ACCRESCIMENTO

ACCRESCIMENTO (I, p. 270)

ll fenomeno dell'accrescimento è, più di ogni altro, specifico della sostanza vivente. Se è vero che anche nelle individualità del mondo inorganico. quali ad es., i cristalli, come negli organismi, l'aggiunta di nuova sostanza non si produce in modo uniforme in tutte le direzioni, negli organismi l'accrescimento ha un carattere che è ad essi proprio: la limitazione. Un'indivualità organica: un batterio, un'ameba, un animale, una pianta oppure una cellula che fa parte di tessuti animali o vegetali, cresce sino a un determinato limite che è specifico per quell'individualità e non suscettibile di variare per condizioni esteriori; in nessun caso lo oltrepassa. L'accrescimento degli organismi è connesso al metabolismo; quando in un'individualità organica i processi assimilativi (anabolici) prevalgono sui disassimilativi (catabolici), la sua sostanza si accresce; se invece i due ordini di processi rimangono in equilibrio, la sua sostanza rimane invariata.

Consideriamo il caso più semplice: l'accrescimento di un'ameba o di una cellula indifferenziata di un tessuto di un metazoo; in un certo momento l'individualità organica si divide in due metà eguali, le quali complessivamente contengono tutta la sostanza della cellula madre; ciascuna delle metà cresce sino ad un limite di grandezza proprio per la specie, il quale è segnato da un rapporto optimum tra massa e superficie. Secondo la legge di Spencer in una massa sferica che ha il volume di 1000, la superficie corrispondente è di 483; se questa massa cresce sino al volume di 2000, la sua superficie viene ad essere di 766,03; col raddoppiamento di volume, la sua superficie è aumentata soltanto di 1,58. A questo punto i prodotti del catabolismo cellulare che, per la riduzione della superficie, non possono essere eliminati del tutto, accumulandosi nel protoplasma in quantità eccessiva, stimolano la cellula ad una nuova divisione, la quale ristabilisce la proporzione optimum tra massa e superficie esistente prima che iniziasse l'accrescimento della cellula. Negli organismi costituiti da un gran numero di cellule, il fenomeno di cui ci occupiamo è molto più complesso. Consideriamo i primi periodi di sviluppo di un germe; in apparenza l'aumento della sua massa è di lieve entità; in realtà, se si tien conto non già del valore di aumento assoluto, ma dell'aumento percentuale rispetto alla sua massa iniziale nell'unità di tempo, è evidente che questo è grandissimo un embrione umano durante il 1° mese di vita intrauterina cresce del 1400%. Un tasso di accrescimento tanto grande in un periodo di tempo breve indica che la velocità di accrescimento è considerevole. Ma questo aumento durante il 2° mese è già di minore entità, del 1000%, e declina in maniera progressiva, per raggiungere al 9° mese di vita intrauterina il 50%; dopo la nascita discende ulteriormente, tra il 4° ed il 9° anno è soltanto del 9%. Questa legge della diminuzione progressiva della velocità di accrescimento non è una peculiarità della specie umana, ma vale per tutti gli organismi, animali e vegetali. Se si rappresenta graficamente l'accrescimento ponderale percentuale di un organismo, col segnare sulle ordinate i valori percentuali, sulle ascisse gli intervalli di tempo, la curva che si ottiene è una parabola, la quale tende asintoticamente all'asse delle ascisse. Dal paragone tra le curve di accrescimento nelle varie specie di animali, si desume però che pur essendo carattere comune a tutti gli organismi il declinare della velocità di accrescimento quanto più il processo progredisce, se si considera la velocità nell'unità di tempo, essa varia moltissimo: vi sono specie che entro un periodo di tempo determinato raggiungono un volume molto più rilevante di altre. Per es. pecora ed uomo alla nascita hanno peso eguale e raggiungono in definitiva una mole somatica quasi eguale, ma l'accrescimento quotidiano di peso, considerando tanto il periodo intrauterino che il postfetale, è nella pecora 31,5, nell'uomo 6,69.

