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Diagnosi delle malattie infettive

Di

Maria T. Vazquez-Pertejo

, MD, FACP, Wellington Regional Medical Center

Ultima revisione/verifica completa giu 2020| Ultima modifica dei contenuti giu 2020
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Le malattie infettive sono causate da microrganismi, come batteri, virus, miceti e parassiti.

I medici sospettano un’infezione sulla base della sintomatologia, dei risultati dell’esame obiettivo e dei fattori di rischio della persona. Inizialmente, i medici confermano che il soggetto è affetto da un’infezione piuttosto che da un altro tipo di patologia. Per esempio, un soggetto affetto da tosse e da difficoltà di respirazione potrebbe aver contratto la polmonite (un’infezione dei polmoni). Tuttavia, il soggetto potrebbe invece soffrire di asma o di insufficienza cardiaca, che non sono causate da un’infezione. In tal caso, la radiografia del torace può aiutare i medici a distinguere la polmonite da altri possibili disturbi.

Quando i medici confermano che un soggetto è affetto da un’infezione, solitamente devono sapere quale specifico microrganismo la sta causando. Molti microrganismi diversi possono provocare una determinata infezione. Per esempio, la polmonite può essere causata da virus, batteri o raramente da miceti. Il trattamento è differente per ciascun microrganismo.

Molti tipi diversi di test di laboratorio possono identificare i microrganismi, utilizzando un campione di sangue, urina, espettorato, o di altro fluido o tessuto del corpo umano. Il campione può essere:

  • Colorato ed esaminato al microscopio

  • Sottoposto a coltura (incubato in condizioni che favoriscono la crescita dei microrganismi)

  • Analizzato per la presenza di anticorpi (molecole prodotte dal sistema immunitario del paziente in risposta al microrganismo)

  • Analizzato per la presenza di antigeni del microrganismo (molecole del microrganismo che possono provocare una risposta immunitaria nel corpo)

  • Esaminato per il materiale genetico (come DNA o RNA) del microrganismo

Nessun esame singolo può identificare ogni microrganismo e gli esami che funzionano bene per un microrganismo spesso non sono adatti a un altro. I medici devono scegliere il test in base ai microrganismi che ritengono più verosimilmente responsabili della patologia.

A volte si svolgono vari test differenti, solitamente in una specifica sequenza, in base ai risultati dell’esame precedente. Ciascun test riduce ulteriormente le possibilità. Non eseguendo l’esame giusto, i medici possono non essere in grado di individuare la causa dell’infezione.

Quando un microrganismo viene identificato, i medici possono eseguire delle analisi per stabilire quali farmaci siano maggiormente efficaci contro di esso (test di sensibilità), in modo da poter predisporre quanto prima un trattamento efficace.

Campioni per l’analisi

Si preleva un campione dall’area del corpo che si presume contenga il microrganismo responsabile dell’infezione. I campioni possono includere:

  • Malattie del sangue

  • Espettorato

  • Urina

  • Feci

  • Tessuto

  • Liquido cerebrospinale

  • Muco proveniente dal naso, dalla gola o dall’area genitale

Alcuni campioni inviati per l’analisi, come espettorato, feci e muco prelevato da naso o gola, normalmente contengono molti tipi di batteri non responsabili della malattia. I medici devono separare questi batteri da quelli potenzialmente responsabili della malattia.

Altri campioni provengono da aree che normalmente non contengono microrganismi (aree sterili), come le urine, il sangue o il liquido cerebrospinale (il liquido che circonda il cervello e il midollo spinale). La presenza di qualsiasi batterio in tali campioni è anomala, a condizione che l’area da cui è stato prelevato il campione sia stata inizialmente detersa con un antisettico per prevenire qualsiasi contaminazione.

Colorazione ed esame al microscopio

Talvolta, i medici riescono a identificare un microrganismo semplicemente osservandolo al microscopio.

