ARMI BIOLOGICHE Un pericolo reale?

BIOTERRORISMO E GUERRA BIOLOGICA - Greci e Romani usavano carcasse di animali in decomposizione per inquinare le acque 1346 – Assedio di Kaffa da parte dei Tartari, i soldati morti per la peste venivano catapultati all’interno delle mura 1767 – Nord America, il generale Jeffrey Amherst utilizzò coperte contaminate di Virus del Vaiolo per decimare gli indiani fedeli ai Francesi  1940 – Giapponesi in Cina sparsero insetti contaminati (peste) e grano 1975/1985 – Laos e Cambogia, rilascio di Yellow Rain, probabilmente una potente tossina  1979 – Incidente di Sverdlosvk (carbonchio) (>60 morti)  2001 – Buste contenenti spore di B. anthracis

Caratteristiche dei microrganismi che possono rappresentare un rischio per la sicurezza Agevole disseminazione e trasmissione da persona a persona Dotati di alta morbosità e mortalità, con grave impatto sulla sanità pubblica Devono provocare panico e perturbamento sociale Devono richiedere azioni speciali da parte della sanità pubblica

AGENTI BIOLOGICI CATEGORIA A (ALTA PRIORITÀ) Bacillus anthracis (antrace o carbonchio) Yersinia pestis (peste) Tossina di Clostridium botulinum (botulismo) Francisella turalensis (tularemia) Coxiella burnetii (febbre Q) Variola major (vaiolo) Virus (Ebola, Marburg, Lassa, Febbri emorragiche sudamericane, etcc.)

B.anthracis B.anthracis è un germe, gram+, capsulato, sporigeno E’ patogeno per gli erbivori Sono a rischio: allevatori, cardatori, conciatori, contadini..

Resistenza nell’ambiente delle spore Le spore sono resistenti all’azione dei raggi ultravioletti e possono rimanere stabili per decenni Sono distrutte col calore (3 ore a 100°C) e in 5 minuti in autoclave a 120-140°C (formaldeide) Le spore si attivano in forme vegetative in situazioni favorevoli (nutrienti, T, ecc.) La cellula vegetativa è facilmente inattivata (raggi UV, calore, disinfettanti)

B.anthracis Fonti di contagio Aria, terriccio, materiali di diversa natura contaminati da spore. Animali infetti e loro prodotti Il contagio interumano è eccezionale la trasmissione è semidiretta ed avviene per contatto con materiali biologici infetti

B.anthracis Mezzi di possibile diffusione Per disseminazione ad opera di velivoli di grandi quantità di spore Per impregnazione di materiali ed oggetti di uso comune e di diversa natura (es. carta da lettera, pacchi, stoffe, pellami, etc.) sotto forma di leggera polverina (5-10.000 spore)

B.anthracis Manifestazioni cliniche Periodo di incubazione Da poche ore a 7 giorni. Periodo di contagiosità Nella fase conclamata; il contagio avviene tramite fluidi biologici Carbonchio cutaneo: lesione cutanea carbonchio da inalazione: lesione polmonare- setticemia-meningite carbonchio gastrointestinale: dolori addominali e diarrea profusa, a volte sanguinolenta, seguiti da febbre e segni di setticemia carbonchio orofaringeo, lesioni del cavo oro-faringeo, ingrossamento dei linfonodi, edema del collo, febbre La letalità è varia a seconda delle forme ed oscilla, nei casi non trattati, dal 5 al 90% Su 10 casi da inalazione 6 risolti (tempo d’inizio della terapia)

LF, fattore letale; EF, fattore dell’edema; PA antigene protettivo

B.anthracis Terapia La terapia si avvale dell’impiego di antibiotici, efficaci se il trattamento viene iniziato tempestivamente (anche prima della comparsa dei sintomi nel caso di soggetti sicuramente esposti)

B.anthracis Si può assumere come verosimile che un uso a fini terroristici dell’antrace si avvarrebbe di ceppi resistenti agli antibiotici di prima scelta e quindi esistono sufficienti consensi all’uso di ciprofloxacina nell’adulto con diagnosi sospetta di antrace da inalazione.

