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Gli agenti biologici
Gli agenti biologici
2024-09-09 Nessun commento su Gli agenti biologiciLettura – Sicurezza, ED117 – Fonte INRS e commenti in attività R&D
Conoscenza e applicazione
Essere esposti a degli agenti biologici sul posto di lavoro può essere fonte di rischi quando questi agenti sono patogeni. Alcuni salariati conoscono gli agenti biologici perché li utilizzano nelle loro attività operative (laboratorio di ricerca biologica, industria di biotecnologie, …); altri sono potenzialmente esposti senza veramente averne la conoscenza (disinfestazione, bonifica, manipolazioni di resti e rifiuti, … Nei due casi la valutazione e la prevenzione dei rischi biologici necessita di una migliore conoscenza di questi agenti patogeni e dei pericoli che rappresentano. Questo documento descrive i differenti agenti biologici, il loro modo di vita, il loro interesse industriale, il loro possibile potere patogeno.
Questa diapositiva riporta la composizione del microflora intestinale, nonché alcuni dati numerici della pubblicazione scientifica del Prof. J.P. Henry: La Mècanique du vivant.
Tra gli agenti biologici la gran parte (oltre il 95%) è rappresentato da agenti simbionti. Questo è da tener presente, al di là delle opportune osservazioni del documento relativo alla sicurezza degli operatori dell’industria nei vari settori.
I differenti agenti biologici
Nella legislazione, ad esempio in Francia (articolo R 4421-2), gli agenti chimici biologici vengono definiti come “i micro organismi, compresi i microorganismi geneticamente modificati, le culture cellulari, gli endoparassiti umani, suscettibili di provocare una infezione, una allergia o una intossicazione.”. Questo articolo definisce ugualmente un microorganismo come “una entità microbiologica, cellulare o no, capace di riprodursi o di trasferire del materiale genetico.”.
Gli agenti biologici comprendono dunque degli esseri viventi che possono essere dei microorganismi o degli organismi di taglia più importante, ma ugualmente delle strutture proteiche, tipo prioni, che possono provocare delle malattie nell’uomo.
La lista degli agenti biologici patogeni, comprende i batteri, i funghi, gli endoparassiti, i virus e i prioni.
I batteri
I batteri sono degli esseri unicellulari, sprovvisti del nucleo, di forme e taglia variabile (mediamente da 1 a 10 µm) contenuti, nella maggior parte, da una parete. I Batteri in forma di bastoncino sono chiamati bacilli, e altri, a forma rotonda, sono chiamati cocchi. Certi evocano la forma del batterio: stafilococco, streptococco, lattobacillo.
Seconda la composizione chimica della loro parete i batteri prendono una tinta differente in seguito ad una colorazione inventata da M. Gram, nel 1884, e da sempre utilizzata in Laboratorio.
Certi batteri appaiono violetti (son o dei Gram Positivi) ed altri rosa (sono Gram negativi). Secondo questa colorazione di Gram, i campioni sono inseminati su dei mezzi di coltura (piastre), specifici che favoriscono il loro sviluppo (figura 1).
Dopo generalmente 24 ore, in una stufa, delle cupole (colonie) appaiono sulla piastra di coltura. Ogni colonia rappresenta delle migliaia di batteri provenienti dal batterio che si è depositato nello spazio della piastra al momento dell’inseminazione (figura 1).
Quando viene richiesto una numerazione dei batteri in un campione di acqua o di aria, il Laboratorio conta il numero delle colonie e dà il risultato in Unità Formanti Colonia (UFC) per litro o per metro cubo.
Quando viene ricercato il nome del genere e della specie del batterio, viene prelevata una colonia della piastra per subire una serie di test biochimici. Certi batteri Gram positivi, particolarmente quelli che vivono nel terreno, possono fornire delle spore resistenti, quando le condizioni ambientali sono sfavorevoli. Queste spore possono sussistere per molto tempo, per esempio nei “campi maledetti” che possono dare, nel corso di diverse decine di anni, la malattia del carbonchio ai branchi di animali che pascolano o transitano.
