Clostridium

Generalità

Clostridium è l'appellativo di un genere di batteri Gram-positivi con particolari caratteristiche, tra cui l'anaerobiosi obbligata, l'esistenza in natura sia allo stato vegetativo che in forma di spora, la grande diffusione nell'ambiente e la forma bastoncellare.
ClostridiumAl genere Clostridium appartengono famosi batteri patogeni, come Clostridium tetani, Clostridium botulinum, Clostridium difficile e Clostridium perfringens.

Cos'è un Clostridium?

Clostriudium è il nome di un genere di batteri Gram-positivi, anaerobi obbligati, sporigeni, simili, nella forma, a un bastoncello (forma bastoncellare).


Classificazione scientifica del genere batterico Clostridium
Dominio: Prokaryota
Regno: Bacteria
Phylum: Firmicutes
Classe: Clostridia
Ordine: Clostridiales
Famiglia: Clostridiaceae
Genere: Clostridium

I Clostridium  sono anaerobi obbligati: cosa significa?

Un batterio è detto anaerobio obbligato, quando

  • Le sue capacità di crescita e replicazione avvengono soltanto in assenza di ossigeno molecolare;
  • La presenza di ossigeno molecolare rappresenta una minaccia alla sua sopravvivenza.

Per i batteri del genere Clostridium, l'assenza di ossigeno molecolare rappresenta la condizione che permette e giustifica l'assunzione del cosiddetto stato vegetativo.
In microbiologia, per stato vegetativo di un batterio, s'intende lo stato attivo di un batterio, quello in cui è in grado di crescere e replicarsi.
Come si vedrà più avanti, dipendono dall'assenza/presenza di ossigeno molecolare anche altre importanti funzioni dei batteri del genere Clostridium.


In ambito microbiologico, prende il nome di anaerobiosi la condizione di vita di quegli organismi, la cui esistenza non dipende dalla presenza di ossigeno molecolare o è impossibile in presenza di ossigeno molecolare

I Clostridium sono sporigeni: cosa significa?

Un batterio è detto sporigeno, quando può trasformarsi in spora o dare origine a spore.
Per i batteri del genere Clostridium, la spora rappresenta tipicamente una forma di vita quiescente non replicativa, alternativa al cosiddetto stato vegetativo, assunta per sopravvivere a lungo in ogni condizione, anche la più avversa; le spore dei Clostridium, infatti, sono molto resistenti e riescono a difendersi egregiamente dal calore intenso, dalle temperature più basse, dagli antisettici più potenti nonché da quella condizione che rende impossibile la vita degli stessi Clostridium in stato vegetativo: la presenza di ossigeno.
L'esempio più emblematico di quanto appena affermato è Clostridium tetani, una delle tante specie di Clostridium esistenti in natura, famoso in quanto è l'agente eziologico del tetano.


Nota microbiologica

In microbiologia, il passaggio di un batterio dallo stato vegetativo a quello di spora è detto sporogenesi, mentre la trasformazione opposta – quella da spora a microrganismo in stato vegetativo – è conosciuta come germinazione.

Origine del nome

La parola “Clostridium” deriva dal termine greco “kloster” (κλωστήρ), che significa “mandrino” o “fuso”.
L'impiego di una parola con tale origine etimologia è legato, com'è facilmente intuibile, al tipico aspetto fusiforme bastoncellare dei batteri appartenenti al genere Clostridium.

Caratteristiche

Della anaerobiosi obbligata, della capacità sporigena e della forma a bastoncello si è già ampiamente parlato.
In queste sede, quindi, saranno oggetto di discussione le rimanenti caratteristiche più importanti di un tipico Clostridium: dimensioni, forma delle spore, movimento, habitat e capacità tossiche.

Dimensioni

In natura, esistono Clostridium la cui lunghezza può andare da 0,3 a 2 micrometri e Clostridium la cui lunghezza può oscillare tra 1,5 e 20 micrometri.
Quindi, per quanto concerne le dimensioni dei Clostridium, c'è notevole variabilità.

