BATTERIOLOGIA
1 Generalità 3
Piera Anna Martino, Giorgio Poli
I microrganismi come cellule 3
Diversità dei microrganismi: eucarioti,
procarioti, virus 3
Microrganismi eucarioti 3
Dai procarioti agli eucarioti 4
Distribuzione dei microrganismi in natura 7
Ruolo dei microrganismi 8
Attività benefiche dei microrganismi 8
Attività nocive dei microrganismi 9
2 Osservazione e studio dei microrganismi 13
Piera Anna Martino, Giorgio Poli
Esame microscopico 13
Microscopia ottica 13
Microscopia confocale 14
Microscopia elettronica 15
Allestimento dei preparati
per l’esame batterioscopico 17
Esame a fresco 17
Esame su preparati colorati 18
Colorazioni semplici 22
Colorazioni differenziali 22
Tecniche colturali 27
Tecniche di identificazione dei batteri 29
3 Morfologia, struttura e funzione della cellula batterica 33
Piera Anna Martino, Giorgio Poli
Morfologia batterica 33
Struttura funzionale della cellula batterica 33
Strutture di superficie 33
Appendici batteriche: mobilità e adesività 44
Strutture intracitoplasmatiche 47
La spora batterica 50
4 Valutazione della sensibilità dei batteri agli antibiotici: l’antibiogramma 74
Scelta dell’antibiotico per il trattamento delle infezioni sostenute dai principali batteri patogeni di interesse veterinario 75
Uso prudente degli antibiotici (a cura di Marialaura Corrente) 75
Dall’uso prudente all’uso responsabile degli antibiotici 75
Applicazione diagnostica delle prove immunologiche 76
Nuove tecniche molecolari applicate alla diagnostica batteriologica 77
Sonde molecolari (biosonde o DNA-probes) 77
Tecniche di amplificazione molecolare: la PCR (Polymerase Chain Reaction) 78
Sicurezza in laboratorio 78
5 Genetica dei microrganismi 81
Lauretta Turin
Gli acidi nucleici (DNA e RNA) depositari dell’informazione genetica 81
Gli acidi nucleici 81
Il genoma nei procarioti e negli eucarioti 83
I geni 84
Variabilità genetica 88
Mutazioni 88
Meccanismi di ricombinazione genetica nei batteri 89
6 Le scienze omiche 95
Paola Roncada, Alessio Soggiu, Cristian Piras, Bruno Tilocca, Luigi Bonizzi
Genomica dei microrganismi 95
Tecnologie disponibili 97
Microbiota, microbioma, metagenoma 97
Epigenomica 98
Trascrittomica 98
Proteomica 98
Tecnologie 99
Metaproteomica 100
Metabolomica 100
Prospettive future 101
7 I batteri come agenti patogeni 103
Piera Anna Martino, Giorgio Poli
Interazione microrganismo-ospite 103
Proprietà patogene dei germi 105
Fattori di colonizzazione 105
Fattori di diffusione 107
Fattori che interferiscono con la fagocitosi 109
Fattori tossici 109
8 Classificazione dei batteri e batteriologia speciale 113
Piera Anna Martino
Classificazione e nomenclatura 113
Eubatteri Gram-positivi 113
Eubatteri Gram-negativi 128
Batteri spiraliformi 141
Batteri intracellulari 144
Batteri privi di parete cellulare 147
9 Agenti fisici e chimici nel controllo dei microrganismi 151
Piera Anna Martino, Giorgio Poli
Attività antimicrobica: terminologia 151
Agenti fisici 152
Calore secco 152
Filtrazione 153
Radiazioni 153
Controllo dell’avvenuta sterilizzazione 154
Pericolosità dei batteri “uccisi” nei prodotti sterilizzati 155
Agenti chimici 156
Alogeni 156
Fenolo e derivati 157
Metalli pesanti 157
Alcoli 158
Agenti alchilanti 158
Gas-plasma 158
