C.d.L. in Tecniche di Fisiopatologia Cardiocircolatoria e ...

CdL in Tecniche di Fisiopatologia Cardiocircolatoria

e Perfusione Cardiovascolare

Universitagrave ldquoG drsquoAnnunziordquo di Chieti-Pescara

Anno Accademico 2011-2012 Dottssa Arianna Pompilio

A partire dagli studi di Koch nel XIX secolo e dallrsquoavvento della cosiddetta ldquoteoria dei germirdquo gli scienziati ci hanno abituato a considerare i batteri cosigrave come vengono abitualmente osservati con la microscopia tradizionale

microrganismi separati che fluttuano e si muovono liberamente sospesi in habitat acquosi allrsquointerno ed allrsquoesterno del corpo umano

In realtagrave si tratta di un ldquoequivocordquo e cioegrave colture come quelle da sempre descritte e studiate sono in realtagrave virtualmente assenti in natura

Ersquo stato con lrsquoavvento della microscopia elettronica ed ancor di piugrave di quella confocale che si egrave resa possibile lrsquoosservazione diretta a diversa profonditagrave degli ldquoagglomeratirdquo di batteri e si egrave cominciato a studiare e conoscere le condizioni in cui i microrganismi si organizzano e proliferano realmente

Si egrave iniziato cosigrave a parlare di ldquomicrocolonierdquo e si sono studiati la composizione di queste colonie i complessi rapporti che regolano i batteri allrsquointerno di esse e la loro rilevanza nelle contaminazioni ambientali ed in patologia umana

BIOFILM Introduzione


La crescita rapida libera caratteristica delle colture artificiali egrave una crescita planctonica

Ma nella maggior parte dei casi in natura i batteri crescono in forma sessile adesi a superfici


In presenza di superfici umide a cui aderire molti microrganismi si organizzano in biofilm

Qualunque superficie immersa egrave un substrato ideale per la colonizzazione microbica percheacute vi si adsorbono i nutrienti grazie

alla tensione superficiale che li spinge allrsquointerfaccia

adese in maniera irreversibile ad un substrato (biotico od abiotico)

immerse in una matrice polimerica extracellulare (ldquoglicocalicerdquo o ldquoslimerdquo) di derivazione cellulare generalmente di natura polisaccaridica

con fenotipo ldquoalteratordquo (per ridotta velocitagrave di crescita e per la particolare regolazione genica)

protette dalla risposta dellrsquoospite dallrsquoazione di agenti antimicrobici e da condizioni ambientali sfavorevoli

Biofilm Definizione

Comunitagrave di natura microbica (batterica o fungina) formata da cellule

S aureus biofilm

P aeruginosa biofilm

C albicans biofilm

Biofilm Produzione su superfici abiotiche

6

Protesi ortopediche

Cateteri vascolari

Protesi dentarie

DISPO

SITIVI M

EDICI I

MPI

ANTABILI

Lenti a contatto Valvole cardiache Protesi ortopediche Cateteri vascolari Impianti dentali

SEM Biofilm prodotto da S aureus

su elastomero di silicone

Biofilm Produzione su superfici abiotiche (cateteri)

SEM Biofilm formato da C albicans sulla parete di

catetere Notare la presenza di copiosa matrice

7


Biofilm di Staphylococcus epidermidis su corpi estranei

catetere

pacemaker

9

TEM Microcolonie (freccia) in dotto prostatico di

paziente affetto da prostatite cronica da E coli

Biofilm Produzione su superfici biotiche (epiteli)

9

Biofilm impatto multidisciplinare

10

Ambientale

Industriale

Clinico

Biofilm vantaggio evolutivo per i microrganismi

Lrsquoecosistema ldquobiofilmrdquo rappresenta un vantaggio evolutivo per i microrganismi che lo compongono risultando protetti da variazioni di

pH

Temperatura

Umiditagrave

radiazioni ultraviolette

La stretta vicinanza dei microrganismi nel biofilm facilita lo sviluppo di interazioni cellula-cellula

11

Formazione di Biofilm

La formazione di biofilm egrave un processo multifasico che si articola in 5 fasi fondamentali

1 attacco reversibile al substrato 2 adesione irreversibile 3 aggregazione 4 crescita e maturazione 5 distacco