Forma delle spore

Le spore dei batteri del genere Clostridium possiedono una caratteristica forma a bottiglia.

Movimento

I batteri del genere Clostridium sono dotati di una certa motilità, derivante da una serie di flagelli sparsi un po' su tutta loro superficie.
In microbiologia, batteri con una siffatta distribuzione dei flagelli sono detti batteri peritrichi.

Habitat

Di norma, i batteri del genere Clostridium sono ubiquitari; del resto, possono ritrovarsi un po' ovunque:

  • Nel terreno;
  • Nella polvere;
  • Nelle acque reflue;
  • Nei sedimenti marini;
  • Nel tratto intestinale di animali erbivori (es: cavalli, bovini e capre) e in quello di altri animali come cani, gatti, galline ecc.;
  • Nelle feci dei suddetti animali e nel letame che se ne può produrre;
  • Nel tratto intestinale dell'essere umano;
  • Ecc.

Capacità patogene: le tossine

In stato vegetativo, alcuni batteri del genere Clostridium sono in grado di produrre sostanze dagli effetti patogeni nei confronti dell'essere umano.
Generalmente di natura proteica, tali sostanze prendono il nome di tossine.

Un Clostridium non è un Bacillus

Molte persone confondono i batteri del genere Clostridium con i batteri del genere Bacillus (i cosiddetti bacilli), probabilmente perché entrambi questi generi appartengono allo stesso phylum dei Firmicutes.
Date le notevoli differenze esistenti tra un Clostridium e un Bacillus, confondere questi due generi batterici è decisamente grave.
Nel riquadro sottostante, l'articolo riporta le suddette diversità.


Clostridium Bacillus
Cresce e si replica in condizione di anaerobiosi Cresce e si replica in presenza di ossigeno (aerobiosi)
Produce spore a forma di bottiglia Produce spore oblunghe
Non produce l'enzima catalasi Secerne la catalasi, enzima che distrugge i prodotti tossici risultanti dal metabolismo dell'ossigeno

Specie

Secondo gli ultimi studi microbiologici, in natura esistono più di 100 specie di batteri appartenenti al genere Clostridium.
Tra tutte queste specie di Clostridium, le più importanti, considerati anche gli effetti patogeni che possono avere sull'uomo, sono:

  • Clostridium botulinum
  • Clostridium difficile
  • Clostridium perfringens
  • Clostridium tetani
  • Clostridium sordellii

Altre specie di Clostridium:

  • Clostridium thermocellum
  • Clostridium acetobutylicum
  • Clostridium butyricum
  • Clostridium histolyticum
  • Clostridium ljungdahlii
  • Clostridium beijerinckii
  • Clostridium diolis

Clostridium botulinum

Clostridium botulinum è l'agente batterico responsabile, nell'essere umano, attraverso 4 delle sue 7 tossine, di un'infezione molto pericolosa e potenzialmente mortale, il cui nome è botulismo.
Il botulismo determina, dapprima, sintomi quali diarrea, forti dolori addominali, nausea e vomito; quindi, in un secondo momento, provoca disturbi ben più seri, come alterazioni della vista, secchezza delle fauci ed episodi di paralisi flaccida con severe ripercussioni sulle capacità di deglutizione, fonazione, masticazione e respirazione.
Tra i malati di botulismo, la causa principale di morte è l'asfissia dovuta alle ripercussioni che la paralisi flaccida ha sulla capacità respiratoria.

LE TOSSINE DI CLOSTRIDIUM BOTULINUM

Conosciute anche come tossine botuliniche, le tossine di Clostridium botulinum responsabili del botulismo nell'essere umano sono tra i più noti esempi di neurotossine, ossia di tossine che, per via di un tropismo nei confronti del sistema nervoso, riescono a introdursi nei neuroni, raggiungere strutture importanti come l'encefalo e il midollo spinale, e, infine, alterare le funzioni di tali strutture.

