Pseudomonas aeruginosa Generalità

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1 Pseudomonas aeruginosa Generalità Pseudomonas aeruginosa Generalità Bastoncino gram-negativo, aerobio stretto, mobile per flagelli polari e fimbrie, asporigeno, ossidasi positivo, talora provvisto di capsula lassamente organizzata che conferisce alle colonie un aspetto mucoide. Produce alcuni pigmenti tra cui, caratteristica, la piocianina di colore verde. Le colonie sviluppatesi su terreni comuni si presentano sfrangiate, emanano caratteristico odore di frutta acerba e spiccano sul terreno modificato dalla diffusione del pigmenti che, singolarmente o associati, sono prodotti dal germe (piocianina, pioverdina, piorubrina). Può moltiplicarsi e contaminare acqua distillata, disinfettanti, soluzioni per infusione endovenosa e strumentarlo chirurgico.

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3 Pseudomonas aeruginosa Generalità Enormi e versatili capacità biochimiche. Ubiquitario, ambienti umidi, (suolo, acque, piante, animali, uomo compreso) aerobio, Genoma di circa un terzo più vasto di quello di E.coli, spesso veicola plasmidi che acquisisce facilmente. Mutanti con spiccate capacità adesive alla mucina bronchiale Formazione di microcolonie. Produzione di muco Processi di mutazione adattativa da stress o di morte programmata Govan and Deretic, 1996:Finch et al., 1998; Hartman and Wise 1998; Costerton et al., 1999 Hutchinson and Govan, 1999; Greenberg 2000; Oliver et. al., 2000; Hentzer et al., 2001;

4 Pseudomonas aeruginosa Patogenicità e virulenza P. aeruginosa si comporta da patogeno opportunista ed è pertanto rara l'infezione in soggetti immunocompetenti. In presenza di soluzioni di continuità della cute o delle mucose (ferite) è assai difficile contenerla. Essa è infatti dotata di pili che consentono le prime fasi di adesione agli epiteli e di strati esopolisaccaridici (alginato nel glicocalice del ceppi tipici del pazienti affetti da fibrosi cistica) che, oltre a costituire una difesa contro la fagocitosi e l'attività anticorpale, funzionano come fattori schermanti nel confronti di molti antibiotici. Nella patogenesi delle infezioni rivestono grande rilevanza le tossine, gli enzimi extracellulari ed il lipopolisaccaride parietale.

5 Pseudomonas aeruginosa Patogenicità e virulenza Quorum sensing (alginato, biofilm, elastasi, esotossina A, emolisina piocianina, pioverdina, piorubina, ecc) Internalizzazione nelle cellule epiteliali Pili, strati di esopolisaccaridici (alginato -fibrosi cistica) fagocitosi, attività anticorpale, antibiotici. L esotossina A (sintesi proteica- necrotizzante) principale fattore di virulenza. L esotossina S, pazienti ustionati, danneggia il parenchima in infezioni croniche del polmone. Govan and Deretic, 1996:Finch et al., 1998; Hartman and Wise 1998; Costerton et al., 1999 Hutchinson and Govan, 1999; Greenberg 2000; Oliver et. al., 2000; Hentzer et al., 2001;

6 Pseudomonas aeruginosa Patogenicità e virulenza L elastasi e la proteasi alcalina, necrotizzante idrolizzano collagene, Ig. La fosfolipasi C (emolisina termolabile) e (emolisina termostabile) surfactante polmonare, polmonite I pigmenti idrosolubili (epiteli ciliati vie aeree). Il lipopolisaccaride, G- (febbre, shock, ipotensione, coagulazione intravascolare disseminata). tossicità minore rispetto Enterobacteriaceae. Leucocidina Govan and Deretic, 1996:Finch et al., 1998; Hartman and Wise 1998; Costerton et al., 1999 Hutchinson and Govan, 1999; Greenberg 2000; Oliver et. al., 2000; Hentzer et al., 2001;

