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23.4B: I protisti come agenti patogeni umani - Biologia

23.4B: I protisti come agenti patogeni umani - Biologia


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Molti protisti esistono come parassiti che infettano e causano malattie nei loro ospiti.

obiettivi formativi

  • Identificare gli effetti sull'uomo dei patogeni protisti

Punti chiave

  • Il parassita protista Plasmodio deve colonizzare sia una zanzara che un vertebrato; P. falciparum, che è responsabile del 50 percento dei casi di malaria, è trasmesso all'uomo dalla zanzara africana della malaria, Anopheles gambiae.
  • quando P. falciparum infetta e distrugge i globuli rossi, scoppiano e le scorie parassitarie fuoriescono nel flusso sanguigno, causando deliruim, febbre e anemia nei pazienti.
  • tripanosoma brucei è responsabile della malattia del sonno africana dalla quale il sistema immunitario umano non è in grado di difendersi poiché possiede migliaia di possibili antigeni e modifica le glicoproteine ​​di superficie ad ogni ciclo infettivo.
  • Un altro tripanosoma specie, T. cruzi, abita i tessuti del cuore e dell'apparato digerente, causando malnutrizione e insufficienza cardiaca.

Parole chiave

  • tripanosoma: infetta una varietà di ospiti e causa varie malattie, tra cui la fatale malattia del sonno africana negli esseri umani
  • plasmodio: protozoi parassiti che devono colonizzare una zanzara e un vertebrato per completare il suo ciclo vitale
  • patogeno: qualsiasi organismo o sostanza, in particolare un microrganismo, in grado di causare malattie, come batteri, virus, protozoi o funghi

Patogeni umani

Un agente patogeno è tutto ciò che provoca una malattia. I parassiti vivono dentro o su un organismo e danneggiano quell'organismo. Un numero significativo di protisti sono parassiti patogeni che devono infettare altri organismi per sopravvivere e propagarsi. I parassiti protisti includono gli agenti causali della malaria, della malattia del sonno africana e della gastroenterite portata dall'acqua negli esseri umani.

Specie di plasmodio

Membri del genere Plasmodio devono colonizzare sia una zanzara che un vertebrato per completare il loro ciclo vitale. Nei vertebrati, il parassita si sviluppa nelle cellule del fegato e continua a infettare i globuli rossi, esplodendo e distruggendo le cellule del sangue ad ogni ciclo di replicazione asessuata. Dei quattro Plasmodio specie note per infettare l'uomo, P. falciparum rappresenta il 50 per cento di tutti i casi di malaria ed è la causa principale di decessi correlati alla malattia nelle regioni tropicali del mondo. Nel 2010 è stato stimato che la malaria ha causato tra uno e mezzo milione di morti, soprattutto tra i bambini africani. Nel corso della malaria, P. falciparum può infettare e distruggere più della metà delle cellule del sangue circolanti di un essere umano, portando a una grave anemia. In risposta ai prodotti di scarto rilasciati quando i parassiti esplodono dalle cellule del sangue infette, il sistema immunitario dell'ospite scatena una massiccia risposta infiammatoria con episodi di febbre che induce il delirio mentre i parassiti lisano i globuli rossi, riversando rifiuti parassitari nel flusso sanguigno. P. falciparum viene trasmessa all'uomo dalla zanzara africana della malaria, Anofele gambiae. Le tecniche per uccidere, sterilizzare o evitare l'esposizione a questa specie di zanzara altamente aggressiva sono fondamentali per il controllo della malaria.

Plasmodio

È stato dimostrato che i globuli rossi sono infetti da P. falciparum, l'agente eziologico della malaria. In questa immagine microscopica leggera presa utilizzando una lente a immersione in olio 100×, la forma ad anello P. falciparummacchie viola.

Tripanosomi

Tripanosoma brucei, il parassita responsabile della malattia del sonno africana, confonde il sistema immunitario umano modificando il suo spesso strato di glicoproteine ​​superficiali ad ogni ciclo infettivo. Le glicoproteine ​​vengono identificate dal sistema immunitario come antigeni estranei e viene allestita una difesa anticorpale specifica contro il parassita. Però, T. brucei ha migliaia di possibili antigeni; con ogni generazione successiva, il protista passa a un rivestimento di glicoproteina di diversa struttura molecolare. In questo modo, T. brucei è in grado di replicarsi continuamente senza che il sistema immunitario riesca mai a eliminare il parassita. Senza trattamento, T. brucei attacca i globuli rossi, provocando il coma e la morte del paziente. Durante i periodi epidemici, la mortalità per malattia può essere elevata. Maggiori misure di sorveglianza e controllo portano a una riduzione dei casi segnalati; alcuni dei numeri più bassi riportati in 50 anni (meno di 10.000 casi in tutta l'Africa subsahariana) si sono verificati dal 2009.

In America Latina, un'altra specie, T. cruzi, è responsabile della malattia di Chagas. T. cruzi le infezioni sono principalmente causate da un insetto succhiasangue. Il parassita abita i tessuti del cuore e dell'apparato digerente nella fase cronica dell'infezione, portando a malnutrizione e insufficienza cardiaca a causa di ritmi cardiaci anormali. Si stima che circa 10 milioni di persone siano infette dalla malattia di Chagas; ha causato 10.000 morti nel 2008.


Elusione della predazione fagotrofica da parte di ospiti protisti e immunità innata degli ospiti metazoi da parte di Legionella pneumophila

La Legionella pneumophila è un batterio ambientale onnipresente che si è evoluto per infettare e proliferare all'interno di amebe e altri protisti. Si pensa che l'inalazione accidentale di particelle d'acqua contaminate da parte dell'uomo sia ciò che ha permesso a questo patogeno di proliferare all'interno dei macrofagi alveolari e causare polmonite. Tuttavia, i macrofagi altamente evoluti sono dotati di meccanismi di difesa innata più sofisticati rispetto ai protisti, come l'evoluzione dell'alimentazione fagotrofica in fagocitosi con processi di difesa innata più evoluti. Non sorprende che la maggior parte delle proteine ​​coinvolte nella biogenesi del fagosoma (

80%) hanno origine nella fase evolutiva della fagotrofia. Esiste una pletora di processi metazoici cellulari e innati altamente evoluti, non rappresentati nella biologia protista, che sono modulati da L. pneumophila, tra cui il segnale TLR2, NF-κB, processi apoptotici e infiammatori, modificazione dell'istone, caspasi e NLRC-Naip5 inflammasomi. È importante sottolineare che L. pneumophila infetta gli emociti dell'invertebrato Galleria mellonella, uccide le larve di G. mellonella e prolifera e uccide le mosche adulte di Drosophila e Caenorhabditis elegans. Sebbene la coevoluzione con ospiti protisti abbia fornito un modello sostanziale per L. pneumophila per infettare i macrofagi, discutiamo gli ulteriori aspetti evolutivi della coevoluzione di L. pneumophila e il suo adattamento per modulare vari processi metazoici innati altamente evoluti prima di diventare un patogeno umano.

Parole chiave: Legionella ecologia immunologia infezione meccanismo d'azione interazione microbico-cellula.

© 2018 John Wiley & Sons Ltd.

Cifre

Manipolazione di conservate evolutivamente e...

Manipolazione dei processi di difesa innata evolutivamente conservati e specifici dei metazoi da parte di L. pneumophila .…


Indagine globale su miRNA e piccoli RNA derivati ​​da tRNA dal protista parassita umano Trichomonas vaginalis

Sfondo: Piccoli RNA non codificanti svolgono ruoli regolatori critici nella post-trascrizione. Tuttavia, le loro caratteristiche in Trichomonas vaginalis, l'agente eziologico della tricomoniasi trasmessa sessualmente nell'uomo, rimangono ancora da determinare.

Metodi: I piccoli trascrittomi di RNA dai trofozoiti di Trichomonas sono stati sequenziati in profondità utilizzando il sistema NextSeq 500 di Illumina e analizzati in modo completo per identificare i microRNA di Trichomonas (miRNA) e i piccoli RNA (tsRNA) derivati ​​dall'RNA di trasferimento (tRNA). I candidati tsRNA sono stati confermati mediante trascrizione inversa quantitativa-PCR ad anello dello stelo e i motivi per guidare la scissione dei tsRNA sono stati previsti utilizzando l'algoritmo GLAM2.