VIE DI CONTAGIO

Clostridium botulinum può infettare l'essere umano e produrre il botulismo in almeno tre modi differenti:

  • Attraverso l'ingestione di cibo contaminato dalle sue neurotossine;
  • Attraverso ferite cutanee successive alla penetrazione di corpi estranei, come per esempio chiodi, schegge o spine, contaminati dalle sue spore. In tali frangenti, affinché abbia luogo la germinazione delle spore di Clostridium botulinum è indispensabile che le ferite cutanee non siano esposte all'aria, cioè non vi circoli ossigeno all'interno;
  • Attraverso l'ingestione di cibo contaminato dalle sue spore, le quali, una volta nell'apparato gastroenterico, germinano e producono le neurotossine. Questa situazione interessa quasi esclusivamente il neonato, tant'è che la forma di botulismo derivante è nota ai più come botulismo infantile.

Clostridium difficile

Clostridium difficile è l'agente batterico responsabile, nell'essere umano, attraverso due tossine, di una temibile forma di colite (infiammazione dell'intestino), nota come colite pseudomembranosa.
Caratterizzata dalla necrosi degli enterociti (ossia le cellule intestinali), la colite pseudomembranosa interessa in genere i tratti d'intestino colon retto e colon sigma, e determina sintomi quali diarrea acquosa (sintomo caratteristico), crampi e dolori addominali, febbre, nausea, anoressia, malessere generale e perdita di peso.
Nei casi più gravi, la colite pseudomembranosa può risultare letale.

TOSSINE DI CLOSTRIDIUM DIFFICILE

Le due tossine di Clostridium difficile che, nell'essere umano, causano la colite pseudomembranosa sono la cosiddetta enterotossina A e la cosiddetta citotossina B.


Curiosità: cos'è un'enterotossina?

Un'enterotossina è una tossina che ha come bersaglio l'intestino, in particolare le cellule epiteliali della parete intestinale interna.

CHI È A RISCHIO?

Per le persone in buona salute, Clostridium difficile rappresenta una minaccia minore, in quanto difficilmente riesce a dare avvio a un'infezione; lo stesso batterio è, invece, un serio pericolo per gli individui immunodepressi e per i soggetti la cui flora batterica intestinale è fortemente compromessa per colpa di una prolungata terapia antibiotica. Infatti, se per la prima categoria di persone il rischio dipende da un sistema immunitario poco efficiente nel difendere l'organismo da Clostridium difficile, per la seconda categoria di persone la spiccata tendenza all'infezione è legata al fatto che la flora batterica intestinale rappresenta un baluardo difensivo imprescindibile contro la proliferazione di svariati agenti patogeni, tra cui anche Clostridium difficile.

Clostridium perfringens

Clostridium perfringens è un batterio responsabile, nell'essere umano, di un'infiammazione intestinale che:

  • Nella maggior parte dei casi, è di lieve entità e a risoluzione spontanea
  • Soltanto in rare circostanze, è grave, fortemente debilitante e, talvolta, perfino mortale.

VIE DI CONTAGIO

Clostridium perfringens rappresenta una delle principali cause di avvelenamento da cibo.
Questo significa che, l'essere umano contrae l'infezione da Clostridium perfringens attraverso l'ingestione di alimenti contaminati da quest'ultimo.

COME OPERA PER SCATENARE L'INFEZIONE?

Per dare avvio al processo infettivo, Clostridium perfringens si avvale di alcune enterotossine.

COSA CAUSA NEI CASI PIÙ GRAVI?

Durante le infezioni più gravi, Clostridium perfringens è potenzialmente in grado di provocare enterite necrotizzante, diverse ulcere, tossiemia fulminante, disidratazione, shock e, come già detto, perfino la morte.