7 P. aeruginosa azione patogena Fattori di rischio: Locali: Traumi, ustioni, impianti protesici Generali: immunocompromissione

8 Pseudomonas aeruginosa Responsabile del 20-30% circa delle infezioni ospedaliere. Infezioni respiratorie o sovrainfezioni (bronchiti croniche e bronchiectasie). Nella fibrosi cistica, ceppi produttori di un glicocalice di alginato, difficili da eradicare e causano elevata morbilità e mortalità. Govan and Deretic, 1996:Finch et al., 1998; Hartman and Wise 1998; Costerton et al., 1999 Hutchinson and Govan, 1999; Greenberg 2000; Oliver et. al., 2000; Hentzer et al., 2001;

9 Pseudomonas aeruginosa Negli ustionati gravi P aeruginosa contamina superfici esposte e disseminazione sistemica. La setticemia, (pazienti ematooncologici, immunodepressi, chirurgici e nel neonati prematuri) Endocarditi (tossicodipendenti, manovre chirurgiche). Le infezioni urinarie complicate (cateterizzazione) infezioni endooculari, del sistema nervoso centrale, delle articolazioni e del tessuto osseo (manovre invasive chirurgiche). Otite esterna (nuotatori, paziente diabetico).

10 Pseudomonas aeruginosa Diagnosi microbiologica L isolamento del patogeno non presenta particolari difficoltà. P. aeruginosa cresce bene infatti su tutti i terreni selettivi per i Gram-negativi. La successiva identificazione di specie e la separazione dalle altre numerose Pseudomonas, meno frequenti nella patologia nosocomiale, può avvenire attraverso l'impiego di gallerie biochimiche miniaturizzate.

11 bacilli G- P.aeruginosa diagnosi di laboratorio Campioni, pus, urina, sangue, tamponi cutanei, espettorato. pigmento Profilo biochimico Mc Conkey Agarsangue Ossidasi + Antibiogramma necessario NON Fermentano il glucosio debbia@unige.it

12 Pseudomonas aeruginosa Diagnosi microbiologica L esecuzione dell'antibiogramma è obbligatorio per guidare la terapia in quanto il microorganismo, oltre a presentare refrattarietà notevole a molte classi di farmaci (penicilline, cefalosporine di prima e seconda generazione, tetracicline, macrolidi, cloramfenicolo, sulfamidici) dovuta a mancata penetrazione di queste molecole, evolve molto frequentemente verso una multiresistenza nel confronti di medicamenti inizialmente attivi.

13 Problematiche di resistenza agli antibiotici in P.aeruginosa Refrattario: PEN, AMP, co-clav, sxt, rif, tet, caf, MLS. Diffusione di cloni multiresistenti all interno di centri et al., 1999; Westbrock et al., 1999; Jalal et al.,2000;ciofu et al., 2001.

14 Pseudomonas aeruginosa APPROCCIO TERAPEUTICO Vie urinarie o comunitarie, monoterapia con fluorochinoloni o cefalosporine di terza generazione come ceftazidime, ceftriaxone, cefoperazone. Sistemiche, nosocomiali Monoterapia sconsigliata, ( -lat+amg) L esecuzione dell'antibiogramma è obbligatorio Evolve molto frequentemente verso una multiresistenza nel confronti di medicamenti inizialmente attivi.