FASE di ADESIONE Puograve essere distinta in 2 fasi principali

1 Nella prima fase i batteri rallentano il loro movimento ed iniziano ad aderire dapprima in maniera ancora reversibile a superfici che possono essere strutture inorganiche superfici mucose o anche altri microrganismi giagrave adesi a qualsiasi di queste superfici

2 Nella seconda fase si realizza la vera e propria adesione intercellulare stadio irreversibile punto di partenza per realizzare la complessa architettura dei biofilm

Lrsquoadesione egrave condizionata dalle proprietagrave chimico fisiche

dellrsquo AMBIENTE

del SUBSTRATO

del BATTERIO

Formazione di Biofilm Adesione

Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione

AMBIENTE

Lrsquointerfaccia solido-liquido tra una superficie ed un terreno acquoso (acqua sangue) costituisce lrsquoambiente ideale per lrsquoadesione e la crescita dei microrganismi Il pH i livelli nutritivi i cationi (Na+ Ca2+ Fe2+) e la

temperatura del mezzo acquoso possono influenzare lrsquoadesivitagrave batterica Molto importanti sono anche le forze

idrodinamiche del mezzo acquoso i batteri formano biofilms preferibilmente in presenza di forti forze di taglio I biofilms che si formano in presenza di basse forze di taglio mostrano scarsa coesione e vanno piugrave facilmente incontro a frammentazione mentre quelli soggetti a forze piugrave alte sono notevolmente piugrave compatti e resistenti


SUBSTRATO

Lrsquoadesione egrave maggiore sulle superfici rugose piuttosto che su quelle lisce Lrsquoadesione batterica iniziale dipende dalle interazioni a

lungo raggio tra batteri e superficie Molti biomateriali comunemente utilizzati per i dispositivi intravascolari risultano idrofobici (facilitano cosigrave lrsquoadesione iniziale aspecifica e reversibile alla quale fa seguito lrsquoadesione specifica mediata da adesine che fissano fortemente i microrganismi alla superficie dei biomateriali) I microrganismi aderiscono piugrave rapidamente a superfici

idrofobiche non polari come il teflon piugrave che a materiali idrofilici come vetro o metallo (le interazioni idrofobiche superano le forze repulsive presenti tra cellula e substrato permettendo cosigrave lrsquoadesione)


BATTERIO

Le ADESINE (proteine di superficie presenti nei batteri allrsquoestremo terminale di pili e flagelli) permettono al batterio di legarsi alla membrana delle cellule eucariotiche o a proteine della matrice intercellulare Lrsquo IDROFOBICITAgrave cellulare di superficie egrave importante

nellrsquoadesione percheacute quando due superfici idrofobiche interagiscono in ambiente acquoso tendono a restare adese rimuovendo le molecole drsquoacqua presenti tra di loro La maggior parte dei batteri egrave carica negativamente ma presenta componenti di superficie idrofobiche (fimbrie) le quali contribuiscono a superare lrsquoiniziale barriera elettrostatica esistente tra cellule batteriche e substrato La MOTILITArsquo dovuta alla presenza di flagelli favorisce

lrsquoincontro del microrganismo con la superficie e quindi formazione piugrave rapida di biofilm

Questo stadio consiste nella aggregazione cellulare con formazione di

ldquomicrocolonierdquo

Fusione delle microcolonie e formazione di una struttura viscoelastica altamente idratata eterogenea nello spazio e nel tempo Strutture a ldquofungordquo o ldquotorrerdquo formate da

cellule (15) immerse in una matrice esopolisaccaridica (85)

deformazione ed oscillazione delle microcolonie indotte da forze di taglio

Tra le microcolonie e la matrice si insinuano ldquocanali drsquoacquardquo con flusso convettivo che permettono la diffusione dei nutrienti e dellrsquoossigeno

Formazione di Biofilm Aggregazione e maturazione

FASE di AGGREGAZIONE e MATURAZIONE

18

Formazione di Biofilm Distacco e dispersione

FASE di DISTACCO e DISPERSIONE

Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici

frammentazione della microcolonia

distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)

Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni

Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati

La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo

Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm

Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali

Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza

Formazione di Biofilm Quorum-sensing

Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing

Biofilm Significato Clinico

INFEZIONI PRIMARIE

Otite media (H influenzae)

Prostatite cronica batterica

Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)

Periodontiti (anaerobi Gram-)

Endocardite delle valvole native (S viridans)

INFEZIONI SECONDARIE

Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)

Cateteri venosi centrali (S epidermidis)

Cateteri urinari (E coli Gram-)

Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)

Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)

Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)

Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm

21

Biofilm Infezioni nellrsquouomo

Biofilm e infezioni nellrsquouomo

Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)

Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili

(es Streptococcus)

Periodontite Flora batterica anaerobica orale

Gram-negativa

Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae

Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)

Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A

Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)

Osteomielite Varie specie batteriche e fungine

Endocardite Streptococchi gruppo viridans

Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia

Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici

Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici

Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)

Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa

Dispositivi per dialisi peritoneale

Flora batterica e fungina mista

Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi

IUD Actinomyces israelii

Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista

Cateteri venosi S epidermidis

Valvole cardiache meccaniche

S aureus e S epidermidis

Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi

Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis

Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis

La presenza di biofilm egrave associata a

Cronicizzazione delle infezioni

Aumentata ospedalizzazione

Elevata mortalitagrave



Meccanismi patogenetici

proposti

Disseminazione dellrsquoinfezione

Aumentata produzione di endotossine

Resistenza alla risposta immune

(fagocitosi) dellrsquoospite

Resistenza agli agenti

antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere

Biofilm Resistenza batterica

Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza

Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche

I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici

Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza

bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici

QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM

bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm

bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm

bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico

MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA

bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2

INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo

DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo

Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici

Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa

Cellule superificiali

Cellule intermedie

Cellule piugrave profonde

Protette dallo SLIME

Crescita rallentata

Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)

Crescita lenta per riduzione di nutrienti

Barriera meccanica

Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm

Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico

Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati

profondi

Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia

I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione

Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm

Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm

In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm

Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm

Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce

come ldquobarriera fisicardquo

b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)

Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm

Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)

Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti

Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive

le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica

Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento

Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico

In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive

In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti

Alta attivitagrave

Attivitagrave intermedia

Bassa attivitagrave

Quiescenti

Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)

Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)

Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)

Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo

Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata

Dottssa Arianna Pompilio

Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante

In particolare si devono tener presenti

1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite

2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite

3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)

4 Composizione del catetere

Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere

Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per

a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere

b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere

c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi

d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico


1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE

Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni

Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di

Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina

Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere

I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere

La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)

PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare

FORMAZIONE DEI BIOFILM

La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di

infezione piugrave comune


PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM

Superficie interna del catetere

Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi


I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza

noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e

gastroenterico

La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione

La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo

La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione

PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale

Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione

industriale

Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)

Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche

Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi

Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati


I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi

I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto

meno frequentemente

Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere

La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere

I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere

Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico

PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena

Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo

Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione


2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE

FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE

bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni

bull Neutropenia

bull Terapia immunosoppressiva

bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)

bull Malattie gravi debilitanti

bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo

I microrganismi

Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp

Corynebacterium spp

ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa

Acinetobacter spp

Stenotrophomonas maltophilia

Candida albicans e parapsilosis

Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei

miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc


3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE

RESPONSABILI

Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni

Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi

1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere

2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere

3 Disseminazione batterica

Biofilm I microrganismi ed il catetere

Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico

dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)

dalle piastrine

Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla

superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza

Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente

Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio

I MICRORGANISMI ED IL CATETERE

1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere

Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice

esopolisaccaridica che li riveste

b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm

c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere

Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite

La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione



La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la

COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE

DEL CATETERE con conseguente disseminazione in

altri siti e batteriemia

I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica

Il catetere ideale dovrebbe essere capace di

non provocare la tipica risposta da corpo estraneo

nellrsquoospite

non essere trombogenico

non irritare la parete vascolare

essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi


4 COMPOSIZIONE del CATETERE

Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione

Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive

A questo riguardo egrave possibile distinguere

A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere

B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere

PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE

Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se

successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso

La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione

Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume

Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea

PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere

Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti

immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta

Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione

Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti


Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del

catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato

A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione

Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani

Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale

PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione

Antisepsi cutanea

lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere

Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70

Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti


Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il

rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica

Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri

Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza

Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata


Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali

CATETERI A PERMANENZA

BREVE (lt 10 giorni)

