Relazioni tra organismi

Argomenti trattati 1. Introduzione - Batteriologia generale 2. Virologia generale e replicazione. 3. Micologia generale; alcuni patogeni d interesse clinico 4. Rapporto ospite-parassita, antibiotici, antivirali, meccanismi di resistenza 5. La flora normale e infezioni nosocomiali 6. Gram positivi: Stafilococchi, Streptococchi, Enterococchi, Bacilli, Clostridi. 7. Gram negativi: Enterobatteri, Pseudomonas, Neisserie, Spirochete. 8. Virus respiratori. 9. Virus esantematici e Virus erpetici 10. Virus delle epatiti virali e Virus dell immunodeficienza umana Sintesi dell evoluzione 1 2 Il microbiota umano Prima furono i microrganismi (>3 miliardi di anni fa) Poi l essere umano (2,5 milioni di anni fa) Ospite di una moltitudine di microrganismi assemblati in complesse comunità in gran parte benefiche (la c.d. flora normale) L uomo è un superorganismo ibrido comprendente batteri (i più numerosi), virus e miceti Un neonato nasce sterile e sviluppa il suo microbiota entro due anni influenzato da background genetico, fattori ambientali, dieta, trattamenti terapeutici e livello di igiene Questa flora colonizzante è una vera e propria impronta digitale 3 Relazioni tra organismi ambiente ospite Il microbiota è la conseguenza dello stabilirsi di una relazione tra gli organismi, ogni specie o ceppo del microbiota interagisce con gli altri membri e con l ospite, e con l ambiente esterno Questa convivenza modellata da millenni di co-evoluzione è definita: Simbiosi La particolare relazione in cui un organismo passa una parte o l intera sua esistenza in associazione con un organismo di un altra specie. 4 1

Tipi di Relazioni Simbiotiche In base all effetto finale che la convivenza determina sugli organismi simbionti si identificano relazioni di: (+) Mutualismo in cui entrambi gli organismi traggono benefici dal vivere insieme. Ø i.e. E. coli e Bacteroides spp producono vitamina K ed alcune vitamine B avendo una costante fonte di nutrienti dai composti alimentari degradati nel tratto intestinale Ø i.e. licheni (alghe o batteri e miceti), micorrize (tartufi e querce) (±) Commensalismo in cui un organismo trae beneficio senza danneggiare o influenzare in alcun modo l altro Ø i.e. l orecchio ospita batteri saprofiti (S. albus) che consumano pelle morta e secrezioni oleose senza effetto sull ospite ( ) Parassitismo in cui un organismo trae benefici a spese dell altro: Ø i.e. molti batteri patogeni, alcuni funghi, i virus Parassiti patogeni Patogeno vero microrganismo che può causare malattia in individui con normali meccanismi di difesa (Vibrio cholerae; alcuni miceti; molti virus) non fa mai parte della flora normale, tutt al più causa un infezione subclinica Patogeno opportunista microrganismo commensale o mutualistico che può comportarsi come opportunista in particolari circostanze; se acquisisce fattori di virulenza (E. coli enteropatogeni) se ha accesso a tessuti profondi (Staphylococcus epidermidis sepsi, endocarditi; E.coli uretriti, cistiti) microrganismo che può causare malattia in individui con alterati meccanismi difesa; fattori predisponenti l infezione: tutte le condizioni che determinano immunodepressione (patologie, terapie, agenti infettivi) 6 L uomo come habitat 7 Flora residente vs. flora transitoria Residente La sua composizione è relativamente costante Se in qualche modo alterata, si autoristabilisce Flora normale o microflora umana. Transitoria Deriva dall ambiente Risiede per ore, giorni o settimane, ma poi se ne va: non produce infezione Non patogena/patogena Se la fl. residente si altera la fl. transitoria può colonizzare e produrre infezione 2