15 Antibiogramma ceppo: Pseudomonas aeruginosa Antibiotici saggiati Antibiotici con attività equivalente in vitro Categoria Valori dell alone (in mm) Valori soglia (in mm) Valori della MIC (in g/ml) Valori soglia (in g/ml) R/I/S R I S R S carbenicillina ticarcillina pip Piperacillina/tazobactam Tim clav cefotaxime Ceftizoxime, ceftriaxone ceftazidime Cefoperazone Cefsulodin cefepime aztreonam imipenem meropenem gentamicina Tobramicina, netilmicina amikacina norfloxacina Enoxacina, ofloxacina ciprofloxacina levofloxacina colist Trimetop/sulfamet NOTE S, sensibile; I, intermedio; R, resistente Resistenze intrinseche: penicillina G, ampicillina, amoxicillina, amoxicillina-clavulanato, ampicillina-sulbactam, cefalosporine di I e II generazione, cefotaxime, cetriaxone, cefixime, cefpodoxime, glicopeptidi, acido fusidico, macrolidi, ketolidi, clindamicina, linezolid, streptogramine (quinupristina/dalfopristina), mupirocina, acido nalidixico, trimetoprim-sulfametoxazolo, rifampicina, tetracicline, cloramfenicolo, nitrofurantoina. Sconsigliata la ter momo Ceppo in probabile evoluzione verso la resistenza a questo antibiotico. Controlli di qualità eseguiti periodicamente con i ceppi: E. coli ATCC25922, and ATCC per la combinazione tra un -lattamico e l inibitore suicida, P. aeruginosa ATCC 27853

16 Problematiche di resistenza agli antibiotici in P.aeruginosa Cefalosporinasi cromosomiche inducibili TEM-1 resistenza alle penicilline antipseudomonas PSE 1-4 -lattamasi plasmidiche Adenil transferasi (resistenza all'amikacina) Impermeabilità (resistenza a tutti gli aminoglicosidi) Carbapenemasi Mutazione nella porina OprD (imipenem-resistenza) Resistenza alla ciprofloxacina (gyra, parc) Eflusso attivo (fluorochinoloni) Murray et al., 1999; Westbrock et al., 1999; Jalal et al.,2000;ciofu et al., 2001.

17 CLINICAL EXPERIENCE FAILURES ARE THE RULE WHEN SEVERE INFECTIONS (endocarditis, septicemia, meningitis, HAP) sustained by ESßL-PRODUCING ENTEROBACTERIA: K.pneumoniae, E.coli, Citrobacter, Enterobacter Multi-R S.pneumoniae MET-R S.aureus Multi-R P.aeruginosa ßL-refractory Legionella are treated with an IN VITRO INACTIVE DRUG Mandell et al., PPID, 2002

18 ETIOLOGY OF NOSOCOMIAL PNEUMONIA Pathogen Incidence % S.aureus 20.1 Pseudomonas (prev. aeruginosa) 20.1 Enterobacteriaceae 19.2 Acinetobacter spp 11.6 Haemophilus (prev. influenzae) 9.1 S.pneumoniae 2.8 Fungi (prev. Candida) 0.7 Other (CNS, Enterococcus, -Strepto, Legionella) 15 Pooled results from 10 studies. BAL technique for diagnosis. 544 episodes of ventilator-associated pneumonia. Strasbaugh, CID, 2002

19 Incidenza di resistenza agli antibiotici in ceppi di Pseudomonas aeruginosa P.aeruginosa evidenzia un tasso di resistenza elevato a tutte le classi di farmaci compresi AN, IPM e TAZ che appaiono tra gli antibiotici più attivi. La diffusione di stipiti ospedalieri in ambito non nosocomiale tramite pazienti affetti da patologie croniche (es. fibrosi cistica) o pazienti che pur non degenti in strutture quali case di cura, effettuano periodici controlli durante lunghe terapie, rende sempre più difficile una netta distinzione tra i ceppi comunitari e non. Tale aspetto dovrà essere opportunamente approfondito

20 P. aeruginosa Resistenza fenotipica a causa del biofilm

21 Fibrosi cistica Il biofilm protegge i germi dagli Ab e dalle altre difese dell ospite L alginato previene il legame con Ab e blocca l opsonizzazione L alginato promuove l adesione alle cellule epiteliali All interno del biofilm è promossa la sintesi di siderofori Più il biofilm è vecchio più difficilmente l infezione è eradicabile