Risultati: I miRNA sono risultati presenti in T. vaginalis ma con un'abbondanza estremamente bassa (0,0046%). Sono state identificate tre categorie di tsRNA di Trichomonas endogeni, vale a dire 5'tritsRNA, mid-tritsRNA e 3'tritsRNA, con i 5'tritsRNA che costituiscono la categoria dominante (67,63%) di tsRNA. È interessante notare che l'analisi del sito di clivaggio ha verificato sia le classi convenzionali di frammenti derivati ​​dal tRNA (tRF) che le metà del tRNA nei tritsRNA, indicando l'espressione delle metà del tRNA nella condizione di non stress. Sono stati confermati sperimentalmente un totale di 25 tritsRNA, che rappresentano il 78,1% di tutti i candidati testati. Sono stati previsti tre motivi per guidare la produzione di tritsRNA. I risultati dimostrano l'espressione dei tRF e delle metà del tRNA nel trascrittoma di T. vaginalis.

Conclusioni: Questo è il primo rapporto di indagine sull'intero genoma di piccoli RNA, in particolare tsRNA e miRNA, da parassiti Trichomonas. I nostri risultati dimostrano il profilo di espressione dei tsRNA in T. vaginalis, mentre il miRNA è stato rilevato a malapena. Questi risultati possono promuovere ulteriori ricerche volte a comprendere meglio l'evoluzione dei piccoli RNA non codificanti in T. vaginalis e le loro funzioni nella patogenesi della tricomoniasi.

Parole chiave: Transfer RNA Trichomonas vaginalis Tricomoniasi tRFs piccoli RNA derivati ​​da tRNA tRNA-metà.


Amebe a vita libera e squatter allo stato brado: caratteristiche ecologiche e molecolari

Le amebe a vita libera sono protisti che si trovano frequentemente nell'acqua e nel suolo. Si nutrono di altri microrganismi, principalmente batteri, e li digeriscono attraverso la fagocitosi. È accettato che queste amebe svolgano un ruolo importante nell'ecologia microbica di questi ambienti. C'è un rinnovato interesse per le amebe a vita libera dalla scoperta di batteri patogeni che possono resistere alla fagocitosi e di virus giganti, alla base del fatto che le amebe potrebbero svolgere un ruolo nell'evoluzione di altri microrganismi, inclusi diversi agenti patogeni umani. I recenti progressi, utilizzando metodi molecolari, consentono di raccogliere nuove informazioni sulle amebe a vita libera. Questa recensione mira a fornire una panoramica completa delle intuizioni appena raccolte in (1) la diversità delle amebe a vita libera, valutata con strumenti molecolari, (2) le funzioni geniche descritte per decifrare la biologia delle amebe e (3) le loro interazioni con altri microrganismi nell'ambiente.

Parole chiave: ambiente funzione genica diversità microbica simbiosi protista.


I microbi noti come protisti sono poco studiati, ma il loro impatto sugli ecosistemi potrebbe essere enorme

Tra il grande cast di attori del microbioma, i batteri sono stati a lungo sotto i riflettori. Ma gli organismi unicellulari conosciuti come protisti stanno finalmente ottenendo il ruolo da protagonisti che meritano.

Un gruppo di scienziati che studiano le interazioni tra piante e microbi ha pubblicato un nuovo studio che descrive in dettaglio le relazioni dinamiche tra i protisti del suolo e le piante in via di sviluppo, dimostrando che i protisti del suolo rispondono ai segnali delle piante proprio come fanno i batteri.

Un'enorme varietà e diversità di microbi vive nel suolo e studiare come questi organismi interagiscono tra loro e con le radici delle piante è un argomento caldo in biologia, poiché ha applicazioni per l'agricoltura, la gestione del territorio e le tecnologie di resilienza ai cambiamenti climatici.

"I protisti rappresentano una nuova frontiera nello studio dell'ecologia microbica del suolo", ha affermato l'autore principale Javier A. Ceja Navarro, ricercatore presso il Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab). "Qui mostriamo che questo gruppo di organismi deve davvero essere incluso negli studi microbici che mirano a capire come i microbi interagiscono con le piante".

I protisti non sono un lignaggio distinto di organismi, ma piuttosto una categoria assegnata a qualsiasi organismo eucariotico unicellulare (un organismo le cui cellule contengono un nucleo) che non sia una pianta, un fungo o un animale. Questo gruppo eterogeneo di oltre 200.000 specie (ne vengono scoperte di nuove continuamente) comprende amebe, diatomee, dinoflagellati, muffe melmose e persino vari parassiti, come il Plasmodium che causa la malaria e l'omonimo genere di protozoi che causa la Giardia.

I protisti si trovano in tutto il pianeta in una varietà di ecosistemi. Alcune specie, come alcuni protisti del plancton marino e protisti che causano malattie nell'uomo, sono state studiate da vicino. Eppure, per la maggior parte delle specie, gli scienziati stanno appena iniziando a scalfire la superficie di ciò che fa l'organismo e di come risponde all'ambiente. È il caso dei protisti del suolo.

Secondo Navarro, è noto che i protisti controllano la dinamica microbica del suolo e il ciclo dei nutrienti nutrendosi di altri microbi. Sebbene ci sia una buona conoscenza delle loro interazioni con altri membri del microbioma del suolo, si sa poco su come i protisti rispondono ai cambiamenti nel loro ambiente.

"Anche se i protisti sono importanti e la loro rilevanza è nota da decenni, il nostro studio è il primo che mostra un'associazione di protisti con piante in un esperimento sul campo su larga scala", ha osservato la leader del progetto Mary Firestone, scienziata della facoltà di Berkeley Lab's Earth. e Environmental Sciences Area e professore all'UC Berkeley. Il progetto è stato una collaborazione tra scienziati del Berkeley Lab, dell'UC Berkeley, del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), del Noble Research Institute e dell'Università dell'Oklahoma.

Il team ha coltivato l'erba rampicante, una coltura proposta per la produzione di biocarburanti su larga scala, da piantine in due siti di campo su larga scala e ha prelevato campioni del terreno che circonda le radici delle piante in diverse fasi di crescita. Hanno usato il sequenziamento del genoma di nuova generazione per identificare i tipi di protisti presenti in ogni campione e l'abbondanza di ogni specie.

"Man mano che le piante crescono, le cellule nelle loro radici rilasciano metaboliti che inviano segnali all'ambiente circostante del suolo", ha aggiunto Jennifer Pett-Ridge, una scienziata senior del LLNL. "Abbiamo visto che le comunità di protisti si spostano e cambiano in risposta agli effetti della pianta, in un modo simile a quello che abbiamo osservato per le comunità batteriche".

"Gli studi futuri incentrati sulla comprensione dei meccanismi di insediamento delle piante nel suolo dovranno considerare i protisti come una parte fondamentale del microbioma vegetale", ha aggiunto Navarro, che fa parte dell'area di scienze biologiche del Berkeley Lab. "Ignorare i protisti negli studi ecologici terrestri si tradurrà in un grande divario di conoscenze che renderà incompleta la nostra comprensione del microbioma ambientale".


23.4 Ecologia dei Protisti

Alla fine di questa sezione, sarai in grado di fare quanto segue:

  • Descrivi il ruolo che i protisti svolgono nell'ecosistema
  • Descrivi importanti specie patogene di protisti

I protisti funzionano in varie nicchie ecologiche. Mentre alcune specie protiste sono componenti essenziali della catena alimentare e generatori di biomassa, altre funzionano nella decomposizione dei materiali organici. Ancora altri protisti sono pericolosi agenti patogeni umani o agenti causali di devastanti malattie delle piante.

