Batteri Aerobi e Anaerobi

Generalità

La classificazione delle specie batteriche in batteri aerobi e anaerobi viene operata in funzione della fonte energetica utilizzata per alimentare i processi biosintetici del loro metabolismo.
Più precisamente, la classificazione in batteri aerobi e anaerobi fa riferimento all'effetto che l'ossigeno (O₂) esercita sulla crescita dei microorganismi in questione.
Sulla base di questo tipo di classificazione, le varie specie batteriche possono essere suddivise in quattro grandi gruppi.

Aerobi obbligati

I batteri appartenenti a questo gruppo traggono energia dalla respirazione aerobica; pertanto, hanno assolutamente bisogno di ossigeno (O₂) per sopravvivere.

Anaerobi obbligati

Gli anaerobi obbligati - anche conosciuti come aerofobi - sono batteri che non necessitano di O₂ per sopravvivere, ma, al contrario, la presenza di ossigeno nel loro habitat ne inibisce la crescita.
Questi batteri traggono energia da altri processi metabolici, quali la fermentazione, la respirazione anaerobica, la fotosintesi batterica o la metanogenesi.

Aerobi/anaerobi facoltativi

Per la crescita dei batteri appartenenti a questo gruppo l'ossigeno non è indispensabile, ma quando è disponibile, viene comunque utilizzato.
Questi microorganismi, infatti, in condizioni anaerobiche (assenza di O₂) traggono energia da processi come la fermentazione o la respirazione anaerobica, mentre in presenza di ossigeno (condizioni aerobiche) producono energia attraverso la respirazione aerobica.

Anaerobi aerotolleranti

Questi batteri producono energia esclusivamente attraverso processi anaerobici (generalmente, attraverso la fermentazione), ma - al contrario di ciò che avviene per gli anaerobi obbligati - la presenza di ossigeno nel loro habitat non ne inibisce la crescita.

Il tipo di comportamento che un battere ha nei confronti dell'ossigeno dipende dal tipo di enzimi che il batterio stesso possiede. Più in particolare, dipende dagli enzimi capaci di interagire con l'ossigeno e con i suoi radicali, come l'anione superossido (O₂^-), i radicali ossidrilici (•OH) e il perossido d'idrogeno (H₂O₂).

Questi enzimi sono:

• Superossido dismutasi, è un enzima presente negli aerobi obbligati, negli anaerobi aerotolleranti e in molti aerobi facoltativi. Il suo compito è di prevenire l'accumulo di superossido che, altrimenti, sarebbe letale per la cellula.
• Catalasi, è un enzima presente negli aerobi obbligati e in molti aerobi facoltativi. Il suo compito è di decomporre il perossido d'idrogeno (H₂O₂) in acqua (H₂O) e ossigeno (O₂). In questo modo, l'enzima detossifica la cellula batterica da questo componente estremamente dannoso.
• Perossidasi, è un enzima presente in molti anaerobi aerotolleranti. Il suo compito è di convertire il perossido d'idrogeno (H₂O₂) in acqua (H₂O) attraverso un meccanismo di trasferimento di elettroni.

Gli anaerobi obbligati non possiedono questi enzimi, ecco perché la presenza di ossigeno nel loro habitat ne inibisce la crescita.
I radicali dell'ossigeno si formano come prodotti di scarto dei processi metabolici, sia di cellule procariotiche (come quelle batteriche), sia di cellule eucariotiche (come le cellule animali e vegetali). Questi radicali sono dannosi per la cellula e devono essere immediatamente degradati per impedire che esercitino la loro azione tossica. Pertanto, solo i batteri che possiedono gli enzimi responsabili della degradazione dei radicali dell'ossigeno, possono sopravvivere e crescere in condizioni aerobiche.
Gli organismi fotosintetici (come le piante, le alghe e alcune specie batteriche) e anche alcuni organismi non fotosintetici, sono in grado di proteggersi dall'azione dei radicali dell'O₂ grazie alla presenza di particolari pigmenti, i carotenoidi. Questi pigmenti, infatti, sono in grado di neutralizzare i radicali dell'ossigeno tossici proteggendo la cellula dai meccanismi ossidativi.

Batteri aerobi e anaerobi patogeni

Di seguito saranno brevemente descritti alcuni dei principali batteri aerobi e anaerobi che possono essere patogeni per l'uomo.

