ENTEROBACTERIACEAE,

1
Cattedra di Microbiologia
ENTEROBACTERIACEAE, VIBRIO, CAMPYLOBACTER,
HELICOBACTER
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Enterobacteriaceae

• Gruppo eterogeneo di
• Bacilli Gram-negativi
• Aerobi e Anaerobi facoltativi
• Non sporigeni
• Mobili (flagelli peritrichi) o immobili
• Fermentano il glucosio
• Riducono i nitrati a nitriti
• Catalasi positivi
• Ossidasi negativi
• 32 generi principali e più di 130 specie
• 20 specie responsabili di più del 95 delle
  infezioni
• Generi classificati sulla base di
• caratteristiche biochimiche
• struttura antigenica
• sulla base di tecniche di ibridazione e di
  sequenziamento

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Enterobacteriaceae

• Escherichia E. coli
• Klebsiella K. pneumoniae, K. oxytoca
• Proteus P. mirabilis, P. vulgaris
• Salmonella S. typhi, S. paratyphi, S.
  enteritidis
• Shigella S. sonnei, S. flexneri, S. dysenteriae
• YersiniaY. pestis, Y. enterocolitica,Y.
  pseudotuberculosis
• Morganella M. morganii
• Enterobacter E. aerogenes, E. cloacae
• Citrobacter C. freundii, C. koseri
• Serratia S. marcescens, S. liquefaciens
• Hafnia H. alvei
• Providencia P. stuartii, P. rettgeri
• Edwardsiella E. tarda
• Erwinia

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Habitat

• Ampiamente distribuiti in natura
• nel suolo
• nelle acque
• nellintestino delluomo e di numerosi animali
• Alcune specie decisamente patogene
• Altre specie patogene opportuniste

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Sierotipi

• Laboratorio di riferimento
• antigeni
• O (lipopolisaccaride)
• H (flagellari)
• K (capsulari)
• F (fimbriali)
• Es. E. coli O111 K58 H2

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Fattori di virulenza comuni associati alle
Enterobacteriaceae

• Endotossina
• Capsula
• Produzione di esotossine
• Variazione di fase antigenica
• Sequestro di fattori di crescita
• Resistenza alluccisione mediata dal siero
• Resistenza antimicrobica

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Endotossina

• Attivazione del complemento
• Rilascio di citochine
• Leucocitosi
• Trombocitopenia
• Coagulazione intravascolare disseminata
• Febbre
• Diminuita circolazione periferica
• Shock
• Morte

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Capsula

• Protezione dalla fagocitosi
• Antigeni capsulari interferiscono con il legame
  degli anticorpi al batterio
• Tuttavia, specifici anticorpi anticapsulari
  diminuiscono il ruolo protettivo

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Variazione di fase antigenica

• Lespressione degli antigeni capsulare K e
  flagellare H è sotto il controllo genico del
  microrganismo
• Questi antigeni possono essere espressi o non
  espressi - VARIAZIONE DI FASE
• Variazione di fase protegge il microrganismo
  dalla morte cellulare anticorpo-mediata

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Sistemi di secrezione di tipo III

• Sistema effettore che rilascia geni di virulenza
  in cellule bersaglio
• Costituito da circa 20 proteine
• Senza di esso diminuisce la virulenza

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Enterobacteriaceae

• Coltivazione
• Crescono con facilità su terreni comuni
• Terreni selettivi sono spesso utilizzati per
  lisolamento da materiali polimicrobici
• Agar MacConkey (cristalvioletto-lattosio)
• Agar EMB (eosina-blu di metilene)
• Agar DCA (deossicolato-citrato)
• Il terreno di MacConkey permette la distinzione
• Lattosio fermentanti
• Lattosio non fermentanti
• (Salmonella, Shigella e Proteus)

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Enterobacteriaceae

• Nelluomo possono causare infezioni
• Localizzate
• Sistemiche
• Opportunistiche

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Enterobacteriaceae

• Rappresentano
• oltre l80 dei bacilli Gram-negativi
• 50 di tutti i batteri isolati da campioni
  clinici
• 30-35 di tutte le setticemie
• oltre 70 delle infezioni delle vie urinarie

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Enterobacteriaceae

• infezioni acquisite in comunità
• in soggetti sani
• Infezioni delle vie urinarie
• Contaminazione fecale
• E. coli
• Proteus
• ureasi (degrada lurea)
• urine alcaline
• Klebsiella pneumoniae
• infezioni respiratorie
• capsulati

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Enterobacteriaceae

• infezioni gastrointestinali
• Escherichia coli
• Salmonella spp
• Shigella spp
• Yersinia enterocolitica

