L'Helicobacter Pilory: Forma Coccoide
(Osservazioni al microscopio elettronico su biopsie di mucosa gastrica)
Prof. Luigi Cuccurullo
Emerito di Anatomia Patologica dell'Università della Campania "Luigi Vanvitelli"
L’Helicobacter Pilory (HP) è un batterio piccolo, Gram-negativo, asporigeno, microaerofilo, di forma spirale o ricurva (Gastroenterology 2007; 132: 1177-1180).
Gli HP,come i batteri Gram-negativi, sono forniti di una doppia membrana di contorno; quella interna costituisce la membrana plasmatica,quella esterna è una struttura sovrapposta mediante la quale gli HP aderiscono alle cellule ospiti e manifestano la loro virulenza; essa è formata da fosfolipidi,da proteine e da lipopolisaccaridi; tra le due membrane è disegnato uno spazio (periplasma) nel quale si raccolgono molecole di peptoglicani. Ad uno dei poli è innestato un flagello mediante il quale gli HP hanno la possibilità di spostarsi e raggiungere il sito ove colonizzare (Microbes Infect. 2000-1214)(Clinical Microbiology Reviews 2006;19:449-490).
Gli HP si suddividono in diversi ceppi, ciascuno con un proprio patrimonio genetico; questa diversità genetica modula la virulenza, la capacità di aderire agli epiteli, la produzione di citotossine, il quadro sintomatologico, l’indice di resistenza ai farmaci e altre manifestazioni biologiche (World J. Gastroenterol 2016; 22: 9718-9726).
I fattori genetici determinano anche la loro colonizzazione secondo una specificità di organo che si manifesta secondo le seguenti due linee: quella gastrica e quella enteropatica;la prima ha una attitudine a colonizzare la mucosa gastrica,il tratto inferiore dell’esofago e il tratto iniziale del duodeno; la seconda si insedia a livello dell’ileo,del colon,delle vie biliari (Clin. Microbiol. Rev. 2001;14: 59-97).
La localizzazione a livello gastrico richiede la capacità da parte degli HP di attraversare il gel mucinoso disposto a strati su la superficie della mucosa; questo gel è formato da due varietà di mucine: la prima,in quantità prevalente, è secreta dagli epiteli di superficie ed ha la sigla MUC5AC, la seconda secreta dalle ghiandole (ghiandole cardiali,piloriche,epiteli del colletto delle ghiandole) è indicata con la sigla MUC6.
Questo gel mucinoso rappresenta solo una barriera meccanica, superabile mediante la motilità degli HP, ed è privo di azione battericida; infatti essi colonizzano e si replicano sia su la superficie della mucosa sia nel contesto della mucina MUC5AC (Gut 2001;49:474-480)(Clinical Microbiology Reviews 2006; 19: 449-490) (Glicobiology 2009;19(5):453-461) (Gastroenterology 2009; 136: 1863-1873) .
Gli HP riescono a raggiungere e ad allocarsi su la mucosa gastrica mediante la motilità fornitagli dal flagello unipolare e utilizzando la attività enzimatica dell’ureasi che, scindendo l’urea in ammoniaca e bicarbonato, modifica il pH dell’area ove i batteri si raccolgono (Infect.Immun.1996;64:905-912) (Microbes Infect. 2000;2:55-60).
Ricerche condotte mediante culture in vitro e numerose osservazioni in vivo hanno evidenziato a livello morfologico, metabolico e di vitalità la esistenza delle seguenti tre forme di HP:
1. Forma spirale (forma vegetativa) virulenta, infettiva, coltivabile atta a colonizzare .
2. Forma coccoide vitale, non coltivabile, scarsamente virulenta, incapace di colonizzare, atta a provocare flogosi di grado lieve.
3. Forma degenerativa, non vitale, non coltivabile, è caratterizzata da processi degenerativi del protoplasma e del periplasma (FEMS Journal Med. Microbiol. 2009; 56(2): 112-115) (Antibiotics 2020;9(6):293).
Gli HP nella loro forma spirale rappresentano la forma vegetativa, infettiva, virulenta, patogena; tali caratteri morfologici,metabolico-funzionali si conservano e sono attivi in condizioni ambientali favorevoli.
Se queste condizioni diventano non ottimali o addirittura avverse per modificazioni del pH, della temperatura, degli inibitori della pompa protonica, o per mancanza di nutrienti o ancora per l’azione di i farmaci, si ha una conversione dalla forma spirale a quella coccoide (Appl Anviron Microbiol. 2007; 73: 3423-3427) (Folia Microbiol (Praha) 2019; 64(3): 273-281).
Questa forma coccoide è stata oggetto di numerosi studi, condotti su colonie in vivo e in vitro,al fine di evidenziarne i caratteri metabolici,le potenzialità di virulenza, le capacità di replicarsi,le capacità di colonizzare negli animali e nell’uomo.
Essa appare sferoidale,mostra il protoplasma retratto,non evidenzia il flagello, conserva la doppia membrana di contorno,e lo spazio del periplasma; queste modificazioni sono espressione morfologiche di un adattamento metabolico a nuove situazioni ambientali (Appl. Environ Microbiol. 2007;73: 3423-3427) (Antibiotics 2020;9(6):293) .
Infatti,nella forma coccoide gli HP hanno perduto la capacità di replicarsi, manifestano un metabolismo ridotto e una scarsa attività respiratoria, sintetizzano quote esigue di ureasi ma conservano la capacità di recuperare, allorquando le condizioni ambientali siano ritornate favorevoli, i caratteri morfologico-funzionali della forma vegetativa (Gastroenterology 2007; 132: 1177-1180) (Microbiology 2009; 155: 1071-1079).
