Di quali patogeni dobbiamo preoccuparci oggi ?

Studi epidemiologici Patogeni più frequenti Distribuzione per reparto Distribuzione per patologia Distribuzione per area geografica % di resistenza agli antibiotici

Distinguiamo 2 tipi di patogeni: nosocomiali e comunitari

Patogeni comunitari Numerosi studi epidemiologico per monitorare : Patogeni respiratori Patogeni urinari Problemi emergenti In comunità S.pn pen-R e mac-R S.pyo mac-R H.influenzae e M.catarrhalis bla+ E.coli amp-R, SXT-R, FQ-R MRSA

Patogeni nosocomiali Numerosi studi epidemiologici per monitorare ad es : Sepsi Infezioni in terapia intensiva Infezioni in chirurgia Patogeni respiratori Patogeni urinari

Istituto Superiore di Sanità ISS Survey Istituto Superiore di Sanità Multicentre study on serious infections in hospitalized patients Started in 2003 59 centres: 3 coordinators Genoa, Rome, Catania Susceptibility test in Switzerland

Pathogens isolated from serious infections in hospitalized patients (5353 cases, 5731 strains) N. % Staphylococcus aureus 1198 20,9 Pseudomonas aeruginosa 1067 18,6 Escherichia coli 732 12,8 Enterococcus sp. 411 7,2 S.epidermidis 372 6,5 Klebsiella sp. 320 5,6 Enterobacter sp. 278 4,8 Other Staphylococcus spp. 259 4,5 Acinetobacter baumannii 175 3 Serratia sp. 172 Proteus-Morganella-Providencia 166 2,9 Stenotrophomonas maltophilia 113 2 Others 468 8,2 ISS 2003-2004 Survey

Pathogens isolated in ICU (1147 patients, 1265 strains) ISS 2004 SURVEY N. % Pseudomonas aeruginosa 325 25,7 Staphylococcus aureus 239 18,9 Acinetobacter baumannii 112 8,9 Enterococcus sp. 79 6,2 S.epidermidis 73 5,8 Enterobacter sp. 68 5,4 Escherichia coli 65 5,1 Klebsiella sp. Other CN Staph. 52 4,1 Serratia marcescens 46 3,6 Proteus-Morganella-Providencia 39 3,1 Stenotrophomonas maltophilia 30 2,4 Other 72 5,7

Problemi emergenti in ospedale S.aureus SCN enterococchi Vanco-R G-: Enterobatteri Pseudomonas Acinetobacter

Stafilococchi Cocchi Gram+ disposti a grappolo, a 2 a 2 o in corte catenelle Aerobi-anaerobi facoltativi Non flagellati non sporigeni immobili Catalasi positivi capsulati Alofili Molte specie fanno parte della popolazione microbica normale della cute Le specie più importanti dal punto di vista medico: -S.aureus -S.epidermidis -S.saprophyticus In AS produce colonie margini regolari  2-3mm Spesso -emolitiche bianche-gialle (pigmento carotenoide) Coagulasi+protrombina e fibrinogeno Polimerizzazione fibrina

Staphylococcus aureus Fattori di patogenicità citolisina  citolisina  citolisina  citolisina  Agiscono su membrano di G.R., G.B. Piastrine con doversi meccanismi -leucocidina: 2 componenti che separate non hanno attività apprezzabile sulle membrane dei leucociti induce formazione pori -esotossine pirogeniche: prodotte da alcuni ceppi di S.aureus, hanno diversi effetti tossici, simili alle e.p. di S.pyogenes, stimolano la risposta dei LT interagendo con i recettori del MHCrilascio citochine, TNF, IL1

Staphylococcus aureus Manifestazioni cliniche foruncolo: infezione superficiale pelle a livello follicolo pilifero, ghiandola sebacea o sudoripara foruncolosi cronica: episodi ripetuti a causa di uno stesso germe impetigine bollosa: pustole (anche S.pyogenes) infezioni di ferite, infezioni urinarie ascessi cerebrali, epidurali, meningite sindrome cute ustionata: tossina esfoliante tramite il circolo può raggiungere siti lontani dal punto di penetrazione del germe. Colpisce bambini età< 5 anni o adulti immunocompromessi sindrome da shock tossico: caratterizzata da febbre alta, eruzione cutanea, ipotensione, vomito, diarrea, dolori muscolari e desquamazione della pelle, entro 48h può evolvere con danno epatico e renale. Meno del 5% delle donne portatrici di S.aureus nella flora vaginale.  1/5 può produrre TSST-1, tamponi anni ’80 causarono centinaia di casi. batteriemia: in 1/3 dei pazienti i focolai non sono noti Oltre il 50% dei casi si verificano dopo intervento o per uso catateri intravascolari

Staphylococcus aureus Manifestazioni cliniche endocardite: percentuale mortalità 50% rapido aggravamento, distruzione valvola polmonite: -da diffusione ematogena:in pazienti con batteriemia o endocardite -da aspirazione: in pazienti anziani con malattia cronica ostruttiva ed in pazienti affetti da fibrosi cistica ascessi, empiema (10% dei casi) Osteomielite Cause: disseminazione ematogena, traumi Sintomi: dolore intenso localizzato all’osso colpito, febbre emocoltura positiva (50%) % cura con antibiotici alta artrite settica: in pazienti adulti e pediatrici sottoposti ad iniezioni intra-articolari in genere interessa grosse articolazioni sintomi: articolazione dolente e materiale purulento Intossicazione alimentare da tossina riguarda: creme e prodotti dolciari, carni salate sintomi: vomito e diarrea 1-6h dopo l’ingestione

