Micobatteriosi non tubercolari D M Cirillo

Classificazione fenotipiche dei micobatteri La classificazione dei micobatteri fondata sul fenotipo si basa sull’analisi di Caratteri colturali (velocità di crescita, pigmentazione delle colonie, temperatura di crescita) Caratteri biochimici (soprattutto attività metaboliche).

Classificazione di Runyon Crescita lenta Fotocromogeni Gruppo 1 M. kansasii M. marinum Scotocromogeni Gruppo 2 M. gordonae M. scrofulaceum M. xenopi Non cromogeni Gruppo 3 M. avium M. intracellulare M. terrae Crescita rapida Fotocromogeni , scotocromogeni o non cromogeni Gruppo 4 M. abscessus M. chelonae M. fortuitum

Runyon groups slowly growing photochromogens slowly growing scotochromogens slowly growing non-chromogens rapid growers

I principali complessi del genere Mycobacterium Specie Mycobacterium tuberculosis complex M. tuberculosis; M. bovis; M. bovis BCG; M. africanum; M. caprae; M. pinnipedii; M. microti; M. canettii Mycobacterium avium complex M. avium; M. intracellulare; M. chimaera; M. colombiense Mycobacterium terrae complex M. terrae; M. nonchromogenicum; M. arupense; M. hiberniae; M. kumamotonense Mycobacterium fortuitum complex M. fortuitum; M. peregrinum; M. boenickei; M. brisbanense; M. houstonense; M. neworleansense; M. porcinum

Classificazione genotipiche dei micobatteri La tassonomia basata sul genotipo si è sviluppata in seguito all’individuazione, all’interno del genoma, di regioni conservate, che regolando funzioni essenziali, hanno subito meno variazioni durante l’evoluzione . Esse costituiscono il target ideale per gli studi tendenti ad evidenziare affinità o diversità tassonomicamente utili. (130 specie note)

Non Tubercular Mycobacteria Tutti i micobatteri non appartenenti al gruppo del Mycobacterium tuberculosis complex, vengono genericamente definiti come non tubercolari (NTM: Non Tubercular Mycobacteria) o MOTT

I micobatteri non tubercolari Le specie note sono oltre 130, il 70% di queste sono state descritte negli ultimi 15 anni Mediamente, ogni anno vengono descritte tre specie nuove

Specie di NTM associati a malattia nell’uomo M. avium, M. intracellulare, M. kansasii-, M. paratuberculosis, M. scrofulaceum, M. simiae, M. habana, M. interjectum, M. xenopi, M. heckeshornense, M. szulgai, M. fortuitum, M. immunogenum, M. chelonae , M. marinum, M. genavense, M. bohemicum, M. haemophilum, M. celatum, M. conspicuum, M. malmoense, M. ulcerans, M. smegmatis, M. wolinskyi, M. goodii, M. thermoresistible, M. neoaurum, M. vaccae, M. palustre, M. elephantis, M. septicum, M. nonchromogenicum.

M. tuberculosis identification Molecular biology Positive AFB culture Morphology Phenotypic Approach Biochemical and growth tests (Slow) Genotypic Approach DNA probes DNA Sequencing with amplification w/o amplification Da eliminare? Immunochromatography (fast)

Phenotypic approach: biochemical tests Advantages: Inexpensive Will identify members of MTB complex Gives reliable results for some MOTT Disadvantages: Labour-intensive Long turn-around times Technical expertise required Limited to solid cultures Immunochromatography: fast (<1 h), applicable to solid and liquid cultures

Molecular Methods – Overview Identification by genomic sequencing Identification by PCR restriction analysis (PRA) Identification by commercial assays*: - Hybridization in liquid phase AccuProbe, bioMérieux - Hybridization in solid phase INNO LiPA Mycobacteria, Innogenetics GT-Mycobacterium and GT- MTBC, Hain Lifescience All molecular methods require DNA (or RNA) isolation * Commercial assays can be used to identify organisms from both solid and liquid culture.

