Antibiotico-Resistenza

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1 Antibiotico-Resistenza

2 There is probably no chemotherapeutic drug to which in suitable circumstances the bacteria cannot react by in some way acquiring fastness Alexander Fleming, 1946

3 La Resistenza agli antibiotici può essere considerata come la capacità dei microrganismi di alcune specie di sopravvivere o anche moltiplicarsi, in presenza di concentrazioni di antimicrobici di regola sufficienti per inibire o uccidere microrganismi della stessa specie L antibiotico resistenza è una proprietà geneticamente trasmissibile del microrganismo.

4 Le Malattie Infettive Ogni Anno uccidono 17 Milioni di Persone Dalla loro scoperta gli antimicrobici hanno notevolmente ridotto i tassi di mortalità delle malattie infettive. Negli anni però si sono sviluppati e diffusi batteri farmaco resistenti. Molte di queste resistenze microbiche si osservano in batteri responsabili di malattia nell uomo: infezioni alle vie respiratorie, meningiti, infezioni nosocomiali ecc. Alcuni esempi sono: Staphylococcus aureus meticillino- resistente (MRSA), Mycobacterium tuberculosis multi-drug-resistant (MDR), Streptococcus pneumoniae resistenti alla penicillina, Enterococchi vancomicina resistenti.

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6 Meccanismi di Resistenza batterica La resistenza dei batteri nei confronti degli antibiotici può essere suddivisa in due tipi Resistenza naturale o innata: di tipo cromosomiale che si manifesta quando batteri precedentemente sensibili diventano resistenti in seguito all esposizione ad un antibiotico Resistenza acquisita: emerge in seguito a mutazioni cromosomiali o tramite l acquisizione esterna di geni plasmidici o trasposonici che codificano per la resistenza

7 Resistenza Naturale o Intrinseca E una condizione di generale insensibilità ad un farmaco che si estende a tutti gli stipiti di una data specie Al microrganismo può mancare la struttura su cui agisce l antibiotico, come avviene con i micoplasmi che sono privi della parete cellulare e quindi insensibili alla penicillina La struttura della parete cellulare o la membrana citoplasmatica di un microrganismo possono essere impermeabili a un antibiotico

8 Acquisizione di resistenza agli antibiotici Non appena un antibiotico si dimostra efficace e viene introdotto in terapia i suoi giorni sono contati!!! Germi resistenti inizieranno a comparire nel giro di pochi anni e mesi. Per la penicillina, ceppi resistenti iniziarono ad essere segnalati dopo due anni dalla sua introduzione alla metà degli anni 40. La Resistenza acquisita è il risultato di una selezione clonale sotto la pressione selettiva esercitata dal farmaco. L intervallo di tempo che intercorre tra l introduzione in terapia e lo sviluppo di resistenza è inversamente proporzionale alla frequenza d uso ed al perdurare nell ambiente dell antibiotico

9 Resistenza cromosomica Costituisce solo il % di tutte le resistenze acquisite (bassa frequenza di insorgenza) si realizza tramite un alterazione mutazionale spontanea dell informazione genetica cromosomica L antibiotico esercita un azione selettiva (seleziona i mutanti resistenti, inibendo le cellule sensibili) Gli stessi mutanti possono essere resistenti anche ad altri antibiotici con caratteristiche simili (cross resistenza) Si trasmette verticalmente tramite la discendenza Può essere: One step: è sufficiente una sola mutazione per conferire un elevato grado di resistenza (es. rifamicina, chinoloni) Multi step: sono necessarie più mutazioni perché possa instaurarsi (es. β- lattamine, macrolidi, cloramfenicolo)

10 Meccanismi di Resistenza cromosomica La resistenza a determinati antibiotici può insorgere per modificazioni della sequenza del DNA in seguito a mutazioni puntiformi che causa uno spostamento del sistema di lettura e conseguentemente alterazioni nella trascrizione e traduzione del gene Mutazioni frame-shift

11 Mutazione cromosomica e selezione naturale Mutante resistente Popolazione sensibile Introduzione dell antibiotico Batteri sensibili morti Popolazione resistente Mutazione= 1/10-7 divisioni