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Sindrome di Reiter

• Antigene di Istocompatibilità (HLA-B27)
• Enterobacteriaceae
• Salmonella
• Shigella
• Yersinia

• Non Enterobacteriaceae
• Campylobacter
• Chlamydia

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Infezioni Opportunistiche -Enterobacteriaceae

• setticemia
• polmonite
• meningite
• infezioni delle vie urinarie

Citrobacter Enterobacter Escherichia Hafnia Morgan
ella Providencia Serratia
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Feces

• E. coli
• lactose positive
• not usually identified
• lactose positive sp. common, healthy intestine
• Shigella, Salmonella, Yersinia
• lactose negative
• identified

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Enterobacteriaceae

• other sites
• identified biochemically

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Therapy

• severe diarrhea
• fluid replacement essential
• antibiotic therapy sometimes used in local
• infection but always in systemic disease

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Enterobacteriaceae

• SENSIBILITA AGLI ANTIBIOTICI
• Sensibilità agli antibiotici è estremamente
  variabile.
• In generale gli antibiotici più attivi sono
• Nuove beta-lattamine
• (ureidopenicilline, cefalosporine di 3a
  generazione,monobattamici e carbapenemici)
• Aminoglicosidi
• Fluorchinoloni

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Escherichia coli
23
Escherichia coli

• Epidemiologia
• Malattie
• Diagnosi
• Terapia, profilassi e controllo
• geneticamente indistinguibili
• molte similitudini nelle malattie

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Escherichia coli

• Epidemiologia
• Normali commensali del tratto gastrointestinale
• Maggior parte delle infezioni sono endogene
• Ceppi che causano la gastroenterite acquisiti per
  via esogena

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Escherichia coli

• Malattie
• Infezioni delle vie urinarie
  (cistite, pielonefrite, prostatite)
• Batteremie
  (bacillo Gram-neg più comunemente
  isolato)
• Gastroenterite
• (6 diversi gruppi patogeni)
• Infezioni intra-addominali
• (peritoniti - associate a perforazioni
  intestinali
• infezioni delle vie biliari)
• Meningite neonatale (ceppi K1)

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Fimbrie in Escherichia coli
27
Escherichia coli
28
Klebsiella pneumoniae
29
Aspetto mucoso di colonie di Klebsiella
pneumoniae
30
Capsula di Klebsiella pneumoniae
31
Klebsiella pneumoniae
32
Batterio peritrico (Proteus mirabilis)
33
(No Transcript)
34
Movimento di batteri flagellati
35
Proteus mirabilis
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Enteropathogenic E. coli (EPEC)
destruction of microvilli surface (histopathology
A/E)
Mostly serotypes O55, O111
Enteritis in paediatric age

• fever
• diarrhea
• vomiting
• nausea
• non-bloody stools

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Enterotoxigenic E. coli (ETEC)

• diarrhea like cholera
• milder
• travellers diarrhea

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Enterotoxigenic E. coli

• Heat labile toxin (LT-1, LT-II)
• like choleragen
• Adenyl cyclase activated
• cyclic AMP
• secretion water/ions
• Heat stable toxin (STa, STb)
• Guanylate cyclase activated
• cyclic GMP
• uptake water/ions

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(No Transcript)
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Enteroinvasive E. coli (EIEC)

• Dysentery
• resembles shigellosis
• pInv genes, plasmidic, colon invasion
• Dissemination Actin filaments formation
  (Listeria-like)

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Enterohemorrhagic E. coli (EHEC)

• 50 serotypes (usually O157H7)

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Meat

• Hemorrhagic
• Non bloody ? bloody, copious diarrhea
• few leukocytes
• afebrile
• hemolytic-uremic syndrome (HUS)
• hemolytic anemia
• thrombocytopenia (low platelets)
• kidney failure

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Enterohemorrhagic E. coli

• Vero toxin (Stx-1, Stx-2) ? Histopathology A/E
• shiga-like (Shigella dysenteriae)
• 1 subunit A, 5 subunit B ? glycolipid Gb3
• Hemolysins

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Treatment -gastrointestinal disease

• fluid replacement
• antibiotics
• not used usually unless systemic
• e.g. hemolytic-uremia syndrome

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Shigella

• Batteri fermentanti, immobili, anaerobi
  facoltativi
• In base alla loro struttura antigenica vengono
  divise in 4 specie o sottogruppi
• S. dysenteriae (12 sierotipi) (gruppo
  sierologico A)
• S. flexneri (14 sierotipi) (gruppo sierologico
  B)
• S. boydii (18 sierotipi) (gruppo sierologico C)
• S. sonnei (1 sierotipo)
• Trasmissione oro-fecale per contaggio diretto o
  indiretto
• Fonte di contaggio malati, convalescenti e
  portatori sani (rari)
• Provocano processi morbosi di varia gravità
• Forme dissenteriche acute
• (diarrea mucosa e sanguinolenta, dolori
  addominali)
• Gastoenteriti meno gravi