S.epidermidis e altri coagulasi-negativi Manifestazioni cliniche Endocardite -infezioni valvole naturali: rare -infezioni protesi valvolari: decorso lento, distacco della valvola dal tessuto cardiaco Infezioni da cateteri -in aumento in relazione all’aumentato uso -produzione di biofilm facilita adesione e protezione germi Infezioni da protesi articolari: + colpite protesi anca -dolore localizzato e malfunzionamento protesi rischio di reinfezione nuova protesi S.saprophyticus: infezioni urinarie 10-20% dei casi

Staphylococcus aureus Evoluzione e meccanismi di resistenza ai -lattamici Anni ‘40 introduzione della penicillina Fine anni ’50 circa 85% dei ceppi pencillino-resistenti ( -lattamasi ) 1959 introduzione della meticillina 1961 primo ceppo meticillino-resistente (PBP addizionale) Negli anni ‘80-’90 diffusione clonale ceppi meticillino-resistenti (MRSA) in ambito nosocomiale HA-MRSA Seconda metà anni ‘90 ad oggi segnalazioni sempre più frequenti di CA-MRSA Laiton et al., Inf.Contr.Hosp.Epidemiol., 1995; Colligon et al., Lancet, 1998; Rings et al., N Z Med J, 1998; Embil et al., Inf.Contr.Hosp.Epidemiol., 1994; CDC, MMWR, 1999 ; Goom et al., JAMA, 2001.

Staphylococcus aureus Nelle batteriemie l’incidenza di mortalità da MRSA è significativamente più elevata rispetto a MSSA Cosgrave et al., CID 2003

Community acquired MRSA Chambers H. Emerg Infect Dis 2001 Evolution of Penicillin Resistance among Staphylococcus aureus: a reminder!! 100 Hospital 80 60 Community 40 Although the prevalence of communty acquired MRSA remains controversial we must remember the lesson of penicillin resistance. From a theoretical point of view, the evolving epidemiology of MRSA could be compared with what has been described for penicillin-resistant S. aureus. Penicillin was introduced in 1941, and resistant S. aureus strains appeared in 1944. Initially, these resistant strains were associated with nosocomial infections, but dissemination into the community subsequently followed at a time when the rate of penicillin resistance in hospital approached 50%. Because the current rate of methicillin resistance among hospitalized patients with staphylococcal infections is approaching 50%,the time may be come. So a better control of MRSA within the health care setting may be necessary to prevent dissemination of MRSA throughout the community. 20 1942 1944 1946 1948 1950 1952 1954 1956 1958 1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 Chambers H. Emerg Infect Dis 2001

MRSA in comunità La frequenza con cui vengono descritti è in aumento Possono essere acquisiti anche in assenza di fattori di rischio Herold et al., JAMA, 1998; Gorak et al., CID, 1999; Kallen et al., 2000; Hussain et al., CID 2001; Salgado et al., CID, 2003.

MRSA in comunità H CASA DI CURA COMUNITA’

SONO GENERALMENTE USATI GLICOPEPTIDI SONO GENERALMENTE USATI IN INFEZIONI GRAVI DA MRSA

VRSA Isolati per la prima volta nel 2002 negli USA 2 ceppi resistenti ai glicopeptidi in S.aureus Genotipo: mecA, vanA MIC alla vancomicina = 32->128 mg/L Sensibili a: Caf, Linez, Minocicl, Q/D, SXT, Tc, Rif Rilevanza clinica? Non determinabile CDC, 2002; Miller et al., JAMA, 2002.

E. coli Bacilli G- Aerobi/anaerobi facoltativi Fattori di patogenicità: Adesine  colonizzazione mucose flagelli  motilità siderofori  cattura nutrienti capsula  blocco fagocitosi LPS  endotossina citossine  veleni responsabili della sintomatologia

E. coli Lac + causa principale di: UTI, enteriti, batteriemie, meningite neonatale (k1), polmonite da aspirazione E. coli colonizza il colon e in questa condizione ha pochi fattori di virulenza che ritroviamo invece nei ceppi uropatogeni, EPEC, ETEC, EIEC, EHEC (colite emorragica e sindrome uremico emolitica)

E.coli RESISTENZE Ampicillino-R 20-50% SXT-R 20-50% Fluorochinoloni-R <5-20% ESBL carbapenemasi Arzouni et al., Med.Mal.Inf.,2000; Goettsch et al., JAC,2000; Gales et al., JAC,2000; Kahlmeter,JAC,2000; Gupta et al.,CID,2001; Sahm et al., Clin.Drug.Invest.,2001

E.coli cloni pandemici multi-resistenti O15:K52:H7 (Europa- USA-Africa) O25: H4-ST 131(Europa, USA, Sud America)

Klebsiella- Proteus- Enterobacter- Serratia- Citrobacter Per lo più infezioni nosocomiali extra-intestinali K. pneumoniae P. mirabilis Infezioni urinarie Infezioni respiratorie

Klebsiella- Proteus- Enterobacter- Serratia- Citrobacter RESISTENZA ESBL Carbapenemasi EPIDEMIE

