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Prof. Antonino Nastasi - 2004 RUOLO DEL LABORATORIO PER LA SORVEGLIANZA DELLE INFEZIONI ENTERICHE Antonino Nastasi Dipartimento di Sanità Pubblica Università.

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1 Prof. Antonino Nastasi - 2004 RUOLO DEL LABORATORIO PER LA SORVEGLIANZA DELLE INFEZIONI ENTERICHE Antonino Nastasi Dipartimento di Sanità Pubblica Università di Firenze Nuovi sviluppi nella diagnostica microbiologica e virologica Firenze, 1 ottobre – 20 novembre

2 Prof. Antonino Nastasi - 2004 ECOLOGIC MODELS social environment man host physical environment biologic environment genetic core host agentenvironment The epidemiologic triangle The wheel

3 Prof. Antonino Nastasi - 2004 FATTORI AMBIENTALI NELLA GENESI DELLE INFEZIONI Ambiente Biologico (agenti, serbatoi, vettori, etc.) Ambiente Sociale (abitudini di vita, leggi, fattori socio-economici, etc.) Ambiente Fisico (temperatura, umidità, luce, aria, acqua, suolo, etc.)

4 Prof. Antonino Nastasi - 2004 Malattie causate da patogeni ‘tradizionali’ veicolati da alimenti 1.la contaminazione è spesso dovuta ad un errore nella manipolazione degli alimenti in una fase subito precedente il consumo, 2.la contaminazione si presenta a carica microbica elevata, 3.gli episodi epidemici si caratterizzano per: a)un elevato tasso di attacco b)essere concentrati nel tempo e nello spazio c)un’individuazione semplice con tipica relazione con banchetti o consumo di pasti in luoghi di ristorazione collettiva 3. Staphylococcus enterotossico Bacillus cereus, …….. Salmonella spp

5 Prof. Antonino Nastasi - 2004 Malattie causate da patogeni ‘emergenti’ veicolati da alimenti serbatoio animale nel quale spesso gli agenti causali non danno malattia la contaminazione avviene tipicamente in una fase precoce del processo produttivo la contaminazione è a bassa carica microbica gli agenti causali sopravvivono alle tecniche tradizionali di preparazione di alcuni alimenti (hamburger, yogurth, omelette), gli agenti causali sono spesso resistenti ai chemio-antibiotici (Salmonella, Campylobacter), le caratteristiche organolettiche degli alimenti contaminati rimangono inalterate gli episodi epidemici si caratterizzano per: a. un basso tasso di attacco b. coinvolgimento di individui dispersi in ampie e distanti aree geografiche c. riconoscimento difficile, specie se sono in causa agenti patogeni a larga diffusione come S. typhimurium ed alimenti di largo consumo E. coli enteroemorragici (EHEC), L. monocytogenes, E. coli enteroaggregativi (EAEC), S. enteritidis, S. typhimurium DT104, C. jejuni, V. vulnificus, Virus E, Norwalk e Norwalk-like virus, Cyclospora cayetanensis, Cryptosporidium parvum, Anisakis simplex, micotossine, ……….

6 Prof. Antonino Nastasi - 2004 EPIDEMIOLOGIA 8 / 100.000 INFEZIONE SEGNALATA IN OLTRE 30 NAZIONI INFEZIONE SEGNALATA IN OLTRE 30 NAZIONI INCIDENZA ANNUALE IN USA, SCOZIA E CANADA INCIDENZA ANNUALE IN USA, SCOZIA E CANADA INCIDENZA 5-10 VOLTE SUPERIORE IN SUDAMERICA (ARGENTINA) INCIDENZA 5-10 VOLTE SUPERIORE IN SUDAMERICA (ARGENTINA)

7 Prof. Antonino Nastasi - 2004 1988 Bambino di venti mesi 1988 - 2000 250 Casi di infezione da VTEC ITALIA 9,2% 4,4% 0,8% 19,2% 66,4%

8 Prof. Antonino Nastasi - 2004 Focolai di SUE in Italia Veneto e Trentino, 1993 - 15 casi, VTEC O157 Epidemiol. Infect. 1994, 113:209-220 Veneto e Trentino, 1993 - 15 casi, VTEC O157 Epidemiol. Infect. 1994, 113:209-220 Lombardia, 1992 9 casi, VTEC O111 J. Infect. Dis. 1994, 169:208-211 Lombardia, 1992 9 casi, VTEC O111 J. Infect. Dis. 1994, 169:208-211 Napoli, 1997 3 casi, VTEC O26

9 Prof. Antonino Nastasi - 2004 Incidenza della SEU in Italia 1988-2000 (0-14 anni) > 0,3 per 100.000 0,1-0,3 per 100,000 < 0,1 per 100.000 Incidenza media su tutto il territorio: 0,28 per 100.000 Incidenza media su tutto il territorio: 0,28 per 100.000