La maggior parte dei campioni viene trattata con coloranti, speciali tinture che colorano i microrganismi facendoli risaltare dallo sfondo. Alcuni microrganismi hanno dimensione, forma e colore particolari che ne consentono il riconoscimento.

Tuttavia, molti microrganismi hanno lo stesso aspetto e non sono distinguibili al microscopio. Inoltre, affinché siano visibili al microscopio, i microrganismi devono essere presenti in quantità adeguata e la loro dimensione deve essere sufficientemente grande. Per esempio, non è possibile identificare i virus al microscopio se sono troppo piccoli.

Per i batteri, i medici spesso utilizzano la colorazione di Gram (un colorante violetto). I batteri sono classificati nel modo seguente:

  • Gram-positivi (appaiono di colore blu perché trattengono il colorante violetto di Gram)

  • Gram-negativi (appaiono di colore rosso perché non trattengono la colorazione)

I medici possono decidere il trattamento in base alla presenza di batteri Gram-positivi o Gram-negativi.

Oltre al Gram, si possono utilizzare altri coloranti in base ai microrganismi di cui si sospetta la presenza.

Coltura dei microorganismi

La quantità di microrganismi contenuta in molti campioni non è sufficiente per consentirne la visualizzazione al microscopio o l’identificazione attraverso altri esami. Pertanto, i medici normalmente cercano di far crescere i microrganismi in laboratorio (un processo definito coltura) fino a ottenerne un numero sufficiente per poterli identificare.

Il campione viene collocato in un piatto (piastra) o una provetta sterili, contenenti nutrienti specifici per favorire la crescita dei microrganismi. I nutrienti utilizzati sono diversi a seconda del microrganismo ritenuto responsabile dell’infezione. Spesso, nel piatto o nella provetta si aggiungono sostanze per interrompere la crescita dei microrganismi non responsabili della malattia sospetta.

Molti microrganismi, come i batteri responsabili delle infezioni delle vie urinarie o della faringite da streptococco, crescono facilmente in coltura; alcuni invece, come i batteri responsabili della sifilide o della malattia di Lyme, sono impossibili da isolare in coltura. Altri, come quelli che causano la tubercolosi, possono essere sottoposti a coltura ma richiedono alcune settimane per crescere. Alcuni virus possono essere sottoposti a coltura, ma molti altri no.

Dopo che i microrganismi vengono sottoposti a coltura, si eseguono esami per identificarli e per stabilire fino a che punto siano sensibili ai farmaci antimicrobici (anche in termini di dosaggio).

Test per rilevare la sensibilità di un microrganismo ai farmaci antimicrobici

Sebbene i medici in generale sappiano quali sono i farmaci antimicrobici efficaci contro i diversi microrganismi, questi ultimi continuano a sviluppare resistenza ai farmaci che in prima battuta risultavano efficaci. Pertanto, si esegue il test di sensibilità per stabilire il livello di efficacia che i vari farmaci antimicrobici hanno nei confronti dello specifico microrganismo che colpisce il soggetto. Questo esame agevola i medici nella scelta del farmaco da utilizzare per un’infezione specifica (vedere Scelta di un antibiotico).

Le colture sono spesso utilizzate per i test di sensibilità. Quando il microrganismo è cresciuto in coltura, i medici aggiungono farmaci antimicrobici diversi per vedere quali sono in grado di distruggerlo. Eseguono anche degli esami per stabilire quanto il microrganismo sia sensibile a un farmaco, ovvero quale dose sia necessaria (piccola o grande) per distruggerlo. Se per uccidere il microrganismo in laboratorio è richiesta una grande quantità di farmaco, solitamente i medici non lo utilizzano.

A volte, si può ricorrere ad analisi genetiche per rilevare i geni responsabili della resistenza del microrganismo a determinati farmaci antimicrobici. Per esempio, lo Staphylococcus aureus resistente alla meticillina (MRSA) può essere identificato con l’analisi per il gene mecA.