I batteri Gram negativi hanno una parete composta, tra l’altro, di lipopolisaccaridi (LPS) che vengono liberati quando la parete si rompe, al momento della divisione o della morte cellulare. Questi LPS costituiscono le ENDOTOSSINE che, quando vengono inalate, possono provocare dei disturbi respiratori attaccando i bronchi, e possono evolvere in maniera acuta e cronica ( 3 – Endotoxine sul luogo di lavoro – ED4412 – INRS).
endotoxines en milieu du travail inrs ed4412.pdf
Altri batteri Gram negativi (come Salmonella, Escherichia…) o Gram positivi (come Clostridium botulinum, Clostridium Tetani, Bacillus Antrachis, …) secernono delle molecole tossiche chiamate ESOTOSSINE, responsabili di patologie.
I funghi microscopici
Questi funghi sono dei microorganismi ( da 1 a 100 µm) con un nucleo, e possono essere composti da una cellula (i lieviti) o da più cellule (le muffe). I lieviti sono generalmente di forma rotonda, invece le muffe si estendono in filamenti ramificati.
I funghi si riproducono in maniera sessuata e asessuata. Le muffe emettono delle spore fungine caratteristiche della specie (figura 3). Queste spore si disperdono facilmente, alla minima corrente d’aria, e aderiscono al corpo degli insetti e degli animali. Una volta depositati, se il mezzo è favorevole, le spore danno origine ad una nuova colonia.
I funghi hanno un ruolo fondamentale nella decomposizione delle materie organiche, liberando così dei substrati essenziali agli altri esseri viventi. Certi funghi possono portare a delle malattie, chiamate micosi, nelle piante, negli animali e nell’uomo.
Per altro certi funghi secernono delle tossine chiamate micotossine, che possono avere differenti effetti sulla salute (per esempio l’Aflatossina prodotta da Aspergillus Flavus è nota per la sua capacità di portare a dei cancri del fegato, per ingestione).
Mycotoxines en milieu du travail INRS ed4411 (3).pdf
L’identificazione dei funghi passa per l’osservazione degli aspetti macroscopici e microscopici delle colonie coltivate in piastre gelatinose (figura 2). Dei test biochimici supplementari vengono effettuati per identificare i nomi del genere e della specie.
Le endoparassitosi
Non si tratta di un tipo di organismo, ma di un modo di vita degli organismi che possono appartenere a dei regni differenti (animali, vegetali, funghi…). Le endoparassitosi degli umani possono essere delle protozoarie ma anche dei vermi.
Le protozoarie sono dei microorganismi unicellulari con un nucleo, di una grande diversità (da 10 µm e 2 cm). Sensibili all’essicamento si ritrovano nelle acque dolci o marine (zooplancton) o semplicemente nelle zone umide. Le protozoarie possono essere libere, commensali o parassitarie. Tra queste ultime citiamo Toxoplasma Gondi (agente della toxoplasmosi) o ancora Plasmodium Falciparum (agente del paludismo).
Certi parassiti hanno la capacità di incistarsi (trasformazione in ciste con una parete spessa ed un metabolismo rallentato) quando le condizioni ambientali diventano sfavorevoli o al momento della divisione cellulare, o ancora quando è il momento del loro ciclo per dare la forma infestante del parassita.
I vermi
Sono degli invertebrati dal corpo allungato, piatto o cilindrico (per esempio tenie, acari, ossiuri …..). Nel corso della loro vita i parassiti possono avere delle forme e delle localizzazioni molto variabili. Per esempio nel caso del verme intestinale, l’uovo di questo parassita può svilupparsi nel terreno fino ad un determinato stadio larvale. La larva può essere assorbita da un ospite intermediario nel quale si trasforma in altri stadi larvali. Esce in seguito dall’ospite intermediario e contamina l’ospite definitivo. In quest’ultimo il parassita raggiunge lo stadio adulto, si riproduce e emette delle uova, che vengono escrete nelle feci e contaminano l’ambiente esteriore. Dei vettori che si nutrono di sangue come le mosche, zecche, pulci, zanzare …, possono anche attivamente trasmettere una forma infestante di parassita.