Produttori primari/Fonti alimentari

I protisti sono fonti essenziali di cibo e forniscono nutrimento a molti altri organismi. In alcuni casi, come con lo zooplancton, i protisti vengono consumati direttamente. In alternativa, i protisti fotosintetici fungono da produttori di nutrimento per altri organismi. Paramecio borsa di studio e molte altre specie di ciliati sono mixotrofico a causa di una relazione simbiotica con le alghe verdi. Questa è una versione temporanea del cloroplasto secondariamente endosimbiotico trovato in Euglena. Ma queste associazioni simbiotiche non sono limitate ai protisti. Ad esempio, i dinoflagellati fotosintetici chiamati zooxantelle forniscono nutrienti per i polipi corallini (Figura 23.32) che li ospitano, dando ai coralli una spinta di energia per secernere il loro scheletro di carbonato di calcio. A loro volta, i coralli forniscono al protista un ambiente protetto e i composti necessari per la fotosintesi. Questo tipo di relazione simbiotica è importante in ambienti poveri di nutrienti. Senza simbionti dinoflagellati, i coralli perdono pigmenti algali in un processo chiamato sbiancamento dei coralli, e alla fine muoiono. Questo spiega perché i coralli che costruiscono la barriera corallina in genere non risiedono in acque più profonde di 20 metri: la luce insufficiente raggiunge quelle profondità per consentire ai dinoflagellati di fotosintetizzare.

I protisti ei loro prodotti della fotosintesi sono essenziali, direttamente o indirettamente, per la sopravvivenza di organismi che vanno dai batteri ai mammiferi (Figura 23.33). In qualità di produttori primari, i protisti nutrono una grande percentuale delle specie acquatiche del mondo. (Sulla terra, le piante terrestri fungono da produttori primari.) In effetti, circa il 25% della fotosintesi mondiale è condotta da protisti fotosintetici, in particolare dinoflagellati, diatomee e alghe multicellulari.

I protisti non creano fonti di cibo solo per gli organismi marini. Ricordiamo che alcune specie di parabasalidi anaerobi esistono nel tratto digestivo di termiti e scarafaggi mangia-legno, dove contribuiscono a un passaggio essenziale nella digestione della cellulosa ingerita da questi insetti mentre consumano il legno.

Patogeni umani

Come abbiamo visto, un agente patogeno è tutto ciò che provoca una malattia. Gli organismi parassiti vivono all'interno o su un organismo ospite e danneggiano l'organismo. Un piccolo numero di protisti sono parassiti patogeni seri che devono infettare altri organismi per sopravvivere e propagarsi. Ad esempio, i parassiti protisti includono gli agenti causali della malaria, della malattia del sonno africana, dell'encefalite amebica e della gastroenterite portata dall'acqua negli esseri umani. Altri agenti patogeni protisti predano le piante, effettuando una massiccia distruzione delle colture alimentari.

Plasmodio Specie

Nel 2015 l'OMS ha segnalato oltre 200 milioni di casi di malaria, principalmente in Africa, Sud America e Asia meridionale. Tuttavia, non è ben noto che la malaria fosse anche una malattia prevalente e debilitante della regione centro-settentrionale degli Stati Uniti, in particolare del Michigan, con le sue migliaia di laghi e numerose paludi. Prima della guerra civile e del prosciugamento di molte paludi, praticamente tutti coloro che sono emigrati nel Michigan hanno contratto la malaria (ague come si chiamava alla fine del 1800), e le facce pallide, giallastre e gonfie di quel periodo erano la regola. Gli unici volti sani erano quelli di quegli immigrati appena arrivati. In effetti, ci sono stati più morti a causa della malaria nel Michigan rispetto a quelli della guerra civile.

Ora sappiamo che la malaria è causata da diverse specie del genere protista apicomplexa Plasmodio. Membri di Plasmodio devono richiedere in sequenza sia una zanzara che un vertebrato per completare il loro ciclo di vita. Nei vertebrati, il parassita si sviluppa nelle cellule epatiche (lo stadio esoeritrocitario) e continua a infettare i globuli rossi (lo stadio eritrocitario), esplodendo e distruggendo le cellule del sangue ad ogni ciclo di replicazione asessuata (Figura 23.34). Dei quattro Plasmodio specie note per infettare l'uomo, P. falciparum rappresenta il 50 percento di tutti i casi di malaria ed è la causa principale (e più mortale) di decessi correlati alla malattia nelle regioni tropicali del mondo. Nel 2015 è stato stimato che la malaria ha causato oltre 400.000 morti, soprattutto tra i bambini africani. Nel corso della malaria, P. falciparum può infettare e distruggere più della metà delle cellule del sangue circolanti di un essere umano, portando a una grave anemia. In risposta ai prodotti di scarto rilasciati quando i parassiti scoppiano dalle cellule del sangue infette, il sistema immunitario dell'ospite scatena una massiccia risposta infiammatoria con episodi di febbre che induce il delirio (parossismi) mentre i parassiti lisano i globuli rossi, riversando rifiuti parassitari nel flusso sanguigno. P. falciparum viene trasmessa all'uomo dalla zanzara africana, Anopheles gambiae. Le tecniche per uccidere, sterilizzare o evitare l'esposizione a questa specie di zanzara altamente aggressiva sono fondamentali per il controllo della malaria. Ironia della sorte, un tipo di controllo genetico è sorto in parti del mondo dove la malaria è endemica. Il possesso di una copia dell'allele HbS beta globina determina la resistenza alla malaria. Sfortunatamente, questo allele ha anche uno sfortunato secondo effetto quando omozigote causa anemia falciforme.

Link all'apprendimento

Questo film descrive la patogenesi di Plasmodium falciparum, l'agente eziologico della malaria.

Tripanosomi

Tripanosoma brucei (Figura 23.35), trasmessa dalle mosche tse-tse (Glossina spp) in Africa, e mosche correlate in Sud America, è un endoparassita flagellato responsabile della malattia mortale nagana nei bovini e cavalli, e della malattia del sonno africana negli esseri umani. Questo tripanosoma confonde il sistema immunitario umano cambiando il suo spesso strato di glicoproteine ​​superficiali ad ogni ciclo infettivo. (Le glicoproteine ​​sono identificate dal sistema immunitario come antigeni estranei e viene montata una difesa anticorpale specifica contro il parassita.) Tuttavia, T. brucei ha migliaia di possibili antigeni e, con ogni generazione successiva, il protista passa a un rivestimento di glicoproteina con una struttura molecolare diversa. In questo modo, T. brucei è in grado di replicarsi continuamente senza che il sistema immunitario riesca mai a eliminare il parassita. Senza trattamento, T. brucei attacca i globuli rossi, provocando il coma e la morte del paziente. Durante i periodi epidemici, la mortalità per malattia può essere elevata. Maggiori misure di sorveglianza e controllo portano a una riduzione dei casi segnalati, alcuni dei numeri più bassi segnalati in 50 anni (meno di 10.000 casi in tutta l'Africa subsahariana) si sono verificati dal 2009.

Link all'apprendimento

Questo film discute la patogenesi di Tripanosoma brucei, l'agente eziologico della malattia del sonno africana.

In America Latina, un'altra specie di tripanosoma, T. cruzi, è responsabile della malattia di Chagas. T. cruzi le infezioni sono principalmente causate da un "insetto del bacio" succhiatore di sangue nel genere triatoma. Questi “veri insetti” mordono l'ospite durante la notte per poi defecare sulla ferita, trasmettendo il tripanosoma alla vittima. La vittima gratta la ferita, inoculando ulteriormente il sito con tripanosomi nella posizione del morso. Dopo circa 10 settimane, gli individui entrano nella fase cronica ma la maggior parte non sviluppa mai ulteriori sintomi. In circa il 30% dei casi, tuttavia, il tripanosoma provoca ulteriori danni, soprattutto ai tessuti del cuore e dell'apparato digerente nella fase cronica dell'infezione, portando a malnutrizione e insufficienza cardiaca a causa di ritmi cardiaci anormali. Si stima che circa 10 milioni di persone siano infette dalla malattia di Chagas, che ha causato 10.000 morti nel 2008.

Parassiti delle piante

I parassiti protisti delle piante terrestri includono agenti che distruggono le colture alimentari. L'oomicete Plasmopara viticola parassita le piante di vite, causando una malattia chiamata peronospora (Figura 23.36). Piante d'uva infette da P. viticola appaiono rachitici e hanno foglie scolorite e appassite. La diffusione della peronospora ha quasi fatto crollare l'industria vinicola francese nel XIX secolo.