Dato che il test di sensibilità viene eseguito in laboratorio, il risultato non sempre corrisponde a ciò che avviene nell’organismo umano quando viene somministrato un farmaco. L’efficacia del farmaco può essere influenzata da fattori relativi all’individuo che lo assume ({blank} Panoramica sulla risposta ai farmaci), tra questi:

  • La funzionalità del sistema immunitario

  • L’età del soggetto

  • L’eventuale presenza di altre patologie

  • Il modo in cui l’organismo del paziente assorbe ed elabora il farmaco

Test che rilevano gli anticorpi contro i microrganismi o i loro antigeni

Alcuni microrganismi, come i batteri responsabili della sifilide, sono impossibili da isolare in coltura. Per diagnosticare tali infezioni, i medici possono utilizzare una serie di analisi, denominate test immunologici. Tali analisi possono rilevare:

  • Gli anticorpi prodotti dal sistema immunitario del soggetto in risposta al microrganismo

  • Gli antigeni del microrganismo (ovvero le molecole del microrganismo che provocano una risposta immunitaria da parte del soggetto)

Test degli anticorpi

I test degli anticorpi vengono solitamente svolti su un campione di sangue del soggetto infetto. Inoltre, possono essere eseguiti sul liquido cerebrospinale o su altri liquidi corporei.

Gli anticorpi sono sostanze, prodotte dal sistema immunitario, che aiutano a proteggere dalle infezioni. Vengono prodotti da alcuni tipi di globuli bianchi, quando questi entrano in contatto con una sostanza o una cellula estranea. Solitamente la produzione dell’anticorpo richiede vari giorni.

L’anticorpo riconosce e colpisce la specifica sostanza estranea (antigene) che ne ha scatenato la produzione; quindi, ciascun anticorpo è unico ed è prodotto contro un tipo specifico (specie) di microrganismo. Se una persona presenta anticorpi contro un particolare microrganismo, significa che è stata esposta a tale microrganismo e ha prodotto una risposta immunitaria. Tuttavia, poiché molti anticorpi rimangono in circolo a lungo dopo la risoluzione di un’infezione, individuarli non significa necessariamente che il soggetto sia ancora infetto. Gli anticorpi possono essere presenti per un’infezione pregressa.

Did You Know...

  • Il riscontro di anticorpi contro un microrganismo nel sangue non significa necessariamente che la persona sia ancora infetta, in quanto gli anticorpi possono essere presenti per un’infezione pregressa.

I medici possono effettuare test per diversi anticorpi, in base al tipo di infezione che ritengono più probabile. A volte verificano solamente la presenza o meno di un anticorpo, ma di solito cercano di stabilirne la quantità presente. Per determinarla, i medici diluiscono ripetutamente il campione al 50% fino a che esso non risulta più positivo all’anticorpo. Maggiore è il numero di diluizioni necessarie per ottenere un risultato negativo, maggiore è la quantità di anticorpi presenti nel campione.

Dato che la produzione, da parte del sistema immunitario, di una quantità di anticorpi sufficiente per essere rilevata richiede da diversi giorni a qualche settimana, la diagnosi di un’infezione può essere ritardata. I test anticorpali eseguiti subito dopo l’esordio della malattia sono frequentemente negativi. Pertanto, i medici possono prelevare un campione immediatamente e un altro a distanza di diverse settimane, per riscontrare se i livelli di anticorpi sono aumentati. Se i livelli di un anticorpo risultano bassi al primo esame effettuato all’insorgere della malattia e a distanza di settimane si riscontra un aumento, ciò indica un’infezione attiva in corso o recente (piuttosto che un’infezione pregressa).