L’identificazione di protozoarie o del verme viene fatta con la ricerca dei differenti stadi di sviluppo del parassita o dalla ricerca, nell’ospite, di anticorpi (attività di difesa del microbiota) diretti contro il parassita.
I virus
I virus sono delle strutture (da 20 a 200 nanometri [miliardesimo di metro]) che presentano delle forme diverse solamente visibili al microscopio elettronico. I virus sono composti unicamente da un genoma (ADN – acido desossiribonucleico o ARN – acido ribonucleico) circondato da un guscio proteico, che protegge il virus al momento del suo passaggio nel mezzo extracellulare. Il guscio è talvolta raddoppiato da una guaina facilmente degradabile che fragilizza il virus.
I virus sono dei parassiti delle cellule specifiche di animali, insetti, piante o di microorganismi. Il virus requisisce la macchina della cellula per replicare il proprio genoma virale per sintetizzare le proprie proteine. La sua moltiplicazione e il suo obiettivo è la distruzione della cellula, ciò che può provocare dei sintomi come la paralisi dovuta al Poliovirus che distrugge alcune cellule nervose.
Si può ugualmente stabilire un equilibrio tra la sopravvivenza della cellula e la presenza del virus, che può essere
Riattivato in seguito ad una diminuzione delle difese immunitarie (per esempio, virus dell’herpes umano). Il genoma del virus può anche integrarsi nel genoma della cellula ospite, che viene perturbata, e può arrivare a causare dei cancri.
Dato che i virus sono dei parassiti stretti, si coltivano unicamente su delle colture di cellule a loro specifiche. I virus vengono determinati per mezzo di tecniche rapide d’immunologia o di biologia molecolare (PCR: polimerase chain reaction).
Gli agenti trasmissibili non convenzionali (ATNS) o prioni
Gli ATNC vengono classificati tra gli agenti biologici, anche se sono delle proteine infettive o meno di organismi viventi. La proteina infettiva, chiamata prione, è la forma anormale di una proteina naturalmente presente nelle cellule. Il prione trasmette per contatto per contatto la sua conformazione anormale alle proteine vicine, che diventano anche loro dei prioni. Le proteine anormali possono accumularsi nel sistema nervoso centrale e creare delle lesioni irreversibili. I prioni sono responsabili, negli umani e negli animali, le malattie neurodegenerative trasmissibili come “la malattia della vacca folle” nei bovini, e la malattia di Creutzfeldt-Jackob negli uomini.
Dato che le ATNC non sono degli esseri viventi, non vengono coltivate ma possono venir estratte da colture cellulari, di tessuto infetto oppure sintetizzate in vitro.
Interesse degli agenti biologici
Numerosi microorganismi presentano un interesse producendo e degradando delle molecole e moltiplicandosi rapidamente. Certi microorganismi vengono utilizzati, da migliaia di anni, per la trasformazione di prodotti alimentari (bevande alcoliche, formaggi, pane …). Per esempio lo yoghurt che può contenere fino a un miliardo di batteri per grammo, viene prodotto grazie a Streptococcus thermophilus che acidifica il mezzo e Lactobacillus bulgaricus che forma il composto aromatico.
D’altra parte i polisaccaridi batterici vengono utilizzati nell’industria alimentare e farmaceutica come agenti stabilizzanti, disperdenti o gelificanti. La capacità dei microorganismi di degradare numerose molecole organiche o minerali viene largamente sfruttata per disinquinare il suolo, l’acqua e l’aria. L’obiettivo è di stimolare la micoflora indigena capace naturalmente di degradare l’inquinante, o di apportare dei microorganismi conosciuti per degradare questo contaminante.