Per prevenire la colonizzazione della

superficie esterna del catetere

bull Creazione di barriere sterili (guanti

maschere ecc)

bull Team operativo specializzato

bull Uso di agenti antibatterici sulla cute

(clorexidina mupirocina)

bull Rivestimento del catetere con antibiotici


LUNGA (lt 10 giorni)

Per prevenire la colonizzazione del

lume del catetere


maschere ecc)


bull Lavaggio del catetere con antibiotici

bull

Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere

A partire dagli studi di Koch nel XIX secolo e dallrsquoavvento della cosiddetta ldquoteoria dei germirdquo gli scienziati ci hanno abituato a considerare i batteri cosigrave come vengono abitualmente osservati con la microscopia tradizionale

microrganismi separati che fluttuano e si muovono liberamente sospesi in habitat acquosi allrsquointerno ed allrsquoesterno del corpo umano

In realtagrave si tratta di un ldquoequivocordquo e cioegrave colture come quelle da sempre descritte e studiate sono in realtagrave virtualmente assenti in natura

Ersquo stato con lrsquoavvento della microscopia elettronica ed ancor di piugrave di quella confocale che si egrave resa possibile lrsquoosservazione diretta a diversa profonditagrave degli ldquoagglomeratirdquo di batteri e si egrave cominciato a studiare e conoscere le condizioni in cui i microrganismi si organizzano e proliferano realmente

Si egrave iniziato cosigrave a parlare di ldquomicrocolonierdquo e si sono studiati la composizione di queste colonie i complessi rapporti che regolano i batteri allrsquointerno di esse e la loro rilevanza nelle contaminazioni ambientali ed in patologia umana













Biofilm Definizione


S aureus biofilm


C albicans biofilm


6

Protesi ortopediche

Cateteri vascolari

Protesi dentarie

DISPO

SITIVI M

EDICI I

MPI

ANTABILI







7



catetere

pacemaker

9




9


10

Ambientale

Industriale

Clinico



pH

Temperatura

Umiditagrave



11








dellrsquo AMBIENTE

del SUBSTRATO

del BATTERIO



AMBIENTE





SUBSTRATO





BATTERIO












18















INFEZIONI PRIMARIE














21





(es Streptococcus)


Gram-negativa






























proposti
























Cellule intermedie



Crescita rallentata



Barriera meccanica




profondi



















Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull













Biofilm Definizione


S aureus biofilm


C albicans biofilm


6

Protesi ortopediche

Cateteri vascolari

Protesi dentarie

DISPO

SITIVI M

EDICI I

MPI

ANTABILI







7



catetere

pacemaker

9




9


10

Ambientale

Industriale

Clinico



pH

Temperatura

Umiditagrave



11








dellrsquo AMBIENTE

del SUBSTRATO

del BATTERIO



AMBIENTE





SUBSTRATO





BATTERIO












18















INFEZIONI PRIMARIE














21





(es Streptococcus)


Gram-negativa






























proposti
























Cellule intermedie



Crescita rallentata



Barriera meccanica




profondi



















Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull



6

Protesi ortopediche

Cateteri vascolari

Protesi dentarie

DISPO

SITIVI M

EDICI I

MPI

ANTABILI







7



catetere

pacemaker

9




9


10

Ambientale

Industriale

Clinico



pH

Temperatura

Umiditagrave



11








dellrsquo AMBIENTE

del SUBSTRATO

del BATTERIO



AMBIENTE





SUBSTRATO





BATTERIO












18















INFEZIONI PRIMARIE














21





(es Streptococcus)


Gram-negativa






























proposti
























Cellule intermedie



Crescita rallentata



Barriera meccanica




profondi



















Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull







7



catetere

pacemaker

9




9


10

Ambientale

Industriale

Clinico



pH

Temperatura

Umiditagrave



11








dellrsquo AMBIENTE

del SUBSTRATO

del BATTERIO



AMBIENTE





SUBSTRATO





BATTERIO












18















INFEZIONI PRIMARIE














21





(es Streptococcus)