Tra Settembre 2004 e marzo 2005 si sono verificati nove casi di batteriemia causata da Klebsiella pneumoniae multiresistente (Amx/Clav, Pip/Taz, Caz, Atm, Cip, Sxt, Ch). Un unico ceppo era anche resistente ad Imp. Risultati dell’ antibiogramma

7 pazienti sono stati ricoverati nel reparto di rianimazione universitaria della Sezione Trapianti del Di.S.C.A.T., 1 nella rianimazione ospedaliera e 1 nel reparto di chirurgia trapianti Tranne il primo paziente per tutti gli altri è stato possibile evidenziare un chiaro link temporale risultando ricoverati contemporaneamente nello stesso reparto possibile epidemia

Sette pazienti su nove hanno avuto collegamenti epidemiologici, rappresentati da un contemporaneo ricovero nello stesso reparto. Temporal link among patients who acquired blaVIM-1-containing K. pneumoniae. The round circle indicate the time of first isolation. Il grafico schematizza i link temporali tra i pazienti: In ascisse c’ è il tempo che va da sett 2004 a luglio 2005 In Ordinate i pazienti A, B,… Per ogni paziente c’ è una riga che rappresenta il tempo di ricovero, e il colore della riga rappresenta il reparto il pallino sulle righe indica il momento dell’ isolamento del ceppo. 8 pazienti sono stati ricoverati nello stesso reparto ICU p4 G ricoverato in ICU er probabilmente contagio tramite C Per i pazienti l’ isolamento di K. pneumoniae avviene dopo più di 72 ore dal ricovero suggerendo che l’ infezione è avvenuta proprio in terapia intensiva. In due pazienti (C e D) la stessa K. pneumoniae è stata isolata contemporaneamente da sangue e da bronco aspirato.

PFGE Il DNA genomico è stato preparato e digerito con l’ enzima XbaI. Successivamente è stato sottoposto a elettroforesi in campo pulsato PFGE analysis of XbaI-digested genomic DNA from carbapenem-resistant isolates of K. pneumoniae; lanes1 and 11, molecular weight marker λ ladder; lane 2, isolate 6885; lane 3, isolate 6887; lane 4, isolate 6911; lane 5, isolate 6940; lane 6, isolate 6952; lane 7, isolate 6984; lane 8, isolate 6997; lane 9, isolate 7010; lane 10, isolate 7023. Tutti i ceppi isolati presentavano lo stesso profilo di DNA. Questo suggerisce che siamo in presenza di un clone.

Enterococchi Causa di infezioni nosocomiali (batteriemia, endocarditi e UTI) Intrinsecamente resistenti ad alcuni antibiotici E. faecalis ed E. faecium più comuni VRE USA 25% VanA75%, VanB 25% Europa: <5% VanA>90% Gossens et al., JAC, 2003

EXOGENOUS ACQUISITION OF VRE The epidemiology of VRE spread in the hospital involves both person-to-person transmission and selective antibiotic pressure B EXOGENOUS ACQUISITION OF VRE A SURFACES HANDS B multiple comorbid illnesses bedbound antibiotic exposure VRE

vancomicina-resistenti Enterococchi vancomicina-resistenti Isolamento pazienti Screening Maggiori costi Prolungata morbosità Maggior mortalità Uso prudente di vancomicina Educazione del personale Igiene delle mani Materiale dedicato Hospital Infection Control Practices Advisory Committee, MMWR 1995; 44:1-3

Enterococcus spp. NELLE INFEZIONI GRAVI SOSTENUTE DA CEPPI VANCOMICINO-RESISTENTI REMANGONO POCHE ALTERNATIVE Teicoplania è attiva in vitro sui ceppi Van B e può essere usata in associazione con un AG Nitrofurantoina è efficacie nelle UTI Pen e Amp sono utili quando sensibilità a AG è mantenuta (raro); Amp può dare sinergismo con i glicopeptidi, nonostante R E.faecium è in generale R ai ß-lattamici TET, CAF, RIF, FQ are bacteriostatic, Q/D LZ active Moellering, CID, 1998; Leclercq and Corvalin, Lancet, 1998

Pseudomonas aeruginosa Generalità Enormi e versatili capacità biochimiche. Ubiquitario, ambienti umidi, (suolo, acque, piante, animali, uomo compreso) aerobio, Genoma di circa un terzo più vasto di quello di E.coli, spesso veicola plasmidi che acquisisce facilmente. Mutanti con spiccate capacità adesive alla mucina bronchiale Formazione di microcolonie. Produzione di muco Processi di mutazione adattativa da stress o di morte programmata Govan and Deretic, 1996:Finch et al., 1998; Hartman and Wise 1998; Costerton et al., 1999 Hutchinson and Govan, 1999; Greenberg 2000; Oliver et. al., 2000; Hentzer et al., 2001; http://www.dpb-it.com

Pseudomonas aeruginosa Patogenicità e virulenza Quorum sensing (alginato, biofilm, elastasi, esotossina A, emolisina piocianina, pioverdina, piorubina, ecc) Internalizzazione nelle cellule epiteliali Pili, strati di esopolisaccaridici (alginato -fibrosi cistica) fagocitosi, attività anticorpale, antibiotici. L’esotossina A (sintesi proteica- necrotizzante) principale fattore di virulenza. L’esotossina S, pazienti ustionati, danneggia il parenchima in infezioni croniche del polmone. Govan and Deretic, 1996:Finch et al., 1998; Hartman and Wise 1998; Costerton et al., 1999 Hutchinson and Govan, 1999; Greenberg 2000; Oliver et. al., 2000; Hentzer et al., 2001;