I micobatteri non tubercolari Differiscono dal M. tuberculosis complex per: Habitat Virulenza Contagiosità Sensibilità ai farmaci

Habitat I micobatteri del MTC sono parassiti obbligati di uomo e/o animali I MNT sono ubiquitari, si ritrovano nelle acque e nel suolo; possono infettare, oltre all’uomo, piante ed animali

Virulenza I micobatteri del MTC sono patogeni I MNT sono opportunisti; danno luogo a malattia solo nei soggetti con condizioni predisponenti

Contagiosità I micobatteri tubercolari si trasmettono per via area e il contagio interumano è la più comune fonte di infezione. Molto meno frequente è la trasmissione fra animali ed uomo o l’infezioni da alimenti ingeriti Le infezioni da MNT sono di origine ambientale. Sono riportati casi di trasmissione nosocomiale via strumenti contaminati. Il contagio interumano è inesistente, nei rari casi familiari è sempre presente una sorgente comune. Molto raro è il contagio da animale ad uomo

NTM: patogenicità I fattori in grado di favorire l’insorgenza della malattia sono: La dose infettante La colonizzazione da lunga data I deficit della risposta immunitaria Le alterazioni predisponenti a livello dell’organo interessato Patologie concomitanti Cause imprecisate

Deficit della risposta immunitaria Elevata frequenza nei soggetti con infezione da HIV e CD4 < 50 Deficit immunitari (deficit di INF γ, IL-12, o dei loro recettori, del fattore NF kβ) sono stati rilevati nei soggetti con micobatteriosi disseminata I pazienti sottoposti a trattamento con inibitori del TNF (infliximab e adalimumab) presentano un aumentato rischio di micobatteriosi

Condizioni predisponenti alle micobatteriosi Patologie polmonari preesistenti: COPD, bronchiectasie, pneumoconiosi, esiti di TB polmonare, fibrosi cistica. Meno frequentemente la condizione predisponente è costituita da pneumopatia bollosa, interstiziopatia cronica e patologie della gabbia toracica (pectus excavatum, scoliosi)

I NTM nella fibrosi cistica Nella CF le infezioni polmonari rappresentano la causa più frequente di mortalità. Attualmente patogeni emergenti come Burkholderia cepacia, Stenotrophomonas maltophilia e i NTM sono considerati importanti markers del deterioramento delle funzioni polmonari.

I NTM nella fibrosi cistica Vi è un’ampia variabilità nelle segnalazioni di incidenza nella CF (range, 3%–30%). Il MAC è il micobatterio più frequentemente isolato (76%), seguito dall’abscessus (18%), ma si segnalano un 4% di forme miste La prevalenza varia con l’età, più alta nei soggetti > 40 aa e in età pediatrica

Sensibilità ai farmaci Le specie appartenenti al MTC sono normalmente sensibili a isoniazide, etambutolo e rifampicina; alcuni membri del TBC sono geneticamente resistenti a pirazinamide I MNT non sono quasi mai sensibili a isoniazide e pirazinamide. Le differenti specie sono variamente sensibili a macrolidi, chinoloni, aminoglicosidi, rifamicine (Lo spettro di sensibilità dei micobatteri a crescita rapida ed a crescita lenta è totalmente differente)

Patologie da MNT Polmonari Linfonodali Cutanee Osteo-articolari Disseminate Sepsi

Infezioni polmonari Sono le più frequenti fra le patologie imputabili ai MNT La via di ingresso è quella inalatoria I micobatteri sono presenti nell’ambiente, spesso anche nelle acque della rete idrica. Gli aerosol costituiscono il più importante veicolo di infezione I quadri patologici nei pazienti HIV-negativi sono completamente diversi da quelli degli HIV-positivi

Infezioni polmonari nel paziente HIV-negativo Malattia: indistinguibile dalla tubercolosi, progressione lentissima Manifestazione variabilissima, da asintomatica a cavitaria Quadro radiografico caratterizzato da fibrosi, cavitazione dei lobi superiori, opacità nodulare o parenchimale, ispessimento pleurico Bersaglio: pazienti anziani con vari problemi polmonari predisponenti (silicosi, BCO, pneumoconiosi, pregressa tubercolosi o micosi, bronchiettasie, tumori) Sintomi: tosse produttiva, febbre, dimagrimento, debolezza, insufficienza respiratoria, emottisi

