In Microbiologia si parla di modulazione fenotipica senza precisare che il batterio assume caratteri fenotipici diversi solo a seguito di una modulazione antigenica. Alla modulazione antigenica segue la modulazione fenotipica, cioè, la diversa espressione dei geni posseduti dal batterio nel genoma: in un individuo (e nella cellula) la presenza dei prodotti codificati dai geni espressi e la mancanza dei prodotti codificati dai geni non-espressi caratterizzano il fenotipo.

Chiariti questi concetti, vediamo cosa dicono della Bordetella i Microbiologi [note 2, 3] .
Uno stesso ceppo di Bordetella Pertussis (BP) produce tossine a seconda della fase vegetativa (fase-S, con fimbrie; fase-R, senza fimbrie) e a seconda delle condizioni ambientali (disponibilità di nutrimento; presenza di ossigeno; temperatura; ecc.).
Il carattere tossigeno è variabile e reversibile: si parla di modulazione fenotipica.
Di norma, la BP può essere isolata durante la fase catarrale della tosse convulsa; dopo, la frequenza di tale isolamento diminuisce progressivamente, spesso in relazione con l'aumento dei sintomi. La BP che si isola all'inizio della malattia è spesso differente da quella che si isola più tardi: i primi batteri isolati formano colonie morfologicamente distinte, producono svariate tossine e possiedono componenti superficiali che sono d'aiuto nell'impianto dell'infezione e permettono ai microrganismi di infettare altri esseri umani suscettibili. La BP si alterna in due stati differenti, uno virulento e l'altro avirulento; diventa rapidamente avirulenta quando cresce a 25° C (vicino alla temperatura delle narici) piuttosto che a 37° C (la temperatura interna del corpo); ritorna rapidamente virulenta quando cresce a 37° C; magnesio e acido nicotinico inibiscono in modo reversibile lo stato di vitulenza. Il passaggio dallo stato virulento allo stato avirulento è controllato da un gene regolatore centrale. Quando il batterio si trova a temperatura più bassa (25° C ) vengono inattivati 20 e più geni: viene interrotta la sintesi di alcune tossine e di alcuni fattori di virulenza; determinati antigeni superficiali non vengono più espressi. Nello stato avirulento i microrganismi persistono più facilmente nelle narici perché non provocano una forte risposta dell'ospite; questa condizione ne favorisce la presenza prolungata (cronica) e la diffusione del germe ad un'altra persona suscettibile.
Per poter modulare la virulenza in risposta agli stimoli dell'ambiente, la BP deve poter avvertire i cambiamenti dell'ambiente. La BP ha un meccanismo (comune ad altri sistemi batterici) per la trasduzione del segnale: convertire un segnale ambientale in espressione di certi geni. La trasduzione del segnale è un fenomeno generale che richiede due attività, spesso effettuate da due proteine separate.
Le due componenti sono:

• La proteina sensore/trasmittente che è influenzata dai cambiamenti dell'ambiente e si trasforma in una proteinachinasi attiva; quando è attivata, la chinasi è in grado di fosforilare il secondo componente;
• La proteina regolatrice della risposta, che regola l'espressione di geni specifici.

Le "Chinasi" sono enzimi che fosforilano proteine bersaglio specifiche e ne alterano l'attività. Normalmente, le risposte mediate da questi recettori sono spente rapidamente quando il Ligando (segnale extracellulare) viene rimosso: le proteine-G si autoinattivano; i nucleotidi ciclici sono idrolizzati da fosfodiesterasi; il Ca++ è rapidamente pompato fuori dal citosol ; le proteine vengono defosforilate.

I sensori/trasmittenti sono proteine che attraversano la membrana cellulare e sporgono dal versante di tale membrana citoplasmatica nello spazio periplasmatico. Quando la porzione esterna o sensore del sensore/trasmittente avverte cambiamenti dell'ambiente nello spazio periplasmatico, la sua porzione citoplasmatica trasmette il segnale a un regolatore della risposta che modula l'espressione del gene. La trasduzione del segnale consiste nella fosforilazione del regolatore della rsposta, il quale può agire sia come repressore sia come attivatore (a seconda dell'operon bersaglio). Nel caso della BP, a 37° C si ha la fosforilazione della "proteina regolatrice" della risposta, che diventa un attivatore della trascrizione di una serie di geni della virulenza. A 25° C , invece, la proteina che funziona da sensore/trasmittente è inattiva: il regolatore della risposta non viene fosforilato e i geni della virulenza non vengono trascritti.
Questo tipo di regolazione globale della virulenza ad opera di segnali dell'ambiente funziona in molti altri micropatogeni (Vibrio Cholerae, Corynebacterium diphteriae). I geni della virulenza sono regolati dalla temperatura, mediante un analogo sistema regolatore a due componenti, anche nelle Salmonella, nella Shigella e nella Yersinia.

Questi sono i fenomeni biologici che si definiscono "modulazione antigenica" e "modulazione fenotipica" in Biologia e in Microbiologia.

In Immunologia, invece, viene definita [nota 4] "modulazione antigenica" il "Processo mediante il quale antigeni di cellule tumorali o di Protozoi non vengono più riconosciuti dagli anticorpi specifici e non sono più neutralizzabili. Il meccanismo sembra spiegabile dapprima con il fenomeno del capping che consegue al legame tra anticorpo e antigene, seguito dalla internalizzazione dell'antigene di superficie che non viene più riespresso ".
In patologia umana, un esempio si avrebbe nella miastenia grave [nota 5] . Proprio rifecendoci alla patogenesi della miastenia grave [nota 6] vediamo che parlare di "modulazione antigenica" in questi termini non è esatto. Nella miastenia grave nuovi antigeni di superficie (i recettori dell'Acetilcolina) vengono presentati solo dopo un periodo di "riposo muscolare" perché i complessi "recettore/ligando/autoanticorpo/tossina pertussica" vengono internalizzati e poi 'digeriti' a livello lisosomiale; negli endosomi, il recettore complessato non viene scisso (scomplessato) e riportato in superficie; ci vuole tempo per produrre nuovi recettori da esporre nella giunzione neuro-muscolare: non è vero che quel tipo di antigeni di superficie (recettore) non viene mai più espresso.

BIBLIOGRAFIA