Aree normalmente colonizzate Flora microbica normale Alcuni batteri occupano più di una nicchia Pelle, congiuntiva, naso, faringe, bocca, intestino inferiore, uretra anteriore, vagina Staphylococcus epidermidis, Corynebacterium spp., Enterococcus faecalis, Candida spp. 9 Alcuni batteri occupano solo una o due nicchie simili: Tropismo di tessuto BACTERIUM Tessuto Corynebacterium diphtheriae Gola Streptococcus mutans Superficie dei denti Streptococcus salivarius Superficie della lingua Escherichia coli Epitelio dell intestino tenue Staphylococcus aureus Membrane nasali Bacteroides Intestino tenue Bifidobacterium bifidum Intestino tenue 10 Aree sterili sangue liquidi organici: urine CSF liquido amniotico liquido seminale (pre-uretrale) saliva (all interno delle ghiandole) organi interni tessuti 11 Aree che ospitano una flora di transito: quelle in contiguità con l esterno VIE AEREE SUPERIORI Fattori limitanti la colonizzazione di trachea, bronchi, bronchioli, alveoli: flusso di muco (epitelio ciliato), lisozima (secrezioni nasali), macrofagi alveolari TRATTO DIGERENTE SUP. Fattori limitanti la colonizzazione: di esofago, stomaco, intestino tenue peristalsi, ph, succhi gastrici, bile, succhi pancreatici, muco flora residente TRATTO GENITO-URINARIO DISTALE Fattori limitanti la colonizzazione di uretra posteriore, vescica, ureteri, reni, utero, salpingi, ovaie: flusso di urina, acidità dell urina, lisozima, lattobacilli vaginali 12 3

Flora normale Ruoli svolti dalla flora normale Ha una composizione dinamica e complessa a causa di: interazioni con l ospite: quantità e tipi di sostanze nutrienti ph, ossigeno, sostanze antibatteriche (es. bile, lisozima) risposta immunitaria aiuta nell assorbimento dei nutrienti interazioni tra i microrganismi: competizione per il recettore competizione per le sostanze nutrienti produzione di sostanze antimicrobiche continue perdite ed aggiunte 13 14 Ruolo positivo Ruolo positivo Effetto esclusivo protettivo = colonization resistance Stimolazione sistema immunitario Colite pseudomembranosa sezione di colon SEM 262 Antagonismo microbico Innesco sistema immune Sviluppo capacità immunologiche Animali germfree: nati con parto cesareo, trattati con antibiotici e tenuti isolati competizione con i patogeni per adesione e nutrienti essenziali consumo di ossigeno e abbassamento di ph 15 produzione di metaboliti con attività inibente sui patogeni hanno un sistema R-E (fagociti) poco sviluppato e bassi livelli di immunoglobuline (IgA) scarsa capacità di produrre muco non hanno anticorpi (Ab) nei confronti della flora normale: importante per una reazione crociata con antigeni (Ag) di patogeni maggiore sensibilità alle infezioni 16 4

Ruolo negativo: la flora normale può causare infezione STR VIRIDANTI (NORM CAVO ORALE) IN CIRCOLO IN SEGUITO AD ESTRAZIONE DANNO ENDOCARDITI INFETTIVE Microbiota della cute Epidermide Ghiandole sudoripare Ghiandole sebacee BACTEROIDES (NORM INTESTINO) PER TRAUMI PENETRANO IN TESSUTI SOTTOSTANTI DANNO BATTERIEMIE E ASCESSI Normalmente sterili Epidermide: ambiente sfavorevole eccetto zone umide; i fattori limitanti la colonizzazione sono essiccamento, ph acido, stress osmotico (NaCl sudore), lisozima, lipidi complessi. Di solito presenta solo una flora transitoria. flora residente (zone umide) costituita da batteri gram-positivi: stafilococchi (Staphylococcus epidermidis), corinebatteri, propionibatteri funghi E COLI (NORM INTESTINO) INFEZIONI VIE URINARIE PER CONTAMINAZIONE FECALE LOCALIZZAZIONE IN DISTRETTI DIVERSI OPPORTUNISMO IN IMMUNODEFICIENTI 17 Microbiota della cute Ghiandole sudoripare: spesso Aromabacter malodorans produzione acidi organici (gene butirrato sintetasi), ceppo ingegnerizzato (muskolic acid) deodorante Ghiandole sebacee: Propionibacterium acnes (si nutrono del sebo), 18 Staphylococcus epidermidis (follicoli piliferi) Variabilità inter ed intra personale del microbiota della cute interno braccio 19 schiena narici tallone 20 5