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13 Meccanismi di Resistenza Produzione di enzimi inattivanti β-lattamasi Beta-lattamici Acetiltransferasi Cloramfenicolo Aminoglicosidi Fosfotransferasi e Adeniltransferasi Aminoglicosidi Modificazione della permeabilità cellulare Riduzione dei canali di entrata Tetracicline Pompe di efflusso Eritromicina Tetracicline Biofilm Attivazione via metabolica alternativa Enzimi modificati Sulfamidici Modificazione del sito di attacco PBP Penicilline RNA-polimerasi Rifampicina

14 Meccanismi di resistenza: Plasmidi I plasmidi possono esser trasferiti da una cellula all altra della stessa specie o tra specie correlate e possono quindi essere acquisiti da altri batteri come conseguenza della divisione cellulare I plasmidi possono contenere trasposoni aumentando così la probabilità di trasferire i geni dell antibiotico resistenza I Plasmidi vengono trasferiti in vivo mediante coniugazione o trasduzione

15 Scambio e acquisizione di geni per la resistenza tra ceppi e specie Trasmissione genetica orizzontale

16 L importanza del fenomeno della resistenza agli antibiotici e la sua diffusione a livello mondiale, ha dato origine all attivazione di numerosi sistemi di sorveglianza. A livello internazionale, tali sorveglianze sono spesso finanziate dall industria farmaceutica; ne sono un esempio le sorveglianze: Alexander Project, SENTRY, ANSORP (Asian Network for Surveillance of Resistant Pathogens) ) PROTEKT, MYSTIC (Meropenem Yearly Susceptibility Test Information Collection). In Italia sono stati sviluppati i progetti: SEMPRE (Studio Epidemiologico per il Monitoraggio dello Pneumococco Resistente) PROTEKT Italy. Nel 1999 l Istituto Superiore di Sanità ha avviato uno studio utilizzando il protocollo del progetto Europeo EARSS (European Antimicrobial Resistance Surveillance System). Nel giugno 2001 l ISS ha lanciato un progetto di sorveglianza denominato AR-ISS che si basa su una rete di laboratori ospedalieri sentinella di microbiologia clinica su tutto il territorio nazionale. L AR-ISS fa affluire i dati italiani all ARSS.

17 I patogeni sotto sorveglianza sono: Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Enterococcus faecalis/faecium, Klebsiella pneumoiae/oxytoca, Escherichia coli isolati da sangue e S. pneumoniae anche da liquor. Isolati di ciascun microrganismo per anno e loro distribuzione percentuale

18 Staphylococcus aureus continua ad essere una delle più importanti cause di infezioni ospedaliere e comunitarie in tutto il mondo. S. aureus è la principale causa di infezioni respiratorie (20,3%- 25,5%), batteriemie (18,6%-25,3%), e infezioni della cute e dei tessuti molli (31,9%-46,8%). L emergenza di resistenza ad alti livelli alla penicillina seguita dalla diffusione di ceppi resistenti alle penicilline penicillinasi-resistenti, ai macrolidi, alle tetracicline, agli aminoglicosidi, e recentemente ai glicopeptidi ha trasformato la terapia delle infezioni stafilococciche in una sfida globale.

19 Staphylococcus aureus: Problematiche di antibiotico-resistenza Alla fine degli anni 30 la penicillina G (benzilpenicillina) comincia a essere utilizzata. Chain pubblica su Lancet nel 1940 le prime sperimentazioni cliniche con questo farmaco. Chain segnala su Lancet, nel 1941, il primo isolamento di batteri penicillino-resistenti 1959 ci fu la prima segnalazione di ceppi Staphylococcus aureus meticillinoresistenti (Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus, MRSA) La resistenza alla meticillina è dovuta alla produzione di una penicilling binding protein, la PBP2a, codificata dal gene meca, con bassa affinità per i betalattamici e resistenza anche: cefalosporine e carbapenemici. Gli MRSA sono spesso resistenti anche a: aminoglicosidi, macrolidi, chinoloni, cotrimossazolo e la rifampicina. Resistenza intermedia o completa è stata osservata ai glicopeptidi (vancomicina e teicoplanina)

20 Segnalazioni di S. aureus per Regione partecipante Regione Laboratori partecipanti Segnalazioni Bolzano (Provincia Autonoma) Calabria Campania 2 53 Emilia Romagna Lazio Liguria Lombardia Marche Piemonte Puglia Sardegna Sicilia Toscana 1 94 Trento (Provincia Autonoma) Umbria 1 51 Veneto Totale Profilo antibiotico resistenza nei ceppi di S. aureus segnalati

