LA TUBERCOLOSI microbiologia patogenesi manifestazioni cliniche epidemiologia microbiologia patogenesi manifestazioni cliniche diagnosi strategie per il controllo prevenzione terapia Microbiologia

1882 KOCH: SCOPERTA DEL MICOBATTERIO TUBERCOLARE Inizio dell’Era della Batteriologia

Mycobacterium tuberculosis complex Mycobacterium tuberculosis o M. hominis Mycobacterium bovis Mycobacterium bovis BCG Mycobacterium africanum Mycobacterium microti Mycobacterium canetti Tuberculosis (TB) is an infectious disease caused by the bacillus Mycobacterium tuberculosis.

Mycobacterium tuberculosis Patogeno esclusivamente umano Bastoncello immobile di 1-4 x 0.3-0.6 mcm Debolmente Gram pos. Aerobio obbligato Optimum di temperatura a 37°C Non sporigeno, privo di capsula e ciglia Crescita lenta e su terreni arricchiti (es. terreni solidi di Löwenstein-Jensen e di Petragnani); più rapida (circa 15 gg) con l’utilizzo di terreni liquidi (es. Bactec, Migit), più adeguati per l’effettuazione dei test di sensibilità a farmaci Alcol-acido-resistenza, evidenziabile con colorazione di Ziehl-Neelsen La parete cellulare ricca in lipidi conferisce particolari caratteristiche: lento tempo di moltiplicazione, alcol-acido-resistenza, reazione del sistema immunitario come da “corpo estraneo”, inefficacia della maggior parte dei comuni antibiotici

LA TUBERCOLOSI microbiologia patogenesi manifestazioni cliniche epidemiologia microbiologia patogenesi manifestazioni cliniche diagnosi strategie per il controllo prevenzione terapia

Dall’esposizione alla malattia a caso contagioso Fondamentale il rapporto tra attivita’ battericida dei mØ, virulenza e carica dei bacilli Non infezione: i macrofagi alveolari (mØ) uccidono MTB Infezione: MTB prolifera nello spazio extracellulare e vengono reclutate cellule infiammatorie Fondamentale l’immunita’ cellulo-mediata * (il 5% va incontro a malattia attiva entro 1-2 anni) (nel 95% dei casi le cellule T controllano l’infezione, che rimane subclinica) Elementi determinanti dello sviluppo-evoluzione della tubercolosi sono carica micobatterica infettante, virulenza del microrganismo e competenza immunitaria dell’ospite * Rischio molto maggiore negli immunodepressi Infezione latente: MTB controllato dal sistema immunitario per tutto il resto della vita TB attiva e sintomatica: I soggetti possono trasmettere la malattia ad altri Riattivazione (5% di rischio durante il resto della vita) *

La prima infezione L’infezione tubercolare è il risultato dell’inalazione di MTB se la carica batterica è elevata o le difese immunitarie sono inadeguate Fagocitosi macrofagica Moltiplicazione di MTB nei macrofagi Ingresso di MTB negli alveoli Diffusione per via linfatica (ed eventualm. ematica) Infezione di altri macrofagi Risposta attivante i macrofagi Risposta linfocitaria (IFN-gamma e altre CK) Risposta danneggiante i tessuti (ipersensibilità ritardata)

Russell Nature Reviews Microbiology 5, 39–47 (January 2007)

Il ruolo dei linfociti T Essendo un microrganismo intracellulare, la risposta a MTB è basata sulla Immunità cellulo-mediata Il ruolo dei linfociti T I linfociti T CD4+ riconoscono gli antigeni presentati e amplificano la risposta immune verso MTB soprattutto attraverso la produzione di IFN-gamma reclutando altre cellule flogistiche Diversi fattori possono ridurre l’efficienza dei linfociti T CD4+: coinfezione di HIV età farmaci ad azione immunosoppressiva Rook G.A.W. et al. Eur Respir J 2001

Interrelazioni tra macrofagi, linfociti e citochine Patogenesi dell’attivazione dei linfociti T, della formazione del granuloma e della attivazione dei linfociti B nella tubercolosi polmonare Le due sottopopolazioni di linfociti T-helper producono effetti diametralmente opposti Th1: produzione di IFN-gamma, IL-2, TNF-beta; attivazione sinergica dei macrofagi Th2: produzione di IL-10 e altre linfochine che sopprimono l’attivazione dei macrofagi Interrelazioni tra macrofagi, linfociti e citochine Macrofagi  IL-12 e IL-18  linfociti naive  Th1 e Th2 TNFα  TH1: apoptosi e formazione di granulomi; Th2 o con < Th1/Th2: necrosi e formazione di caverne