Phytophthora infestans è un oomicete responsabile della peronospora della patata, che provoca la decomposizione degli steli e dei gambi della patata in melma nera (Figura 23.37). Peronospora diffusa della patata causata da P. infestano fece precipitare la famosa carestia irlandese di patate nel diciannovesimo secolo che causò la morte di circa 1 milione di persone e portò all'emigrazione di almeno 1 milione in più dall'Irlanda. La peronospora continua ad affliggere le colture di patate in alcune parti degli Stati Uniti e della Russia, spazzando via fino al 70% delle colture quando non vengono applicati pesticidi.

Decompositori Protisti

Il protista simile a un fungo saprobe sono specializzati per assorbire nutrienti da materia organica non vivente, come organismi morti o loro rifiuti. Ad esempio, molti tipi di oomiceti crescono su animali morti o alghe. I protisti saprobici hanno la funzione essenziale di restituire nutrienti inorganici al suolo e all'acqua. Questo processo consente la crescita di nuove piante, che a loro volta generano sostentamento per altri organismi lungo la catena alimentare. In effetti, senza specie di saprobe, come protisti, funghi e batteri, la vita cesserebbe di esistere poiché tutto il carbonio organico viene "legato" negli organismi morti.

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    • Autori: Mary Ann Clark, Matthew Douglas, Jung Choi
    • Editore/sito web: OpenStax
    • Titolo del libro: Biologia 2e
    • Data di pubblicazione: 28 marzo 2018
    • Località: Houston, Texas
    • URL del libro: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/1-introduction
    • URL della sezione: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/23-4-ecology-of-protists

    © Jan 7, 2021 OpenStax. Il contenuto del libro di testo prodotto da OpenStax è concesso in licenza con una licenza Creative Commons Attribution License 4.0. Il nome OpenStax, il logo OpenStax, le copertine dei libri OpenStax, il nome OpenStax CNX e il logo OpenStax CNX non sono soggetti alla licenza Creative Commons e non possono essere riprodotti senza il previo ed espresso consenso scritto della Rice University.


    Contenuti

    Scavata sono considerati eucarioti primitivi. Sono caratterizzati da un solco di alimentazione con un flagello posizionato posteriormente, che consente loro di creare una corrente che cattura piccole particelle di cibo. [4] Il citostomo è la struttura specializzata che consente ai protisti questa funzione. Questo supergruppo Scavata include i sottogruppi Diplomonadi (Fornicata), Parabasalidi, e euglenozoi. [5]

    Diplomonadi Modifica

    Le dipolomonadi erano definite come Fornicata, ma le loro caratteristiche rimangono le stesse nonostante la loro ridenominazione. Sono protisti microaerofili. Diplomonadi erano precedentemente definiti dalla mancanza di mitocondri, ma studi recenti hanno scoperto che hanno un organello residuo mitocondriale non funzionale chiamato mitosoma. La maggior parte sono innocui tranne che per Giardia, Hexamita salmonis, e Histomonas meleagridis. Giardia provoca diarrea, Esamita salmone è un parassita dei pesci, e Histomonas meleagridis è un patogeno del tacchino.

    Giardia intestinale è un agente patogeno umano, che viene trasmesso da acqua contaminata da cisti. Provoca diarrea epidemica da acqua contaminata. Puoi dire che potresti essere infettato dall'osservazione di cisti o trofozoiti nelle feci e dal test ELISA (saggio di immunoassorbimento enzimatico). Per prevenire la contaminazione, evitare l'eventuale acqua contaminata e, se l'acqua contaminata è l'unica cosa disponibile da bere, dovrebbe essere utilizzato un filtro a sabbia lento. Uno studio ha scoperto che la clorazione dell'acqua e l'intervento nutrizionale non hanno avuto alcun effetto sull'infezione da giardia infantile. Solo gli interventi di lavaggio delle mani e di igiene igienico-sanitaria hanno ridotto i tassi di infezione nei bambini. [6]

    Esamita salmone è un comune patogeno dei pesci flagellati. I pesci infetti sono deboli, emaciati e in genere nuotano dalla loro parte. [7]

    Histomonas meleagridis è un comune agente patogeno degli uccelli che causa l'istomoniasi. I segni di istomoniasi includono riduzione dell'appetito, ali cadenti, piume spettinate ed escrementi fecali gialli. [8]

    Parabasilia Modifica

    Maggior parte Parabasalia sono endosimbionti flagellati di animali. Mancano di un citostoma distinto, il che significa che devono usare la fagocitosi per inghiottire il cibo. Ci sono due sottogruppi: Trichonympha e Trichomonadida. Trichonympha sono mutualisti obbligati di insetti mangiatori di legno come le termiti. Secernono cellulasi, che viene utilizzata per digerire il legno. Il sottogruppo successivo, Trichomonadida, non necessita di ossigeno e possiede idrogenosomi. Si riproducono solo attraverso la riproduzione asessuata e alcuni ceppi sono patogeni umani. Esistono tre tipi di parabasalia patogena: Trichomonas feto, Dientamoeba fragilis, e Trichomonas vaginalis. Trichomonas feto provoca aborto spontaneo nei bovini, Dientamoeba fragilis provoca diarrea negli esseri umani, e Trichomonas vaginalis è una malattia a trasmissione sessuale. [1]

    Trichomonas feto è un parassita che risiede nel tratto urogenitale dei bovini e provoca la tricomoniasi bovina. La tricomoniasi è una malattia a trasmissione sessuale che causa infertilità nelle giovenche. La maggior parte dell'infertilità è causata dalla morte embrionale improvvisa. [9] Vari imidazoli sono stati usati per trattare i tori infetti, ma nessuno è sicuro ed efficace. L'ipronidazolo è probabilmente il più efficace, ma spesso causa ascessi sterili nei siti di iniezione. [10]

    Dientamoeba fragilis è un parassita che vive nell'intestino crasso dell'uomo. Nessuno sa come D. fragilis si diffonde una possibilità è quella di ingerire acqua o cibo contaminati. Molte persone infette da questo parassita non mostrano segni di infezione. A volte l'infezione può essere osservata, i sintomi più comuni includono diarrea, dolori di stomaco, perdita di appetito, nausea e affaticamento. [11]

    Trichomonas vaginalis è una malattia a trasmissione sessuale. Gli uomini infetti raramente mostrano sintomi (asintomatici). Le donne infette di solito mostrano segni di dolore, infiammazione e arrossamento intorno alla vagina e un possibile cambiamento nelle perdite vaginali. Trichomonas vaginalis può essere trattata con un ciclo di antibiotici. [12]

    Euglenozoa Modifica

    La maggior parte degli euglenozoi sono fotoautotrofi, ma alcuni sono chemioorganotrofi (saprofiti). Si trovano comunemente in acqua dolce. I membri del phylum Euglenozoa hanno una pellicola di supporto, una macchia rossa chiamata stigma per orientare la cellula verso la luce, clorofilla a e b per assistere nel processo di fotosintesi, vacuoli contrattili e flagelli.

    Uno dei principali agenti patogeni del phylum Euglenozoa è Leishmania. Leishmania provoca la leishmaniosi. I sintomi della leishmaniosi includono danni sistemici e della pelle/membrana. I parassiti della Leishmania si diffondono dai flebotomi dei flebotomi nei tropici, nelle regioni subtropicali e nell'Europa meridionale. [13] Possono manifestarsi a livello cutaneo (leishmaniosi cutanea) come piaghe della pelle con crosta poche settimane dopo il morso o internamente (leishmaniosi viscerale), che colpiscono gli organi, che possono essere pericolose per la vita. La leishmaniosi cutanea può diffondersi alle membrane mucose e causare la leishmaniosi delle mucose anche anni dopo l'infezione iniziale. [14] La leishmaniosi cutanea guarisce da sola e lascia brutte cicatrici. [15] Solo la FDA approvata per la leishmaniosi viscerale è l'amfotericina B e la miltefosina orale per la diagnosi di leishmaniosi cutanea e mucosale: campioni di tessuto, midollo osseo, esami del sangue rilevano anticorpi contro il parassita per la leishmaniosi viscerale. [16] [17]

    Il secondo patogeno di questo phylum è Tripanosoma cruzi. Tripanosoma cruzi causa la malattia di Chagas ed è trasmessa dal bug reduviid, noto anche come "bug del bacio". La malattia di Chagas viene diagnosticata utilizzando un esame fisico e un esame del sangue. [18] L'unico trattamento include antiparassitari solo dal CDC, che non sono approvati dalla FDA. [19] La malattia acuta di Chagas ha un esordio rapido, i tripanosomi entrano nel flusso sanguigno, diventano amastigoti e si replicano. La malattia acuta di Chagas può essere trattata con benznidazolo o nifurtimox. La malattia di chagas cronica è asintomatica e causa il coinvolgimento delle cellule cardiache e gastrointestinali. Attualmente, ci sono solo trattamenti sperimentali per questa malattia. Sfortunatamente, i vaccini non sono efficaci con la malattia di Chagas a causa della variazione antigenica. Questo agente patogeno provoca danni al sistema nervoso.