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Infezioni da Shigella

• Danno epiteliale della mucosa del colon
• nellarco di 2-3 giorni

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Shigella sonneiresponsabile della maggior parte
delle infezioni nei paesi industrializzati
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Virulenza

• Endotossina
• Geni per adesività, invasione e replicazione
  intracellulare (IpaA-B-C-D)
• Esotossina (tossina Shiga in S. dysenteriae)
• Citotossina - danno endoteliale
• Blocca sintesi proteica (lisi 28S rRNA)

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Infezioni da Shigella

• Luomo è lunico serbatoio
• Microrganismi altamente infettanti
• (basse cariche in grado di produrre malattia)
• Bambini pazienti ad alto rischio
• Trasmissione oro-fecale
• Trasmissione bambino-adulto
• transmitted by adult food handlers
• unwashed hands

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Terapia di infezioni da Shigella

• Recupero di fluidi ed elettroliti
• Terapia antibiotica accelera il decorso della
  malattia sintomatica e la solidificazione delle
  feci
• Fluorochinoloni, Trimethoprim/Sulfametossazolo

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Salmonella
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Salmonella

• Bacilli Gram-negativi
• Generalmente mobili
• Lattosio-negativi (non fermentanti)
• 2463 "tipi antigenici in base
• Antigene O
• Antigene H
• Antigene K (es. S. typhi)

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Salmonella

• genetically single species (classification 1997)
• S. enterica (6 subspecies)
• S. bongori
• disease category (Edwin 1966)
• S. enteritidis
• many serotypes
• S. cholerae-suis
• S. typhi

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Salmonellosi

• S. enteritidis
• Specie di salmonella più frequentemente associata
  ad infezione nelluomo
• pollame, uova
• Non esiste serbatoio nelluomo
• Gastroenterite
• nausea
• vomito
• diarrea non sanguinolenta
• auto-limitante (2 - 7 giorni)

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Salmonellosi
I casi non-complicati (la maggior parte) Non
necessitano terapia antibiotica
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S. cholerae-suis

• Patogeno meno comune
• setticemia
• Terapia antibiotica essenziale

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Febbre tifoidea

• Salmonella typhi
• salmonelle maggiori
• Infezione sistemica
• Malattia contagiosa caratterizata da
• Febbre
• Cefalea
• Disturbi del sensorio
• Splenomegalia
• Leucopenia
• Malattia epidemica
• Prevalentemente nei Paesi del terzo mondo

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Salmonella typhi

• Serbatoio umano
• frequente lo stato di portatore (1-5)
• cistifellea
• Cibi contaminati
• Contaminazione delle acque
• Scarse condizioni sanitarie

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S. typhi

• Vi antigene capsulare
• protettivo

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Febbre Tifoide
Fase settica - dopo 10-14 giorni - dura circa 7
giorni
Fegato, milza, midollo osseo

• Colecisti
• Elimina il germe
• per settimane

Fase acuta gastroenterite Passaggio attraverso
le cellule che rivestono lintestino e
fagocitosi da parte dei macrofagi
gastroenterite
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Febbre Tifoide -Terapia

• Antibiotici
• il loro utilizzo è fondamentale
• Vaccini
• Spesso inefficaci

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Yersiniosi (Zoonosi)

• Yersinia enterocolitica
• Gastroenteriti
• Adeniti mesenteriche
• (con sintomi di appendicite acuta)
• Setticemie in pazienti defedati

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Yersiniosi

• transmissione
• Contaminazione fecale di alimenti
• Acqua
• Latte
• Contatto con animali (maiali, pecore, bovini,
  cavalli, conigli, cani e gatti)

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Yersinia
Diarrea Febbre Dolori addominali Batteremia
(raramente) Terapia antibiotica consigliata
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Y. pseudotuberculosis

• simile
• patologia meno grave
• serbatoi naturali roditori e uccelli

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Vibrio cholerae
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Vibrios

• Bacilli ricurvi Gram-negativi
• Aerobi obbligati o facoltativi
• Mobili - unico flagello polare
• Fermentanti
• Ossidasi-positivi
• Richieste nutrizionali semplici