Ossidanti 158
Ozono (O3) 159
Composti tensioattivi 159
Acidi 159
Alcali 159
Fattori che influenzano l’attività antimicrobica 159
VIROLOGIA
10 Generalità 163
Giorgio Poli
I virus 163
Gruppi principali di virus 164
Virus animali 164
Virus vegetali 165
Virus batterici 165
Breve storia della virologia 165
Purificazione delle particelle virali 168
Morfologia e struttura dei virus 168
Mezzi di osservazione e studio 168
Struttura dei virus 169
Composizione chimica dei virus 171
11 Stadi dell’infezione virale e meccanismi di difesa delle cellule 175
Stefania Lauzi
Il ciclo replicativo dei virus 175
Le fasi della replicazione virale 175
Trasfezione 188
Cellule infettate e replicazione virale 188
Meccanismi di difesa della cellula infettata 189
Attività antivirale innata delle cellule infettate 189
Gli interferoni (IFN) 189
12 Genetica ed evoluzione dei virus 195
Sergio Rosati
Teorie sull’origine dei virus 195
Evoluzione dei virus 195
Mutazioni puntiformi 196
Ricombinazione e riassortimento 196
Adattamento dei virus in laboratorio 198
Altri sistemi evolutivi 198
Conseguenze evolutive ed epidemiologiche delle modificazioni genetico-fenotipiche 198
Salto di specie (spillover) 199
13 Diagnostica virologica 203
Andrea Balboni, Barbara Colitti, Stefania Lauzi,
Sergio Rosati, Lauretta Turin
Diagnosi diretta 203
Isolamento virale 203
Metodi di identificazione diretta dei virus 212
Metodi di diagnosi sierologica indiretta 228
14 Nomenclatura e classificazione dei virus 231
Sergio Rosati
Tassonomia e criteri di classificazione 231
Varidnaviria
Adenoviridae (Maria Cristina Ossiprandi) 234
Classificazione 234
Proprietà del virus 238
Replicazione 238
Caratteristiche delle infezioni 238
Asfarviridae (Alberto Alberti) 239
Classificazione 239
Proprietà del virus 239
Replicazione 240
Caratteristiche delle infezioni 240
Iridoviridae (Pietro Giorgio Tiscar) 240
Classificazione 240
Proprietà del virus 241
Replicazione 241
Caratteristiche delle infezioni 241
Poxviridae (Andrea Balboni) 241
Classificazione 242
Proprietà del virus 243
Replicazione 244
Caratteristiche delle infezioni 246
Duplodnaviria
Herpesvirales (Sergio Rosati) 246
Classificazione 247
Proprietà del virus 249
Replicazione 250
Caratteristiche delle infezioni 250
Monodnaviria
Circoviridae (Vittorio Sala) 250
Classificazione 250
Proprietà del virus 251
Replicazione 252
Caratteristiche delle infezioni 252
Parvoviridae (Andrea Balboni) 252
Classificazione 253
Proprietà del virus 253
Replicazione 254
Caratteristiche delle infezioni 255
Papillomaviridae (Luisa De Martino) 255
Classificazione 255
Proprietà dei virus 256
Replicazione 256
Caratteristiche delle infezioni 256
Polyomaviridae (Luisa De Martino) 259
Classificazione 259
Proprietà dei virus 259
Replicazione 259
Caratteristiche delle infezioni 262
Riboviria
Birnaviridae (Maria Luisa Menandro) 263
Classificazione 263
Proprietà del virus 263
Replicazione 264
Caratteristiche delle infezioni 264
Reovirales (Alberto Alberti) 264
Classificazione 265
Proprietà del virus 265
Replicazione 267
Caratteristiche delle infezioni 267
Astroviridae (Vincenzo Cuteri) 268
Classificazione 268
Proprietà del virus 268
Replicazione 269
Caratteristiche delle infezioni 269
Arteriviridae (Vittorio Sala) 269