Yersinia pestis Germe non sporigeno, Gram-, aerobio, anaerobio fac., sensibile all’azione dei comuni disinfettanti chimici e fisici; In natura il ciclo di infezione viene mantenuto ad opera di serbatoi (roditori) e vettori (pulci)

Yersinia pestis Fonti di contagio Forma bubbonica: puntura di pulci infette, ingrossamento dei linfonodi Forma polmonare: broncopolmonite, tosse-diffusione Forma setticemica: come complicazione di forme bubbonica o polmonare Le pulci (vettori della malattia) rimangono infette per mesi in condizioni favorevoli; La diffusione della forma polmonare è favorita dagli ambienti affollati

Yersinia pestis Mezzi di possibile diffusione Per disseminazione di bacilli mediante aerosol Per contaminazione di materiali e oggetti di uso comune – (trasmissione indiretta) Per introduzione di vettori e serbatoi infetti

Yersinia pestis Terapia Antibiotica: efficace se iniziata entro 24 ore dalla comparsa di sintomi; da continuarsi per 10-14 giorni, mediante streptomicina, cloramfenicolo, oppure gentamicina E’ disponibile un vaccino

Clostridium botulinum La tossina botulinica è prodotta dal germe Clostridium botulinum, bacillo sporigeno anaerobio; sono noti 7 tipi antigenici (A,B,C, D; E; F; G) di tossina botulinica. Paralisi flacida

C. botulinum Resistenza nell’ambiente Le spore di C. botulinum sono in grado di resistere al calore Tale resistenza diminuisce in ambiente acido ed in presenza di elevate concentrazioni saline e zuccherine. La tossina botulinica è termolabile e viene distrutta dall'esposizione a temperature superiori a 80°C per almeno 10 minuti.

C. botulinum Fonti di contagio-trasmissione Alimenti contaminati dalle spore di C. botulinum o da tossina preformata ed introdotta Non trasmissibile da persona a persona Ingestione Inalazione

C. botulinum Mezzi di possibile diffusione Per contaminazione di alimenti Per mezzo di aerosol La contaminazione delle risorse idriche sembra più problematica, per la necessità di enormi quantitativi di tossina e per l’inattivazione di questa con i comuni trattamenti per la potabilizzazione dell’acqua In acqua pura viene inattivata in 3-6 giorni

C. botulinum Metodi di controllo Non applicabili nell’ipotesi di un attacco bioterroristico: in condizioni normali: corretta preparazione di conserve ed insaccati in ambito domestico sorveglianza della applicazione delle corrette pratiche di lavorazione in ambito industriale e/o artigianale. Terapia impiego di siero antibotulinico

giorni di incubazione a 37°C in aerobiosi e in presenza di CO2. F. tularensis La F. tularensis è un piccolo coccobacillo batterio gram-negativo, immobile, aerobio pleiomorfo con particolari esigenze di crescita: cresce in agar sangue glucosio cisteina dopo 2-3 giorni di incubazione a 37°C in aerobiosi e in presenza di CO2. L’identificazione è eseguita mediante immunofluorescenza o agglutinazione con sieri specifici.

F. tularensis Fonti di contagio Serbatoio naturale: piccoli roditori morsicatura di artropodi, il contatto diretto con tessuti animali infetti, l’inalazione di aerosol o l’ingestione di cibo o acqua inquinata, I batteri diffondono ai linfonodi regionali e per via ematogena a polmoni, pleura, milza, fegato e reni. Dopo un’esposizione per via inalatoria si sviluppa una precoce infiammazione emorragica delle vie aeree con successiva evoluzione in broncopolmonite.

F. tularensis SINTOMI D’ESORDIO Il periodo di incubazione è in media di 1 – 3 giorni, ma può variare da 1 a 21 giorni. Febbre, brividi, cefalea, malessere, anoressia, affaticamento, mialgie, disturbi toracici, vomito, ulcere faringee, dolore addominale, diarrea. In assenza di trattamento la febbre permane per circa 30 giorni, e si associano calo ponderale, debilitazione cronica, adenopatia persistente per alcuni mesi.

F. tularensis FORMA ULCEROGHIANDOLARE: 21 – 87% dei casi; Contatto con animali infetti o punture di zecca. Tumefazione linfonodale seguita da papula rossa e dolente in sede di drenaggio dei linfonodi coinvolti. Necrosi, un’ulcera dal bordo sollevato. Ulcere causa di trasmissione (mani e braccia se contatto con animali; tronco, perineo, estremità inferiori, testa e collo se puntura di zecca). L’adenopatia è più frequentemente localizzata in sede cervicale ed occipitale nei bambini, in sede inguinale negli adulti.