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Specie patogene di Vibrio
SPECIE FONTE DI INFEZIONE MALATTIA CLINICA
V. cholerae Acqua, alimenti Gastroenterite
V. parahaemolyticus Crostacei, acqua di mare Batteremia, infezioni di ferite, cellulite
V. vulnificus Crostacei, acqua di mare Gastroenterite, infezioni di ferite, batteremia
V. alginolyticus Acqua di mare Infezioni di ferite, otite esterna
V. hollisae Crostacei Gastroenterite, infezioni di ferite, batteremia
V. fluvialis Pesci Gastroenterite, infezioni di ferite, batteremia
V. damsela Acqua di mare Infezioni di ferite
V. metschnikovii Sconosciuta Batteriemia
V. mimicus Acqua dolce Gastroenterite, infezioni di ferite, batteremia
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Habitat

• Presenti in ambienti acquatici (acque marine e di
  estuari)
• Superficie e nel contenuto intestinale di animali
  marini
• Acqua marina ha reso alofile molte specie

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Struttura antigenica

• I vibrioni possiedono antigeni somatici O e
  antigeni flagellari H
• Al sierotipo O1 appartengono i Vibrioni colerici
• Sottotipi dellantigene O
• Ogawa A, B
• Inaba A, C
• Hikojima A, B, C.
• Ulteriore suddivisione del sierotipo O1 in 2
  biotipi
• Classico
• Eltor
• sulla base di caratteristiche bio-fisiologiche
  (emolisi degli eritrociti di montone,
  emoagglutinazione per eritrociti di pollo,
  Reazione di Voges-Proskauer, sensibilità alla
  polimixina B e al batteriofago IV)
• Vibrioni appartenenti agli altri sierotipi sono
  definiti non colerici

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Coltivazione

• Crescono nei comuni terreni
• Terreni selettivi a pH alcalino (pH 8,6)
• TCBS (tiosolfato, citrato, bile, saccarosio)

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Fattori di virulenza di Vibrio cholerae O1 e
O139

• Tossina colerica
• ipersecrezione di elettroliti ed acqua
• Pilo coregolato
• adesione alle cellule mucose
• Fattore di colonizzazione accessorio
• adesine
• Proteasi dellemoagglutinazione (mucinasi) induce
  infiammazione intestinale e la degradazione delle
  giunzioni strette
• Siderofori
• cattura il ferro
• Neuraminidasi
• incremento dei recettori per la tossina

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Infezione colerica

• Agente eziologico - Vibrio cholerae O1
• Malattia limitata alluomo
• Prevalente nei Paesi del Terzo Mondo
• Nei Paesi Industrializati
• poco frequente
• viaggiatore
• ingestione di frutti di mare

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Transmission - V. cholerae
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Terapia

• Grave perdita di liquidi
• anche 10 litri al giorno
• più di 10 scariche lora

• Disidratazione, acidosi, ipotensione/collasso
  circolatorio, morte

• Terapia
• somministrazione di soluzioni acquose di
  elettroliti
• per via intravenosa
• antibiotico tetracicline

• Vaccinazione
• parzialmente efficace
• utile nel viaggiatore

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Vibrio parahemolyticus

• Infezioni spesso associate al consumo di pesce
  crudo
• Alofilo - cresce meglio ad alte conc. saline
• Frequente causa di diarrea in Giappone
• Infezioni di ferite
• contatto con acqua di mare

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CAMPYLOBACTER HELICOBACTER

• Bacilli Gram-negativi
• Incurvati o spiraliformi
• Asporigeni
• Microaerofili
• Mobili per flagello polare
• Non-fermentanti, non-ossidanti (inerti)
• Geneticamente correlati

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Campylobacter
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Habitat
Sono presenti nelle feci di vari uccelli e di
mammiferi cavo orale delluomo
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C. jejuni

• infetta il tratto intestinale degli animali
• bovini e ovini
• maggiore causa di aborto

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Transmissione

• latte
• carni

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Isolamento - Campylobacter

• microaerofili
• Crescono meglio a 42oC

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Campylobacter - symptoms

• diarrhea
• malaise
• fever
• abdominal pain
• usually self-limiting
• antibiotics occassionally
• bacteremia
• small minority

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Helicobacter pylori

• Mucosa gastrica - gastrite cronica attiva di tipo
  B
• Ulcera gastrica/duodenale

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Urease

• Important in neutralizing stomach acid

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Helicobacter pylori

• Capacità di aderire allepitelio gastrico
  (fattori di adesività)
• Attività ureasica
• Attività di una mucinasi
• Attività di una lipasi e fosfolipasi
• Citotossina vacuolizzante

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Diagnosis -Helicobacter

• Culture
• - urease NH4 CO2
• mucosal endoscopy
• radioactive CO2 breath
• after feeding radioactive urea

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Terapia -Helicobacter

• Antibiotici
• Amoxicillina e Claritromicina
• Bismuto colloidale
• Inibitore della pompa protonica