Pseudomonas aeruginosa Patogenicità e virulenza L’elastasi e la proteasi alcalina, necrotizzante idrolizzano collagene, Ig. La fosfolipasi C (emolisina termolabile) e (emolisina termostabile) surfactante polmonare, polmonite I pigmenti idrosolubili (epiteli ciliati vie aeree). Il lipopolisaccaride, G- (febbre, shock, ipotensione, coagulazione intravascolare disseminata). tossicità minore (Enterobacteriaceae). Leucocidina Govan and Deretic, 1996:Finch et al., 1998; Hartman and Wise 1998; Costerton et al., 1999 Hutchinson and Govan, 1999; Greenberg 2000; Oliver et. al., 2000; Hentzer et al., 2001;

P. aeruginosa azione patogena Fattori di rischio: Locali: Traumi, ustioni, impianti protesici Generali: immunocompromissione

Pseudomonas aeruginosa Responsabile del 10-20% circa delle infezioni ospedaliere. Infezioni respiratorie o sovrainfezioni (bronchiti croniche e bronchiectasie). Nella fibrosi cistica, ceppi produttori di un glicocalice di alginato, difficili da eradicare e causano elevata morbilità e mortalità. Govan and Deretic, 1996:Finch et al., 1998; Hartman and Wise 1998; Costerton et al., 1999 Hutchinson and Govan, 1999; Greenberg 2000; Oliver et. al., 2000; Hentzer et al., 2001;

Pseudomonas aeruginosa Negli ustionati gravi P aeruginosa contamina superfici esposte e disseminazione sistemica. La setticemia, (pazienti ematooncologici, immunodepressi, chirurgici e nel neonati prematuri) Endocarditi (tossicodipendenti, manovre chirurgiche). Le infezioni urinarie complicate (cateterizzazione) infezioni endooculari, del sistema nervoso centrale, delle articolazioni e del tessuto osseo (manovre invasive chirurgiche). Otite esterna (nuotatori, paziente diabetico).

Pseudomonas aeruginosa APPROCCIO TERAPEUTICO Vie urinarie o comunitarie, monoterapia con fluorochinoloni o cefalosporine di terza generazione come ceftazidime, ceftriaxone, cefoperazone. Sistemiche, nosocomiali Monoterapia sconsigliata, (b-lat+amg) L’esecuzione dell'antibiogramma è obbligatorio Evolve molto frequentemente verso una multiresistenza nel confronti di medicamenti inizialmente attivi. http://www.dpb-it.com

Problematiche di resistenza agli antibiotici in P.aeruginosa Refrattario: PEN, AMP, co-clav, sxt, rif, tet, caf, MLS. Diffusione di cloni multiresistenti all’interno di centri Murray et al., 1999; Westbrock et al., 1999; Jalal et al.,2000;Ciofu et al., 2001.

Problematiche di resistenza agli antibiotici in P.aeruginosa Cefalosporinasi cromosomiche inducibili TEM-1 resistenza alle penicilline antipseudomonas PSE 1-4 b-lattamasi plasmidiche Adenil transferasi (resistenza all'amikacina) Impermeabilità (resistenza a tutti gli aminoglicosidi) Carbapenemasi Mutazione nella porina OprD (imipenem-resistenza) Resistenza alla ciprofloxacina (gyrA, parC) Eflusso attivo (fluorochinoloni) Murray et al., 1999; Westbrock et al., 1999; Jalal et al.,2000;Ciofu et al., 2001.

CLINICAL EXPERIENCE FAILURES ARE THE RULE WHEN SEVERE INFECTIONS (endocarditis, septicemia, meningitis, HAP) sustained by ESßL-PRODUCING ENTEROBACTERIA: K.pneumoniae, E.coli, Citrobacter, Enterobacter Multi-R S.pneumoniae MET-R S.aureus Multi-R P.aeruginosa ßL-refractory Legionella are treated with an IN VITRO INACTIVE DRUG Mandell et al., PPID, 2002

Uso degli antibiotici diffusione della resistenza Un paziente ospedalizzato può veicolare un ceppo nosocomiale per oltre 6 mesi dalla dimissione L’incidenza di ceppi resistenti è altamente variabile anche nell’ambito di uno stesso comprensorio (MRSA) Scanvic et al, 2001; Marchese, 2004

P. aeruginosa manifestazioni cliniche Complicanze infettive delle ustioni, delle ferite cutanee e di impianti protesici profondi Infezioni ossee o articolari Infezioni oculari/auricolari Infezioni basse vie respiratorie (pz. Intubati, immunodepressi, fibrosi cistica)

Problematiche di resistenza in P.aeruginosa Cefalosporinasi cromosomiche inducibili TEM-1 resistenza alle penicilline antipseudomonas PSE 1-4 b-lattamasi plasmidiche Carbapenemasi (VIM e IMP isolate anche in Italia Adenil transferasi (resistenza all'amikacina) Impermeabilità (resistenza a tutti gli aminoglicosidi) Mutazione nella porina OprD (imipenem-resistenza) Resistenza alla ciprofloxacina

