberculosis. Questo fenomeno è studiato dai ricercatori fin dal XIX secolo. In passato, la tubercolosi era nota come tisi o malattia del deperimento, e si osservò che non tutte le classi sociali risultavano ugualmente colpite in una data città o paese. Studi ed esperimenti dimostrano che la tubercolosi tende a svilupparsi più frequentemente in individui con condizioni di salute compromesse. La medicina moderna ha confermato che il batterio può essere presente anche in assenza di sintomi, ma un sistema immunitario sano è in grado di controllarlo. In caso di indebolimento del sistema immunitario, la tubercolosi può superare le difese dell’organismo, portando alla malattia attiva.

Origine

Le origini del Mycobacterium tuberculosis sono ancora oggetto di studio. Gli scienziati ipotizzano che il Mycobacterium abbia avuto origine nel suolo e che alcune specie si siano evolute fino a infettare i mammiferi. L’addomesticamento del bestiame, avvenuto tra 10.000 e 25.000 anni fa, potrebbe aver rappresentato un passaggio critico che ha consentito al Mycobacterium di diffondersi dal suolo agli animali, e da questi all’uomo. Una specie di Mycobacterium, il M. bovis, causa una malattia simile alla tubercolosi nei bovini. In passato, si pensava che il M. bovis potesse essere un precursore del M. tuberculosis. Tuttavia, grazie alla mappatura del genoma del M. tuberculosis e del M. bovis, gli scienziati ora ritengono che entrambe le specie si siano evolute da un antenato comune.

Resistenza agli antibiotici

Questo batterio è capace di sopravvivere a condizioni avverse e sviluppa una resistenza crescente agli antibiotici. Il Mycobacterium tuberculosis emerse già durante le prime sperimentazioni con gli antibiotici poiché i nuovi farmaci non riuscivano a eliminarlo. I trattamenti specifici per il M. tuberculosis vennero sviluppati solo con la seconda generazione di antibiotici. Alcuni ceppi moderni sono considerati “virtualmente intrattabili”. Anche i ceppi che rispondono ancora al trattamento richiedono una combinazione di vari antibiotici per un periodo di diversi mesi. Tuttavia, l’uso prolungato di molteplici antibiotici durante la terapia potrebbe aumentare il rischio di sviluppare ceppi più resistenti.