Dei microorganismi possono, nello stesso modo, venir impiegati in associazione con dei detergenti nelle fontane di sgrassaggio dei metalli. Il grasso che cade nella vasca della fontana viene allora progressivamente degradato dai microorganismi che se ne nutrono.
Certi microorganismi producono dei metaboliti (molecole che si formano nel corso del loro metabolismo) che possono avere delle applicazioni nel settore della salute e dell’industria:
- Dei batteri han no la capacità di sintetizzare dei tensioattivi (Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Bacillus thurigensis, Pseudomonas florescens, ….).
- Delle muffe come Eremothecium ashbyii, Blakeslea trispora, sintetizzano delle vitamine.
- Certi Streptomyces, Bacillus, Penicillium, vengono coltivati per la loro capacità di produrre delle molecole in grado di distruggere i batteri, i virus ed i funghi.
E’ possibile modificare certi microorganismi al fine:
- Di far sintetizzare un prodotto industriale al microorganismo o di modificare il prodotto abitualmente sintetizzato. Dopo la modifica genetica Escherichia coli e Saccharomyces cerevisiae possono produrre dell’insulina, degli ormoni della crescita umana, degli interferoni …
- Di aumentare la sintesi di un prodotto (è possibile ottenere delle cellule di cui il 30% del peso è costituito dal prodotto desiderato).
Certi virus, batteri, funghi presentano ugualmente delle proprietà insetticide. Per esempio il Bacillus thurigensis produce, nel corso della sporulazione, dei cristalli contenenti delle proteine tossiche per le larve degli insetti.
Potere patogeno degli agenti biologici
I microorganismi si moltiplicano naturalmente in ciò che viene definito delle riserve, che possono essere l’ambiente o gli esseri viventi. Ora, quando gli umani sono esposti a queste riserve, certi agenti biologici possono penetrare l’organismo e provocare delle patologie. La trasmissione di un agente biologico a partire da una riserva può avvenire in maniera diretta o indiretta (con degli oggetti sporchi di agenti patogeni). Ciascun agente biologico dispone di una o più vie di trasmissione, che sono ad ognuno specifiche.
Nell’ambiente professionale, la trasmissione può prodursi:
- Per via respiratoria: l’agente biologico penetra le vie respiratorie quando l’operatore inala delle particelle solide o liquide contaminate (tipo bioaerosol).
- Per via digestiva: l’agente biologico può essere involontariamente ingerito quando l’operatore porta le mani o degli oggetti contaminati alla bocca, si rosicchia le unghie, non rispetta le misure d’igiene consistenti nel lavarsi le mani prima di mangiare, bere, ….
- Per via cutaneomucosa: l’agente biologico può penetrare attraverso la pelle con escoriazioni o talvolta in una pelle sana, o ancora passare le mucose nasali, orali o oculari. QWuesto può prodursi toccando delle superfici, ricevendo dei getti o portando le proprie mani contaminate alle mucose.
- Per inoculazione: l’agente biologico può penetrare la pelle in caso di una puntura o di un taglio con l’oggetto contaminato. Vi è un rischio di contaminazione se l’esposizione dell’operatore corrisponde alla via di trasmissione dell’agente biologico. I microorganismi patogeni possono allora causare differenti tipi di patologia:
- Delle infezioni: dovute alla moltiplicazione di un microorganismo patogeno nel corpo.
- Delle allergie a reazioni d’ipersensibilità: dovute ad una reazione immunitaria troppo importante.
- Degli effetti tossici: dovuti alle tossine liberate da certi agenti biologici.
- Dei cancri: dovuti a certi microorganismi (virus della leucemia umana HTLV) o risultanti dall’evoluzione di malattie croniche provocate da dei microorganismi (Epatite B e C cronica che può evolvere verso un cancro del fegato).
Il Codice del lavoro (in Francia: art. R:4421-3) classifica gli agenti biologici in quattro gruppi secondo il rischio crescente di infezione che possono rappresentare per un operatore sano. Questa classificazione non tiene conto delle allergie, degli effetti tossici, del cancro.