Nella specie umana il periodo di accrescimento ha una durata più lunga e la velocità del processo è notevolmente inferiore a quella di altri mammiferi di mole eguale o superiore. Venti anni occorrono nell'uomo per arrivare alla grandezza definitiva e all'armonia di proporzioni che caratterizzano l'adulto. M. Rubner pone questo carattere in relazione coll'immenso sviluppo del cervello che è proprio della specie umana. Nei mammiferi, tra il termine dell'accrescimento e la morte, intercede un lungo periodo durante il quale la massa corporea rimane invariata. Ma nei cefalopodi, nei pesci ed in molti rettili la curva di accrescimento presenta caratteri diversi; l'accrescimento somatico declina progressivamente come nei mammiferi, ma continua, per quanto estremamente rallentato, sino alla morte (animali ad accrescimento indefinito). In altri animali (per es. negli antropodi), si alternano periodi di accrescimento a periodi di arresto. L'aumento di massa di un organismo dipende da un aumento nel numero delle sue cellule: questo si produce per una serie di divisioni mitotiche successive; si ha pure un aumento di volume di singoli elementi (del sistema nervoso e della muscolatura volontaria) e sono elaborate dalle cellule sostanze che non hanno struttura cellulare; ma questi processi hanno, in confronto all'aumento nel numero delle cellule, importanza incomparabilmente minore. Dunque il rallentamento nella velocità di accrescimento dipende dalla durata sempre più lunga dell'intervallo che intercede tra una divisione cellulare e la successiva (periodo intercinetico), mentre la durata del periodo di divisione (periodo cinetico) è pressoché costante. Sulle condizioni che presumibilmente determinano il rallentamento delle divisioni cellulari e sul nesso esistente tra questo fenomeno e il decadimento senile degli organismi v. senescenza, in questa App.

Bibl.: E. Fauré-Fremiet, La cinétique du développement, Parigi 1925; P. Enriques, Wachstum und seine analytische Darstellung, in Biol. Zentralbl., XXIX (1909); J. Gray, A Textbook of experimental Cytology, Cambridge 1931; J. Huxley, Problems of relative growth, Londra 1900; E. Korschelt, Lebensdauer, Altern und Tod, 2ª ed., Jena 1922; G. Levi, Wachstum und Körpergrösse, in Ergebn. d. Anat. u. Entwick., XXVI (1925); id., Accrescimento e senescenza, Firenze 1946; A. Minot, Moderne Probleme der Biologie, Jena 1913; M. Rubner, Das Problem der Lebensdauer und seine Beziehungen zu Wachstum und Ernhärung, Monaco e Berlino 1908; M. Rubner, Kraft und Stoff im Haushalt der Natur, Lipsia 1909.

I fattori di accrescimento in microbiologia.

Come tutti i viventi, anche i batterî e gli altri microrganismi di importanza industriale, agricola o medica, hanno bisogno per crescere e moltiplicarsi di trovare nell'ambiente (eventualmente, per le forme parassitarie, nei tessuti o liquidi organici dell'ospite) sia dei materiali costruttivi per edificare il loro protoplasma mediante processi di sintesi, sia dei materiali atti a fornire, attraverso processi demolitivi di vario tipo, la energia necessaria per le dette sintesi e per le diverse attività (motilità, sviluppo di calore, talora di luce, ecc.). Anche per i microrganismi la nutrizione deve soddisfare dunque sia alle esigenze plastiche, sia a quelle energetiche o dinamogene. A lungo si sono coltivati i batterî, specialmente su terreni artificiali costituiti da estratti o infusi o frammenti di tessuti, ovvero liquidi organici animali o vegetali (brodo di carne, siero di sangue, patate, ecc.): ossia su terreni oltremodo complessi, dalla composizione non sempre ben definita e allestiti secondo ricette empiriche, molto simili a quelle del cuoco. Ma l'impiego di terreni sintetici, costituiti cioè da sostanze ben definite e chimicamente pure, ha permesso di meglio analizzare e distinguere le esigenze nutritive e di riconoscere che i microrganismi hanno spesso bisogno non solo di materiali plastici ed energetici, ma anche di particolari principî attivatori e regolatori della crescita, la cui funzione è in tutto paragonabile a quella delle vitamine (regolatori esogeni) per gli organismi superiori. Questi attivatori o fattori di accrescimento occorrono variamente per i diversi batterî e miceti inferiori; e sempre in minime concentrazioni nel terreno, per cui è esclusa senz'altro una loro funzione come fornitori di energia. Meno netta è la distinzione rispetto ai materiali plastici o costruttivi veri e proprî; perché oggi si ammette che molti di questi fattori agiscano in quanto entrano a far parte quali gruppi attivi di importanti sistemi enzimatici del protoplasma (il che vale anche per molte vitamine interessanti gli animali), o perché comunque servono alla sintesi di certi costituenti altamente specializzati delle cellule microbiche.