22 Formazione di biofilm sulla superficie dell epitelio respiratorio adesione (pili o glicocalice) a recettori sul muco o sulle cellule produzione di slime che circonda i batteri e li protegge da macrofagi alveolari e PMN il biofilm induce una continua risposta infiammatoria Ac (Ag-Ac), C e PMN PMN rilasciano elastasi e radicali O2 distruzione graduale epitelio

23 Acinetobacter bacilli G- non fermentanti Non sporigeni, aerobi stretti, ossidasi negativi Habitat: suolo, acqua, ambienti umidi A. baumanii + frequente 25% della popolazione sana porta a livello della cute qs microorganismo senza avere problemi Infezioni rare, ma gravi nei pz con compromissione generale

24 Acinetobacter Epidemie in strutture sanitarie difficili da bloccare: Sopravvivono bene nell ambiente Tendono ad acquisire resistenza facilmente Rimangono sulla cute del personale sanitario (portatore sano) resistono su vestiari, lenzuola, lavandini, maniglie porte, umidificatori, ventilatori

25 Acinetobacter Manifestazioni cliniche: polmonite batteriemie Meningiti endocarditi Infezioni peritoneali Infezioni urinarie Da infezioni lievi a fatali

26 Acinetobacter Il principale problema correlato al trattamento delle infezioni è la resistenza Può essere resistente a tutti gli antibiotici per G-

27 Resistenze Antimicrobiche in Acinetobacter baumannii Microrganismi resistenti all essiccamento, fattore questo che spiega la propensione a causare importanti e prolungate epidemie di infezioni negli ospedali. Presenta molteplici meccanismi di resistenza (enzimatici, impermeabilità, etc)

28 Resistenze Antimicrobiche in Acinetobacter baumannii Negli anni recenti sono segnalate epidemie di infezioni causate da ceppi resistenti ai carbapenemici, che mantengono sensibilità solo a polimixina Ceppo multiresistente

29 Burkholderia cepacia Insieme a Stenotrophomonas maltophilia mostra la più ampia refrattarietà nei confronti di tutte le classi di antibiotici Sensibilità: piperacillina, azlocillina, cefoperazone cotrimossazolo, cloramfenicolo Variabile: carbapenemici, kanamicina Resistenza: -lattamici, chinoloni, aminoglicosidi, Internalizzazione Govan et al., 1996; Murray et al., 1999.

30 Resistenze Antimicrobiche in Burkholderia cepacia complex Patogeno emergente con peculiare tropismo per le vie respiratorie, responsabile di infezioni polmonari severe nei pazienti con fibrosi cistica e malattia cronica granulomatosa. Sono segnalate sporadicamente epidemie di infezioni nosocomiali causate dall uso di disinfettanti o anestetici contaminati.

31 Resistenze Antimicrobiche in Burkholderia cepacia complex Presenta resistenza intrinseca a numerosi farmaci. Trimetoprim, ceftazidime, ciprofloxacina e meropenem possono essere attivi nei confronti di questo microrganismo. Ceppo resistente ad imipenem

32 Stenotrophomonas maltophilia Resistenza a tutte le classi di antibiotici. Crescita lenta, mutabilità. Sensibile a cotrimossazolo, ac.clavulanico +aztreonam carbapenemasi, resistenza a tutti i -lattamici Penzak and Abate, 1997; Murray et al., 1999.

33 Resistenze Antimicrobiche in Stenotrophomonas maltophilia Microrganismo intrinsecamente resistente a molti farmaci. Comparsa in vivo di mutanti con alti livelli di multiresistenza. Produce enzimi inducibili quali L1 (Bush group 3, carbapenemasi zinco-dipendente e L2 (Bush Group 2e, cefalosporinasi) che idrolizzano carbapenemi e cefalosporine. Presenza di mutanti all interno dell alone di inibizione.

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