GLI ESSERI VIVENTI
Gli esseri viventi sono formati da cellule. Queste sono delimitate da una membrana, consolidata o no da una parete. La membrana contiene un citoplasma liquido e generalmente un nucleo, contenente le molecole di ADN (acido desossiribonucleico) che portano i geni. Questi ultimi danno le istruzioni per la sintesi delle proteine, come gli enzimi che intervengono nelle reazioni chimiche (il metabolismo) che viene svolto nella cellula e che assicura il suo funzionamento.
Gli esseri pluricellulari sono costituiti da più cellule che si specializzano allora in funzioni precise: i globuli rossi del sangue trasportano l’ossigeno, le cellule nervose trasmettono le informazioni, …..
Queste cellule possono essere isolate e coltivate in mezzi liquidi che ricostituiscono il loro ambiente. Le colture cellulari possono essere utilizzate in certe tecniche di innesto oppure per la produzione di sostanze, o ancora per servire come ospiti a dei virus che si intende studiare.
Un essere unicellulare, come la maggior parte dei microorganismi, non ha che una cellula che svolge tutte le funzioni: nutrizione, locomozione, riproduzione…
I microorganismi
I microorganismi si trovano naturalmente nell’ambiente (acqua, terreno, piante) dove sono alla base di tutte le catene alimentari, e nel grembo degli esseri viventi (nel tratto intstinalesulla pelle, nell’orecchio esterno, nel naso, nella bocca, …) dove costituiscono il microbioma. La loro grande distribuzione si esplica per la diversità del loro metabolismo: essi possono degradare sia la materia organica che minerale, per trasformarla in energia e sintetizzare delle molecole complesse.
E’ possibile trovare dei microorganismi in ambienti estremi: temperature da -10°C a + 110°C; pH da 0,5 a 11,5; mezzi saturi in sale come nel Mar Morto; pressioni elevate in grandi profondità (-10.500 metri), raggi ionizzanti 1000 volte superiori alla dose mortale per gli umani. Quando si sviluppano in presenza di ossigeno, i microorganismi sono chiamati aerobici e quando si sviluppano in assenza di ossigeno, vengono chiamati anaerobici.
Relazione dei microorganismi con gli altri esseri viventi
Un microorganismo può essere:
- Patogeno: può comportare delle patologie e delle malattie
- Opportunista: abitualmente non patogeno, può diventarlo in seguito ad una diminuzione delle difese immunitarie dell’organismo ospite. Il sistema immunitario normale permette con l’aiuto delle cellule sanguinee e delle molecole specifiche (anticorpi), di distruggere tutti i corpi estranei che invadono l’organismo. Esempio: presso le persone con difese immunitarie deboli, il batterio opportunista Stafilococcus epidermitis (figura 4) che vive normalmente sulla pelle, è potenzialmente patogeno.
- Commensale: Vive su o in un organismo (l’ospite). Gli endoparassiti si sviluppano all’interno dell’ospite. Esempio: Plasmodium falciparfum, iniettato nell’ospite anche da una puntura di insetti, parassita i globuli rossi, dando il via al paludismo.
Classificazione e denominazione dei microorganismi
I microorganismi sono organizzati in classe, ordine, famiglia, genere e specie. Sono frequentemente designati dal loro nome di genere e specie (per esempio Legionelkla pneumophila dove Legionella è il nome del genere, sempre scritto con una maiuscola, e pneumophila è il nome della specie). Quando un microorganismo è definito dal suo nome latino, questo si scrive in italico (corsivo) con una maiuscola.
I virus sono correntemente designati dalle loro iniziali. Queste possono provenire:
- Dalla denominazione francese, come VHB (virus dell’Epatite B), VIH (virus dell’immunità umana), CMV (Citomegalovirus).
- Dalla denominazione inglese: per esempio HBV (Hepatitis B virus), HIV (Human immunodeficiency virus).
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