Microbiologia biomedica: l'impatto dei microrganismi sulla salute umana

Le branche della microbiologia e la microbiologia biomedica

La microbiologia mostra tutto il suo fascino nell’applicazione degli ambiti più disparati mostrandosi come una disciplina completa a 360°. I microbiologi, nello studio di questa interessante quanto complessa materia, si servono della conoscenza della biochimica, della biologia molecolare, della genetica e di tante altre. Per questo motivo, e per l’ampio spettro di interessi, la microbiologia può essere a sua volta suddivisa in altrettante branche. Indubbiamente il ramo che più interessa la salute umana è quello della microbiologia biomedica.

Il ruolo fondamentale della microbiologia biomedica nella comprensione dell’interazione tra microrganismi e salute umana

La microbiologia biomedica studia il ruolo che i microrganismi hanno nelle malattie e, in generale, nella salute umana e non può prescindere dallo studio della patologia e dell’immunologia. Naturalmente anche questa branca, come le altre, si occupa dello studio di organismi viventi come batteri, funghi, protozoi, alghe e lieviti e di quelli non viventi come virus e prioni.

I microrganismi, come suddetto, possono interagire in diversi modi con l’uomo: possono causare patologie, sono indispensabili per la produzione di farmaci, permettono lo smaltimento dei rifiuti e vanno a costituire quello che viene chiamato “microbiota umano”.

Quando distinguiamo gli organismi in patogeni o meno, dobbiamo ricordare la presenza, nel corpo umano, di un microbiota fisiologico. Il microbiota umano può essere considerato un rapporto mutualistico in cui vi è un reciproco vantaggio. Siamo infatti abitati da così tanti organismi che viene da chiedersi chi è l’ospite di chi. Il numero di geni totale del microbiota infatti, è circa 100 volte superiore al numero di geni del genoma umano.

Microbiota umano

A far parte dello straordinario insieme del microbiota umano, il ruolo forse più rilevante è svolto dai microrganismi che formano il nostro microbiota intestinale. Addirittura esso arriva a pesare circa 1 chilogrammo e mezzo ed è composto da più di 500 specie batteriche, ognuna delle quali può assolvere a una funzione diversa. In questo ambito, i microrganismi “buoni” proteggono l’uomo producendo muco e stimolando la risposta infiammatoria e le difese immunitarie.

Della flora batterica intestinale fanno parte anche alcuni organismi deputati alla produzione di alcuni alimenti. Come possiamo non nominare i Lattobacilli? Essi trasformano il glucosio in acido lattico mediante fermentazione e diventano quindi indispensabili per la produzione degli alimenti derivati dal latte.

Il debellamento del microbiota intestinale, condurrebbe senza dubbio al sopraggiungere di patologie tipiche del tratto digerente, cancro del colon e obesità ma anche malattie autoimmuni. Il nostro tratto digerente non è però l’unico compartimento in cui troviamo una così vasta popolazione di microrganismi e in quasi ogni distretto corporeo è possibile riscontrarla.

Non dimentichiamoci neppure del microbiota cutaneo, sistema di protezione d’avanguardia. Poiché la bellezza e la salute della pelle sono estremamente correlate alla presenza dei microrganismi, molte sono le ricerche in ambito cosmetico e farmacologico che si pongono come obiettivo quello di tutelare la popolazione batterica.

La microbiologia biomedica nello studio dei farmaci

Un ruolo fondamentale che i microrganismi svolgono per la nostra salute umana e di cui la microbiologia medica si occupa è l’utilizzazione di essi per scoprire nuovi potenziali farmaci. Infatti, circa un terzo di tutti i medicinali utilizzati derivano da microbi e piante.

A tal proposito, i ricercatori dello Human Microbiome Project dei National Institutes of Health hanno creato una banca dati dei genomi di centinaia di specie di microrganismi e successivamente, come si legge in un articolo su “Cell”, altri ricercatori, utilizzando la suddetta banca dati, sono riusciti a trovare circa 3118 differenti gruppi di geni batterici che codificano per enzimi importanti per la produzione di molecole che rientrano in classi di farmaci noti.