Infezioni polmonari nel paziente con AIDS La malattia è quasi sempre preceduta da una fase di colonizzazione dell’apparato respiratorio Il quadro radiografico è spesso normale o presenta adenopatie ilo-mediatiniche; la progressione è rapida Bersaglio: pazienti con numero di linfociti CD4 <100/uL Sintomi: tosse, febbre, dimagrimento

MAC Il Mycobacterium avium complex comprende: M. intracellulare M. chimaera M. colombiense Svariati micobatteri non ancora classificati M. avium e M. intracellulare sono largamente presenti nell’ambiente ed in particolare nelle acque

Infezioni polmonari da MAC Tre quadri clinici distinti Sindrome tipica Paziente tipo: maschio, anziano, con pneumopatia cronica Sintomi: tosse produttiva, astenia, dimagrimento, febbricola, sudorazioni notturne, emottisi Quadro radiologico: infiltrati, noduli, cavitazioni Sindrome di “Lady Windermere” Paziente tipo: femmina, anziana, senza patologie predisponenti ma con anomalie strutturali della gabbia toracica Sintomi: tosse produttiva; febbre ed emottisi compaiono solo in caso di compromissione polmonare diffusa Abitudine a sopprimere la tosse con conseguente ristagno delle secrezioni Espettorato frequentemente positivo all’esame microscopico Infezione nei pazienti con fibrosi cistica Le infezioni da M. intracellulare hanno una prognosi migliore di quelle da M. avium

Hipersensitivity-like disease Diagnosi Malattia subacuta caratterizzata da febbre, dispnea , occasionalmente severa, tosse Storia di soggiorno in ambienti a rischio Rx: infiltrati diffusi con nodulazione sparsa HRTC: nodulazione sparsa + ground glass Isolamento del MAC in colture di espettorato o BAL Istologia: granulomatosi centrolobulare e broncocentrica

Infezioni polmonari da MAC: terapia Non esiste correlazione fra sensibilità in vivo ed in vitro Antibiogramma consigliato solo per la claritromicina e solo in caso di fallimento terapeutico Terapia standard: claritromicina, rifampicina ed etambutolo per almeno un anno In 6 mesi si ottiene la negativizzazione del 60% dei pazienti con sindrome tipica e del 90% di quelli con sindrome di Lady Windermere Nei casi più gravi può essere necessario il ricorso alla chirurgia

Mycobacterium xenopi La specie più frequentemente isolata in molti paesi europei, fra i quali l’Italia Crescita lentissima con optimum a 42°C; isolato frequentemente dalle acque, comprese quelle calde La crescita può non risultare evidente in terreno liquido Patologie polmonari in pazienti anziani nei quali si manifesta con tosse, febbricola, dimagrimento Quadro radiologico caratterizzato da cavitazioni ai lobi superiori, fibrosi e noduli Terapia con rifampicina ed etambutolo per 24 mesi Mortalità elevata, superiore a quella da MAC

Infezioni polmonari da M. kansasii M. kansasii, specie fotocromogena a crescita lenta presente nel suolo e nelle acque 5 diversi sottotipi I. frequentemente patogeno per l’uomo II. patogeno solo per i soggetti immunocompromessi II, IV e V. ambientali

Infezioni polmonari da M. kansasii Fattori di rischio: patologie polmonari predisponenti, tumori, alcolismo Sintomi: malessere, tosse, astenia, dimagrimento, (febbre) Bersaglio: anziani maschi, residenti prevalentemente in città Lesioni fibrose o nodulari, bronchiettasie, caverne, localizzate nei lobi superiori Positività colturale nel 75% dei casi, microscopica nel 30% Antibiogramma eseguibile limitatamente alla rifampicina e solo in caso di fallimento terapeutico Terapia con rifampicina, isoniazide ed etambutolo (uso di claritromicina in caso di resistenza alla rifampicina) per almeno 18 mesi (almeno 12 dopo la negativizzazione della coltura)