    La malattia del sonno africana è causata da Trypanosoma brucei rhodensiense e Trypanosoma brucei gambiense, ed è trasmesso dalla mosca tse-tse. Viene diagnosticato da un esame fisico e un esame del sangue. La malattia del sonno africana provoca infiammazione interstiziale, letargia, gonfiore del cervello e morte entro uno o tre anni. Terapia farmacologica, utilizzando Eflornitina e Melarsoprol Pentamidina per T. gambiense e Suramin (Antrypol) per entrambi Trypanosoma brucei rhodensiense e Trypanosoma brucei gambiense, o combinazioni di questi farmaci, possono aiutare a curare questa malattia, ma i vaccini non possono essere usati a causa della variazione antigenica.

    amebozoa sono caratterizzati dall'uso di pseudopodi per il movimento e l'alimentazione. Questi protisti si riproducono per scissione binaria o multipla.

    Entamoebida Modifica

    Entamoebida mancano di mitocondri e possiedono mitosomi. Entamoeba histolytica è un parassita patogeno noto per causare l'amebiasi, che è la terza causa di morte parassitaria. [20] Viene diagnosticato mediante la valutazione dei campioni di feci. [21] L'amebiasi è causata dall'ingestione di cibo o acqua contaminata da feci o altri rifiuti corporei di una persona infetta, che contengono cisti, la forma dormiente del microbo. Queste cisti, raggiungendo la regione dell'ileo terminale del tratto gastrointestinale, danno luogo ad una massa di cellule proliferanti, la forma trofozoita del parassita, per eccitazione. [22] I sintomi di questa infezione includono diarrea con sangue e muco e possono alternarsi tra costipazione e remissione, dolore addominale e febbre. I sintomi possono evolvere in ameboma, colite fulminante, megacolon tossico, ulcere del colon, con conseguente perforazione e ascessi in organi vitali come fegato, polmone e cervello. L'amebiasi può essere trattata con la somministrazione di composti anti-amebici, questo spesso include l'uso di Metronidazolo, Ornidazolo, Clorochina, Secnidazolo, Nitazoxanide e Tinidazolo. Il tinidazolo può essere efficace nella cura dei bambini. [23] L'uso di terapie convenzionali per trattare l'amebiasi è spesso associato a effetti collaterali sostanziali, una minaccia per l'efficacia di queste terapie, ulteriormente aggravata dallo sviluppo della resistenza ai farmaci nel parassita. [20] La meningoencefalite e la cheratite amebica è un'ameba mangia-cervello causata da una vita libera Naeglaria e Acanthomeba. Un modo in cui questo agente patogeno può essere acquisito è immergendo le lenti a contatto nell'acqua anziché nella soluzione a contatto. Ciò si tradurrà in un'ulcerazione progressiva della cornea. [24] Questo patogeno può essere diagnosticato mediante dimostrazione di amebe in campioni clinici. Attualmente non è disponibile alcuna terapia farmacologica per la meningoencefalite amebica e la cheratite.

    Il supergruppo SAR comprende Rhizaria, Alveolata e Stramenopiles ed è caratterizzato da sottili pseudopodi che possono essere ramificati, semplici o connessi.

    Stramenopila Modifica

    Alcuni membri di Stramenopila sono alghe brune, diatomee e muffe d'acqua. Un esempio di Stramenopila sono Peronosporomiceti. L'esempio più noto di Peronosporomiceti è Phytophthora infestans. This organism caused the Great Famine of Ireland in the 1850s. [25]

    Alveolata Edit

    Alveolata is a large group, which includes Dinoflagellata, Ciliophora, and Apicomplexa. [26]

    Balantidium Coli (Balantidiasis) is an example of a member of the phylum Ciliophora. Balantidiasis is the only ciliate known to be capable of infecting humans, and swine are the primary reservoir host. [27] Balantidiasis is opportunistic and rare in Western countries. [28] Apicomplexans are parasites of animals and contain an arrangement of organelles called the apical complex. One example of an apicomplexan is Malaria. Five species of plasmodium cause malaria in animals. Malaria is transmitted by the bite of an infected female mosquito. Symptoms of malaria include: periodic chills and fever, anemia, and hypertrophy of the liver and spleen. Cerebral malaria can occur in children. In order to diagnose Malaria, doctors will look for parasites in Wright-or-Giemsa-stained red blood cells and serological tests. Treatment includes antimalarial drugs, however, resistance has been observed. New vaccines are being discovered to this day. Preventative measures that can be taken include sleeping with netting and using insecticide to prevent mosquitoes. Eimeria is another example of an apicomplexan pathogen. This pathogen causes cecal coccidiosis in chickens. Coccidiosis is a parasitic disease of the intestinal tract. [29] This disease is treated by placing anticoccidials in the chickens’ feed. It also causes malabsorption, diarrhea, and sometimes bloody diarrhea in animals. Theileria parva & T. annulata are tick-borne parasites which cause fatal East Coast fever in cattle. East Coast fever is transmitted by the bite of the three-host tick Phipicephalus appendiculatus and results in respiratory failure and death in African cattle. Most hosts of P. appendiculatus succumb to pulmonary edema and die within three weeks of infection. The severity of the infection can be lessened by treatment with antiprotozoal drugs like buparvaquone. Toxoplasma causes toxoplasmosis and can be acquired from undercooked meat or cat feces containing Toxoplasma gondii. The majority of the 60 million Americans infected with T. gondii are asymptomatic. The group most vulnerable to this pathogen are the fetuses of mothers who have been infected with the parasite for the first time during pregnancy. This can result in damage to the fetus’s brain, eyes, and other organs. Treatment is available for pregnant women and the immunosuppressed. [30] Cryptosporidiosis can be contracted through contact with water, food, soil, or surfaces contaminated with feces containing the Cryptosporidium. Immunocompromised people are the most susceptible. Cryptosporidiosis causes watery diarrhea and can resolve itself without medical intervention. It is diagnosed by examining stool samples, and diarrhea can be treated using Nitazoxanide. [31]

    Rhizaria Edit

    Plasmodiophorids and Halosporidians are two examples of parasitic Rhizaria. Plasmodiophorids cause infections in crops such as Spongospora sotterranea. They cause powdery scabs and galls and disrupt growth. Halosporidians cause infections in marine invertebrates such as Mikrocytos mackini in Pacific oysters. Mikrocytos mackini are abscesses or green pustules on palps and mantles of certain molluscs. [32]

    Il supergruppo Archaeplastida includes red algae, green algae and land plants. Each of these three groups have multicellular species and the green and red algae have many single-celled species. The land plants are not considered protists. [33]

    Red algae are primarily multicellular, lack flagella, and range in size from microscopic, unicellular to large, multicellular forms. Alcune specie di alghe rosse contengono ficoeritrine, pigmenti accessori fotosintetici che sono di colore rosso e superano la tinta verde della clorofilla, facendo apparire queste specie con varie sfumature di rosso. This group doesn’t include many pathogens. [34]

    Green algae exhibit similar features to the land plants, particularly in terms of chloroplast structure. The green algae are subdivided into the chlorophytes and charophytes. It is very rare for green algae to become parasitic.