F. tularensis FORMA GHIANDOLARE: 3 – 20% dei casi; linfoadenopatia senza presenza di ulcere cutanee. In entrambe queste forme i linfonodi possono suppurare. FORMA OCULOGHIANDOLARE: 0 – 5% dei casi; infezione della congiuntiva per contatto. La malattia è bilaterale in meno del 12% dei casi. Fotofobia ed eccessiva lacrimazione. Si sviluppa congiuntivite con formazione di piccole papule o ulcere congiuntivali giallastre. Si associa una linfoadenopatia preauricolare, sottomandibolare e cervicale.

F. tularensis FORMA FARINGEA: 0 – 12% dei casi. Più colpiti i bambini Faringite o tonsillite essudativa; possono essere presenti una o più ulcere. Sono abitualmente coinvolti i linfonodi cervicali, della loggia parotidea e retrofaringei, (formazione di ascessi). FORMA TIFOIDEA: 5 – 30% dei casi: Febbe non linfoadenopatia, brividi, cefalea, mialgie, faringodinia, anoressia, nausea, vomito, diarrea, dolore addominale, tosse. Obiettivamente si possono rilevare disidratazione, ipotensione, modica faringite ed adenopatia cervicale, meningismo; epatomegalia e splenomegalia. La diarrea, sintomo quasi sempre presente, è acquosa e solo raramente ematica.

F. tularensis FORMA POLMONARE: 7 – 20% dei casi Quadro polmonare (inalazione) e diffusione ematica dei microrganismi. Febbre, tosse, costrizione retrosternale, dolore toracico. E’ facilmente confondibile con una polmonite di comunità che non risponde alle comuni terapie antibiotiche.

F. tularensis Terapia Parenterale con streptomicina. La gentamicina è impiegabile anche per via endovenosa, è una valida alternativa: Trattamento con aminoglucosidi continuato per 10 giorni. Tetracicline e cloramfenicolo: qualche recidiva e fallimento (14 giorni). La ciprofloxacina, è stata impiegata con successo nell’adulto ed in pediatria ( 10 giorni). Terapia sequenziale non appena clinicamente possibile. I b-lattamici e i macrolidi sono scarsamente efficaci e non sono raccomandati per tale impiego.

F. tularensis Anche nel bambino (streptomicina o gentamicina) come trattamento di scelta. In alternativa si può usare la doxiciclina, la ciprofloxacina (< 1g/die) od il cloramfenicolo. L’uso dei fluorochinoloni potrebbe essere controindicato in pediatria per il rischio di alterazioni cartilaginee, dimostrate nell’animale immaturo, tuttavia trattamenti relativamente brevi con tali antibiotici non sono stati associati ad artropatie nei pazienti pediatrici e si dovrebbe tener conto del rischio potenziale in rapporto al beneficio ottenibile nella terapia delle infezioni gravi .

F. tularensis Contagio di massa La doxiciclina e la ciprofloxacina sono i trattamenti di scelta nel contagio di massa sia nell’adulto che in pediatria . La terapia con ciprofloxacina non deve superare 1g/die nel bambino. Inoltre si ritiene i benefici derivanti da un trattamento a breve termine con doxiciclina o ciprofloxacina nel bambino siano superiori ai rischi correlati al loro uso. Dato che non è possibile sapere se vengano impiegati a scopo terroristico ceppi resistenti, si dovrebbe procedere con celerità al test di sensibilità dei ceppi isolati e la scelta terapeutica dovrebbe essere modificata in base ai risultati del test ed alla risposta clinica.

Coxiella burnetii Intracellulare obbligato (veicolato da zecche) Piccolo coccobacillo (0.2 to 1 mm) gram-negativo pleomorfo. Gram-negativo che si colora parzialmente, si usa Gimenez Può presentarsi in due distinte forme grande variante cellulare (LCV) (presente nella fase intracellulare) e la piccola (SCV) tipicamente extracellulare LCV metabolicamente attiva SCV metabolicamnete inattiva, altamente resistente agli agenti fisici (ultrasuoni, P. osmotica) e chimici

Coxiella burnetii SCV capace di vivere a lungo nell’ambiente (spora?) E’ ingerita passivamente e si alloggia in un vacuolo a pH 4,7-4,8, che attiva la forma LCV. Raggiunge la max concentrazione in 6 gg si duplica in ca. 12 ore. Può contenere plasmidi liberi o integrati. Si coltiva in uova embrionate, oggi esiste un terreno sintetico