Clostridium tetani

Come in parte già anticipato, Clostridium tetani è il batterio che, nell'essere umano, mediante una delle due sue tossine, causa il tetano.
Il tetano è una gravissima malattia infettiva, che sottopone i muscoli striati di un po' tutto il corpo - in particolare quelli di mascella, collo, schiena e torace - a spasmi tali da impedire la normale masticazione, la deglutizione, la respirazione, la corretta postura ecc.
Il tetano può avere esito mortale (accade in circa il 20% dei casi) e la morte, in genere, sopraggiunge per soffocamento, polmonite da ingestione o insufficienza respiratoria.

LA TOSSINA TETANICA

La tossina di Clostridium tetani che, nell'essere umano, causa il tetano è la cosiddetta tetanospasmina.
La tetanospasmina è un altro importante esempio microbiologico di neurotossina, ossia di tossina con un tropismo per il sistema nervoso.

VIE DI CONTAGIO

Le circostanze che più frequentemente portano Clostridium tetani a infettare l'essere umano sono le ferite cutanee successive alla penetrazione di oggetti appuntiti, come chiodi, schegge o spine, su cui sono presenti le spore.
Esattamente come nel caso di Clostridium botulinum, è indispensabile che le suddette ferite siano prive di un passaggio per l'aria, in quanto ciò garantisce un ambiente privo di ossigeno, ideale alla germinazione delle spore e alla produzione della tossina.

Clostridium sordellii

Clostridium sordellii è un batterio che, nell'essere umano, può causare polmonite, endocardite, artrite, peritonite, mionecrosi, batteriemia (raro) e sepsi (raro).
Questo batterio, in realtà, è molto più raro dei precedenti, ma è clinicamente importante, perché ha come target preferito le donne che hanno vissuto una gravidanza di recente, specie se questa si è conclusa con un aborto spontaneo o indotto.

VIE DI CONTAGIO

Nonostante i numerosi studi in merito, non è ancora del tutto chiaro come Clostridium sordellii contagi l'essere umano.

Usi

Importanti studi recenti e passati hanno dimostrato che diverse specie di Clostridium possono trovare impiego in campo industriale, nella produzione di carburante (es: Clostridium thermocellulm) o etanolo (es: Clostridium ljungdahlii), in campo medico-estetico, nella formulazione di prodotti antirughe (es: Clostridium botulinum), in campo farmacologico, nella produzione di innovativi medicinali antinfettivi (es: Clostridium butyricum e Clostridium histolyticum), e così via.

Terapia

Di norma, i batteri del genere Clostridium sono suscettibili a diversi antibiotici, tra cui la penicillina G in dosi elevate, le tetracicline, l'imipenem, il metronidazolo, la vancomicina e il cloramfenicolo, e ad alcuni antibatterici, come i sulfamidici.

Come uccidere un Clostridium allo stato vegetativo

Il modo più efficace per uccidere i batteri del genere Clostridium nel loro stato vegetativo è sottoporli a un riscaldamento le cui temperature superino i 72-75°C.

Come distruggere le spore di un Clostridium

Per distruggere le spore dei batteri appartenenti al genere Clostridium la soluzione più idonea è, anche in questo caso, il calore. Tuttavia, è doveroso precisare che, in siffatte circostanze, le temperature a cui esporre i bersagli devono essere decisamente elevate, superiori perfino ai 121°C.


Curiosità: le radiazioni gamma sono in grado di distruggere i batteri del genere Clostridium?

I batteri del genere Clostridium sono dotati di una certa resistenza alle radiazioni gamma; questi batteri, infatti, soccombono soltanto a esposizioni radioattive notevoli, superiori ai 30kGy (kiloGray).

Come inibire la crescita di Clostridium negli alimenti

Per inibire la crescita dei batteri del genere Clostridium nei cibi, è efficace l'aggiunta in quest'ultimi di lisozima, nitriti, nitrati e acido propionico.