    Prototheca moriformis belongs to the subdivision Chloroplastida. P. moriformis is a green algae that lacks chlorophyll and has turned to parasitism. It is found in sewage and the soil. P. moriformis causes a disease called protothecosis. This disease mainly infects cattle and dogs. Cattle can be affected by prototheca enteritis and mastitis. [35] Protothecosis is commonly seen in dogs it enters the body through the mouth or nose and causes infection in the intestines. Treatment with amphotericin B has been reported. [36]

    Scientists have been researching new ways to fight protozoan infections, including targeting channels and transporters involved in the diseases [37] and finding the link between a persons microbiome and their ability to resist a protozoan infection [38]


    Contenuti

    Viral Edit

    This type of pathogen is not cellular, and is instead composed of either RNA (Ribonucleic acid), or DNA (Deoxyribonucleic acid). Pathogenic viruses infiltrate host cells and manipulate the organelles within the cell such as the Ribosomes, Golgi Apparatus, and Endoplasmic Reticulum to reproduce a multitude of times which commonly results in the death of the host cell via cellular decay. All the virus's that were contained within the lipid bilayer of the cell membrane are then released into the intercellular matrix to infect neighboring cells to continue the cycle.

    The white blood cells are responsible for swallowing up the virus using a mechanism known as endocytosis within the extracellular matrix to reduce and fight the infection. The components within the white blood cell are responsible for destroying the virus and recycling it's components for the body to use.

    Bacterial Edit

    Although the vast majority of bacteria are harmless or beneficial to one's body, a few pathogenic bacteria can cause infectious diseases. The most common bacterial disease is tuberculosis, caused by the bacterium Mycobacterium tuberculosis, which affects about 2 million people mostly in sub-Saharan Africa. Pathogenic bacteria contribute to other globally important diseases, such as pneumonia, which can be caused by bacteria such as Streptococco e Pseudomonas, and foodborne illnesses, which can be caused by bacteria such as Shigella, Campylobacter, e Salmonella. Pathogenic bacteria also cause infections such as tetanus, typhoid fever, diphtheria, syphilis, and Hansen's disease. They typically range between 1 and 5 micrometers in length.

    Fungal Edit

    Fungi are a eukaryotic kingdom of microbes that are usually saprophytes, but can cause diseases in humans. Life-threatening fungal infections in humans most often occur in immunocompromised patients or vulnerable people with a weakened immune system, although fungi are common problems in the immunocompetent population as the causative agents of skin, nail, or yeast infections. Most antibiotics that function on bacterial pathogens cannot be used to treat fungal infections because fungi and their hosts both have eukaryotic cells. Most clinical fungicides belong to the azole group. The typical fungal spore size is 1-40 micrometers in length.

    Other parasites Edit

    Protozoans are single-celled eukaryotes that feed on microorganisms and organic tissues. Considered as "one-celled animal" as they have animal like behaviors such as motility, predation, and a lack of a cell wall. Many protozoan pathogens are considered human parasites as they cause a variety of diseases such as: malaria, amoebiasis, babesiosis, giardiasis, toxoplasmosis, cryptosporidiosis, trichomoniasis, Chagas disease, leishmaniasis, African trypanosomiasis (sleeping sickness), Acanthamoeba keratitis, and primary amoebic meningoencephalitis (naegleriasis).

    Parasitic worms (Helminths) are macroparasites that can be seen by the naked eye. Worms live and feed in their living host, receiving nourishment and shelter while affecting the host's way of digesting nutrients. They also manipulate the host's immune system by secreting immunomodulatory products [2] which allows them to live in their host for years. Many parasitic worms are more commonly intestinal that are soil-transmitted and infect the digestive tract other parasitic worms are found in the host's blood vessels. Parasitic worms living in the host can cause weakness and even lead to many diseases. Parasitic worms can cause many diseases to both humans and animals. Helminthiasis (worm infection), Ascariasis, and enterobiasis (pinworm infection) are few that are caused by various parasitic worms.

    Prionic Edit

    Prions are misfolded proteins that are transmissible and can influence abnormal folding of normal proteins in the brain. They do not contain any DNA or RNA and cannot replicate other than to convert already existing normal proteins to the misfolded state. These abnormally folded proteins are found characteristically in many neurodegenerative diseases as they aggregate the central nervous system and create plaques that damages the tissue structure. This essentially creates "holes" in the tissue. It has been found that prions transmit three ways: obtained, familial, and sporadic. It has also been found that plants play the role of vector for prions. There are eight different diseases that affect mammals that are caused by prions such as scrapie, bovine spongiform encephalopathy (mad cow disease) and Feline spongiform encephalopathy (FSE). There are also ten diseases that affect humans such as, Creutzfeldt–Jakob disease (CJD). [3] and Fatal familial insomnia (FFI).

    Animal pathogens Edit

    Animal pathogens are disease-causing agents of wild and domestic animal species, at times including humans. [4]

    Virulence (the tendency of a pathogen to cause damage to a host's fitness) evolves when that pathogen can spread from a diseased host, despite that host being very debilitated. An example is the malaria parasite, which can spread from a person near death, by hitching a ride to a healthy person on a mosquito that has bitten the diseased person. This is called horizontal transmission in contrast to vertical transmission, which tends to evolve symbiosis (after a period of high morbidity and mortality in the population) by linking the pathogen's evolutionary success to the evolutionary success of the host organism.

    Transmission of pathogens occurs through many different routes, including airborne, direct or indirect contact, sexual contact, through blood, breast milk, or other body fluids, and through the fecal-oral route. One of the primary pathways by which food or water become contaminated is from the release of untreated sewage into a drinking water supply or onto cropland, with the result that people who eat or drink contaminated sources become infected. In developing countries, most sewage is discharged into the environment or on cropland even in developed countries, periodic system failures result in sanitary sewer overflows.


    Eukaryome and Its Relationships with Microbiome

    Eukaryotic microbes co-evolved with mammals over millions of years and are a normal component of the microbiome from an evolutionary point of view [7,11]. Many are stable, long-term colonists rather than transient invaders [25]. The eukaryome can have strong effects on the composition and dynamics of the microbiome [14], likely with cascading consequences for our health. Although less numerous than bacteria, gut-dwelling eukaryotes are much bigger and they may have a disproportionate influence, similar to large animals in other ecosystems. For example, sharks on tropical reefs and wolves in Yellowstone have a profound effect on the entire ecosystem, and removal of these keystone species has wide consequences. It is worth testing whether targeted removal of eukaryotes—potential keystone components of the gut microbiome—in industrialized countries has contributed disproportionately to the diversity loss observed in the bacterial microbiome [12] and other negative health consequences discussed above. In summary, there are many exciting prospects for investigating potential benefits of the human eukaryome, all while keeping in mind the well-documented detrimental impact of some eukaryotic symbionts, particularly when present in large numbers and in mammalian hosts experiencing food limitation [26].


    22.4 Malattie batteriche negli esseri umani

    Alla fine di questa sezione, sarai in grado di fare quanto segue:

    • Identificare le malattie batteriche che hanno causato piaghe ed epidemie storicamente importanti
    • Descrivi il legame tra biofilm e malattie di origine alimentare
    • Spiega come l'uso eccessivo di antibiotici può creare "super bug"
    • Spiegare l'importanza di MRSA rispetto ai problemi della resistenza agli antibiotici

    Per un procariota, gli esseri umani possono essere solo un'altra opportunità abitativa. Sfortunatamente, la locazione di alcune specie può avere effetti dannosi e causare malattie. I batteri o altri agenti infettivi che causano danni ai loro ospiti umani sono chiamati agenti patogeni. Devastanti malattie e piaghe trasmesse da agenti patogeni, sia di natura virale che batterica, colpiscono gli esseri umani e i loro antenati da milioni di anni. La vera causa di queste malattie non fu compresa fino allo sviluppo del pensiero scientifico moderno e molte persone pensavano che le malattie fossero una "punizione spirituale". Solo negli ultimi secoli le persone hanno capito che stare lontano dalle persone afflitte, smaltire i cadaveri e gli effetti personali delle vittime di malattie e le pratiche igienico-sanitarie riducevano le proprie possibilità di ammalarsi.

