I Clostridi - prima parte [Appunti di Microbiologia]

Clostridi - prima parte

Regnum: Bacteria
Phylum: Firmicutes
Classis: Clostridia
Ordo: Clostridiales
Familia: Clostridiaceae
Genus: Clostridium

Caratteristiche generali:

• bacilli Gram positivi;


• anaerobi obbligati;


• sporigeni;


• acapsulati;


• generalmente mobili (tramite flagelli peritrichi);


• alcune specie sono patogene per l'uomo (per produzione di esotossine);


• mancano di citocromi e catalasi;


• producono ATP mediante fosforilazione da substrato;


• fermentano zuccheri, cellulosa e amminoacidi;


• producono esotossine;


• ubiquitari, molte specie fanno parte della flora normale di uomo e animali;


• normalmente saprofiti.

I clostridi possono essere invasivi o non invasivi. Le specie invasive (C. perfrigens) producono enzimi istolitici ed hanno azione patogena locale (generalizzata solo in casi gravi); le specie non invasive hanno azione patogena dovuta alla produzione di potenti esotossine (C. tetani, C. botulinum).

Le neurotossine dei clostridi (CNT) agiscono come proteasi zinco-dipendenti che causano il blocco della neuro-esocitosi.



Sono responsabili di diverse patologie importanti:

• Tetano (C. tetani);


• Botulismo (C. botulinum);


• Gangrena gassosa (C. perfrigens);


• Colite pseudomembranosa (C. difficile).

L'azione patogena può essere conseguente a:

• infezione da parte di cellule vegetative o spore (C. tetani, C. perfrigens);


• assunzione di tossine per via alimentare (C. botulinum).

Clostridium tetani

Agente eziologico del tetano, si trova nel suolo e nell'intestino e feci di molti animali. Nell'uomo può transitare nella flora intestinale.

Il C. tetani si caratterizza per le spore terminali dalla tipica forma di bacchetta da tamburo. I bacilli hanno una risposta variabile alla colorazione di Gram.

Il Tetano

Il Tetano (parola di derivazione greca che significa "rigidità") é una malattia di notevole gravità, con un tasso di mortalità molto elevato (40-70%). L'infezione tetanica non é invasiva ed é la conseguenza della secrezione di una potente esotossina, la tossina tetanica (chiamata anche tetanospasmina). La vaccinazione contro il tetano é obbligatoria nei paesi sviluppati, compresa l'Italia, mentre nei paesi in via di sviluppo si verificano casi di tetano neonatale trasmesso dalle madri non immuni attraverso il cordone ombelicale.

La tossina tetanica

La tossina tetanica é una tossina AB a codificazione plasmidica ad azione ADP-ribosilante. È una delle tre sostanze più velenose al mondo insieme alla tossina botulinica e alla tossina difterica. Viene prodotta dalle cellule in fase di crescita attiva ma rilasciata solo in seguito alla lisi cellulare. La tossina é termolabile (a 56°C per cinque minuti) ed ossigenolabile; può essere convertita in tossoide con trattamento a 60°C con formalina (metodo utilizzato anche per la preparazione di vaccini).

Patogenesi del tetano

• contaminazione da parte delle spore di ferite profonde o lacero-contuse (lesioni traumatiche, ustioni) con necrosi tissutale o scarso apporto di ossigeno;


• germinazione spore e produzione di esotossina. L'infezione rimane localizzata;


• la tossina migra lungo i cilindrassi dei nervi motori in direzione centripeta e raggiunge il sistema nervoso centrale (corna anteriori del midollo spinale);


• blocco della trasmissione dell'impulso nervoso a livello delle sinapsi inibitorie;


• paralisi spastica dei muscoli scheletrici volontari.

Prevenzione e trattamento

• vaccinazione (inclusa nel trivalente DTP);


• somministrazione di antitossina umana (ma efficacia dubbia) insieme ad anatossina,


• miorilassanti e sedativi.