Fra i fattori di crescita per batterî, blastomiceti (lieviti) e altri microfiti dobbiamo anzitutto ricordare le vitamine stesse, note dalla fisiologia animale: anzi oggi ci si serve largamente di colture di batterî o di lieviti per svelare o titolare certe vitamine, evitando i molto più costosi e spesso lunghi e complicati esperimenti sugli animali; ossia anche nella vitaminologia si è introdotta la tecnica microbiologica di analisi, che dà buoni frutti anche in altri campi della biochimica (ricerca e titolazione di certi amino-acidi, ecc.). Le vitamine del gruppo A e loro precursori (carotine) si ritrovano in certi microfiti (anche in batterî: Mycobacterium phlei, Sarcina aurantiaca), dove possono esplicare una funzione; ma soprattutto sono le vitamine del complesso B che abbondano nei lieviti e in alcuni batterî: così la tiamina o aneurina (B₁) è attivatrice per la crescita di molti microrganismi, ed anzi questi si possono suddividere a seconda che essa sia indispensabile come tale, come nel caso di certi flagellati studiati da A. Lwoff; oppure, come nel caso dello stafilococco in aerobiosi (B. C. J. G. Knight) possa essere sostituita da corpi a nucleo tioazolico e pirimidinico separati (i due nuclei costitutivi della tiamina, che il batterio sa associare per costruire la vitamina); oppure si possa addirittura fare a meno dell'uno o dell'altro nucleo o di ambedue, per i più elevati poteri di sintesi o per minori esigenze metaboliche. La riboflavina (B₂) abbonda in batterî fermentanti (fermenti lattici); i Thermobacterium devono trovarla preformata nel terreno di coltura. L'acido nicotinico o la nicotinammide (vitamina PP) promuovono la crescita di stafilococco (insieme alla tiamina), dei bacilli della dissenteria, del bacillo difterico: tali corpi forniscono il nucleo piridinico necessario per la sintesi di gruppi attivi (codeidrasi) di enzimi, operanti nel metabolismo dei carboidrati.

Anche l'acido ascorbico (vitamina C) favorisce la crescita di batterî anaerobi, al pari di altri corpi fortemente riducenti (glutatione, cisteina): qui è la sottrazione di ossigeno al terreno che opera favorevolmente; del resto questa vitamina ha effetti sfavorevoli sulla vita batterica aerobia ed anche antitossici, onde è giovevole come agente terapeutico in molte infezioni. Lo stesso ac. ascorbico è fattore di crescita indispensabile per alcuni protozoi patogeni (Schizotrypenum, Leishmannia) in coltura (Lwoff).

Il citocromo, un corpo eminico di larga diffusione in tutte le cellule e di grande importanza nei processi ossido-riduttivi, si trova anche in cellule di batterî ed altri microfiti e può funzionare come fattore di crescita. Per lo sviluppo dello stafilococco occorre anche un corpo pirimidinico, l'uracile (G.M. Richardson): si vede come questo batterio patogeno abbia numerose esigenze in attivatori della crescita, oltre quelle di certi aminoacidi, anche solforati (metionina); oggi si possono tuttavia allestire per esso terreni sintetici completi. La glutamina è fattore di crescita per lo streptococco emolitico: anche per questo si può oggi preparare un terreno del tutto sintetico con ben definita composizione (H. Mcllwain). L'acido pimelico, un acido dicarbossilico, stimola lo sviluppo del bacillo difterico. Alcune sterine sono sostanze di crescita per flagellati del gruppo dei tetramitidi.

Alcuni ormoni noti alla fisiologia animale (estrogeni, tirossina, adrenalina), possono pure avere influenza accelerante per lo sviluppo di blastomiceti ed altri miceti inferiori, così come talora per quello di piante superiori.

Alcune sostanze sono state descritte come speciali attivatori della crescita batterica, per le quali poi si è dimostrata anche una qualche funzione vitaminica in animali superiori; per cui C.B. van Niel (1943) ha potuto dire: "ogni nuovo fattore di crescita scoperto come necessario in quantità minima per lo sviluppo di un qualche microrganismo, sarà ben tosto riconosciuto essere una vitamina per organismi superiori". L'esempio più calzante si ha nell'acido folico, un costituente del complesso B riconosciuto anzitutto come fattore di crescita per il Lactobacillus casei ed altri batterî, definito quale acido amino-idrossipteridilmetilaminobenzoilglutammico, preparato per sintesi (R. B. Angier e collaboratori) e quindi dimostrato agente curativo in molte forme di anemia macrocitica, a rappresentare cioè un fattore antianemico estrinseco per l'uomo (molta biografia in L. A. Amill e M. Wright). Pare che la timina, un corpo pirimidinico, possa sostituire l'acido folico (I. L. Stokes).