Aerobi obbligati patogeni per l'uomo

Sono molte le specie batteriche patogene per l'uomo che appartengono a questo gruppo, fra le quali, ricordiamo:

• Bordatella pertussis, responsabile d'infezioni delle vie respiratorie che provocano la pertosse o la bronchite acuta. La terapia di prima scelta contro le infezioni da B. pertussis prevede l'utilizzo dell'eritromicina (un macrolide); in alternativa può essere utilizzata l'amoxicillina. Per prevenire questo tipo d'infezioni è anche disponibile un vaccino.
• Legionella pneumophila, responsabile dell'insorgenza della malattia dei legionari (o legionellosi). La legionellosi può essere trattata con farmaci come l'azitromicina, l'eritromicina, la claritromicina, la telitromicina o i fluorochinoloni.
• Mycobacterium leprae, è responsabile dell'insorgenza della lebbra. Per contrastare le infezioni causate da questo microorganismo, si utilizzano associazioni di farmaci come il dapsone e la rifampicina o l'acedapsone e la clofazimina.
• Neisseria gonorrhoeae, è responsabile dell'insorgenza di gonorrea faringea, gonorrea, uretrite gonococcica acuta, prostatite, cervicite, endometrite, malattia infiammatoria pelvica, dermatiti e artriti. Per trattare le infezioni da N. gonorrhoeae si utilizzano, di solito, le cefalosporine (come ceftriaxone e cefixima) o i fluorochinoloni.

Anaerobi obbligati patogeni per l'uomo

Fra i vari batteri patogeni per l'uomo che possono crescere solo in habitat privi di ossigeno - quindi in condizioni anaerobiche - ricordiamo:

• Clostridium difficile, questo battere può far parte della normale flora batterica umana ed è responsabile d'infezioni opportunistiche dell'apparato gastrointestinale. Contro le infezioni da C. difficile, di solito, si utilizzano antibiotici quali metronidazolo, cloramfenicolo, vancomicina o eritromicina.
• Clostridium tetani, responsabile del tetano (o paralisi spastica). Generalmente, contro questo battere vengono utilizzati metronidazolo o benzilpenicillina. È anche disponibile un vaccino per prevenire l'infezione.
• Clostridium botulinum, responsabile del botulismo (o paralisi flaccida).
• Bacterioides fragilis, è responsabile dell'insorgenza di ascessi addominali, appendiciti, peritoniti, ascessi rettali o setticemie. Per trattare le infezioni da B. fragilis si utilizzano antibiotici come il metronidazolo, la clindamicina o i carbapenemi.

Aerobi/anaerobi facoltativi patogeni per l'uomo

Fra gli aerobi/anaerobi facoltativi che possono essere patogeni per l'uomo, ricordiamo:

• Escherichia coli, è un battere normalmente presente nella flora batterica intestinale umana, ma in soggetti immunodepressi può dare origine a infezioni opportunistiche che possono provocare uretrocistite, prostatite, meningite neonatale, colite enteroemorragica, diarrea acquosa o diarrea del viaggiatore.
  Gli antibiotici più utilizzati per trattare le infezioni da E. coli sono carbapenemi, penicilline, monobattami, amminoglicosidi, cefalosporine o macrolidi.
• Haemophilus influenzae, è responsabile d'infezioni del tratto respiratorio e del sistema nervoso. Gli antibiotici solitamente impiegati per contrastare le infezioni provocate da questo battere sono le cefalosporine, le penicilline o i sulfamidici.

Anaerobi aerotolleranti patogeni per l'uomo

Fra i vari batteri patogeni appartenenti a questo gruppo, ricordiamo il Propionibacterium acnes e il Propionibacterium propionicum.
Il P. acnes fa parte della normale flora batterica presente sulla cute umana ed è coinvolto nello sviluppo dell'acne. In alcuni casi, però, il P. acnes può causare infezioni opportunistiche che portano all'insorgenza di meningiti, endocarditi, artriti o infezioni chirurgiche.
Il P. propionicum è, invece, responsabile dell'insorgenza di canaliculite lacrimale e ascessi dentali.
Per trattare le infezioni causate da questa tipologia di batteri si possono utilizzare farmaci come le penicilline, le cefalosporine, i chinoloni o la vancomicina.

Prevenzione delle infezioni batteriche

I batteri sono microorganismi presenti ovunque, con i quali veniamo in contatto quotidianamente. Alcuni di questi microorganismi sono innocui per il nostro organismo, alcuni sono utili, mentre altri possono essere molto pericolosi.
Generalmente, per prevenire le infezioni batteriche sono sufficienti poche e semplici accortezze, come, ad esempio:

• Lavare bene ed accuratamente le mani prima di iniziare a cucinare, a mangiare o dopo aver toccato oggetti che possono costituire un veicolo per la diffusione batterica;
• Seguire le norme igieniche fondamentali durante la conservazione, la preparazione o la cottura dei cibi.

Tuttavia, il semplice rispetto delle norme igieniche non sempre è sufficiente a prevenire le infezioni batteriche.
Per prevenire le infezioni batteriche sessualmente trasmesse, ad esempio, è indispensabile l'utilizzo di metodi contraccettivi barriera (come, ad esempio, il preservativo).
Per la prevenzione di alcuni tipi d'infezioni batteriche, talvolta potenzialmente fatali, sono anche disponibili dei vaccini (un esempio può essere quello della vaccinazione antitetanica).
Infine, anche il ruolo del sistema immunitario di ciascun individuo non dev'essere sottovalutato. Un sistema immunitario funzionante, infatti, può essere talvolta sufficiente per prevenire lo sviluppo di molte infezioni batteriche.