Mycobacterium malmoense Specie nota da oltre 30 anni, frequentemente isolata in Scandinavia e Gran Bretagna, non molto frequente negli altri paesi Reperto eccezionale nei pazienti HIV+ Isolamento ed identificazione problematici La crescita può non risultare evidente in terreno solido Patologie polmonari in pazienti anziani con problemi respiratori, fumatori ed alcoolisti Sintomatologia caratterizzata da tosse, dimagrimento ed emottisi Microscopia frequentemente positiva Maggior virulenza rispetto agli altri MNT Terapia con rifampicina ed etambutolo per 24 mesi

Mycobacterium szulgai Specie isolata raramente ma quasi sempre clinicamente significativa Scotocromogeno a 37°C e fotocromogeno a 25°C Patologie polmonari in pazienti anziani nei quali si manifesta con tosse, astenia, febbricola, dimagrimento Quadro radiologico caratterizzato da infiltrati apicali e cavitazioni Buona risposta alla terapia

Mycobacterium simiae Specie il cui isolamento è più frequente in particolari aree geografiche Talvolta responsabile di colonizzazioni temporanee o persistenti Identificazione problematica, fotocromogeno Patologie polmonari in pazienti anziani con problemi respiratori o con esiti di TB Sintomatologia caratterizzata da tosse e dispnea Microscopia frequentemente positiva Resistente in vitro a quasi tutti i farmaci, terapia per tentativi ed errori

Patologie polmonari da micobatteri a crescita rapida Le specie coinvolte più frequentemente sono M. abscessus e M. fortuitum Patologie predisponenti: neoplasie, precedenti micobatteriosi, fibrosi cistica Bersaglio: pazienti anziani, preferibilmente di sesso femminile, il fumo non sembra essere un fattore di rischio Quadro radiologico caratterizzato da infiltrati interstiziali o noduli La malattia viene diagnosticata, in media, a 2 anni di distanza dall’inizio della sintomatologia Si registra un miglioramento già dopo un mese di terapia ma sono frequenti le ricadute al termine del trattamento Nelle infezioni da M. fortuitum la prognosi è più favorevole Nei casi più gravi può rendersi necessario il ricorso alla chirurgia

Patologie polmonari da micobatteri a crescita rapida I micobatteri a crescita rapida sono resistenti ai farmaci antitubercolari M. fortuitum è sensibile ad tobramicina, cefoxitina, imipenem, ciprofloxacina e claritromicina M. abscessus è sensibile ad amikacina e claritromicina Il saggio della sensibilità ai farmaci, eseguibile determinando le MIC, è raccomandato

Linfoadenopatie da MNT Gonfiore unilaterale dei linfonodi cervicali non dolente e non accompagnato da coinvolgimento toracico Scrofula: patologia dell’infanzia, eccezionale nell’adulto Evoluzione caratterizzata da colliquazione e fistolizzazione Infezione per via orale attraverso lesioni di gola, gengive e labbra Terapia chirurgica; trattamento antibiotico quasi sempre inefficace

MNT responsabili di linfoadeniti M. scrofulaceum è classicamente considerato il principale responsabile della scrofula M. avium complex, è attualmente il più frequente responsabile di linfoadeniti cervicali da MNT M. haemophilum e M. malmoense sono certamente sottostimati a causa dell’isolamento problematico

Linfoadeniti: patogeni emergenti           M. bohemicum M. lentiflavum M. interjectum Altri scotocromogeni a crescita lenta

Infezioni della pelle e dei tessuti molli Conseguenti a traumi o ad interventi chirurgici (specialmente di chirurgia plastica o cardiaca) Lesioni cutanee o sottocutanee nodulo-granulomatose che si sviluppano nel giro di un mese e che possono interessare i linfonodi sottostanti Disseminazione frequente con ulcerazione e formazione di cellulite Quasi tutte Ie specie a crescita rapida possono essere coinvolte

