RICERCA ITALIANA     

Interazioni batterio-cellula ospite: analisi genetica e molecolare di meccanismi di virulenza di patogeni enterici di rilevanza clinica con particolare riferimento alla loro capacità di alterare a proprio vantaggio la risposta immune innata dell’ospite.

Università degli Studi di Sassari

Abstract

L’organismo umano vive in simbiosi con un numero considerevole di batteri (commensali) presenti nell’intestino (omeostasi). Allo stesso tempo possiede numerosi sistemi specifici (“sensing signalling patways”) in grado di innescare la risposta innata nei confronti di intrusioni di batteri patogeni nella barriera intestinale. L’organismo possiede un fine sistema regolativo che permette all’organismo di riconoscere quando si trova di fronte batteri commensali e di scatenare invece una reazione estremamente decisa quando un patogeno invade la mucosa intestinale. Appare evidente che la comprensione dei meccanismi alla base di tale fenomeno sono di cruciale importanza per capire le complicate interazioni che intercorrono tra microrganismi e sistema immunitario.
Si ritiene che i commensali contribuiscano a mantenere uno stato costante di “infiammazione fisiologica” del tessuto intestinale, una situazione che non presenta risvolti clinici rilevanti ma che è sufficiente a limitare l’invasione della mucosa da parte di questi batteri. I patogeni enterici invece hanno evoluto strategie sofisticate per sovvertire la risposta immunitaria in modo da modularla a proprio vantaggio, al fine di creare le condizioni migliori per la loro sopravvivenza e per quella dell’ospite, un compromesso che deriva probabilmente da un lungo processo co-evolutivo dei patogeni (acquisizione e perdita di geni specifici) e dell’organismo ospite.
La colonizzazione dell’intestino da parte di un >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Pietro Cappuccinelli Università degli Studi di SASSARI

Obiettivo del Programma di Ricerca

Lo studio dei meccanismi genetici e molecolari alla base dell'interazione ospite-patogeno è fondamentale per la comprensione della dinamica dei processi infettivi e per lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche. Questo programma mira a caratterizzare a livello molecolare aspetti importanti di meccanismi di patogenicità di patogeni enterici di rilevanza clinica (Salmonella, S. flexneri, EIEC, EPEC, M. avium subsp. paratubercolosis, V. cholerae, etc.). I "pathway" di virulenza analizzati, che costituiscono temi comuni dei meccanismi di virulenza di patogeni enterici diversi sono: 1) la capacità di indurre alterazioni citoscheletriche che favoriscono l’internalizzazione del microrganismo, il movimento intra- ed inter-cellulare e la loro capacità di superare le difese immunitarie; 2) la capacità di alterare la risposta immunitaria e di indurre la migrazione dei PMN; 3) la capacità di indurre l'espressione ed il rilascio di molecole pro-infiammatorie ed immuno-modulatorie; 4) la capacità di modulare l’espressione dei recettori Toll-like; 5) la capacità di indurre la risposta infiammatoria; 6) lo studio della diffusione di elementi genetici mobili (integroni, etc.) sui quali sono localizzati geni di virulenza ed antibiotico-resistenza.
I risultati attesi avranno una ricaduta positiva sia per l’avanzamento delle conoscenze sui meccanismi di patogenicità microbica che per la messa a punto di nuove molecole ad attività antibatterica e per nuovi vaccini. >>>

Risultati parziali attesi

I risultati attesi da questo progetto di ricerca sono stati già specificati nei differenti punti nei quali è articolato il progetto. Per sintetizzare, riassumiamo quì di seguito i risultati attesi per ciascuna UO insieme a valutazioni circa il loro ruolo sull’avanzamento delle nostre conoscenze di base e le eventuali ricadute applicative.

I risultati che l’UO1 si propone di ottenere consistono essenzialmente nell’identificare e caratterizzare elementi genetici mobili presenti in ceppi di Salmonella e Vibrio, di recente isolamento clinico, codificanti geni di antibiotico-resistenza e geni associati alla virulenza. Attraverso tecniche di genica molecolare, elementi genetici mobili codificanti questi putativi geni di virulenza saranno trasferiti in ceppi batterici di riferimento e la loro funzione analizzata in esperimenti in vivo (infezioni sperimentali su animali da laboratorio) ed in vitro (Real Time PCR, "microarray", infezione di linee cellulari epiteliali in coltura, etc.).
L’identificazione e la caratterizzazione genetica e molecolare di questi elementi genetici mobili non soltanto avrà ricadute positive sulle nostre conoscenze riguardanti l’evoluzione di questi importanti patogeni enterici, ma anche permetterà di affinare misure atte alla prevenzione della loro disseminazione.


L’UO2, prendendo come modello sperimentale ceppi di S. flexneri ed EIEC, si propone di identificare e caratterizzare geni AVR la cui >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

L’epitelio intestinale, oltre che partecipare alle funzioni digestive di scambio di acqua ed elettroliti, costituisce una barriera che separa i tessuti dell’ospite dall’ambiente esterno. Tale barriera protegge in modo efficace l’organismo dall’invasione e dalla disseminazione dei batteri commensali e dei patogeni enterici eventualmente presenti nel lume intestinale. L’impermeabilità del tessuto intestinale è garantita dai tre distinti tipi di attività di barriera: una barriera fisica, la barriera costituita dall’immunità innata e quella dell’immunità adattativa (1). Tuttavia anche se estremamente efficiente, tale barriera non è assoluta e si instaurano interazioni (“crosstalk”) tra i microrganismi e le cellule epiteliali della mucosa intestinale. Poichè microrganismi sono costantemente prelevati dal lume intestinale e trasportati nei follicoli linfatici dove vengono in contatto con il sistema immunitario, un lungo processo co-evolutivo, sia dei primati che dei batteri commensali, ha probabilmente portato all’instaurarsi di una stato di mutualismo o di “tolleranza microbica” tra i batteri e la mucosa intestinale, attraverso meccanismi estremamente complessi che soltanto recentemente si inizia a comprendere (1, 2).
Per quanto riguarda i patogeni enterici, i vertebrati sono costantemente a rischio di contrarre infezioni e per questo hanno evoluto complessi ed efficienti sistemi di immuno-difesa in grado di eliminarli efficacemente. D’altra parte, anche i patogeni >>>