Studio AISAR Terapia intensiva Condotto nel 1999 13 Laboratori di Microbiologia GE, NO, VA, MI, BO, PD, AN, ROME NA, TA, PA, CT, SS patogeni isolati prevalentemente da sangue, BAS, BAL periodi di raccolta: gennaio-febbraio; maggio-giugno; novembre-dicembre Saggio di sensibilità secondo metodiche di routine Ceppi di controllo (P.aeruginosa; S.aureus; E.coli) Nicoletti and Schito, GIMMOC, 2001

Incidenza di Resistenza (%) in 807 P Incidenza di Resistenza (%) in 807 P.aeruginosa ad antibiotici selezionati isolati in terapia intensiva Nicoletti and Schito, GIMMOC, 2001

Resistenza fenotipica P. aeruginosa Resistenza fenotipica a causa del biofilm

Fibrosi cistica Il biofilm protegge i germi dagli Ab e dalle altre difese dell’ospite L’alginato previene il legame con Ab e blocca l’opsonizzazione L’alginato promuove l’adesione alle cellule epiteliali All’interno del biofilm è promossa la sintesi di siderofori Più il biofilm è vecchio più difficilmente l’infezione è eradicabile

Formazione di biofilm sulla superficie dell’epitelio respiratorio adesione (pili o glicocalice) a recettori sul muco o sulle cellule produzione di slime che circonda i batteri e li protegge da macrofagi alveolari e PMN il biofilm induce una continua risposta infiammatoria Ac (Ag-Ac), C e PMN PMN rilasciano elastasi e radicali O2  distruzione graduale epitelio respiratorio

Acinetobacter bacilli G- non fermentanti Non sporigeni, aerobi stretti, ossidasi negativi Habitat: suolo, acqua, ambienti umidi baumanii + frequente 25% della popolazione sana porta a livello della cute qs microorganismo senza avere problemi Infezioni rare, ma gravi nei pz con compromissione generale Sopravvivono anche all’essicazione

Acinetobacter Epidemie in strutture sanitarie difficili da bloccare: Sopravvivono bene nell’ambiente Tendono ad acquisire resistenza facilmente Rimangono sulla cute del personale sanitario (portatore sano) resistono su vestiari, lenzuola, lavandini, maniglie porte, umidificatori, ventilatori Sopravvivono anche all’essicazione

Acinetobacter Manifestazioni cliniche: polmonite batteriemie Meningiti endocarditi Infezioni peritoneali Infezioni urinarie Da infezioni lievi a fatali Sopravvivono anche all’essicazione

Può essere resistente a tutti gli antibiotici per G- Acinetobacter Il principale problema correlato al trattamento delle infezioni è la resistenza Può essere resistente a tutti gli antibiotici per G- Sopravvivono anche all’essicazione

Weekly December 2, 2005 / 54(47);1201-1205 Severe Clostridium difficile--Associated Disease in Populations Previously at Low Risk --- Four States, 2005 Clostridium difficile is a spore-forming, gram-positive bacillus that produces exotoxins that are pathogenic to humans. C. difficile--associated disease (CDAD) ranges in severity from mild diarrhea to fulminant colitis and death. Antimicrobial use is the primary risk factor for development of CDAD because it disrupts normal bowel flora and promotes C. difficile overgrowth. C. difficile typically has affected older or severely ill patients who are hospital inpatients or residents of long-term--care facilities. Recently, however, both the frequency and severity of health-care--associated CDAD has increased; from 2000 to 2001, the rate of U.S. hospital discharge diagnoses of

C.difficile: AN OLD PATHOGEN POSING Fino alla metà degli anni ’70 l’importanza clinica di C. difficile è stata sottovalutata. Questo microorganismo veniva isolato raramente da colture fecali e veniva raramente associato a malattie umane. A partire dalle seconda metà degli anni ’70 grazie a studi sistematici è emerso che i ceppi di C. difficile produttori di tossine sono gli agenti causali di malattie a carico del tratto gastrointestinale associate al trattamento antibiotico. Recentemente da alcuni paesi viene segnalato un aumento dei numero di casi di malattia associata a C: difficile C.difficile: AN OLD PATHOGEN POSING NEW THREATS Bartlett & Perl NEJM, 2005

Colite da terapia antibiotica: placche bianche di fibrina, muco e accumulo di cellule infiammatorie che ricoprono la mucosa intestinale (pseudomembrane)

nosocomial infectious diarrhea Clostridium difficile is a Gram-positive spore-forming bacterium and the leading cause of nosocomial infectious diarrhea Some patients remain asymptomatic whereas illness ranging from mild diarrhea to fulminant colitis develops in others Only 1 to 5% of affected patients have severe disease leading to colectomy, intensive care, or death Clostidium difficile è un germe sporigeno gram-positivo E’ la principale causa di diarrea infettiva in nosocomio Le infezioni possono essere esogene da persona a persona (la manipolazione da parte del personale sanitario rappresenta il principale veicolo del germe) o endogene per il sopravvento di ceppi produttori di tossina dopo trattamento antibiotico. Alcuni pazienti possono essere colonizzati ed asintomatici, in altri le manifestazioni cliniche possono variare da diarrea lieve auto-limitante a coliti pseudomembranose fulminanti con pericolo di vita. Solo l’1-5% dei pazienti vanno incontro a malattia grave con conseguente colectomia, ricovero in rianimazione e morte (la mortalità è elevata anche dopo intervento chirurgico)

for C. difficile–associated diarrhea is The most important risk factor for C. difficile–associated diarrhea is prior antibiotic use I fattori di rischio associati alla diarrea da C. difficile sono molteplici ad esempio: età avanzata >65, trattamenti chemioterapici e relativa immunosoppressione, ma il più importante fattore di rischio è il precedente trattamento antibiotico