Nel 1901 E. Wildiers fece questa osservazione: se si semina del lievito (blastomiceti) in un terreno sintetico, nel quale l'unica sorgente di N è data da un sale d'ammonio, lo sviluppo della cultura è molto intensificato dall'aggiunta al terreno di un estratto sterile, bollito, dello stesso lievito. In questo esiste dunque una sostanza attivatrice che fu denominata bios. Ma già prima Pasteur aveva osservato che estratti di lievito intensificano la fermentazione; e dopo molte osservazioni sono intervenute a dimostrare in estratti di microrganismi, di tessuti animali e vegetali, dei principî attivanti il metabolismo microbico (sostanza Z di H. von Euler) o addirittura la moltiplicazione cellulare. Il bios è stato decomposto così in una serie di fattori di crescita, parecchi dei quali sono reperibili molto largamente in natura ed hanno anche funzione vitaminica per gli animali. Così la meso-inosite (cicloesano esaossidrilato); la β-alanina (che favorisce anche lo sviluppo del bacillo difterico, insieme però ad acido nicotinico ed altri attivatori); e soprattutto la biotina (bios II-b), ricavata allo stato cristallino dai tuorli d'uovo da F. Kögl e B. Tönnis e largamente diffusa in organi animali, in particolare rene e fegato, anche nei tumori in cui è supposta agire come principio promotore della moltiplicazione cellulare, nonché in tessuti vegetali (semi, polline). La biotina stimola potentemente la crescita di lieviti e batterî; è certamente il costituente principale del vecchio bios. L'estere metilico ha la formula bruta C₁₁H₁₈ O₃N₂ S. Si identifica colla vitamina antiseborroica H. In alcuni materiali, in particolare nel bianco d'uovo, c'è una sostanza (avidina), proteina basica di p. mol. di circa 70.000, la quale fissa ed inattiva la biotina.

Un'altra sostanza è stata trovata in lieviti, tessuti animali (fegato) e vegetali: l'acido pantotenico, che risulta di (β-alanina combinata con acido a, γ-diossi-β-dimetilbutirrico (legame peptidico fra -NH₂ in β-posizione della prima e carbossile del secondo); anch'esso fa parte del bios. Ha azione vitaminica (la sua carenza nella dieta del ratto produce fatti emorragici e difetti di pigmentazione dei peli). Promuove la moltiplicazione dei lieviti, la loro respirazione e l'immagazzinamento di glicogeno. Promuove anche lo sviluppo dello streptococco; i suoi prodotti di idrolisi sono inattivi, perché evidentemente il batterio non sa attuare il legame ammidico utilizzando -NH₂ in β-posizione della β-alanina (Mcllwain).

L'acido p-aminobenzoico è un importante modificatore della crescita batterica, avente pure una certa funzione vitaminica in gran parte somigliante a quella dell'acido pantotenico e di altri fattori del complesso B. Secondo una molto diffusa teoria tale corpo sarebbe per molti batterî una vera vitamina batterica (vit. H¹), che dovrebbe servire al batterio per costruire qualche essenziale sistema enzimatico e che dovrebbe essere presente nel terreno, non sapendo il batterio costruirselo: alcuni agenti chemoterapici, come i sulfonamidici, agirebbero proprio perché, avendo una forma molecolare somigliante a quella dell'ac. p-aminobenzoico, subentrerebbero nel protoplasma al posto di questo ed impedirebbero così l'accesso alla vitamina, arrestando pertanto la moltiplicazione batterica (teoria di D. D. Woods). In realtà un eccesso di ac. p-aminobenzoico sopprime l'azione batteriostatica dei sulfonamidici. Si ha qui una inibizione competitiva: un principio estraneo, non utilizzabile dalla cellula vivente, si interpone negli ingranaggi del protoplasma bloccando l'accesso a materiali essenziali per il metabolismo cellulare. Così i sulfonamidici fungerebbero da antivitamine per i batterî sensibili.

Vi sono altri esempî di questo principio competitivo che promette una guida utilissima per le ricerche chemoterapiche: ad es., McIlwain e F. Hawking hanno preparato una pantoiltaurina, strutturalmente correlata all'acido pantotenico ma contenente solfo: essa ha una certa azione terapeutica nella infezione sperimentale da streptococco, probabilmente M. Faguet videro un certo antagonismo anche fra ac. pantotenico e ac. salicilico su b. coli. Bisogna aggiungere che oggi si fanno obiezioni alla importanza esclusiva del principio competitivo nella spiegazione di azioni batteriostatiche e battericide (M.G. Sewag). È dimostrato anche che l'ac. p-aminobenzoico può avere in certe concentrazioni azione inibitrice su alcuni batterî e specialmente su Rickettsie.