21 Nel triennio considerato gli MRSA isolati sono stati 1668 con una distribuzione negli anni costante

22 Percentuale dei ceppi resistenti ad altre classi di antibiotici tra gli MRSA e gli MSSA 54,7 % è Resistente ad almeno 4 classi di antibiotici oltre alla meticillina 32,4 % ad almeno 5 classi di antibiotici 6,8 % ad almeno 6 classi 2,3 % ad almeno 7 classi

23 Streptococcus pneumoniae È il principale patogeno batterico respiratorio per bambini nei primi anni di vita e negli anziani in comunità. Nel Nord America, Europa e Australia l incidenza è di casi per soggetti in tutte le classi di età; 50 casi / tra i soggetti di età superiore ai 65 anni. In Italia l incidenza di malattie invasive da pneumococco è del 4,7-5,7/ di cui 1,2 % nei bambini sotto i 5 anni. L aspetto più temibile di queste infezioni è rappresentato dall incremento della prevalenza di ceppi resistenti agli antibiotici, soprattutto ai β- lattamici determinata dalla modificazione di una o più delle 4 proteine bersaglio (PBPs) che legano la penicillina La Resistenza ai macrolidi è determinata da 2 meccanismi codificati dal gene mef e dal gene erm; sono stati descritti nuovi meccanismi che comportano mutazoni a livello delle subunità 23S dell RNA

24 Il 13,2 % dei ceppi è risultato resistente ad almeno 2 antibiotici Il 6,6 % ad almeno 3 antibiotici Il 2,0 % ad almeno 4

25 PNSSP (Penicillin-Nonsusceptible Streptococcus Pneumonia) Percentuale di ceppi resistenti (MIC 2-4 µg/ml) e intermedi (MIC 0,12-1 µg/ml) alla penicillina in isolati di S. pneumoniae Percentuale di ceppi resistenti agli antibiotici tra gli isolati di S. pneumonia sensibili alla penicillina (PSSP) e non sensibili (PNSSP)

26 S. pneumoniae resistenti alla eritromicina

27 Enterococcus faecalis/faecium Gli Enterococchi sono cocchi Gram Positivi commensali dell intestino umano Esistono almeno 12 specie ma la maggior parte delle infezioni sono sostenute dalla specie Enterococcus faecalis per circa l 80 % ed Enterococcus faecium per il 5-10 % Possono essere causa di batteriemie, endocarditi, meningiti e infezioni del tratto urinario. Sono tra i più frequenti agenti eziologici di infezioni nosocomiali Hanno elevato livello di resistenza alle diverse classi di farmaci ed alcune sono intrinsecamente resistenti ai β-lattamici ed aminoglicosidi L utilizzo di glicolipidi Presenza di ceppi VRE (Vancomycin- Resistant Enterococci) determinata dai geni vana e vanb ed isolati per la prima volta nel 1986

28 Enterococcus faecalis/faecium

29 Profilo di antibiotico-resistenza in E. faecalis Profilo di antibiotico-resistenza in E. faecium

30 Profilo di antibiotico-resistenza in E. faecalis Il 53,4 % degli E. faecalis è resistente ad almeno 2 antibiotici Il 36,5 % a 3antibiotici Il 21,3 % a 4 antibiotici Il 7,5 % a 7 antibiotici Profilo di antibiotico-resistenza in E. faecium L 80,6 % degli E. faecium è resistente ad almeno 2 antibiotici Il 68,3 % a 3antibiotici Il 50,1 a 4 antibiotici Il 26,6 % a 5 antibiotici

31 VRE I VRE sono frequentemente multi-resistenti: il 21,3 % di E.faecalis è resistente Caratteristiche ad almeno dei pazienti 4 con antibiotici, infezione il 7,2 % ad almeno a 5 antibiotici; I VRE di da E. faecalis faecium testati è resistente per la ad almeno 4 antibiotici, il 26,6 % ad vancomicina-resistenza almeno 5 antibiotici. Caratteristiche dei pazienti con infezione da E. faecium testati per la vancomicina-resistenza