RUOLO DEL TNF NELLA RISPOSTA IMMUNE Il TNF possiede un’importanza chiave nella risposta immunitaria cellulo-mediata verso il M. tuberculosis: Attiva i macrofagi infettati – (azione sinergica con IFN-γ) Induce l’apoptosi dei macrofagi cronicamente infetti Stimola la produzione di nuovi macrofagi da parte del midollo Recluta nuovi macrofagi nel sito d’infezione Il TNF è necessario per mantenere l’integrità di un granuloma esistente

L’infezione Lo sviluppo dell’immunità specifica (di norma 2-4 sett. p.i.) e l’accumulo di MØ attivati porta alla formazione di un granuloma (tubercolo) nel sito della lesione primaria Si riscontrano linfociti, MØ, cellule epiteloidi, cellule giganti di Langhans La necrosi caseosa centrale impedisce la moltiplicazione di MTB, che vi rimane confinato

Primary site of TB infection (Ghon focus) in the lung periphery, exhibiting caseous necrosis Caseous necrosis in regional hilar lymph nodes

Infezione tubercolare latente (ITL) Infezione subclinica con bacilli tubercolari senza segni clinici, batteriologici o radiologici di malattia manifesta. Tipicamente si tratta di individui con Mantoux (TST) e/o test basati sul rilascio di Interferon-gamma (IGRA) positivi ed un Rx torace normale, che possono essere contatti di un precedente caso di tubercolosi.

Malattia tubercolare Stato di malattia manifesta dal punto di vista clinico, batteriologico e/o radiologico. Polmonare Malattia primaria Malattia postprimaria Extrapolmonare

Infezione versus Malattia (1) L’infezione, ossia l’avvenuto contatto dell’organismo ospite con M. tuberculosis, non significa necessariamente malattia tubercolare. La maggior parte degli individui, infatti, viene infettata in modo del tutto asintomatico. Esposizione

Infezione versus Malattia (2) Tra i soggetti immunocompetenti che vengono a contatto con il BK il 5% svilupperà la malattia nei primi 2 anni e < 10% nel corso della vita L’infezione da HIV è il principale fattore di rischio per lo sviluppo della TB Rischio del 7-10% per anno (dal 3 al 13% per anno, > 30% nell’arco della vita) Esistono alcune condizioni che aumentano il rischio di progressione della malattia Infezione da HIV Tossicodipendenza Infezione recente Reperti radiografici suggestivi di pregressa TB Diabete mellito Silicosi Terapia corticosteroidea prolungata (4 sett prednisone 15 mg/die) Altre terapie immunosoppressive Trapianto di midollo, trapianto di organo solido Neoplasie della testa e del collo Malattie ematologiche o reticoloendoteliali Insufficienza renale cronica / emodialisi Bypass intestinale o gastrectomia Sindromi di malassorbimento cronico Denutrizione o basso peso corporeo (< 10% del peso ideale) Soggetto con Rx Torace con immagini di tb previa (es. inflitrati fibronodulari apicali, spesso con perdita di volume) mai trattato: rischio di 2,5 volte maggior di sviluppare malattia attiva rispetto ai soggetti senza lesioni alla Rx del torace Soggetto con Rx Torace con immagini di tb primaria guarita (noduli solitari calcifici, linfonodi ilari calcificati, ispessimento pleurico): stesso rischio dei soggetti con tb latente senza lesioni alla Rx torace. Inibitori del TNFalfa Infliximab Adalimumab Etanercept Golimumab

TB & HIV/AIDS >300 CD4 <200 CD4 Distribuzione polmonare Lobo superiore Lobo medio e inferiore Cavitazione Spesso presente Tipicamente assente Adenopatie Rare Comuni TST ~70% positivo Tipicamente negativo Positività espettorato ~ 80% ~ 40% Diffusione extrapolmonare 10-15% dei casi Almeno il 50% dei casi

Tubercolosi attiva: ~ 8 milioni di nuovi casi/aa Solo la punta dell’iceberg TBC latente = l’ ”epidemia nascosta” 2 miliardi di persone infette I nuovi casi di tubercolosi derivano dal “serbatoio” rappresentato dalle persone con infezione latente Se vogliamo ridurre i casi di tubercolosi attiva, dobbiamo eliminare il “serbatoio” di infezione

Controllo della diffusione della TB Infezione latente bassa replicazione di M.tuberculosis non ci sono lesioni d’organo prevede l’uso di 1 solo farmaco per 6-9 mesi costituisce il serbatoio della fase di infezione attiva 1/3 della popolazione mondiale ne è affetta Fase attiva replicazione attiva di M.tuberculosis che si manifesta con lesioni d’organo caratteristiche necessita di una terapia anti-TBC efficace per almeno 6 mesi con almeno 4 farmaci Controllo della diffusione della TB Cura dei pazienti con malattia attiva Diagnosi e trattamento nei pazienti con infezione tubercolare latente (LTBI) Punto debole di un programma di controllo è il ritardo diagnostico