Classificazione 269
Proprietà del virus 269
Replicazione 269
Caratteristiche delle infezioni 270
Coronaviridae (Maria Tempesta) 271
Classificazione 271
Proprietà del virus 273
Replicazione 275
Caratteristiche delle infezioni 275
Flaviviridae (Maria Tempesta) 276
Classificazione 276
Caratteristiche del virus 276
Replicazione 277
Caratteristiche delle infezioni 277
Hepeviridae (Andrea Balboni) 279
Classificazione 279
Proprietà del virus 280
Replicazione 280
Caratteristiche delle infezioni 280
Caliciviridae (Pietro Giorgio Tiscar) 280
Classificazione 280
Proprietà del virus 281
Replicazione 281
Caratteristiche delle infezioni 282
Picornaviridae (Maria Cristina Ossiprandi) 282
Classificazione 282
Proprietà del virus 282
Replicazione 283
Caratteristiche delle infezioni 284
Togaviridae (Patrizia Casagrande Proietti) 285
Classificazione 285
Proprietà dei virus 286
Replicazione 286
Caratteristiche delle infezioni 286
Bunyavirales (Vincenzo Cuteri,
Bianca Maria Orlandella) 287
Classificazione 287
Proprietà del virus 287
Replicazione 288
Caratteristiche delle infezioni
(Peribunyaviridae) 288
Arenaviridae (Bianca Maria Orlandella) 289
Classificazione 289
Caratteristiche delle infezioni
(Arenaviridae) 290
Orthomyxoviridae (Luisa De Martino) 290
Classificazione 290
Proprietà del virus 292
Replicazione 293
Caratteristiche delle infezioni 293
Bornaviridae (Mario Forzan) 294
Classificazione 294
Proprietà del virus 295
Replicazione 295
Caratteristiche delle infezioni 295
Filoviridae (Bianca Maria Orlandella) 295
Classificazione 295
Proprietà dei virus 295
Replicazione 296
Caratteristiche delle infezioni 296
Paramyxoviridae e pneumoviridae
(Patrizia Casagrande Proietti) 297
Classificazione 297
Proprietà del virus 299
Replicazione 300
Caratteristiche delle infezioni 300
Rhabdoviridae (Maria Luisa Menandro) 301
Classificazione 301
Proprietà del virus 301
Replicazione 305
Caratteristiche delle infezioni 305
Retroviridae (Sergio Rosati) 306
Classificazione 306
Proprietà del virus 306
Replicazione 308
Caratteristiche delle infezioni 308
Hepadnaviridae (Mario Forzan) 309
Classificazione 309
Proprietà del virus 310
Replicazione 311
Caratteristiche delle infezioni 311
Virus delle api
Classificazione 312
Proprietà dei virus 312
Replicazione 314
Caratteristiche delle infezioni 315
Virus di pesci, molluschi
e crostacei (Sara Ciulli)
Classificazione dei virus dei pesci 315
Classificazione dei virus dei crostacei 320
Classificazione dei virus dei molluschi 322
Proprietà dei virus dei pesci, crostacei e molluschi 323
Replicazione 324
Caratteristiche delle infezioni 325
15 Virus e tumori 327
Marco Alessandro Pierotti, Sante Roperto, Sergio Rosati
Cenni di oncologia genetica comparata 327
Dagli oncogeni virali agli oncogeni cellulari 329
Da proto-oncogene a oncogene 331
Le proteine degli oncogeni 333
Virus oncogeni di interesse medico e veterinario 335
Virus oncogeni a DNA 335
Virus oncogeni a RNA 338
Geni oncosoppressori 338
Interazione tra le proteine dei geni oncosoppressori e le proteine trasformanti dei virus oncogeni a DNA 340
Prospettive future 341
16 I batteriofagi 343
Giorgio Poli
Morfologia, tipi, modalità replicative e applicazioni 343
Replicazione, maturazione e rilascio 346
