Batteri Gram positivi e Gram negativi

Quali differenze?

I batteri Gram-positivi e Gram-negativi sono due gruppi principali di batteri che vengono distinti in base alla loro reazione alla colorazione di Gram, una tecnica di laboratorio sviluppata dal medico danese Hans Christian Gram nel 1884. Questa classificazione si basa sulla struttura della parete cellulare batterica e ha importanti implicazioni nella diagnosi e nel trattamento delle relative infezioni

Caratteristiche dei batteri Gram-positivi

I batteri Gram-positivi hanno una parete cellulare spessa -composta principalmente da peptidoglicano- ma, a differenza dei batteri Gram-negativi, i batteri Gram-positivi non hanno una membrana esterna al di sopra della parete cellulare. Proprio a causa della mancanza di membrana esterna, la parete cellulare dei batteri Gram-positivi risulta vulnerabile, rendendo i batteri di questo gruppo spesso più sensibili agli antibiotici che mirano a danneggiare o interferire con la parete cellulare (come la penicillina).

È proprio in funzione di questa parete cellulare che, quando vengono sottoposti alla colorazione di Gram, i batteri risultano avere una colorazione viola-rossa

Varietà di specie

I batteri Gram-positivi comprendono una vasta gamma di specie batteriche, tra cui alcuni batteri patogeni noti e relativamente comuni, come Staphylococcus aureus (che causa infezioni della pelle e delle ferite), Streptococcus pneumoniae (che causa la polmonite) e Clostridium difficile (coinvolto nelle infezioni intestinali).

Sempre all’interno di questo gruppo sono compresi altri batteri (fortunatamente) meno comuni, ma comunque conosciuti per via delle loro caratteristiche o del loro impiego; tra questi possiamo infatti annoverare il Corynebacterium diphtheriae, il batterio della difterite, oppure il Bacillus anthraci, l’agente eziologico dell’antrace, una malattia balzata agli onori delle cronache per via degli allarmi terrorismo associati ad essa nei primi anni di questo secolo.

immagine 3D dello Staphylococcus aureus – photo by: depositphotos.com

Un ruolo nella fermentazione

Non tutti i batteri gram-positivi sono però pericolosi per l’uomo. Nel corso della nostra storia, infatti, l’essere umano si è accorto del possibile utilizzo dei batteri per uso alimentare, e come per altri agenti molti batteri Gram-positivi sono stati coinvolti nella fermentazione di zuccheri e altri composti organici, rendendoli importanti nell’industria alimentare, nella produzione di latticini e nella produzione di prodotti fermentati come il formaggio e lo yogurt.

Caratteristiche dei batteri Gram-negativi

Come per i positivi, i batteri Gram-negativi sono un gruppo di batteri che si distinguono in base alla loro reazione alla colorazione di Gram. Essi, a differenza dei precedenti posseggono una parete cellulare sottile esterna sottile composta principalmente da peptidoglicano, che è ancorato a una membrana esterna lipidica. Questa struttura conferisce loro una colorazione rosa-rossa quando vengono sottoposti alla colorazione di Gram.

Inoltre, una delle caratteristiche distintive dei batteri Gram-negativi è la presenza di una membrana esterna, che circonda la parete cellulare. Questa membrana esterna contiene lipopolisaccaridi (LPS), che hanno un ruolo importante nell’interazione batterica con l’ambiente e nel sistema immunitario dell’ospite.

Maggiori rischi per l’uomo

A causa della loro parete cellulare sottile e della membrana esterna, i batteri Gram-negativi sono spesso più resistenti a molti antibiotici rispetto ai batteri Gram-positivi. Questa resistenza può rendere il trattamento delle infezioni da batteri Gram-negativi più complesso.

Inoltre, a causa della presenza di LPS nella loro membrana esterna, i batteri Gram-negativi possono rilasciare endotossine quando vengono distrutti o muoiono. Queste endotossine possono scatenare una risposta infiammatoria nel corpo umano e possono contribuire a sintomi gravi in caso di infezione.

