Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas aeruginosa
Generalità
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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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;
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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.
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;
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;
P. aeruginosa
azione patogena
Fattori di rischio:
Traumi, ustioni,
Locali:
impianti
protesici
Generali: immunocompromissione
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;
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).
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.
P.aeruginosa
diagnosi di laboratorio
Campioni, pus, urina, sangue, tamponi cutanei,
espettorato….
bacilli G-
Mc Conkey
[email protected]
Agarsangue
pigmento
Ossidasi +
Profilo biochimico
NON
Antibiogramma Fermentano il
glucosio
necessario
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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.
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
y et al., 1999; Westbrock et al., 1999; Jalal et al.,2000;Ciofu et al., 2001.
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.
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Antibiogramma ceppo: Pseudomonas aeruginosa
Antibiotici
saggiati
Antibiotici con attività
equivalente in vitro
Categoria Valori dell’alone
(in mm)
Valori soglia
(in mm)
Valori della Valori soglia
MIC
(in g/ml)
(in g/ml)
R
S
≥512 ≤128
≥128 ≤64
≥128 ≤64
≥64
≤8
≥32
≤8
≥32
≤8
≥32
≤8
≥16
≤4
≥8
≤4
≥32 ≤16
≥16
≤4
≥4
≤1
R/I/S
R
I
S
carbenicillina
ticarcillina
≤13 14-16 ≥17
pip
≤17
≥18
Piperacillina/tazobactam Tim clav
≤17
≥18
cefotaxime
Ceftizoxime, ceftriaxone
≤14 15-22 ≥23
ceftazidime
Cefoperazone Cefsulodin
≤14 15-18 ≥18
cefepime
≤14 15-18 ≥18
aztreonam
≤15 16-21 ≥22
imipenem
meropenem
≤13 14-15 ≥16
gentamicina
Tobramicina, netilmicina
≤12 13-14 ≥15
amikacina
≤14 15-16 ≥17
norfloxacina
Enoxacina, ofloxacina
≤12 13-16 ≥17
ciprofloxacina
levofloxacina
≤15 16-20 ≥21
colist
Trimetop/sulfamet.
≤10 11-13 ≥14
≥8
≤2
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 35218 per la combinazione tra un -lattamico e l’inibitore suicida, P.
aeruginosa ATCC 27853
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.
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
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
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
P. aeruginosa
Resistenza fenotipica
• a causa del
biofilm
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
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
radicali O2
graduale
elastasi e
distruzione
epitelio
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
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
Acinetobacter
Manifestazioni cliniche:
polmonite
batteriemie
Meningiti
endocarditi
Infezioni peritoneali
Infezioni urinarie
Da infezioni lievi a fatali
Acinetobacter
Il principale problema correlato al
trattamento delle infezioni è la resistenza
Può essere resistente a tutti gli antibiotici
per G-
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)
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
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.
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.
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
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.
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.