The best-described C. difficile virulence factors are toxins A and B, encoded by the genes tcdA and tcdB Toxins A (Enterotoxin) and B (Cytotoxin) are glucosyltransferases that inhibit members of the family of GTPases causing the shutdown of signal transduction cascades and leading to: depolymerization of the cytoskeleton and loss of cell polarity Loss of cytoskeletal structure results in cell rounding and accounts for the MORBID host reactions to Clostridium difficile. C. Difficile produce due tossine: tossina A codificata dal gene tcdA e tossina B codificata dal gene tcdB La tossina A è un enterotossina: è chemiotattica per i PMN, induce la produzione di citochine con ipersecrezione di fluidi causa necrosi emorragica La tossina B è una citotossina : induce la depolimerizzazione dell’actina, con distruzione del citoscheletro sia in vivo che in vitro La distruzione del citoscheletro il principale effetto responsabile della malattia P.S.: C. difficile produce altri fattori di patogenicità: fattore di adesione che media adesività alle cellule del colon umano; ialuronidasi con attività idrolitica su acido ialuronica del connettivo.

is down-regulated by the tcdC gene Partial deletions of tcdC lead to The expression of tcdA and tcdB is down-regulated by the tcdC gene Partial deletions of tcdC lead to increased production of toxin A and toxin B L’espressione dei geni tcdA e tcdB è regolata in maniera negativa dal prodotto del gene tcdC. Una parziale delzione di tcdC porta ad un aumentata produzione di tossina A tossina B.

A separate binary toxin has also (BUT RARELY) been described in C. difficile Two chromosomal genes (cdtA and cdtB), separate from the chromosomal pathogenicity locus, encode this toxin The cdtB gene mediates cell-surface binding and intracellular translocation whereas cdtA disrupts the assembly of actins filament through ribosylation of adenosine diphosphate causing cell death Un’altra tossina binaria è stata raramente descritta in C. difficile codificata da due geni cdtA cdtB a localizzazione cromosomica ma in una posizione diversa rispetto all’isola di patogenicità che contiene i geni per tossina A e tossina B. Il prodotto di cdtB media l’adesione alla superficie delle cellule e la traslocazione del prodotto di cdtA che blocca la polimerizzazione dell’actina mediante ribosilazione dell’adenina difosfato e morte della cellula. La tossina binaria ha un ruolo addizionale (aumenta la gravità della malattia), ma da sola non è in grado di provocare malattia nell’animale da laboratorio (Barbut et al., Geric et al., 2006).

In questa immagine viene riportata l’organizzazione dei geni per le tossine descritte in Clostridium difficile. I 2 geni tcdA e tcdB per l’enterotossina A e la citossina B sotto il controllo di tcdC e i geni per la tossina binaria.

Certain C.difficile strains have the propensity to cause OUTBREAKS These outbreak-associated isolates ARE RESISTANT TO ANTIBIOTICS (Historically CLINDAMYCIN,aminopenicillins, cephalosporins) The use of these drugs provides the strains, in the gut, with a SELECTIVE ADVANTAGE over those that are NOT RESISTANT Negli anni ’80-’90 viene osservato che: alcuni ceppi di Clostridium difficile hanno la tendenza a causare epidemie. Questi stipiti sono resistenti ad alcuni antibiotici quali in primis CLINDAMICINA (ermB), aminopenicilline e cefalosporine. L’uso di questi antibiotici permette ai clostridi resistenti di sopravvivere agli altri germi sensibili Johnson et al., NEJM, 1999

the rate and severity new strain of C. difficile with Recent reports (2002-2005) suggest that the rate and severity of Clostridium difficile–associated disease in HOSPITALS in the United States, Canada, UK, the Netherlands have increased (by 26%-30%) and that the phenomenon may be associated with the emergence of a new strain of C. difficile with -increased virulence -increased resistance or both Studi recenti a partire dal 2001 mostrano un incremento significativo (26%- 30%) del tasso e della gravità della patologia associata a Clostridium difficile in alcuni ospedali situati negli Stati Uniti, in Canada, Inghilterra e Olanda. Si ipotizza che il fenomeno sia essere dovuto all’emergenza di un nuovo ceppo di C. difficile caratterizzato da aumentata virulenza e resistenza ad alcuni antibiotici. Morris et al., Arch. Surg. 2002; McDonald et al., NEJM, 2005;Loo et al., NEJM, 2005;Pepin et al., CID, 2005; MMWR, Dec. 2005;

in populations previously at low risk: Severe Clostridium difficile-associated disease in populations previously at low risk--four states, 2005 Centers for Disease Control and Prevention (CDC) Hypervirulent strains which induce more severe disease in populations at high risk ALSO CAUSE NOW more frequent, severe disease in populations previously at low risk: healthy persons with little or no exposure to health-care settings or antimicrobial use Oggi i ceppi virulenti sono capaci di indurre malattia grave non solo nelle popolazioni ad alto rischio, ma anche in popolazioni a basso rischio : senza esposizione ad antibiotico o non residenti in case di cura (giovani, sani). MMWR, Dec, 2005