Sempre a causa della loro struttura, generalmente più complessa rispetto a quella dei batteri Gram-positivi, le modalità di trattamento e diagnosi delle infezioni batteriche possono essere più complesse rispetto agli appartenenti al gruppo dei gram-negativi.

Varie specie patogene

I batteri Gram-negativi includono una vasta gamma di specie batteriche patogene che possono causare una varietà di infezioni umane, tra cui Escherichia coli (causa infezioni del tratto urinario e gastrointestinali), Salmonella (coinvolta nelle infezioni alimentari), Neisseria gonorrhoeae (responsabile della gonorrea) o Legionella pneumophila, il batterio che causa la legionellosi, una malattia polmonare potenzialmente grave che può manifestarsi come polmonite o febbre di Pontiac.

Differenza tra tipo di batteri ed utilizzo degli antibiotici

Sarà capitato a tutti di aver sentito parlare di utilizzo di antibiotici ad ampio spettro; questa distinzione deriva dalla pratica clinica quotidiana del medico per cui, quando si tratta un’infezione di origine sconosciuta (o prima che i risultati dei test di sensibilità siano disponibili), i medici spesso prescrivono antibiotici sensibili alla maggior parte degli antibiotici. Ciò avviene in base alla sensibilità dei farmaci: gli antibiotici appartenenti alla classe delle chinoloni e delle tetracicline, ad esempio hanno uno spettro d’azione più ampio ed una buona efficacia contro i batteri sia Gram-positivi che Gram-negativi.

Vi sono però dei batteri che non rispondono a questi antibiotici.

A seconda della differenza tra batteri gram+ o gram- sono stati sviluppati nel tempo antibiotici specifici per queste diverse tipologie

  • i batteri Gram-positivi tendono a essere più sensibili a un’ampia gamma di antibiotici (come la penicillina, la vancomicina e la clindamicina)
  • i batteri Gram-negativi tendono ad essere più resistenti agli antibiotici a causa della loro membrana esterna e di altri meccanismi di resistenza. In questo caso vengono utilizzati alcuni antibiotici, come le cefalosporine di terza generazione e i carbapenemi, che sono più efficaci contro i batteri Gram-negativi.

È compito dei laboratori di microbiologia eseguire dei test di sensibilità antibiotica per determinare quali antibiotici sono efficaci contro un ceppo batterico specifico. Questi test guidano la scelta finale degli antibiotici nel trattamento delle infezioni.

Immagine 3D di batterio e. coli – photo by: depositphotos.com

La resistenza antibiotica

La resistenza antibiotica è la capacità dei batteri di adattarsi e diventare insensibili agli antibiotici, rendendo inefficace la terapia antibiotica, l’uso eccessivo e inappropriato degli antibiotici accelerano la selezione di ceppi resistenti in entrambi i gruppi: i batteri Gram-positivi, infatti, sviluppano resistenza attraverso mutazioni genetiche o acquisizione di geni di resistenza. Nei batteri Gram-negativi, la membrana esterna complessa e le pompe di efflusso possono espellere gli antibiotici

Combattere la resistenza richiede pratiche di utilizzo razionale degli antibiotici, ricerca di nuovi farmaci e sviluppo di strategie di controllo delle infezioni. La resistenza antibiotica è una minaccia globale alla salute poiché rende più difficile trattare le infezioni batteriche e può portare a infezioni più gravi e persistenti. La prevenzione e l’uso responsabile degli antibiotici sono cruciali per mitigare questo problema.

Una differenziazione empirica

È importante notare che la classificazione in batteri Gram-negativi o Gram-positivi è solo una delle molte caratteristiche utilizzate per identificare e classificare i batteri. Questa classificazione fornisce una panoramica iniziale della struttura della parete cellulare, ma per una caratterizzazione più dettagliata e precisa, vengono utilizzate altre tecniche di laboratorio, come la sequenza del DNA.