La lisogenia 347
Batteriofagi: nuova arma contro i batteri antibiotico-resistenti 349
Proprietà, vantaggi e limitazioni dei batteriofagi 349
Specificità batterica 349
La nuova era dell’“ingegneria genetica fagica” 350
17 Agenti infettivi non convenzionali: i prioni 351
Cristina Casalone, Barbara Iulini, Elena Vallino Costassa
Eziologia delle encefalopatie spongiformi 351
Encefalopatie spongiformi dell’uomo 353
Kuru 353
Malattia di Creutzfeldt-Jakob (CJD, Creutzfeldt-Jakob Disease) 353
Sindrome di Gerstmann-Straüssler-Scheinker (GSS) 354
Insonnia fatale familiare (FFI, Fatal Familial Insomnia) 354
Encefalopatie spongiformi degli animali 354
Scrapie della pecora e della capra 354
Encefalopatia spongiforme del bovino (BSE, Bovine Spongiform Encephalopathy) 354
Encefalopatia spongiforme felina (FSE, Feline Spongiform Encephalopathy) 356
Sindrome di deperimento cronico dei cervidi (CWD, Chronic Wasting Disease) 356
Encefalopatia trasmissibile del visone (TME, Transmissible Mink Encephalopathy) 357
Camel Prion Disease 357
Sorveglianza e diagnosi delle malattie da prioni animali 357
MICOLOGIA CHEMIOTERAPIA
18 Micologia 361
Andrea Peano
I funghi 361
Miceti filamentosi 361
Indice XVII
Lieviti 361
Miceti dimorfi 362
Riproduzione 362
Classificazione 363
I miceti come agenti patogeni 363
Diagnosi di laboratorio delle micosi 366
Principali miceti agenti di infezione 368
Dermatofiti 368
“Muffe” opportuniste 370
Lieviti opportunisti 373
Funghi dimorfi 375
Pneumocystis spp. 376
Specie fungine minaccia per la biodiversità animale 377
19 Chemioterapia antibatterica e antivirale 379
Roberto Villa, Petra Picò Cagnardi, Chemioterapia antibatterica 379
Generalità 379
Il farmaco antibatterico 379
Classificazione degli antibatterici 381
Uso corretto/prudente degli antibatterici 386
Chemioterapia antivirale 388
Interferone e induttori di interferone 389
Chemioterapici antivirali 389
Fenomeni di resistenza 391
IMMUNOLOGIA
20 Generalità 397
Paola Dall’Ara, Giorgio Poli
Breve storia dell’immunologia 397
Le origini dell’immunologia 397
L’immunologia diviene scienza 400
Come si difende l’organismo? 400
Le fasi della risposta immunitaria 402
21 Antigeni e immunogenicità 407
Paola Dall’Ara, Giorgio Poli
Cosa condiziona l’immunogenicità di un antigene? 407
Estraneità all’organismo 407
Complessità strutturale 407
Stabilità strutturale 408
Dimensione 408
Epitopi o determinanti antigenici 408
Gli antigeni dei microrganismi e delle cellule animali 409
PAMP 410
DAMP 411
LAMP 411
Altri antigeni non microbici 411
Cross-reattività (reattività crociata) 412
22 Immunità innata 413
Paola Dall’Ara, Maria Filippa Addis, Sante Roperto, Sara Ciulli, Giorgio Poli
Pattern Recognition Receptor (PRR) 414
Toll-Like Receptor (TLR) 414
Recettori RLR 414
Sistema cGAS-STING 415
I diversi leucociti 415
Cellule Natural Killer (NK) 415
Cellule linfoidi innate (ILC) 416
Le cellule fagocitarie 416
Neutrofili 416
Monociti-macrofagi 420
I melanomacrofagi dei pesci (a cura di Sara Ciulli) 421
Altri tipi cellulari 421
Mastociti 421
Basofili 422
Eosinofili 422
Piastrine 422
Mediatori proinfiammatori e antimicrobici 422
Citochine 422
Molecole vasoattive 423
Molecole antimicrobiche 425
La memoria allenata 427
23 Organi linfoidi 429