Characteristics of the NEW EPIDEMIC C.difficile A single dominant strain circulates in the USA, Canadian, UK, Dutch and Belgian Hospitals It sustains simultaneous outbreaks of SEVERE diarrhea with high morbility and mortality (5-7fold the usual expected figures) All strains possess: toxins A and B the BINARY toxin a deletion in the tcdC increasing the levels of A/B toxins over 20-fold Quali sono le caratteristiche del nuovo clone epidemico di C. difficile. 1- è stato descritto in alcuni paesi quali :USA, CANADA, UK, OLANDA e BELGIO 2- da’ manifestazione grave con tasso di morbidità e mortalità elavto da 5 a 7 volte il tasso usuale 3-possiede tossina A , tossina B, delezione in tcdC che provoca un aumento di produzione di A e B di circa 20 volte e la tossina binaria che aumenta la gravità

Characteristics of the NEW EPIDEMIC C.difficile REA* type: BI Rybotype**: 027 Toxinotype°: III PFGE°°: NAP 1 * Restriction endonuclease analysis with HindIII ** PCR amplification of 16S-23S rRNA intragenic spacer region ° PCR and restriction in the Pa locus °° Restriction and pulsed-field electrophoresis Il nuovo clone è stato ben caratterizzato utilizzando diverse tecniche di biologia molecolare. IL sierotipo?

Characteristics of the NEW EPIDEMIC C.difficile Contrary to previously circulating strains (up to 2001) the new organism is totally resistant to the C-8-methoxy fluoroquinolones (Gatifloxacin and Moxifloxacin) May be SUSCEPTIBLE to Clindamycin caratteristiche del nuovo clone epidemico di C. difficile.- continua- 1- diversamente dai ceppi circolanti prima del 2002 il nuovo clone è completamente resistente (MIC=? NELLA TAB DOPO SI PARLA DI INTERMEDI) a metossifluorochinoloni (Gatifloxacina e moxifloxacina) 2- può essere sensibile a clindamicina Nella diapo originale Schito scrive: è più sensibile a levofloxacina e ciprofloxacina È sensibile a CLINDAMICINA, ma non lo trovo nei lavori

In questa tabella pubblicata da McDonald viene paragonata l’attività in vitro di 3 fluorochinoli e clindamicina nei confronti degli stipiti isolati a partire dal 2001 appartenenti al clone BI/NAP1 (virulenti), degli stipiti isolati sempre a partire dal 2001 ma non appartenenti al clone BI/NAP1 e degli stipiti isolati prima del 2001 appartenenti al clone BI/NAP1 ( non molto Virulenti) Gatifloxacina e Moxifloxacina sono significativamente meno attivi sul clone attuale BI/NAP1 (virulento) +RESISTENTE McDonald et al., , NEJM, 2005

as the predominant risk factor for                  Emergence of fluoroquinolones as the predominant risk factor for Clostridium difficile-associated diarrhea: a cohort study during an epidemic in Quebec. Pepin J, Saheb N, Coulombe MA, Alary ME, Corriveau MP, Authier S, Leblanc M, Rivard G, Bettez M, Primeau V, Nguyen M, Jacob CE, Lanthier L. Department of Microbiology and Infectious Diseases, University of Sherbrooke, Sherbrooke, Quebec, Canada. jacques.pepin@usherbrooke.ca Uno studio di Pepin e collaboratori in Quebec mostra come il principale fattore di rischio per la diarrea da C. difficile sia l’uso dei fluorochinoloni CID, 2005

Characteristics of the NEW EPIDEMIC C.difficile An OUTBREAK occurred in Georgia after a change in the Hospital formulary from Levofloxacin to Gatifloxacin The outbreak resolved after a switch BACK to LEVOFLOXACIN Similarly in Pennsylvania the outbreak started after MOXIFLOXACIN replaced Levofloxacin Gaynes et al., CID, 2004 Un altro studio mostra come si sia verificata un epidemia in Georgia dopo che nel formulario dell’ospedale levofloxacina viene sostituita con gatifloxacina e similmente in Pennsylvania si ha un outbreak dopo che levofloxacina viene sostituita da moxifloxacina Gaynes et al., CID, 2004; McDonal et al, NEJM, 2005

The INCREASED IMPORTANCE of GATIFLOXACIN AND MOXIFLOXACIN as a RISK FACTOR for the development of SEVERE C.difficile-associated disease might be due to their ENHANCED ANTIANAEROBIC ACTIVITY leading to greater alteration of the GUT FLORA COMBINED WITH RESISTANCE of the epidemic strain TO FLUOROQUINOLONES Il fatto che gatifloxacina e moxifloxacina siano importanti fattori di rischio per lo sviluppo della malattia da C. difficile potrebbe essere dovuto alla loro forte attività anti-anaerobi con conseguente pesante alterazione della PMN intestinale a cui è da aggiungersi la resistenza del clone epidemico

were the class of antibiotics In all studies FLUOROQUINOLONES were the class of antibiotics MOST PRONE TO INDUCE CDAD In tutti gli studi i FQ sono risultati la classe di antibiotici più proni ad indurre diarrea (o malattia fatale?) da C. difficile Muto et al., 2005; McDonald et al., 2005; Loo et al., 2005.