10 Prof. Antonino Nastasi - 2004 Incidenza della SEU in Europa (0-14 anni) 1-2/100.000 0,4-0.9/100.000 0-0,3/100.000 Incidenza media in Italia (1988-2002) 0,28/100.000 Incidenza media in Italia (1988-2002) 0,28/100.000

11 Prof. Antonino Nastasi - 2004 Terreno, reflui ed acque superficiali Animali da allevamento Alimenti destinati all’uomo Verdure crude (germogli di alfa-alfa) Uomo macellazione 1991 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1992 1993 Riconosciuto per la prima volta come patogeno Epidemia in un reparto pediatrico Associato con la SEU Negli USA più comune di Shigella Epidemia veicolata da acqua potabile Epidemia da sidro di mela Causa più comune di enterite emorragica negli USA Epidemia multi-Stato da hamburger Escherichia coli O157:H7

12 Prof. Antonino Nastasi - 2004 The 1993 Western States E. coli O157 Outbreak

13 Prof. Antonino Nastasi - 2004 cases in 1999 = 235 predicted date of meat recall predicted date of outbreak detection Predicted curve had the outbreak occurred in 1999...

14 Prof. Antonino Nastasi - 2004 Predicted curve had the outbreak occurred in 1999...

15 Prof. Antonino Nastasi - 2004

16 Who are participants in PulseNet? CDC set-up PulseNet in 1996 in conjunction with the state public health laboratories in Massachusetts, Minnesota, Texas, and Washington. Since then, 33 public health laboratories in 31 other states and two federal agencies have come on line. Five Canadian public health laboratories began participating in PulseNet in 1999. Which bacteria are monitored? At present, PulseNet tracks 4 foodborne disease-causing bacteria: E. coli O157:H7, nontyphoidal Salmonella, Shigella and Listeria monocytogenes. Why is PulseNet important to public health? PulseNet will play a vital role in surveillance for and investigation of foodborne illness outbreaks that were previously difficult to detect. Finding similar patterns through PulseNet, scientists can determine whether an outbreak is occurring, even if the affected persons are geographically far apart. Outbreaks and their causes can be identified in a matter of hours rather than days.

17 Prof. Antonino Nastasi - 2004 D NA cromosomico - PFGE Lisi batterica dopo inclusione in agarosio dopo inattivazione della proteinasi K, restrizione enzimatica con endonucleasi che riconoscono pochi siti di taglio elettroforesi pulsata in gel di agarosio Più sensibile della ribotipizzazione con potere discriminativo buono per E.coli O:157 H:7, S.enteritidis, S.typhimurium, costosa, laboriosa, standardizzazione interlaboratori Mette in evidenza un numero limitato di frammenti ( 10-30) rappresentativi dell’intero genoma

18 Prof. Antonino Nastasi - 2004

19 hly-Ahly-A eaeeae stx 2 stx 1 50 pb RISULTATI

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22 For human isolates: Maintain a timely international salmonella and VTEC O157 database Rapidly recognise and report international outbreaks Monitor salmonella anti-microbial resistance Pilot international Quality Assurance on lab methods Objectives

23 Prof. Antonino Nastasi - 2004 International outbreaks recognised - I Organism Cases Countries involved (index)YearVehicle implicated S. livingstone100+Austria, Czech Republic, Denmark, E&W, Finland, Germany, Netherlands, Norway and Sweden 1997Travel to Tunisia E. coli O157/ HUS 15Denmark, E&W, Finland and Sweden1997Water S. anatum19Eire, E&W, France and Scotland1996Baby milk S. agona4000+Canada, E&W, Israel and USA1996Kosher snack S. dublin30+France and Switzerland1995Cheese S. stanley200+Finland and USA1995Alfalfa sprouts S. tosamanga28Eire, E&W, France, Germany, Sweden and Switzerland 1995None confirmed S. sonnei100+E&W, Germany, Norway, Scotland and Sweden 1994Lettuce

24 Prof. Antonino Nastasi - 2004 International outbreaks recognised - II Organism Cases Countries involved (index)YearVehicle implicated S. oranienburg500+Austria, Belgium, Denmark, Finland, Germany, Netherlands, Sweden. (product in Canada, Croatia, Czech Rep) 2001Chocolate (Germany) S. stanley100+Australia, Canada, E&W, Scotland2001 Peanuts (China) S. typhimurium DT104 100+Australia, Canada, E&W, Germany, Norway, Sweden 2001Halva (Turkey) S. livingstone5454Norway, Sweden2001 Fish pie (Sweden) S. typhimurium DT204b 392E&W, Germany, Iceland, the Netherlands, Scotland 2000Lettuce S. paratyphi B309Denmark, E&W, Finland, Germany, Ireland, Norway, Sweden and Switzerland 1999Turkish holiday resort S. newport100+E&W, Finland1998None confirmed