Esempi di infezioni della pelle correlate ad un alterato microbiota Microbiota della congiuntiva Flora normale scarsamente presente a causa del lisozima presente nel liquido lacrimale: - azione acida - azione dilavante Dermatite seborroica Malassezia spp difteroidi Staphylococcus epidermidis Acne Staphylococcus epidermidis e Propionibacterium acnes 21 Microbiota del tratto gastrointestinale Il colon è il tratto più colonizzato ph2 22 Fattori che modificano la flora ed effetti della disbiosi sulla salute 1011-1012 batteri/g 90% batteri anaerobi 10% aerobi/anaerobi facoltativi: enterobatteriacee, enterococchi, lieviti massiccia eliminazione giornaliera ph4-5 Fattori che modificano la composizione della flora del colon dieta stress terapia antibiotica infezioni ph7 23 Gut microbiota Nature Review Microbiol 2013 6

Microbiota del tratto urinario ALTE VIE BASSE VIE RENI CALICI PELVI URETERI VESCICA URETRA URETRA maschile Staphylococcus epidermidis Corinebacterium spp. Escherichia coli ed altre Enterobacteriaceae Mycobacterium smegmatis Prevalenti i batteri acido-lattici (Lactobacillus): vescica normalmente sterile epitelio uretrale è colonizzato nel tratto distale (1 cm) da flora esigua derivata dal perineo Flora prevalente Microbiota vaginale URETRA femminile Lactobacillus spp. Streptococcus spp.aerobi Streptococcus spp.anaerobi Bacteroides spp. 25 Candida spp. Microbiota del tratto respiratorio presenti nel periodo compreso tra comparsa delle mestruazioni e menopausa lattobacilli legati a presenza di glicogeno (estrogeni) lattobacilli producono acido lattico mantenendo un ph acido (4.5) che inibisce la crescita di altri microrganismi Fattori che modificano la composizione della flora: - età: prima e dopo il periodo fertile è presente una flora mista (prevalenti i gram-) - ciclo mestruale - attività sessuale, eccessivo uso di lavande, salviette, profumi - tessuti sintetici, pantaloni stretti - terapia antibiotica: può provocare distruzione della flora e l insorgere di infezioni (es. Candida albicans) - gravidanza 26 Flora normale Tratto superiore: Narici: flora simile alla cute Nasofaringe: flora simile alla cavità orale Laringe, trachea e bronchi più grandi: pochi microrganismi transitoriamente inalati Aerobi micrococchi, stafilococchi coagulasi neg, streptococchi, neisserie, emofili, moraxelle, corinebatteri, treponema e candida Anaerobi attinomiceti, batteroidi, fusobatteri, peptostreptococchi, veillonelle Seni nasali e paranasali e tratto inferiore: essenzialmente sterili 27 28 7

Le infezioni nosocomiali I successi nella prevenzione e nel controllo di numerose malattie infettive altamente contagiose hanno portato all eradicazione o comunque al contenimento di varie infezioni. Tuttavia, ancora oggi, la patologia infettiva continua a rappresentare una quota rilevante ed incomprimibile sia nei Paesi industrializzati, in alcuni casi (infezioni ospedaliere) addirittura in espansione; sia nei Paesi in via di sviluppo dove rappresenta ancora la prima causa di mortalità. 29 ieri Le mani, per semplice contatto, possono infettare Ostetrico a Vienna Studiava la sepsi puerperale da Streptococcus pyogenes Si convinse che l alta mortalità delle puerpere era dovuta al fatto che il personale medico non si lavava le mani dopo le autopsie Riuscì a ridurre la mortalità delle puerpere del 90% (lavaggio delle mani con cloruro di calce) Dei due padiglioni in cui avvenivano i parti quello gestito dai medici contava 11% di morti x febbre mentre quello gestito dalle sole ostetriche l 1% mise in relazione la febbre con l attività dei medici sui cadaveri 30 - oggi INFEZIONI NOSOCOMIALI in aumento Uso di farmaci immunosoppressivi Protesi temporanee (es. cateteri vescicali o vascolari) o permanenti (es. valvole cardiache) Incremento di pratiche endoscopiche (diagnosi e terapia) 31 DEFINIZIONE Infezione non in atto né in incubazione al momento del ricovero (deve manifestarsi dopo un periodo di tempo superiore al periodo di incubazione noto per la forma infettiva in causa) Per convenzione > 48 (72 h) ore dall ammissione in ospedale (o altra struttura sanitaria) E considerata infezione nosocomiale anche una malattia che si manifesta dopo la dimissione con arco temporale variabile (da 4 giorni fino ad 1 anno per l impianto di protesi) una infezione che il personale ospedaliero può contrarre nell assistenza ai malati 32 8