Test per antigeni

Gli antigeni sono sostanze che stimolano una risposta immunitaria nell’organismo. I microrganismi presentano antigeni sulla loro superficie e al loro interno. I test per antigeni rilevano la presenza dei microrganismi in modo diretto, quindi i medici possono diagnosticare un’infezione rapidamente, senza attendere che vengano prodotti anticorpi in risposta al microrganismo. Inoltre, questi test possono essere utilizzati nelle persone il cui sistema immunitario non è in grado di produrre molti anticorpi, come coloro che sono stati recentemente sottoposti a un trapianto di midollo osseo o che sono affetti dalla sindrome da immunodeficienza acquisita (Acquired Immune Deficiency Syndrome, AIDS).

L’esecuzione dei test per gli antigeni prevede il prelievo di un campione e la sua miscelazione con un anticorpo analitico contro il microrganismo sospetto. Se nel campione sono presenti gli antigeni di quel microrganismo, essi si legano all’anticorpo analitico. Per rilevare il complesso antigene-anticorpo si possono utilizzare diverse metodiche. Tuttavia, indipendentemente dal metodo utilizzato, la presenza dell’antigene significa che il microrganismo è presente ed è probabilmente la causa dell’infezione.

Test che rilevano il materiale genetico dei microrganismi

Le analisi che rilevano il materiale genetico dei microrganismi sono denominate

  • Test basati sugli acidi nucleici

Se è difficile sottoporre un microrganismo a coltura o identificarlo con altri metodi, i medici possono eseguire altri test per individuare frammenti del materiale genetico del microrganismo. Il materiale genetico è costituito dagli acidi nucleici: acido desossiribonucleico (DNA) o acido ribonucleico (RNA).

La reazione a catena della polimerasi (Polymerase Chain Reaction, PCR) è un esempio di questo tipo di test. La tecnica della PCR viene utilizzata per produrre molte copie di un gene di un microrganismo, rendendone molto più semplice l’identificazione.

Ogni test genetico è specifico e relativo a un unico tipo di microrganismo. Ovvero, il test genetico sul virus dell’epatite C rileva solamente quel virus e non gli altri. Di conseguenza, questi test vengono eseguiti solamente se i medici hanno già il sospetto di una particolare patologia.

La maggior parte dei test basati sugli acidi nucleici (chiamati test qualitativi) serve a individuare la presenza di un microrganismo. Tuttavia, nel caso di certe infezioni, come l’infezione da virus dell’immunodeficienza umana (HIV) e l’epatite C, i test (chiamati test quantitativi) possono misurare la quantità di materiale genetico del microrganismo presente, consentendo di stabilire la gravità dell’infezione. I test quantitativi possono anche essere utilizzati per verificare l’efficacia del trattamento.

I test basati sugli acidi nucleici possono talvolta essere utilizzati per verificare i geni o le mutazioni dei geni nei microrganismi che rendono questi resistenti a un farmaco. Tuttavia, tali test non sono completamente precisi perché non tutte le mutazioni di resistenza sono note; quindi, non sono in grado di controllare tutti i geni verificando l’eventuale presenza di resistenza. Inoltre, questi test sono costosi, non sempre disponibili e utilizzabili solamente per pochi microrganismi.

Altri test utilizzati per identificare i microrganismi

Le analisi che identificano determinate altre caratteristiche uniche dei microrganismi vengono a volte chiamate

  • Test di identificazione non basati sugli acidi nucleici

Queste analisi sono definite in questo modo perché non si basano sull’identificazione del materiale genetico del microrganismo, costituito dagli acidi nucleici (DNA e RNA).

Ad esempio, si possono eseguire analisi per identificare:

  • Le sostanze in cui il microrganismo può crescere o crescere meglio quando viene sottoposto a coltura

  • Gli enzimi prodotti dal microrganismo (che aiutano il microrganismo a infettare le cellule o a diffondersi più rapidamente nei tessuti)

  • Altre sostanze presenti nel microrganismo (quali proteine e acidi grassi) che possono contribuire alla sua identificazione

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