    Gli epidemiologi studiano come vengono trasmesse le malattie e come colpiscono una popolazione. Spesso devono seguire il corso di un'epidemia, una malattia che si manifesta contemporaneamente in un numero insolitamente elevato di individui in una popolazione. Al contrario, una pandemia è un'epidemia diffusa e generalmente mondiale. Una malattia endemica è una malattia sempre presente, generalmente a bassa incidenza, in una popolazione.

    Lunga storia di malattie batteriche

    Ci sono registrazioni di malattie infettive fin dal 3000 a.C. Nel corso di diverse centinaia di anni sono state documentate numerose pandemie significative causate da batteri. Alcune delle pandemie più memorabili hanno portato al declino di città e intere nazioni.

    Nel 21° secolo, le malattie infettive rimangono tra le principali cause di morte in tutto il mondo, nonostante i progressi compiuti nella ricerca medica e nei trattamenti negli ultimi decenni. Una malattia si diffonde quando l'agente patogeno che lo provoca è passato da una persona all'altra. Affinché un agente patogeno causi una malattia, deve essere in grado di riprodursi nel corpo dell'ospite e di danneggiarlo in qualche modo.

    La peste di Atene

    Nel 430 a.C., la peste di Atene uccise un quarto delle truppe ateniesi che stavano combattendo nella grande guerra del Peloponneso e indebolì il dominio e il potere di Atene. La peste colpì le persone che vivevano nella sovraffollata Atene e le truppe a bordo delle navi che dovevano tornare ad Atene. La fonte della peste potrebbe essere stata identificata di recente quando i ricercatori dell'Università di Atene sono stati in grado di utilizzare il DNA di denti recuperati da una fossa comune. Gli scienziati hanno identificato le sequenze nucleotidiche di un batterio patogeno, Salmonella enterica sierotipo Typhi (Figura 22.20), che causa typhoid fever. 3 Questa malattia è comunemente osservata nelle aree sovraffollate e ha causato epidemie nel corso della storia documentata.

    Peste bubbonica

    Dal 541 al 750, la peste di Giustiniano, focolaio di ciò che era probabile piaga bubbonica, ha eliminato da un quarto a metà della popolazione umana nella regione del Mediterraneo orientale. La popolazione in Europa è diminuita del 50 percento durante questa epidemia. Sorprendentemente, la peste bubbonica avrebbe colpito l'Europa più di una volta!

    La peste bubbonica è causata dal batterio Yersinia pestis. Una delle pandemie più devastanti attribuite alla peste bubbonica fu la Morte Nera (1346-1361). Si pensa abbia avuto origine in Cina e si sia diffuso lungo la Via della Seta, una rete di rotte commerciali terrestri e marittime, verso la regione del Mediterraneo e l'Europa, trasportato da pulci che vivevano su ratti neri che erano sempre presenti sulle navi. La Peste Nera è stata probabilmente chiamata per la necrosi tissutale (Figura 22.21c) che può essere uno dei sintomi. I "bubboni" della peste bubbonica erano aree di tessuto linfatico dolorosamente gonfie. UN forma polmonare della peste, trasmessa dalla tosse e dagli starnuti di individui infetti, si diffonde direttamente da uomo a uomo e può causare la morte entro una settimana. La forma polmonare fu responsabile della rapida diffusione della peste nera in Europa. The Black Death reduced the world’s population from an estimated 450 million to about 350 to 375 million. La peste bubbonica colpì ancora Londra a metà del 1600 (Figura 22.21). Nei tempi moderni, ogni anno in tutto il mondo si verificano da 1.000 a 3.000 casi di peste e una forma "silvatica" di peste, trasmessa da pulci che vivono su roditori come cani della prateria e furetti dai piedi neri, infetta da 10 a 20 persone all'anno nel sud-ovest americano. . Although contracting bubonic plague before antibiotics meant almost certain death, the bacterium responds to several types of modern antibiotics, and mortality rates from plague are now very low.

    Link all'apprendimento

    Guarda un video sulla comprensione moderna della peste nera, la peste bubbonica in Europa nel XIV secolo.

    Migrazione di malattie verso nuove popolazioni

    Una delle conseguenze negative dell'esplorazione umana è stata l'accidentale "guerra biologica" che è risultata dal trasporto di un agente patogeno in una popolazione che non era stata precedentemente esposta ad esso. Nel corso dei secoli, gli europei hanno avuto la tendenza a sviluppare un'immunità genetica alle malattie infettive endemiche, ma quando i conquistatori europei hanno raggiunto l'emisfero occidentale, hanno portato con sé batteri e virus che causano malattie, che hanno innescato epidemie che hanno completamente devastato molte diverse popolazioni di nativi americani, che avevano nessuna resistenza naturale a molte malattie europee. È stato stimato che fino al 90% dei nativi americani è morto di malattie infettive dopo l'arrivo degli europei, rendendo la conquista del Nuovo Mondo una conclusione scontata.

    Malattie emergenti e riemergenti

    La distribuzione di una particolare malattia è dinamico. I cambiamenti nell'ambiente, nell'agente patogeno o nella popolazione ospite possono avere un impatto drammatico sulla diffusione di una malattia. Secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), una malattia emergente (Figura 22.22) è una malattia che è apparsa per la prima volta in una popolazione o che potrebbe essere esistita in precedenza ma sta rapidamente aumentando di incidenza o di estensione geografica. Questa definizione include anche malattie riemergenti che prima erano sotto controllo. Circa il 75% delle malattie infettive emergenti di recente che colpiscono l'uomo sono malattie zoonotiche. Le zoonosi sono malattie che infettano principalmente gli animali ma possono essere trasmesse all'uomo, alcune sono di origine virale e altre sono di origine batterica. La brucellosi è un esempio di zoonosi procariotica che sta riemergendo in alcune regioni, e necrotizing fasciitis (comunemente noto come batteri carnivori) è aumentato di virulenza negli ultimi 80 anni per ragioni sconosciute.

    Alcune delle attuali malattie emergenti non sono in realtà nuove, ma sono malattie che sono state catastrofiche in passato (Figura 22.23). Hanno devastato le popolazioni e si sono addormentati per un po', solo per tornare, a volte più virulenti di prima, come nel caso della peste bubbonica. Altre malattie, come la tubercolosi, non sono mai state debellate ma sono rimaste sotto controllo in alcune regioni del mondo fino a quando non sono tornate, soprattutto nei centri urbani con alte concentrazioni di persone immunocompromesse. L'OMS ha identificato alcune malattie la cui ricomparsa mondiale dovrebbe essere monitorata. Tra queste ci sono tre malattie virali (febbre dengue, febbre gialla e zika) e tre malattie batteriche (difterite, colera e peste bubbonica). La guerra contro le malattie infettive non ha una fine prevedibile.

    Foodborne Diseases

    Prokaryotes are everywhere: They readily colonize the surface of any type of material, and food is not an exception. Il più delle volte, i procarioti colonizzano il cibo e le attrezzature per la lavorazione degli alimenti sotto forma di a biofilm, come abbiamo discusso in precedenza. Outbreaks of bacterial infection related to food consumption are common. Una malattia di origine alimentare (comunemente chiamata "intossicazione alimentare") è una malattia derivante dal consumo di batteri patogeni, virus o altri parassiti che contaminano il cibo. Sebbene gli Stati Uniti dispongano di una delle forniture alimentari più sicure al mondo, i Centri statunitensi per il controllo e la prevenzione delle malattie (CDC) hanno riferito che "76 milioni di persone si ammalano, più di 300.000 sono ricoverate in ospedale e 5.000 americani muoiono ogni anno per cause di origine alimentare". malattia."

    The characteristics of foodborne illnesses have changed over time. In passato era relativamente comune sentire parlare di casi sporadici di botulismo, la malattia potenzialmente fatale prodotta da una tossina del batterio anaerobico Clostridium botulinum. Alcune delle fonti più comuni di questo batterio erano cibi in scatola non acidi, sottaceti fatti in casa e carne e salsicce lavorate. La lattina, il barattolo o la confezione hanno creato un ambiente anaerobico adatto dove Clostridio could grow. Proper sterilization and canning procedures have reduced the incidence of this disease.