Un altro valido esempio di ingegneria genetica utilizzata per la produzione di nuovi farmaci, riguarda l’inserimento di un determinato gene umano in un plasmide che viene poi trasferito nei batteri. Grazie all’inserimento del gene umano, i batteri producono la relativa proteina che può essere poi isolata dai batteri e utilizzata come farmaco.

Altra classe interessante è costituita dai prodotti bioterapici vivi (LBPs). Si tratta di farmaci costituiti da microrganismi vivi, come batteri o lieviti, che hanno un effetto benefico sulla salute umana. Tra le specie microbiche più utilizzate vi sono: i batteri del genere Lactobacillus, Bifidobacteria, Bacillus clausii e il lievito Saccharomyces cerevisiae var boulardii.

lactobacilli — *Figura 2 – Lactobacilli*

Il lato oscuro dei microrganismi: le malattie infettive

Quando si parla però di microbiologia medica e salute umana non si può tralasciare la trattazione delle patologie associate a batteri, virus, funghi e protozoi. Tali patologie vanno sotto il nome di malattie infettive.

Le malattie infettive per poter avvenire hanno bisogno di un ospite, di un agente eziologico e di un ambiente. Questi tre elementi vanno a costituire la triade epidemiologica.

Tali malattie sono inoltre caratterizzate da altri parametri. Il periodo di latenza, ad esempio, è un importante indicatore delle malattie infettive; esso è il periodo che va dal momento in cui viene assunto l’agente eziologico al momento in cui si manifestano segni e sintomi.

Le infezioni possono poi essere suddivise in infezioni locali se interessano solo un preciso distretto corporeo e infezioni sistemiche se interessano tutto il corpo. Nell’ambito delle malattie trasmissibili dobbiamo distinguere anche una sorgente, che è l’individuo che alberga l’agente eziologico e può trasmetterlo, il serbatoio che è l’individuo che alberga l’agente eziologico ma non può trasmetterlo, il veicolo che è un qualsiasi organismo che passivamente trasporta l’agente eziologico dal malato al sano e il vettore che veicola l’agente eziologico che si moltiplica e svolge una parte del suo ciclo vitale in esso

La trasmissione inoltre può procedere attraverso vie diverse; le principali sono quella oro fecale, aerea e parenterale.

Le numerose malattie infettive

l’amebiasi è una malattia a trasmissione oro-fecale causata da Entamoeba histolytica che provoca un’infezione a livello intestinale;
il colera, causato da Vibrio cholerae, è una malattia acuta dell’intestino che provoca diarrea acquosa e disidratazione;
le varie tipologie di epatiti, classificabili principalmente in A,B,C e D che apportano prevalentemente un danno epatico e possono provocare cirrosi o tumore;
la febbre tifoide, il cui agente eziologico è Salmonella typhi che è responsabile di numerose tossinfezioni alimentari
la legionellosi è un’infezione polmonare causata da Legionella pneumophila che si diffonde attraverso gli impianti idrici degli edifici;
la meningite è un’infezione a danno delle meningi provocata da Neisseria meningitidis che può portare a conseguenze molto gravi;
le infezioni associate al complesso TORCH (Toxoplasma gondii, Virus della Rosolia, Citomegalovirus ed Herpes Simplex) responsabile di patologie a trasmissione materno fetale;
l’influenza, il tetano, il morbillo, la poliomielite e numerosissime altre ancora, più o meno gravi.

Per tutti i motivi prima menzionati e per molti altri ancora è presumibile pensare che la microbiologia medica investa un ruolo essenziale e imprescindibile per la salute umana e che conoscere i microbi che ci abitano e che ci infestano è fondamentale per avere un buono stato di salute.