Il fatto che l'E.coli da solo sia responsabile della grande maggioranza delle infezioni delle vie urinarie (Figura 4. 2) è una delle caratteristiche più singolari di tale gruppo di affezioni, che pur si possono esprimere con un'estrema varietà clinica, dalla batteriuria asintomatica alla cistite, alla pielonefrite conclamata.Ciò si verifica in quanto esistono diversi sierotipi di E.coli, dotati di diversi fattori di virulenza che rendono i ceppi in grado di invadere le vie urinarie diversi da quelli che fanno parte della normale flora intestinale. Queste particolari caratteristiche di virulenza sono in grado di facilitare il trasporto intestinale dei batteri, la loro persistenza in vagina e quindi la risalita e l'invasione delle vie urinarie stesse.Gli organismi della specie E.coli possono appartenere a diversi sierotipi, distinti in laboratorio sulla base dei diversi tipi di antigeni superficiali espressi. I principali antigeni di superficie sono tre, e ciascuno di essi può presentarsi con numerosissime varianti: l'antigene O, o antigene somatico (porzione polisaccaridica esterna della membrana batterica); l'antigene H, o antigene flagellare e l'antigene K o antigene capsulare; E. coli può presentare otto tipo differenti di antigene superficiale O, associati ai ceppi pilonefritogeni più comuni: O1, O2, O4, O6, O7, O16, O18 e O75, responsabili dell'80% dei casi di pielonefrite dovuta a tale microrganismo, mentre i più comuni antigeni K riscontrabili sono: Kl, K2, K5, K12 e K13 o K51. I sierotipi di E. coli che con maggior frequenza si associano a infezioni acute del rene sono: O1K1H7, O1K1H…, O4K12H1, O4K12H…, O6K2HN, O7K1H…, O16K1H6, O18K5H..., O75K5H5 e O75K5H… (Liden-Jenson 1977, Sandberg 1983.Mentre i ceppi riscontrati nella batteriuria asintomatica non differiscono da quelli presenti nelle raccolte fecali, al contrario, i ceppi presenti nei pazienti sintomatici risultano significativamente differenti da quelli fecali, sia sierotipicamente, sia alle analisi di tipo genetico-molecolari, sia alla morfologia microscopica delle colonie (Kougant 1983).È ben nota la funzione dell'antigene polisaccaridico capsulare K: quando presente va a costituire una capsula polisaccaridica che circonda il batterio virulento, ed è in grado di inibire sia la fagocitosi, sia l'attività battericida mediata dal complemento (Guze 1973). Ciò aumenterebbe la resistenza dell' E. coli alla risposta infiammatoria e favorirebbe la persistenza dei batteri nel rene. Come dimostrato da Kayser, la presenza di particolari antigeni K (tipo 1, 2, 3, 12 e 13) si associa con frequenza alla pielonefrite acuta, mentre con frequenza progressivamente più bassa alla cistite semplice, alla batteriuria asintomatica e si ritrova raramente nei campioni fecali (Kaiser 1977(Kaiser , 1979.In ogni caso, ancora più importante del tipo di antigene K espresso dal batterio è la concentrazione di tale antigene, poiché ceppi di E. coli ricchi di antigene K sembrano sembrano essere in grado di raggiungere la vescica, risalire e penetrare nel rene meglio di quelli con bassa concentrazione di antigeni tale antigene.Al contrario, non si conosce l'esatta funzione dell'antigene O, che in ogni caso, quando presente, è un marker indiretto di virulenza; la sua presenza o assenza si manifesta microscopicamente con un diverso aspetto della superficie delle colonie batteriche: i ceppi nefritogeni hanno una morfologia "liscia", mentre quelli responsabili della batteriuria asintomatica danno colonie che passano da una morfologia "liscia" ad una "rugosa". Ciò riflette la perdita dei carboidrati dell'antigene O per effetto di specifiche mutazioni (Hanson 1973, Lindberg 1978. La frequenza con cui si isolano questi ceppi meno virulenti in corso di batteriuria asintomatica sembra aumentare proporzionalmente alla durata della batteriuria stessa.Quindi, come suggerito dagli studi di Stendhal e Ohmann, il requisito minimo che determina l'aggressività dei batteri nelle vie urinarie sembra essere la presenza di un antiegene O intatto (morfologia liscia delle colonie su terreno colturale) e dell'antigene K che insieme rendono i batteri capaci di resistere alla fagocitosi. I ceppi di E. coli in pazienti con cistite o batteriura asintomatica sono molto più eterogenei per quanto riguarda queste stesse caratteristiche (Stendahl 1977).Si può pertanto supporre che le caratteristiche di superficie siano di scarsa importanza nella patogenesi delle più lievi infezioni delle vie urinarie o nella batteriuria asintomatica, ma siano essenziali