Nel passaggio dalla forma a spirale a quella coccoide gli HP attraversano fasi morfologiche e metaboliche intermedie denominate, per la loro forma, C-shaped e U-shaped; queste sono caratterizzate da un basso metabolismo e da una perdita temporanea della capacità di replicazione; sul piano morfologico hanno forme ricurve, mostrano un addensamento del protoplasma ma conservano la doppia membrana di contorno e lo spazio del periplasma(J. Bacteriol 2006; 188: 5494-5500 (Microbiology 2009;155:1071-1079).
E’ stata descritta in letteratura anche una forma definita “dormiente”;essa è considerata inattiva, con un metabolismo minimo,e privata della capacità replicativa, macapace di riconvertirsi nella forma vegetativa; essa è stata evidenziata in culture di HP costituite da forme intermedie e coccoidi (Gastroenterology 2007; 132: 1177-1180) (Microbiology 2009; 155: 1071-1079).
Questo passaggio dalla forma spirale a quella coccoide, attraverso le fasi intermedie C-shaped e U-shaped, è stato oggetto di numerosi studi, condotti soprattutto mediante terreni di cultura,con l’applicazione di metodologie morfologiche,metaboliche,molecolari; i risultati di queste ricerche si sono sintetizzati in nelle seguenti due linee di pensiero di opposti significati:
La prima considera questo passaggio quale processo di tipo passivo in quanto gli HP coccoidi sono considerati elementi degradati, non vitali, non coltivabili, privi di capacità di replicazione, deprivati dell’ureasi,e deprivati di quote del DNA, dell’RNA, con frammentazione dell’RNA ribosomiale (J. Infect. Dis. 1995; 171: 459-462) (Curr. Microbiol. 2008; 56: 150-155).
La seconda linea di pensiero ritiene che la trasformazione nella forma coccoide sia un processo attivo,atto a conservare la struttura protoplasmatica, il metabolismo sebbene ridotto,l’attività respiratoria e la capacità, se le condizioni ambientali sono ritornate ottimali, di recuperare la forma vegetativa (FEMS Microbiol. Lett 1998; 168: 9-15) (Curr. Microbiol. 2013; 56: 406-413).
REPERTI
Le seguenti osservazioni, eseguite mediante la microscopia elettronica a trasmissione, sono state condotte su campioni bioptici di mucosa gastrica di pazienti affetti da Helicobacter Pylori (HP).
In alcune immagini d’insieme si evidenzia, nel materiale mucinoso e a ridosso degli epiteli di superficie e delle foveole, elementi sferoidali di natura biologica con presenza, in qualche campo, zone di contatto con gli epiteli della mucosa gastrica.
Fig.1
Fig.2
Fig.3 
Fig.4
Fig.5
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Questi elementi sono in prevalenza di forma sferoidale, o di forma ricurva, hanno una doppia membrana di contorno e sono forniti di un protoplasma denso ed omogeneo, spesso punteggiato da microvacuoli; questi dati morfologici depongono per la esistenza di una colonia di HP di forma coccoide e intermedia a livello della mucosa dell’antro gastrico.
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Fig.10
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La loro morfologia subisce modificazioni verosimilmente in associazione alle alterazioni degli epiteli gastrici.
In corrispondenza di epiteli sedi di grave degenerazione idropica con vacuolizzazione del citosol e abnorme dilatazione delle cisterne dell’ergastoplasma gli HP coccoidi appaiono aumentati di volume, hanno un protoplasma rarefatto, ipodenso, microvacuolizzato, ma conservano la doppia membrana di contorno.
Fig.11
Fig.12
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Elementi similari si ritrovano in spazi interepiteliali che da virtuali sono divenuti reali per rottura delle strutture giunzionali o per processi di lisi del citoplasma.
Fig.13
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Fig.15 
Tuttavia, questi batteri così modificati,presenti in un habitat di epiteli con gravi note regressive, hanno conservato la capacità di indurre punti di adesione alla superficie degli epiteli.
Fig.16
Fig.17 
COMMENTO
Le osservazioni dianzi riportate, condotte su materiale bioptico appartenente a pazienti affetti da HP,forniscono informazioni limitate e circoscritte su tale patologia,soprattutto se confrontate con le acquisizioni ottenute da ricerche su culture in vitro.
Gli studi morfologici condotti in vivo non consentono di elaborare interpretazioni patogenetiche circa i meccanismi biologici di replicazione, di virulenza,e di trasformazione nelle diverse forme a seconda delle modificazioni dell’habitat,ma permettono alcune valutazioni interpretative non secondarie per questa patologia:
1) La presenza in prevalenza di HP di forma coccoide depone per un habitat non favorevole alla vita e alla replicazione.
2) La presenza di HP nel reticolo mucinoso è una ulteriore conferma circa la capacità di colonizzare in esso.
3) Gli HP coccoidi si ritrovano anche negli spazi intercellulari a conferma della loro capacità di rompere le strutture giunzionali.
4) Questi spazi intercellulari diventano i canali attraverso i quali gli HP raggiungono la tonaca propria innescando così processi flogistici.
5) Ai processi regressivi degli epiteli si associano fenomeni alterativi degli HP;tale reperto è solo descrittivo, senza alcuna valenza di rapporto causa-effetto.
6) I fenomeni di adesione HP- epitelio sono stabili e resistono anche ai processi regressivi.