32 Enterobatteri Klebsiella pneumoniae/oxytoca Sono produtori di β-lattamasi a spettro esteso (ESBL) in grado di idrolizzare un largo numero di β -lattamaci, comprese le cefalosporine di più recente generazione e i monobattamici, ma non carbapenemici e cefamicine. Ad oggi sono descritte più di 300 varianti di ESBL Escherichia coli Producono beta-lattamasi del tipo SHV e TEM Altri due enzimi aggiunti recentemente sono: CTX-M e CMY-2 (locus cromosomale AmpC) Resistenza ai florochinoloni per mutazione dei geni che codificano per le subunità della girasi (gira e gire) e Dna topoisomerasi IV

33 Klebsiella pneumoniae/oxytoca Escherichia coli

34 Risultati In questo studio triennale ( ) la specie più frequentemente segnalata è stata: S. aureus (n. 4396; 36%), E. coli (n. 2899; 24%). E. faecalis (n. 1493; 12%), K. pneumoniae (n. 1069; 9%), S. pneumoniae (n. 973; 8%), E. faecium (n. 587; 5%), K. oxytoca (n. 314, 2%).

35 Risultati S. aureus Secondo i dati raccolti dall AR-ISS e comparati con l EARSS la frequenza di MRSA in Italia (38,7 %) è tra le più elevate in Europa insieme al UK (46,1 %), Israele (44,1 %) e Grecia (38,6 %). Non sono stati segnalati ceppi di S. aureus resistenti a vancomicina e/o teicoplanina Il 7 % di S. aureus hanno una MIC di 4 µg/ml alla vancomicina, valore intermedio secondo i breakpoint del CLSI S. pneumoniae la resistenza alla penicillina è stabile intorno 10% ed è significativamente più bassa rispetto ad altri Paesi europei o agli Stati Uniti (20 %) Elevata resistenza ai macrolidi con valori superiori al 30 % Frequenza di resistenza all Eritromicina è più elevata in Italia rispetto alla maggior parte dei Paesi europei. Ceppi resistenti alla penicillina + eritromicina sono il 7,4 % come nella maggior parte dei Paesi europei In Italia è stato registrato un incremento delle resistenze ai fluorochinoloni (7,3 % ciprofloxacina; 5,6 % levofloxacina) Enterococchi La frequenza di vancomicina resistenza è aumentata in tutto il mondo soprattutto negli ultimi anni. In Italia è risultata una frequenza di vancomicina- resistenza di circa il 2,5 % in E. faecalis e di circa il 20 % in E. faecium.

36 Risultati Enterobatteri Per i microrganismi Gram negativi si osserva a livello Europeo una distribuzione eterogenea delle resistenze sia per K. pneumoniae che per E. coli. K. pneumoniae: l Italia presenta profili di resistenza del % alle cefalosporine di III generazione e 5-10 % a fluorochinoloni e aminoglicosidi; a livello europeo si registrano per questi antibiotici valori più elevati (Grecia > 50 %)

37 La Tubercolosi Un terzo della popolazione mondiale è stata infettata dal micobatterio tubercolare Ogni anno si registrano circa 10 milioni di nuovi casi di tubercolosi, e circa 2 milioni di tali pazienti muoiono Quasi persone al giorno muoiono di tubercolosi

38 Mycobacterium tuberculosis Trials clinici hanno statisticamente dimostrato che se più dell 1% della popolazione di M.tuberculosis, isolata da materiale patologico, risulta essere in vitro resistente ad un determinato farmaco, questo non potrà essere utilizzato in terapia. Per tale motivo il saggio in vitro della sensibilità agli antitubercolari tende ad evidenziare non la resistenza assoluta (100% dei germi), ma quella relativa all 1% di tutta la popolazione batterica presente

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40 Resistenza in M. tuberculosis ai farmaci più comunemente usati Bassa (1 su ) Rifampicina Media (1 su ) Isoniazide Streptomicina Etambutolo Kanamicina P.A.S Alta (1 su 103) Tiacetazone Etionamide Capreomicina Viomicina Cicloserina

41 Multi-Drug-Resistant Resistenza a due o più farmaci antitubercolari (isoniazide e rifampicina) Può essere primaria o secondaria Spesso è associata con infezione da HIV o con infezione cronica

42 XDR-TB (Extensively Drug Resistant) Resistenza a RIF + INH, tra i farmaci di prima scelta, ed in aggiunta resistenza a qualche fluochinolone ed almeno a tre farmaci di 2 linea iniettabili GLI XDR-TB nel mondo hanno una prevalenza del 6,6 % Sud Africa più di 300 casi 2005 MDR XDR (maggior numero di casi in aree con Hiv)