TB: trasmissione dell’infezione CONTAGIO INTERUMANO VIA AEROGENA: via più comune SORGENTE D’INFEZIONE » Espettorato di soggetti affetti da forme aperte » Quando un soggetto espettora o starnutisce elimina nell’ambiente una miriade di goccioline (DROPLETS) che evaporando danno origine a particelle residue (DROPLETS NUCLEI) che rimangono nell’aria per un lungo periodo in modo particolare nei luoghi confinati o senza ventilazione » Un colpo di tosse di un paziente BK positivo dà origine a 3000 droplet nuclei carichi di germi VIA GASTROINTESTINALE: BACILLO BOVINO VIA CUTANEA: RARA

TB: trasmissione dell’infezione Le particelle infettanti Sospensione nell’aria Goccioline di flügge Evaporazione e riduzione a dimensioni di 1-5 m con bacilli vivi e vitali Possibilità di essere inalati fino a livello alveolare

Modello ipotetico di ricaduta delle particelle La TUBERCOLOSI si trasmette per via aerea tramite i DROPLET NUCLEI F O N T E 1° metro: trasmissione da droplet Trasmissione aerea

DROPLET NUCLEI DROPLET diametro tra 1 e 5 μm hanno scarsa tendenza a depositarsi raggiungono con facilità le basse vie aeree passano attraverso maschere chirurgiche, tessuti espongono gli agenti infettivi ai raggi UV DROPLET diametro > 5 μm tendono a depositarsi a 1 m dalla fonte si fermano alle alte vie aeree possono essere bloccate da mani, maschere possono proteggere gli agenti infettivi Streptococchi (es. pneumococco) Tbc, morbillo, varicella

Probabilità di infezione da Agenti Biologici a Trasmissione Aerogena P = 1 – e–Iqpt/Q P = Probabilità di trasmissione I = Numero di soggetti infettivi q = Quantità di bacilli emessi dal paziente t = tempo di esposizione al contagio p = ventilazione polmonare Q = numero di ricambi d’aria

È pericoloso il contagio ? Ogni paziente contagioso infetta 7-10 contatti Il 40-50 % dei contatti stretti si infetta Nei contagiati il 5-10 % si ammala di TB 3-5 % malati nei primi 2 anni 2-5 % cumulativo per il resto della vita Nei malati: Probabilità di guarigione = 80 % Probabilità di morte = 1 %

Rischio di acquisizione dell’infezione Età 10 20 30 40 50 60 70 80 Spiegazione: il rischio aumenta con l’età fino circa a 60 anni in funzione dell’aumento progressivo dell’esposizione (E) che diminuisce a un certo punto (trattini più ravvicinati)

Il contagio dipende da: Paziente Ambiente Contatto Gravità della patologia Volume e ricambio d’aria Durata dell’esposizione Carica bacillare * Ricircolazione d’aria Stato immunitario Terapia Filtrazione Raggi UV * Carica bacillare Caverna aperta (>>O2 > CO2)  108-109 Macrofagi (fagocitosi)  105 Granuloma e caseosi  105 Tassi di mutazione naturali INH  10-8-10-9, RMP  10-8-10-10, EMB  10-6-10-7, SM  10-5-10-8, PZ  10-3 Acocella G., 1993 Multiresistenza naturale: X gli esponenti dei tassi di mutazione alle singole sostanze

Controllo delle infezioni in ambiente sanitario Fattori contribuenti alla diffusione dell’infezione TB in ambiente nosocomiale : ritardo diagnostico nel caso fonte ritardo di applicazione o inadeguatezza dei mezzi di protezione ambientale contro la diffusione aerea di M. tuberculosis mancanza di adeguata protezione respiratoria individuale I pazienti dovrebbero essere considerati infettivi se: » Tossiscono » Vengono sottoposti a procedure che inducono la tosse o provocano la formazione di aerosol » Hanno espettorato positivo per bacilli acido-resistenti e non sono in terapia » Hanno iniziato da poco la terapia » Hanno una scarsa risposta clinica alla terapia I pazienti possono essere considerati non più infettivi se rispondono a tutti i seguenti criteri: » Sono in trattamento adeguato » Hanno avuto una risposta clinica significativa alla terapia » Hanno 3 risultati consecutivi negativi di ricerca del BK nell’espettorato Dovrebbe essere adottata : - da soggetti che soggiornano in ambienti occupati da pz con TB sospetta/confermata dove controllo amministrativo e ambientale non possono garantire la prevenzione dell’inalazione di droplet nuclei infettanti Filtranti facciali ad alta efficienza filtrante (95 → 100%), in grado di arrestare particelle <1µm