Gram-negativa






























proposti
























Cellule intermedie



Crescita rallentata



Barriera meccanica




profondi



















Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull




catetere

pacemaker

9




9


10

Ambientale

Industriale

Clinico



pH

Temperatura

Umiditagrave



11








dellrsquo AMBIENTE

del SUBSTRATO

del BATTERIO



AMBIENTE





SUBSTRATO





BATTERIO












18















INFEZIONI PRIMARIE














21





(es Streptococcus)


Gram-negativa






























proposti
























Cellule intermedie



Crescita rallentata



Barriera meccanica




profondi



















Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull


9




9


10

Ambientale

Industriale

Clinico



pH

Temperatura

Umiditagrave



11








dellrsquo AMBIENTE

del SUBSTRATO

del BATTERIO



AMBIENTE





SUBSTRATO





BATTERIO












18















INFEZIONI PRIMARIE














21





(es Streptococcus)


Gram-negativa






























proposti
























Cellule intermedie



Crescita rallentata



Barriera meccanica




profondi



















Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull



10

Ambientale

Industriale

Clinico



pH

Temperatura

Umiditagrave



11








dellrsquo AMBIENTE

del SUBSTRATO

del BATTERIO



AMBIENTE





SUBSTRATO





BATTERIO












18















INFEZIONI PRIMARIE














21





(es Streptococcus)


Gram-negativa






























proposti
























Cellule intermedie



Crescita rallentata



Barriera meccanica




profondi



















Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull




pH

Temperatura

Umiditagrave



11








dellrsquo AMBIENTE

del SUBSTRATO

del BATTERIO



AMBIENTE





SUBSTRATO





BATTERIO












18















INFEZIONI PRIMARIE














21





(es Streptococcus)


Gram-negativa






























proposti
























Cellule intermedie



Crescita rallentata



Barriera meccanica




profondi



















Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull









dellrsquo AMBIENTE

del SUBSTRATO

del BATTERIO



AMBIENTE





SUBSTRATO





BATTERIO












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INFEZIONI PRIMARIE














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(es Streptococcus)


Gram-negativa






























proposti
























Cellule intermedie



Crescita rallentata



Barriera meccanica




profondi



















Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull



AMBIENTE





SUBSTRATO





BATTERIO












18















INFEZIONI PRIMARIE














21





(es Streptococcus)


Gram-negativa






























proposti
























Cellule intermedie



Crescita rallentata



Barriera meccanica




profondi



















Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull



SUBSTRATO





BATTERIO












18















INFEZIONI PRIMARIE














21





(es Streptococcus)


Gram-negativa






























proposti
























Cellule intermedie



Crescita rallentata



Barriera meccanica




profondi



















Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull



BATTERIO












18















INFEZIONI PRIMARIE














21





(es Streptococcus)


Gram-negativa






























proposti
























Cellule intermedie



Crescita rallentata



Barriera meccanica




profondi



















Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull










18















INFEZIONI PRIMARIE














21





(es Streptococcus)


Gram-negativa






























proposti
























Cellule intermedie



Crescita rallentata



Barriera meccanica




profondi



















Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull









INFEZIONI PRIMARIE














21





(es Streptococcus)


Gram-negativa






























proposti
























Cellule intermedie



Crescita rallentata



Barriera meccanica




profondi



















Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull






(es Streptococcus)


Gram-negativa






























proposti
























Cellule intermedie



Crescita rallentata



Barriera meccanica




profondi



















Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull
























proposti
























Cellule intermedie



Crescita rallentata



Barriera meccanica




profondi



















Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull



















Cellule intermedie



Crescita rallentata



Barriera meccanica




profondi



















Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull



profondi



















Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



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Alta attivitagrave


Bassa attivitagrave

Quiescenti























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull
























Fibronectina

Laminina

Collagene

Fibrina















gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull












gastroenterico






industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull







industriale








meno frequentemente












bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull













bull Neutropenia





I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull


I microrganismi


Corynebacterium spp


Acinetobacter spp







RESPONSABILI









dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull










dalle piastrine






















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull

















nellrsquoospite





























Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



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Antisepsi cutanea

















maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



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maschere ecc)








lume del catetere


maschere ecc)



bull


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