Clostridium botulinum

Agente eziologico del botulismo, si trova nel suolo, nei sedimenti di laghi e paludi, nei vegetali in putrefazione, nelle acque superficiali e, occasionalmente, nell'intestino di alcuni animali (uccelli, mammiferi e pesci). Può infettare gli animali attraverso soluzioni di continuità della mucosa orale o per ingestione di foraggio contaminato. Le spore sono sub-terminali.

Il batterio cresce bene a pH neutro o comunque non inferiore a 4,5.

[caption id="" align="aligncenter" width="505"] Immagine di C. botulinum (ingrandita 5X) coltivato per 72h in agar sangue. Foto by https://phil.cdc.gov[/caption]

Neurotossina botulinica

La sua struttura prevede una catena polipeptidica di 150 kDa, successivamente divisa nelle due componenti: una catena leggera di 50 kDa (A) e una catena pesante di 100 kDa (B) con un atomo di zinco legato alla catena leggera. È un'endopeptidasi zinco-dipendente, che taglia specifiche proteine coinvolte nel rilascio dei neurotrasmettitori. Ha un'azione miorilassante e non tutti i ceppi la producono. La tossina botulinica é un potente veleno (dose letale per l'uomo 1-2 µg) a codificazione fagica o plasmidica.

Ne esistono 7 diverse varianti immunologiche, identificate con lettere dalla A alla G. Le più frequenti nell'uomo sono A, B (entrambe si trovano in diversi tipi di alimenti) ed E (prevalentemente nei prodotti ittici). Per struttura e funzione é simile alla tossina tetanica (tossina AB, ADP-ribosilante) ma colpisce diverse cellule bersaglio, ossia il sistema nervoso periferico, i motoneuroni a livello delle giunzioni neuromuscolari.

La tossina botulinica ha avuto un largo uso sia in ambito bellico che in quello terapeutico (per la cura di distonie come torcicollo, crampo dello scrivano, disfonia laringea, ma anche spasticità, movimenti involontari, iperidrosi) ed estetico (anche se in quest'ultimo caso gli effetti hanno breve durata ed il prezzo del trattamento é piuttosto elevato. Inoltre possono insorgere allergie).

L'azione tossica della tossina botulinica provoca botulismo (da botulus, salsiccia), che può essere:

• alimentare (intossicazione);


• infantile (infezione);


• da ferita (infezione).

[caption id="" align="aligncenter" width="460"] Colonie di C. botulinum coltivate su agar sangue. Foto credits: https://phil.cdc.gov[/caption]

Botulismo alimentare

È un'intossicazione, causata dall'ingestione di alimenti contenenti la tossina preformata (cibi poco cotti, carni crude, conserve mal sterilizzate, in cui le spore germinano e producono la tossina). Le spore resistono a 100°C anche per 3-5 ore. La resistenza diminuisce a pH acido o ad alte concentrazioni saline.

La prevenzione del botulismo é uno degli obiettivi principali dei procedimenti di conservazione degli alimenti.

I sintomi sono caratteristici:

• offuscamento visivo;


• pupille dilatate;


• diplopia;


• difficoltà nel linguaggio;


• diminuzione della salivazione;


• diminuzione della salivazione;


• secchezza delle fauci;


• difficoltà nella deglutizione;


• arresto respiratorio;


• arresto cardiaco.

Nel sangue di quei soggetti che guariscono da botulismo, non sono presenti antitossine. L'asino é uno dei pochi esseri viventi ad esserne immune.

Botulismo infantile

Colpisce i bambini di età inferiore ai 6 mesi di vita; é causato da cibi contaminati da spore che a livello intestinale germineranno, producendo la tossina. Il veicolo di diffusione più frequente é il miele.

Botulismo da ferita

Molto raro, é causato dalla germinazione di spore e produzione di tossina in corrispondenza di lesioni traumatiche contaminate da terriccio e/o tessuto necrotico.

Diagnosi da laboratorio

L'isolamento di C. botulinum viene eseguito raramente ma la presenza della tossina può essere evidenziata nel siero di pazienti o nei residui alimentari.