MNT responsabili di infezioni della cute e dei tessuti molli M. abscessus M. chelonae M. fortuitum M. smegmatis M. haemophilum (negli immunodepressi) “nuovi micobatteri” M. goodii (casi successivi ad impianto di pacemaker o ad interventi di chirurgia plastica al seno) M. mageritense (casi conseguenti a liposuzione) M. wolinskyi (casi successivi ad interventi di chirurgia plastica al volto e casi, di origine post-traumatica, responsabili di cellulite)

Mycobacterium marinum Comune nella acque (dolci o salate) e responsabile di infezioni nei pesci Infezioni granulomatose (talvolta sporotricoidi) negli acquariofili (avambraccio e mano) Terapia con amikacina, claritromicina, doxiciclina, etambutolo e sulfametoxazolo

Mycobacterium ulcerans Responsabile dell’ulcera del Buruli, la terza più frequente malattia micobatterica dopo tubercolosi e lebbra Unico micobatterio produttore di tossina Nelle regioni tropicali provoca estese ulcerazioni necrotizzanti, non dolenti, principalmente nei bambini Probabilmente ha il suo serbatoio nelle acque e può essere trasmesso da insetti Terapia chirurgica ricostruttiva

Infezioni osteo-articolari Bersagli: sinovia, guaine tendinee, borsa, tessuto osseo, dischi intervertebrali Conseguenti a fratture aperte, a traumi invasivi o a ferite chirurgiche (soprattutto in cardiochirurgia) Evoluzioni possibili: perdita di funzionalità, gonfiore, formazione di fistola o di granuloma, osteomielite e/o cellulite, necrosi dell’osso Condizioni predisponenti: reumatismo cronico, terapie steroidee

MNT responsabili di infezioni osteo-articolari M. abscessus M. chelonae M. fortuitum M. smegmatis “nuovi micobatteri” M. goodii frequentemente responsabile di osteomielite e/o cellulite in soggetti giovani con fratture aperte M. monacense isolato da una ferita susseguente a trauma con penetrazione di corpo estraneo

Infezioni disseminate Bersaglio: pazienti immunocompromessi AIDS, leucemici, trapiantati, trattamenti steroidei prolungati Sintomi: febbre, perdita di peso, dolori addominali, splenomegalia, diarrea Frequentissime in AIDS fino a pochi anni fa, sono state drasticamente ridimensionate dall’introduzione delle terapie a base di inibitori delle proteasi In aumento i casi relativi agli immunocompromessi HIV-negativi

MNT responsabili di infezioni disseminate M. avium si ritiene che colpisca oltre il 50% dei pazienti con AIDS gravemente immunocompromessi non trattati con anti-retrovirali M. genavense Colpiti soggetti giovani, prevalentemente maschi, con <25 CD4/mL Isolato per lo più da sangue, ma anche da linfonodi e da biopsie duodenali Rarissimo nei soggetti HIV-negativi Incidenza stimata pari al 10% circa delle infezioni non tubercolari disseminate Presentazione clinica sovrapponibile a quella delle infezioni disseminate da MAC Risposta al trattamento simile a quella delle infezioni da MAC M. celatum Responsabile di infezioni disseminate associate, o meno, a patologie polmonari

Mycobacterium genavense Descritto nel 1992 Assenza di sviluppo sui comuni terreni solidi Crescita lentissima in terreno liquido (preferibilmente a pH leggermente acido) Isolamenti, generalmente ripetuti, da sangue, midollo osseo, linfonodo, milza, espettorato Non identificabile con i metodi tradizionali

Mycobacterium celatum Spesso erroneamente identificato come MAC o come M. xenopi Presenza di 3 diversi genotipi Cross-reattività dei genotipi 1 e 3 con M. tuberculosis complex Resistenza intrinseca alla rifampicina, sensibilità alla claritromicina Negli HIV-positivi all’infezione disseminata si associa spesso anche la localizzazione polmonare Negli HIV-negativi può essere responsabile di infezioni polmonari Presente nel suolo e nelle acque