Coxiella burnetii Ubiquitaria e veicolata da diversi animali (ruminanti) artropodi molto importanti per la diffusione L’alta resistenza agli agenti implicano misure molto drastiche Gli animali sono stati vaccinati per la disinfezione (quasi spora?) Animali infetti trattati con antibiotici possono diffondere il germe Diffusione persona-persona rara

Coxiella burnetii La febbre Q può apparire anche dopo mesi dal contatto, di solito per inalazione per aerosol prodotto da animali di fattoria o per ingestione Carica infettante da 1 a 10 CFU, mortalità 0,5-1,5%. 50Kg di batteri possono infettare 500.000 abitanti e dare malattia in 125.000 con 9000 casi di infezione cronica e ca. 1500 morti Difficili da riconoscere i sintomi (polmonite) e difficile da diagnosticare il germe

Coxiella burnetii Diagnosi con immunofluorescenza Oggi PCR Difficile saggiare antibiotici La terapia dipende dalla fase acuta o cronica della malattia Doxycyclina farmaco di scelta (acuta) [CM, SXT], malattia che può essere autolimitante DX/clorochina 18 mesi, DX/OFL 3 anni.

Difficoltà nella produzione su larga scala. Coxiella burnetii Può essere diffusa per aerosol, grandi stabilità nel tempo (spore) bassa carica infettante, può colpire una gran varietà di esseri viventi con effetti di permanenza e diffusione Difficoltà nella produzione su larga scala.

Armi biologiche Si possono affrontare? Prevedere? Essere preparati?

Armi biologiche Non è possibile essere preparati ad un improvviso uso di questi microorganismi patogeni specie se con caratteristiche di virulenza e di resistenza agli antibiotici non comuni (Snyder, 1999; Klietmann e Ruoff, 2001).

Armi biologiche Se il bersaglio di queste armi biologiche è un paese in via di sviluppo, allora gli agenti descritti sarebbero più che sufficienti per apportare effetti devastanti su popolazioni che sono già quotidianamente decimate dalle più comuni malattie infettive.

Armi biologiche Se il bersaglio è invece un paese così detto industrializzato allora potrebbero avere un impatto di sorpresa con eventuali conseguenze disastrose sulla popolazione civile anche dal punto di vista psicologico. Gli effetti non dovrebbero durare nel tempo, anzi sarebbero di tipo autolimitante e sicuramente rapidamente contrastati. Questo perché le armi biologiche non diffondono facilmente in “ambienti protetti”.

Armi biologiche Armi biologiche richiedono grandi mezzi per produrle con continuità e prevedibilità della grande varietà di fattori ambientali con i quali questi microorganismi dovranno misurarsi, non ultimo lo sviluppo sociale ed economico del Paese sul quale si vuole impiegare l’arma. Bisognerà inoltre selezionare ceppi resistenti agli antibiotici in uso con una contemporanea forte capacità infettiva e di diffusione (microorganismo geneticamente modificato biologicamente sconosciuto alle comunità scientifiche).

Armi biologiche Personale estremamente preparato. L’arma potrebbe sfuggire al controllo degli stessi utilizzatori. Una vaccinazione di massa o la distribuzione di farmaci a scopo profilattico avrebbe costi notevoli senza contare che queste precauzioni non potrebbero sfuggire alla comunità internazionale. Si avrebbe quindi una situazione di allerta generale vanificando tutti i preparativi per l’impiego di quest’arma segreta.

Armi biologiche Ad esempio, se un certa nazione sviluppa un’arma molto potente e decide di usarla deve premunire se stessa dalla diffusione dell’agente impiegato.

Armi biologiche Nel 1979 si ebbe a Sverdlovsk in Unione Sovietica un incidente che causò la fuoriuscita da un Centro di Ricerca per armi biologiche di una grossa nube contenente spore del bacillo del carbonchio. Vi furono almeno 60 morti tra la popolazione delle aree limitrofe al Centro (Meselson et al., 1994). Questo incidente confermò al mondo non solo che l’Unione Sovietica stava svolgendo ricerche sul carbonchio, ma anche che non era in grado di controllarne gli effetti sulla propria popolazione.

Armi biologiche Vale la pena sottolineare, come ultima considerazione, che la nostra migliore difesa si trova nella qualità della vita. Più ci adoperiamo per prevenire la diffusione di malattie infettive e più investiamo, a qualsiasi livello, in salute pubblica e in salvaguardia dell’ambiente e meno dobbiamo temere le armi biologiche.