Paola Dall’Ara, Giorgio Poli
Organi linfoidi primari 429
Timo 429
Borsa di Fabrizio 429
Gli organi linfoidi dei pesci (a cura di Sara Ciulli) 431
Placche di Peyer 431
Midollo osseo 432
Organi linfoidi secondari 432
Linfonodi 432
Milza 433
Altri organi linfoidi secondari 433
24 Linfociti 435
Paola Dall’Ara, Giorgio Poli
Linfociti B 435
Maturazione dei linfociti B e selezione negativa 436
I linfociti dei pesci (a cura di Sara Ciulli) 438
Il recettore per l’antigene dei linfociti B (BCR) e i corecettori 439
Tipi di linfociti B 440
Linfociti T 440
Maturazione dei linfociti T e doppia selezione 440
Il recettore per l’antigene dei linfociti T (TCR) e i corecettori 442
Tipi di linfociti T 443
Ricircolo dei linfociti 445
25 Presentazione dell’antigene 447
Paola Dall’Ara, Giorgio Poli
Complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) 447
Molecole MHC di classe I 448
Molecole MHC di classe II 449
Molecole MHC di classe III 450
Cellule presentanti l’antigene 450
Cellule dendritiche 450
Macrofagi 450
Linfociti B 450
Altre APC non professioniste 450
Presentazione dell’antigene attraverso le molecole MHC di classe I 450
La logica della presentazione delle molecole MHC di classe I 452
Presentazione dell’antigene attraverso le molecole MHC di classe II 453
La logica della presentazione delle molecole MHC di classe II 453
26 Attivazione dei linfociti 455
Paola Dall’Ara, Giorgio Poli
Attivazione dei linfociti T helper 455
Fattori che influenzano l’attivazione 457
Proliferazione clonale dei linfociti T helper 457
Scelta della sottopopolazione da attivare 457
Feedback positivo e negativo dei linfociti TH 459
Attivazione dei linfociti T citotossici 459
Fattori che influenzano l’attivazione 459
Attivazione dei linfociti B 460
Attivazione delle cellule NK 461
27 Immunità cellulo-mediata e citotossicità 463
Paola Dall’Ara, Giorgio Poli
Linfociti T effettori e citotossicità 463
Apoptosi 463
La citotossicità nei pesci (a cura di Sara Ciulli) 465
Linfociti T della memoria 465
Regolazione della risposta citotossica 466
Altri meccanismi di citotossicità cellulare 467
28 Immunità umorale e anticorpi 469
Paola Dall’Ara, Giorgio Poli
Anticorpi o immunoglobuline 469
Struttura degli anticorpi 469
Immunoglobuline come antigeni 471
Classi (isotipi) anticorpali 472
Gli anticorpi dei pesci (a cura di Sara Ciulli) 474
Attività degli anticorpi 475
Linfociti B e produzione anticorpale 476
Selezione clonale e proliferazione clonale 478
Commutazione di classe (class switch) 479
Ipermutazione somatica (somatic hypermutation) 482
Scelta della carriera (career decision) 483
Linfociti B della memoria 483
Cinetica della produzione anticorpale 485
Fattori che influenzano la risposta anticorpale 486
Fattori legati all’antigene 486
Fattori legati all’organismo immunizzato 486
Regolazione della risposta anticorpale 486
29 Immunità locale 487
Paola Dall’Ara, Maria Filippa Addis, Patrizia Casagrande Proietti, Sara Ciulli, Giorgio Poli
Il microbioma degli animali 487
Le difese locali dei pesci (a cura di Sara Ciulli) 488
Attività benefiche del microbiota 489
Tessuto linfoide associato alle mucose 491
Meccanismi protettivi 491
Immunoesclusione 491
Il MALT dei pesci (a cura di Sara Ciulli) 492
Immunoeliminazione 493