Sepsi Sono stati segnalati vari casi di sepsi da catetere dovuti a micobatteri a crescita rapida M. immunogenum (casi in soggetti con trapianto di midollo osseo, leucemici, portatori di pacemaker)

Criteri diagnostici di micobatteriosi Requisiti: Impedire una diagnosi ritardata, con conseguente progressione della malattia Evitare di sottoporre a trattamenti potenzialmente tossici, soggetti che non ne hanno necessità Le micobatteriosi non sono malattie acute, né contagiose, vi è quindi tutto il tempo sia per raccogliere sufficienti dati batteriologici sia per la necessaria riflessione

Micobatteriosi: difficoltà diagnostiche Nella maggior parte dei casi di malattia polmonare in soggetti immunocompetenti si sono presenti preesistenti patologie a carico dell’apparato respiratorio . In questi pazienti non è facile stabilire il limite tra colonizzazione prolungata e malattia vera e propria La diagnosi deve essere tuttavia accurata per una serie di importanti implicazioni

Criteri diagnostici di micobatteriosi Alla diagnosi di micobatteriosi non consegue necessariamente l’instaurazione della terapia Questa decisione può dipendere dalla specie micobatterica isolata I casi in cui la diagnosi è dubbia o quelli in cui la terapia non viene iniziata, necessitano di attento monitoraggio clinico

Criteri diagnostici di micobatteriosi ATS 1) Clinici (tutti necessari) Sintomi polmonari Presenza di noduli o cavità al radiogramma o alla TC, bronchiectasie multifocali alla HRTC Esclusione di altre possibili cause 2) Microbiologici (almeno uno) Colture positive da almeno due diversi campioni di espettorato Coltura positiva da almeno un broncoaspirato o BAL

Criteri diagnostici di micobatteriosi ATS Una biopsia transbronchiale o polmonare che evidenzi caratteristiche istopatologiche patognomoniche (granulomi e/o bacilli alcol-acido resistenti) e che risulti positiva alla coltura per MNT, oppure una biopsia transbronchiale o polmonare che evidenzi caratteristiche istopatologiche patognomoniche associata ad uno o più escreati o a BAL positivi in coltura per MNT

Ruolo dei test cutanei Gli antigeni specifici per i NTM sono difficilmente reperibili ed esiste una ampia reattività crociata con la tubercolina, il loro impiego è stato quindi abbandonato

Ruolo dei test Interferonici Uno studio recente suggerisce che i test IGRA, che utilizzano antigeni altamente specifici per il MT, possono essere di utilità nel distinguere la TB attiva dalla Micobatteriosi. Il ruolo di questi test, in questa patologia, è comunque ancora da definire

Ruolo della diagnostica per immagini La CT apporta un importante contributo nella diagnosi di micobatteriosi e andrebbe sempre eseguita, non solo per avvalorare il sospetto clinico, ma anche come indispensabile strumento di monitoraggio dei casi tenuti in “osservazione”.

Conclusioni Il significato clinico deve essere sempre provato! Nei pazienti con AIDS la grande maggioranza delle infezioni da micobatteri sono disseminate, il loro numero si è drasticamente ridotto con l’introduzione dei farmaci anti-retrovirali Nei pazienti HIV-negativi i micobatteri a crescita lenta sono prevalentemente coinvolti in infezioni polmonari e linfoadeniti i micobatteri a crescita rapida sono prevalentemente responsabili di infezioni cutanee, osteo-articolari e setticemie Il numero di casi dovuti ai “nuovi” micobatteri è certamente sottostimato a causa delle difficoltà di identificazione di questi ultimi Il ruolo dei micobatteri a crescita rapida è certamente più importante di quanto generalmente si pensa La corretta identificazione dell'agente eziologico è indispensabile per l'inquadramento clinico e per la scelta della terapia I sistemi di identificazione convenzionali non permettono il riconoscimento delle specie micobatteriche nuove o comunque rare L'identificazione delle specie per cui non sono disponibili probe commerciali risulta spesso problematica e dovrebbe essere demandata a centri dei riferimento