43 Tubercolosi in Italia L attuale situazione della tubercolosi in Italia è caratterizzata da una bassa incidenza nella popolazione generale, dalla concentrazione della maggior parte dei casi in alcuni gruppi a rischio ed in alcune classi di età e dall emergere di ceppi tubercolari multiresistenti. In Italia tra il 1995 ed il 2006 l incidenza della tubercolosi ha registrato un lieve decremento passando da 10 casi / abitanti a 7,47 casi / abitanti e pertanto viene classificata come Paese a bassa prevalenza (10 casi / abitanti)

44 Tubercolosi Nel 2006 sono stati segnalati in Italia 4387 casi di tubercolosi, di cui 2026 (46,2 %) in cittadini stranieri. il 68,8 % dei casi notificati sono tubercolosi polmonare mentre l incidenza a carico di altri organi è rimasta al di sotto dei 2 casi/ abitanti. Le recidive dal 1999 al 2005 sono state del 9 % circa La classe di età che presenta l incidenza più elevata è quella anziana; tra i giovani (15-24 anni) l incidenza è in leggero ma costante aumento; nei bambii (0-14 anni) è stabile L ncidenza per sesso è più elevata nei maschi rispetto alle femmine

45 Ceppi di M. tuberculosis isolati nel Nord Sardegna nel periodo Ceppi di M. tuberculosis isolati 335: 265 (79,10 %) sensibili ; 70 (20,89 %) resistenti ; 11 (3,28 %) MDR

46 Ceppi di MTB isolati nel Anno Sesso Età pediatrica Hiv Stranieri Maschi Femmine TOT 210 (62,68 %) 125 (37,31 %) 31 (9,25 %) 0 17 (5,07 %)

47 Ceppi di M. tuberculosis isolati nel Nord Sardegna nel periodo MTB Polmonare 263 (79,1 %) MTB Extrapolmonare 72 (20,90 %): Genito urinario 18 Linfonodi 17 Articolazioni 5 Meningi 11 Peritoneale 4 Biopsie cute 7 Vari 10

48 Ceppi di M. tuberculosis isolati nel Nord Sardegna nel periodo

49 Conseguenze dell Antibiotico Resistenza Le infezioni provocate da batteri resistenti non rispondono al trattamento e ciò comporta una maggiore durata della malattia e un aumento della mortalità. Maggiore periodo di infettività quindi maggiore esposizione e maggiore rischio di contrarre infezioni da ceppi resistenti. Necessità di ricorrere a farmaci di seconda linea che possono essere più costosi e tossici rispetto a quelli di prima linea.

50 L antibiotico resistenza è un fenomeno che può essere amplificato o accelerato dall uomo: Automedicazione non necessaria con antimicrobici, assunzione di una dose inadeguata o insufficiente quantità del principio attivo nel farmaco assunto Scarsa compliance da parte del paziente durante il trattamento terapeutico Ospedalizzazione: la combinazione di pazienti suscettibili, uso prolungato di antibiotici e cross-infezioni hanno come risultato la comparsa di infezioni nosocomiali provocate da batteri divenuti resistenti ai farmaci Utilizzo di antibiotici in ambito veterinario come profilassi o per promuovere la crescita animale, ciò porta ad una aumentata resistenza in quei batteri che possono essere trasmessi dall animale all uomo (Es. Salmonella e Campylobacter).

51 Nuovi antimicrobici? L ultima nuova classe di farmaci antimicrobici con nuovo target risale al 1971 Negli anni 80 gli investimenti industriali per nuovi antimicrobici sono stati pochi I costi per la scoperta, sperimentazione e sviluppo di nuovi antimicrobici vanno dai 100 ai 350 milioni di dollari I tempi per la commercializzazione 6-7 anni La possibile e rapida insorgenza di resistenza associata alla breve durata di vita del nuovo farmaco ha rappresentato una un disincentivo a causa di un insufficiente ritorno economico

52 Si può contrastare la resistenza? Evitare l uso di antimicrobici a largo spettro non necessari Ridurre le permanenze ospedaliere Intensificare gli schemi di pulizia Ottimizzare l approccio terapeutico

53 Grazie per l attenzione