Sistema immunitario mucosale comune 494
Difese locali a livello di distretti specifici 494
Apparato gastroenterico 494
Apparato respiratorio 495
Apparato urogenitale 497
Ghiandola mammaria 497
Occhio 498
Cute 499
30 Difese immunitarie nella pratica veterinaria 503
Paola Dall’Ara
Difese immunitarie in un animale neonato 503
Ruolo del microbiota 503
Immunità passiva naturale 504
Immunità passiva nei pesci (a cura di Sara Ciulli) 504
Immunologia neonatale 509
Difese immunitarie in un animale anziano 510
Conseguenze dell’invecchiamento 510
Sistema immunitario e alimentazione 512
Elementi nutrizionali 512
Effetti dell’obesità sul sistema
immunitario 514
Effetti della denutrizione sul sistema immunitario 515
Sistema immunitario e stress 516
Il sistema dello stress 517
Gli agenti stressanti o stressor 518
Effetti dello stress sul sistema immunitario 520
Difese immunitarie nei confronti dei diversi aggressori 521
Difese immunitarie contro i virus 521
Difese immunitarie contro i batteri 525
Difese immunitarie contro i funghi 527
Difese immunitarie contro i protozoi 528
Difese immunitarie contro gli elminti 529
Difese immunitarie contro i tumori 531
31 Immunodiagnostica 535
Paola Dall’Ara, Giorgio Poli
L’immunoproteomica: cosa è e a cosa serve (a cura di Bruno Tilocca) 536
Prelievo di sangue e ottenimento del siero o del plasma 536
Titolo anticorpale, siero acuto e siero convalescente 536
Reazioni sierologiche 537
Prove di precipitazione 538
Prove di agglutinazione 538
Fissazione del complemento 543
Sieroneutralizzazione virale 544
Tecniche immunoenzimatiche 546
Tecniche immunofluorescenti 550
Tecniche radioimmunologiche 553
Gli immunosaggi del nuovo millennio (a cura di Lauretta Turin) 554
32 Vaccini e vaccinazioni 559
Paola Dall’Ara
La vaccinazione 559
Il mercato dei vaccini 560
Autorizzazione all’immissione in commercio 560
Tipi di vaccini 563
Vaccini infettivi 564
Nuovi vaccini, nuove procedure comunitarie (a cura di Caterina Lupini) 563
L’immunoproteomica in vaccinologia (a cura di Bruno Tilocca) 564
Vaccini non infettivi 566
Altre tipologie di vaccini 568
Nuove frontiere della vaccinologia: la reverse vaccinology (a cura di Bruno Tilocca) 569
Aspetti pratici della vaccinazione 570
Immunità di popolazione 571
Vie di somministrazione 571
Vaccini core e non-core 572
Strategie vaccinali 573
La vaccinazione nei pesci (a cura di Sara Ciulli) 575
Insuccessi vaccinali 576
Reazioni avverse post-vaccinali 577
33 Immunopatologia 579
Paola Dall’Ara
Ipersensibilità immunitaria 579
Ipersensibilità di tipo I (anafilattica) 579
Ipersensibilità di tipo II (citotossica) 587
Ipersensibilità di tipo III (da immunocomplessi) 591
Ipersensibilità di tipo IV (cellulo-mediata) 593
Autoimmunità e malattie autoimmuni 596
Predisposizione genetica 597
Squilibrio immunitario 597
Fattori predisponenti 598
Classificazione delle malattie autoimmuni 600
Immunodeficienze primarie 604
Caratteristiche generali 604
Deficit a carico dei neutrofili 606
Deficit a carico dei linfociti 606
Deficit anticorpali 607
Deficit del complemento 607
Deficit combinati 607
Rigetto dei trapianti 608
Definizioni 608
Presentazione degli alloantigeni 612
I tipi di rigetto 612
Bibliografia 615
Indice analitico 625