nelle infezioni renali, o meglio, siano caratteristiche nefritogene. Oltre all'appartenenza a un numero ristretto di sierogruppi O:K:H, esistono altri fattori di virulenza batterici che rendono i ceppi uropatogeni e li differenziano da quelli non uropatogeni normalmente presenti nella flora fecale. Questi fattori permettono ai batteri di invadere e infettare le vie urinarie e sono costituiti dalla capacità di produrre di emolisine e altre citolisine (Roberts 1979), dalla resitenza all'attività antibatterica del siero umano (Bjorksten 1978), dalla presenza di molecole di adesione specifiche che aumentano la capacità del batterio di legarsi alle cellule della mucosa vaginale e alle cellule uroepiteliali (Schaeffer 1982, 1979, Svanborg-Eden 1976.Le proprietà adesive dei microrganismi sono determinanti importanti, non solo dell'infettività, ma anche della predisposizione a sviluppare infezioni alte del tratto urinario. L'adesività dei batteri è mediata da specifiche molecole di adesione superficiali (ligandi) che si legano ai residui di natura carboidratica della membrana cellulare delle cellule dell'ospite (recettori). Questi ligandi sono solitamente costituiri da pili o fimbrie, che possono essere visti al microscopio elettronico come proiezioni filiformi che protrudono dalla capsula batterica (Korhonen 1981, Johnson 1991.Molti organismi appartenenti al gruppo delle Enterobatteriacee possiedono fimbrie di tipo I, in grado di legare i residui di mannosio presenti sulle glicoproteine mannosilate dell'epitelio vaginale e delle vie urinarie (Ofek 1977).Il legame può essere inibito competitivamente dall' α-metil mannosio ed è per questo definito "sensibile al mannosio" (Duguid 1979).Il legame mediato dalle fimbrie di tipo I sembra rivestire particolare importanza nelle infezioni della vescica.I ceppi di E.coli che causano infezioni delle vie urinarie superiori di solito esprimono ulteriori molecole di adesione superficiali il cui legame non può essere inibito dalla presenza di α-metil-mannosio. Per questo motivo tali molecole sono denominate "mannosio resistenti"; dall'80% al 90% dei microrganismi E.coli uropatogeni che esprimono molecole di adesione mannosio resistenti sono in grado di riconoscere un recettore glicolipidico riscontrabile sia negli eritrociti umani che nelle cellule uroepiteliali appartenenti alla globoserie glicosfingolipidica (Leffler 1981) (Vaisanen 1981. La struttura base di questi recettori che permette la formazione del legame con le molecole di adesione batteriche è un residuo disaccaridico, l'α-D-galattopiranosil (1)(2)(3)(4)-β- galattopiranoside [α-gal(1-4)-β-gal].Questa struttura costituisce anche parte della molecola antigenica di superficie degli eritrociti di gruppo P, e per tale motivo questi pili sono stati definiti "di tipo P". Le adesine resistenti al mannosio o quelle che non riconoscono il residuo disaccaridico sono denominate "x-specifiche"; anche queste sono fimbrie ma riconoscono strutture recettoriali diverse da quelle caratterizzate dal residuo α-gal- (1-4)-β-gal (Kallienus 1980(1-4)-β-gal (Kallienus , 1981.È possibile che i ceppi di E.coli uropatogeni posseggano anche fattori di virulenza in grado di facilitarne l'internalizzazione da parte delle cellule epiteliali renali e quindi l'accesso all'interstizio renale stesso (Rubin 1984).Oscuro è ancora il ruolo che i fattori di virulenza conosciuti giocano nell'evoluzione a lungo termine delle infezioni delle vie urinarie, in particolare per quanto riguarda le infezioni alte e la formazione di cicatrici renali. Sembra tuttavia che i ceppi virulenti siano isolati di frequente in pazienti affetti da pielonefrite ricorrente, ma che nell'80% dei casi di episodi pielonefritici ripetuti che evolvono con formazione di cicatrici renali quelli implicati sono E.coli appartenenti a ceppi meno virulenti . Questi batteri sembrano essere stimolatori molto più efficaci dei linfociti T rispetto ai microrganismi con fenotipo virulento, come mostrato da alcuni studi (O'Hanley 1985).Questo suggerisce che le caratteristiche batteriche dell' E.coli responsabili della formazione di cicatrici renali possano essere molto diverse dai meccanismi batterici che mediano l'adesione e l'invasione. A causa della grande differenza di incidenza tra infezioni delle vie urinarie acquisite in comunità provocate da E. coli e provocate da altri batteri, esistono meno informazioni disponibili riguardanti i possibili fattori che mediano l' invasività per le vie urinarie dei batteri diversi dall'E.coli.