Secondo vecchie osservazioni di F. W. Twort e G. L. Y. Ingram un bacillo acidoresistente, il b. di Johne (enterite cronica pseudotubercolare in bovini) cresce rigoglioso in cultura solo se al terreno sono aggiunti estratti o corpi bacillari morti di altri bacilli acido-resistenti (Mycobacterium phlei, M. tubercolosis); di poi P. Rondoni (1924) e H. Schmidt (1925) hanno dimostrato l'azione accelerante la crescita del M. tubercolosis, posseduta da filtrati di vecchie culture dello stesso batterio. L'accelerazione dello sviluppo batterico per opera di cellule batteriche omologhe morte è stata vista da V. Carminati anche per il Thermobacterium bulgaricum. In questi casi pare si abbia a che fare con complessi costituenti, di non facile sintesi, la cui aggiunta al terreno facilita e quindi accelera la crescita culturale. Pare si tratti di sostanze eteresolubili (ricerche di M. Spallicci su M. phlei).

Anche certi elementi minerali in minima concentrazione promuovono lo sviluppo culturale di certi microfiti.

Spesso i fattori dell'accrescimento microbico stimolano i processi respiratori (ossidativi) dei batterî; e molti ritengono che la determinazione del consumo di O₂ per parte di una cultura batterica sotto la influenza di un agente modificatore (anche di uno batteriostatico, come i chemoterapici o gli antibiotici) possa servire ad illuminarci in modo preciso sopra il comportamento dei processi moltiplicativi; ma una correlazione assoluta ed obbligata non c'è, potendo l'energia per la crescita essere attinta a reazioni diverse (R. Deotto, A. Di Marco e G. Biffi).

Lo studio dei fattori di crescita si intreccia con quello di tutto il metabolismo microbico, come può vedersi dagli esempî citati; il quale metabolismo presenta una grande adattabilità o plasmabilità: batterî che usualmente richiedono la presenza nel terreno di certi aminoacidi preformati per utilizzarli nei processi di sintesi, possono essere abituati (il cosiddetto "training") a farne a meno ed a utilizzare per la sintesi del protoplasma, quale sorgente di N, anche dei semplici sali ammoniacali. I batterî possono essere abituati a crescere anche in presenza di sostanze altrimenti loro nocive, possono acquisire cioè una notevole resistenza (ai sulfonamidici, alla penicillina, ecc.); è notevole che tali stipiti divenuti resistenti hanno spesso speciali esigenze nutritive, richiedono ad es.: speciali fattori di crescita (v. batterio e batteriologia, in questa App.).

Bibl.: L. A. Amill e M. Wright, in Journ. Amer. med. Ass., CXXXI (1946), p. 1201; R. B. Anger e collab., in Science, CII (1945), p. 227; V. Carminati, in Boll. Ist. Sierot. Mil. XII (1933), p. 434; R. Deotto, in Boll. Ist. Sier. Mil., XXVI (1947), p. 121; A. Di Marco e R. Biffi, in Boll. Ist. Sier. Mil., XXVI (1947), p. 20; H. Mc Ilwain, P. Fildes, G. P. Gladstone e B. C. J. G. Knight, in Bioch. Journ., XXXIII (1939), p. 223; Knight, in Bioch. Journ. XXXI (1937), p. 731, 966; F. Kögl e B. Tönnis, in H. S. Zeitschr. f. phys. Chem. CCXLII (1936), p. 43; A. Lwoff, Recherches biochimiques sur la nutrition des protozoaires, Parigi 1932; A. e M. Lwoff, in Compt. rend. Acad. Scienc., CCIII (1936), p. 520 e 896; H. Mc Ilwain, in Brit. Journ. exp. Path., XX (1939); id., XXI (1940) p. 25; H. Mc Ilwain e F. Hawking, in Lancet, I (1943), p. 449; D.B. Melville, Vitamins a hormones, II (1944), p. 29; F. Nitti e M. Faguet, in Ann. Inst. Pasteur, LXX (1944), p. 124; G. M. Richardson, in Bioch. Journ., XXX(1936), p. 2184; P. Rondoni, in Lo sperimentale, LXXVIII (1924), n. 4-5; id., in Arch. Scienze mediche, LI (1927), p. 97; id., Metabolismo sintetico dei bacteri, in Ospedale Maggiore, XXXV (1947), n. 2; H. Schmidt, in Centralbl. f. Bakt. I, Orig., XCIV (1925), p. 94; M. G. Sewag, in Advances in enzymology, VI (1946), p. 33; I. L. Stokes, in Journ. of bacter, XLVIII (1944), p. 201; D. D. Woods, in Brit. Journ. experimental Pathology, XXI (1940), p. 74; E. E. Snell, in Ann. Rev. of Biochem., XV (1946), p. 375.