    Mentre le persone possono tendere a pensare alle malattie di origine alimentare come associate agli alimenti di origine animale, la maggior parte dei casi è ora collegata alla produzione. Ci sono state gravi epidemie legate ai prodotti agricoli associate agli spinaci crudi negli Stati Uniti e ai germogli di verdura in Germania, e questi tipi di epidemie sono diventati più comuni. The raw spinach outbreak in 2006 was produced by the bacterium E. coli sierotipo O157:H7. Un sierotipo è un ceppo di batteri che trasporta una serie di antigeni simili sulla sua superficie cellulare e spesso ci sono molti sierotipi diversi di una specie batterica. Maggior parte E. coli non sono particolarmente pericolosi per l'uomo, ma il sierotipo O157:H7 può causare diarrea sanguinolenta ed è potenzialmente fatale.

    Tutti i tipi di cibo possono essere potenzialmente contaminati da batteri. Recent outbreaks of Salmonella reported by the CDC occurred in foods as diverse as peanut butter, alfalfa sprouts, and eggs. Un focolaio mortale in Germania nel 2010 è stato causato da E. coli contaminazione dei germogli di verdura (Figura 22.24). Il ceppo che ha causato l'epidemia è risultato essere un nuovo sierotipo non precedentemente coinvolto in altri focolai, il che indica che E. coli è in continua evoluzione. Focolai di listeriosi, dovuti alla contaminazione di carni, formaggi crudi e verdure congelate o fresche con Listeria monocytogenes, stanno diventando più frequenti.

    Biofilm e malattie

    Ricordiamo che i biofilm sono comunità microbiche molto difficili da distruggere. Sono responsabili di malattie come la malattia del legionario, l'otite media (infezioni dell'orecchio) e varie infezioni nei pazienti con fibrosi cistica. Producono placca dentale e colonizzano cateteri, protesi, dispositivi transcutanei e ortopedici, lenti a contatto e dispositivi interni come pacemaker. Si formano anche in ferite aperte e tessuti bruciati. Negli ambienti sanitari, i biofilm crescono su macchine per emodialisi, ventilatori meccanici, shunt e altre apparecchiature mediche. Infatti, il 65 per cento di tutte le infezioni acquisite in ospedale (infezioni nosocomiali) sono attribuite ai biofilm. I biofilm sono anche legati a malattie contratte dal cibo perché colonizzano le superfici delle foglie e della carne degli ortaggi, così come le attrezzature per la lavorazione degli alimenti non adeguatamente pulite.

    Le infezioni da biofilm si sviluppano gradualmente e potrebbero non causare sintomi immediati. Raramente vengono risolti dai meccanismi di difesa dell'ospite. Una volta stabilita un'infezione da un biofilm, è molto difficile da sradicare, perché i biofilm tendono ad essere resistenti alla maggior parte dei metodi utilizzati per controllare la crescita microbica, compresi gli antibiotici. La matrice che lega le cellule ad un substrato e ad un altro protegge le cellule da antibiotici o farmaci. Inoltre, poiché i biofilm crescono lentamente, sono meno sensibili agli agenti che interferiscono con la crescita cellulare. È stato riportato che i biofilm possono resistere fino a 1.000 volte le concentrazioni di antibiotici utilizzate per uccidere gli stessi batteri quando sono a vita libera o planctonici. Pertanto, una dose di antibiotico così grande danneggerebbe il paziente, gli scienziati stanno lavorando a nuovi modi per sbarazzarsi dei biofilm.

    Antibiotici: stiamo affrontando una crisi?

    La parola antibiotic comes from the Greek anti che significa "contro" e bios che significa "vita". Un antibiotico è una sostanza chimica, prodotta dai microbi o sinteticamente, che è ostile o impedisce la crescita di altri organismi. I media di oggi spesso affrontano le preoccupazioni su una crisi antibiotica. Gli antibiotici che in passato curavano facilmente le infezioni batteriche stanno diventando obsoleti? Are there new “superbugs”—bacteria that have evolved to become more resistant to our arsenal of antibiotics? Is this the beginning of the end of antibiotics? Tutte queste domande sfidano la comunità sanitaria.

    Una delle principali cause di resistenza agli antibiotici nei batteri è la sovraesposizione agli antibiotici. L'uso imprudente ed eccessivo di antibiotici ha portato alla selezione naturale di forme resistenti di batteri. The antibiotic kills most of the infecting bacteria, and therefore only the resistant forms remain. These resistant forms reproduce, resulting in an increase in the proportion of resistant forms over non-resistant ones. Oltre alla trasmissione dei geni di resistenza alla progenie, il trasferimento laterale dei geni di resistenza sui plasmidi può diffondere rapidamente questi geni attraverso una popolazione batterica. Un grave uso improprio degli antibiotici è nei pazienti con infezioni virali come raffreddori o influenza, contro i quali gli antibiotici sono inutili. Another problem is the excessive use of antibiotics in livestock. The routine use of antibiotics in animal feed promotes bacterial resistance as well. In the United States, 70 percent of the antibiotics produced are fed to animals. Questi antibiotici vengono somministrati al bestiame a basse dosi, che massimizzano la probabilità di sviluppare resistenza e questi batteri resistenti vengono facilmente trasferiti agli esseri umani.

    Link all'apprendimento

    Guarda un recente notiziario sul problema della somministrazione di routine di antibiotici al bestiame e ai batteri resistenti agli antibiotici.

    Uno dei Superbug: MRSA

    L'uso imprudente degli antibiotici ha aperto la strada all'espansione di popolazioni batteriche resistenti. Per esempio, Staphylococcus aureus, spesso chiamato "stafilococco", è un batterio comune che può vivere nel corpo umano e di solito è facilmente curabile con antibiotici. Tuttavia, un ceppo molto pericoloso, resistente alla meticillina Staphylococcus aureus (MRSA) ha fatto notizia negli ultimi anni (Figura 22.25). Questo ceppo è resistente a molti antibiotici comunemente usati, tra cui meticillina, amoxicillina, penicillina e oxacillina. L'MRSA può causare infezioni della pelle, ma può anche infettare il flusso sanguigno, i polmoni, il tratto urinario o i siti di lesione. Sebbene le infezioni da MRSA siano comuni tra le persone nelle strutture sanitarie, sono apparse anche in persone sane che non sono state ricoverate in ospedale, ma che vivono o lavorano in popolazioni ristrette (come personale militare e prigionieri). I ricercatori hanno espresso preoccupazione per il modo in cui quest'ultima fonte di MRSA si rivolge a una popolazione molto più giovane di quella che risiede nelle strutture di assistenza. The Journal of the American Medical Association ha riferito che, tra le persone affette da MRSA nelle strutture sanitarie, l'età media è di 68 anni, mentre le persone con "MRSA associato alla comunità" (CA-MRSA) hanno un'età media di 23. 4

    In sintesi, la comunità medica sta affrontando una crisi antibiotica. Some scientists believe that after years of being protected from bacterial infections by antibiotics, we may be returning to a time in which a simple bacterial infection could again devastate the human population. I ricercatori stanno sviluppando nuovi antibiotici, ma occorrono molti anni di ricerca e sperimentazioni cliniche, oltre a investimenti finanziari di milioni di dollari, per generare un farmaco efficace e approvato.

    Connessione di carriera

    Epidemiologist

    Epidemiology is the study of the occurrence, distribution, and determinants of health and disease in a population. Fa quindi parte della sanità pubblica. An epidemiologist studies the frequency and distribution of diseases within human populations and environments.

    Epidemiologists collect data about a particular disease and track its spread to identify the original mode of transmission. They sometimes work in close collaboration with historians to try to understand the way a disease evolved geographically and over time, tracking the natural history of pathogens. Raccolgono informazioni da cartelle cliniche, interviste ai pazienti, sorveglianza e qualsiasi altro mezzo disponibile. Tali informazioni vengono utilizzate per sviluppare strategie, come le vaccinazioni (Figura 22.26), e progettare politiche di sanità pubblica per ridurre l'incidenza di una malattia o per prevenirne la diffusione. Epidemiologists also conduct rapid investigations in case of an outbreak to recommend immediate measures to control it.