25 Prof. Antonino Nastasi - 2004 Rates of No. of human cases by S.enteritidis and S.typhimurium in European countries (2001-2002) 1.1 - 1.5 1.6 - 3 > 3 < 1

26 Prof. Antonino Nastasi - 2004.Sorveglianza delle infezioni da Salmonella.Sorveglianza delle infezioni da E.coli O157 e altri VTEC.Sorveglianza pilota delle infezioni da Campylobacter Coordinamento: Istituto Superiore di Sanità ITALIA CEPIS CEPIC CEPIM ISS ° Lab. riferimento Regionali Uni, ASL, IZS,ARPA,PMIP

27 Prof. Antonino Nastasi - 2004 Struttura di ENTER-NET Laboratori periferici Laboratori di riferimento ISS PHLS

28 Prof. Antonino Nastasi - 2004

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30 FoodNet goals Describe the epidemiology of new and emerging bacterial, parasitic, and viral foodborne pathogens. Estimate the frequency and severity of foodborne diseases that occur in the United States per year. Determine how much foodborne illness results from eating specific foods, such as meat, poultry, and eggs. Foodborne diseases include infections caused by bacteria such as Salmonella, Shigella, Campylobacter, Escherichia coli O157, Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, and Vibrio, and parasites such as Cryptosporidium and Cyclospora. In 1995, FoodNet surveillance began in five locations: California, Connecticut, Georgia, Minnesota and Oregon. Each year the surveillance area, or catchment, has expanded, with the inclusion of additional counties or additional sites (New York and Maryland in 1998, Tennessee in 2000 and Colorado in 2001). The total population of the current catchment is 25.4 million persons, or 10% of the United States population.

31 Prof. Antonino Nastasi - 2004 FoodNet Has 5 Components: 1. Active laboratory-based surveillance 2. Survey of clinical laboratories 3. Survey of physicians 4. Survey of the population 5. Epidemiologic Studies

32 Prof. Antonino Nastasi - 2004 NARMS: National Antimicrobial Resistance Monitoring System: Enteric Bacteria, CDC's Emerging Infections Program Arizona, California (San Francisco, Contra Costa, Alameda Counties), Colorado, Connecticut, Florida, Georgia, Hawaii, Kansas, Los Angeles County, Louisiana, Maine, Maryland, Massachusetts, Michigan, Minnesota, Montana, Nebraska, New Jersey, New Mexico, New York City, New York State, Oregon, South Dakota, Tennessee, Texas, Washington, West Virginia, and Wisconsin NARMS is a collaboration among CDC, U.S. Food and Drug Administration (Center for Veterinary Medicine) and U.S. Department of Agriculture (Food Safety and Inspection Service and Agricultural Research Services).

33 Prof. Antonino Nastasi - 2004 How does NARMS do it? Participating health departments forward every tenth non-Typhi Salmonella isolate, every Salmonella typhi, every tenth Shigella isolate, and every fifth E. coli O157 isolate received at their public health laboratories to CDC for susceptibility testing. Susceptibility testing involves the determination of the minimum to inhibitor concentration (MIC) for 17 antimicrobial agents: amikacin, ampicillin, amoxicillin- clavulanic acid, apramycin, cefoxitin, ceftiofur, ceftriaxone, cephalothin, chloramphenicol, ciprofloxacin, gentamicin, imipenem, kanamycin, nalidixic acid, streptomycin, sulfamethoxazole, tetracycline, and trimethoprim-sulfamethoxazole. The FoodNet sites (California, Colorado, Connecticut, Georgia, Maryland, Minnesota, New York, Oregon and Tennessee) also send one Campylobacter isolate each week to CDC. Susceptibility testing of Campylobacter is performed to determine the MICs for eight antimicrobial agents: azithromycin, chloramphenicol, ciprofloxacin, clindamycin, erythromycin, gentamicin, nalidixic acid and tetracycline. The main activity of NARMS is to monitor antimicrobial resistance of human enteric bacteria, including Campylobacter, Salmonella, Escherichia coli O157, and Shigella. Currently, approximately 108 million persons ( 40 % of the U.S. population) reside within the NARMS surveillance sites.

34 Prof. Antonino Nastasi - 2004 CaliciNet Improved surveillance & detection

35 Prof. Antonino Nastasi - 2004 02,000,0004,000,0006,000,0008,000,00010,000,000 Norwalk-like virus Campylobacter Salmonella C. perfringens Giardia S. aureus Most common causes of foodborne Illness Mead et al, 1999

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