hospital-acquired CDAD which historically associated with This fact represents A MAJOR CHANGE in the epidemiology of hospital-acquired CDAD which WAS historically associated with the use of Clindamycin Cephalosporins Aminopenicillins Questo fatto rappresenta un cambio fondamentale nell’epidemiologia della diarrea da C. difficile acquisita in ospedale, in quanto storicamente associata con l’uso di clindamicina, cafalosporine e aminopenicilline

proton pump inhibitors RISK FACTORS The use of acid-suppressive therapy particularly proton pump inhibitors may be associated with an increased risk of community-acquired C.difficile Fattori di rischio L’uso degli anti-acidi in particolare gli inibitori delle pompe protoniche è associato con un aumentato rischio. Il lavoro dei Canadesi (gruppo di Pepin CID, 2005) non trova l’uso degli anti-acidi essere un fattore di rischio Dial et al., JAMA 2005

The emergence of the new FQ-resistant, more virulent CONTROL OF CDAD The emergence of the new FQ-resistant, more virulent epidemic C.difficile strain dictates special consideration for -EARLY DIAGNOSIS -TREATMENT -INFECTION CONTROL MEASURES -ANTIBIOTIC USE Le strategie di controllo includono: 1- diagnosi precoce 2- modificare il trattamento antibiotico 3- miglioramento misure igeniche 4- controllo dell’ uso degli antibiotici

of antibiotic-associated diarrhea a specific test is needed ETIOLOGY OF DIARRHEA Since C. difficile causes only 20% of cases of antibiotic-associated diarrhea a specific test is needed to diagnose this organism. Eziologia della diarrea associata all’uso degli antibiotici: poiché si stima che solo il 20% dei casi sia dovuto a C. difficile un test specifico è necessario per la diagnosi eziologica Fordtran, PROC BUMC, 2006

The detection of C. difficile toxins in stools CONTROL OF CDAD EARLY DIAGNOSIS The detection of C. difficile toxins in stools can be made by a cytotoxicity assay that, while LENGTHY, is considered the gold standard (high sensitivity and specificity) Several rapid tests that take just a few hours have been developed (immuno-enzymatic assays) While relatively less sensitive they are useful in every day practice and in emergency situations for the rapid screening of patients during spreading of the disease in hospitals. Per il controllo Diagnosi precoce: la dimostrazione della citotossicità in vitro su colture cellulari sebbene lungo è considerato il gold standard (alta sensibilità e specificità) Alcuni test rapidi che richiedono poche ore sono stati messi a punto come la dimostrazione dell’enterotossina mediante saggio immunoenzimatico, sono meno sensibili, ma sono molto utili nella routine di tutti i giorni e nello screening rapido dei pazienti in situazioni di emergenza come le epidemie

VANCOMYCIN TEICOPLANIN METRONIDAZOLE CONTROL OF CDAD: TREATMENT SHORTER COURSES OF ANTIBIOTICS (10 days) VANCOMYCIN TEICOPLANIN METRONIDAZOLE Per il controllo: Trattamento abbreviato (10 giorni) con vancomicna, teicoplanina o metronidazolo in un quarto dei pazienti con colite fulminante il trattamento standard con met or vanco fallisce The standard treatment, with metronidazole or vancomycin, fails to work in up to 25% of patients with the fulminant form of colitis.

SHORTENED HOSPITALIZATION CONTROL OF CDAD: hygenic measures LIMIT TRANSMISSION of C.difficile spores: SINGLE ROOMS SHORTENED HOSPITALIZATION CONTACT PRECAUTIONS: GLOVES AND GOWNS, AD HOC PATIENT-CARE EQUIPMENT; ENVIRONMENTAL CLEANING WITH BLEACH, HAND WASHING WITH SOAP NOT ALCOHOL Per il controllo: Misure igieniche La prevenzione della malattia è difficile poiché le spore sono difficili da distruggere si consigli: Isolamento in stanze separate Riduzione del periodo di ospedalizzazione Utilizzo di guanti e calzari Pulizia dell’ambiente con ipoclorito di sodio Pulizia accurata delle mani con sapone e non alcohol (non attivo sulle spore) McDonald, NEJM, 2005

IF the epidemic strain continues to spread CONTROL OF CDAD: RESTRICTION OF DRUGS IMPLICATED AS RISK FACTORS Because Fluoroquinolones have become A MAINSTAY in the treatment of several common infections A LARGE-SCALE RESTRICTION seems quite difficult to implement HOWEVER IF the epidemic strain continues to spread and to cause increased MORBIDITY AND MORTALITY it will be IMPORTANT TO RECONSIDER the APPROPRIATENESS of their PRESENT INDICATIONS Per il controllo: Restringere l’uso dei fluorochinoloni su larga scala, visti i loro molteplici impieghi, sembra assai difficile, tuttavia, se i fenomeni epidemici continuano ad aumentare sarà opportuno rivedere l’appropriatezza delle indicazioni attuali

“FLUOROQUINOLONES have become one of the MOST PRESCRIBED CLASSES OF DRUGS FUTURE GUIDELINES FOR THE USE OF THESE ANTIBIOTICS NEED TO TAKE INTO CONSIDERATION THE RISK OF INDUCING SEVERE CDAD” I FQ sono diventati una delle classi di antibiotici più prescritti. Le linee-guida in futuro dovranno tener conto del rischio di indurre CDAD