33 34 agente causale agente causale 35 36 9

modalità di trasmissione gli agenti infettivi Others 11% Viridans Streptococci 1% Serratia spp 1% Coagulase-negative Staphylococci 32% P aeruginosa 4% Most Common Gram-positive Pathogens = 60% Enterobacter spp 5% Klebsiella spp 5% E coli 6% S aureus 16% Candida spp 8% Enterococcus spp 11% 40 modalità di trasmissione 41 Fonti ENDOGENE di infezione (80%) 42 L a m i c r o f l o r a c o m m e n s a l e s i m o d i f i c a d u r a n t e l ospedalizzazione per alterazione delle barriere mucocutanee e per la pressione selettiva degli antibiotici Cambiamento equilibrio ospite-parassita ( difese) Cambiamento di sede (cistiti da E. coli in portatori di catetere urinario, endocarditi da Str. sanguis, sepsi da S. epidermidis in portatori di catere venoso centrale) 43 Dismicrobismo (colite pseudomembranosa da C. difficile) 10

modalità di trasmissione Fonti ESOGENE di infezione il PERSONALE (portatori di Staphylococcus aureus) i VISITATORI (trasmissione aerea) i PAZIENTI (via aerea mani del personale di assistenza) l AMBIENTE (biancheria, stoviglie, impianti di condizionamento, letti, mazzi di fiori.) MATERIALE e STRUMENTI SANITARI (cateteri urinari o venosi, endoscopi, attrezzature per dialisi, ecc.) Il contatto diretto tramite le mani è la modalità più frequente di contagio da parte di personale sanitario 44 Flora residente: S. epidermidis (anche R) Altri stafilococchi coagulasi-negativi, Propionibacterium, Corynebacterium, micrococchi, lieviti. Flora transitoria: Eterogenea Il personale sanitario può essere colonizzato da flora patogena acquisita dall ambiente (S. aureus, bacilli Gram-negativi o lieviti) 45 fattori di rischio 46 47 11

48 49 PAZIENTE IMMUNOCOMPROMESSO Diabete Etilismo Denutrizione Neoplasie solide ematologiche Trapianti organo midollo AIDS 50 51 12

52 53 Prevalenza delle infezioni nosocomiali nei Paesi Industrializzati Prevalenza delle infezioni nosocomiali nei Paesi con Sistemi Sanitari meno organizzati 61 62 13

Precauzioni generali Trattare TUTTI i pazienti come potenziali fonti di rischio biologico (non solo quelli con infezioni da HIV, HBV, HCV, ecc.) Adottare di routine pratiche generali di sicurezza (per la protezione dei pazienti, degli operatori, dei colleghi, ecc.) I 5 momenti per l igiene delle delle mani In particolare LAVAGGIO DELLE MANI Equipaggiamenti protettivi personali (DPI) Prevenzione/gestione degli incidenti Tecniche asettiche Isolamento del paziente Materiale monouso Pulizia degli ambienti Gestione/valutazione del rischio 63 65 Tecnica errata per l igiene delle mani Tecnica giusta per l igiene delle mani Applicare 2-3 ml, palmo a palmo Picchiettare i palmi per pulire sotto le unghie Il dorso delle mani tra le dita 66 Palmo contro palmo con le dita intercalate La punta delle unghie, le dita chiuse Sfregare ruotando entrambi i pollici 67 14