CdL in Tecniche di Fisiopatologia Cardiocircolatoria
e Perfusione Cardiovascolare
Universitagrave ldquoG drsquoAnnunziordquo di Chieti-Pescara
Anno Accademico 2011-2012 Dottssa Arianna Pompilio
A partire dagli studi di Koch nel XIX secolo e dallrsquoavvento della cosiddetta ldquoteoria dei germirdquo gli scienziati ci hanno abituato a considerare i batteri cosigrave come vengono abitualmente osservati con la microscopia tradizionale
microrganismi separati che fluttuano e si muovono liberamente sospesi in habitat acquosi allrsquointerno ed allrsquoesterno del corpo umano
In realtagrave si tratta di un ldquoequivocordquo e cioegrave colture come quelle da sempre descritte e studiate sono in realtagrave virtualmente assenti in natura
Ersquo stato con lrsquoavvento della microscopia elettronica ed ancor di piugrave di quella confocale che si egrave resa possibile lrsquoosservazione diretta a diversa profonditagrave degli ldquoagglomeratirdquo di batteri e si egrave cominciato a studiare e conoscere le condizioni in cui i microrganismi si organizzano e proliferano realmente
Si egrave iniziato cosigrave a parlare di ldquomicrocolonierdquo e si sono studiati la composizione di queste colonie i complessi rapporti che regolano i batteri allrsquointerno di esse e la loro rilevanza nelle contaminazioni ambientali ed in patologia umana
BIOFILM Introduzione
BIOFILM Introduzione
La crescita rapida libera caratteristica delle colture artificiali egrave una crescita planctonica
Ma nella maggior parte dei casi in natura i batteri crescono in forma sessile adesi a superfici
BIOFILM Introduzione
In presenza di superfici umide a cui aderire molti microrganismi si organizzano in biofilm
Qualunque superficie immersa egrave un substrato ideale per la colonizzazione microbica percheacute vi si adsorbono i nutrienti grazie
alla tensione superficiale che li spinge allrsquointerfaccia
adese in maniera irreversibile ad un substrato (biotico od abiotico)
immerse in una matrice polimerica extracellulare (ldquoglicocalicerdquo o ldquoslimerdquo) di derivazione cellulare generalmente di natura polisaccaridica
con fenotipo ldquoalteratordquo (per ridotta velocitagrave di crescita e per la particolare regolazione genica)
protette dalla risposta dellrsquoospite dallrsquoazione di agenti antimicrobici e da condizioni ambientali sfavorevoli
Biofilm Definizione
Comunitagrave di natura microbica (batterica o fungina) formata da cellule
S aureus biofilm
P aeruginosa biofilm
C albicans biofilm
Biofilm Produzione su superfici abiotiche
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Protesi ortopediche
Cateteri vascolari
Protesi dentarie
DISPO
SITIVI M
EDICI I
MPI
ANTABILI
Lenti a contatto Valvole cardiache Protesi ortopediche Cateteri vascolari Impianti dentali
SEM Biofilm prodotto da S aureus
su elastomero di silicone
Biofilm Produzione su superfici abiotiche (cateteri)
SEM Biofilm formato da C albicans sulla parete di
catetere Notare la presenza di copiosa matrice
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Biofilm Produzione su superfici abiotiche
Biofilm di Staphylococcus epidermidis su corpi estranei
catetere
pacemaker
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TEM Microcolonie (freccia) in dotto prostatico di
paziente affetto da prostatite cronica da E coli
Biofilm Produzione su superfici biotiche (epiteli)
9
Biofilm impatto multidisciplinare
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Ambientale
Industriale
Clinico
Biofilm vantaggio evolutivo per i microrganismi
Lrsquoecosistema ldquobiofilmrdquo rappresenta un vantaggio evolutivo per i microrganismi che lo compongono risultando protetti da variazioni di
pH
Temperatura
Umiditagrave
radiazioni ultraviolette
La stretta vicinanza dei microrganismi nel biofilm facilita lo sviluppo di interazioni cellula-cellula
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Formazione di Biofilm
La formazione di biofilm egrave un processo multifasico che si articola in 5 fasi fondamentali
1 attacco reversibile al substrato 2 adesione irreversibile 3 aggregazione 4 crescita e maturazione 5 distacco
FASE di ADESIONE Puograve essere distinta in 2 fasi principali
1 Nella prima fase i batteri rallentano il loro movimento ed iniziano ad aderire dapprima in maniera ancora reversibile a superfici che possono essere strutture inorganiche superfici mucose o anche altri microrganismi giagrave adesi a qualsiasi di queste superfici
2 Nella seconda fase si realizza la vera e propria adesione intercellulare stadio irreversibile punto di partenza per realizzare la complessa architettura dei biofilm
Lrsquoadesione egrave condizionata dalle proprietagrave chimico fisiche
dellrsquo AMBIENTE
del SUBSTRATO
del BATTERIO
Formazione di Biofilm Adesione
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
AMBIENTE
Lrsquointerfaccia solido-liquido tra una superficie ed un terreno acquoso (acqua sangue) costituisce lrsquoambiente ideale per lrsquoadesione e la crescita dei microrganismi Il pH i livelli nutritivi i cationi (Na+ Ca2+ Fe2+) e la
temperatura del mezzo acquoso possono influenzare lrsquoadesivitagrave batterica Molto importanti sono anche le forze
idrodinamiche del mezzo acquoso i batteri formano biofilms preferibilmente in presenza di forti forze di taglio I biofilms che si formano in presenza di basse forze di taglio mostrano scarsa coesione e vanno piugrave facilmente incontro a frammentazione mentre quelli soggetti a forze piugrave alte sono notevolmente piugrave compatti e resistenti
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
SUBSTRATO
Lrsquoadesione egrave maggiore sulle superfici rugose piuttosto che su quelle lisce Lrsquoadesione batterica iniziale dipende dalle interazioni a
lungo raggio tra batteri e superficie Molti biomateriali comunemente utilizzati per i dispositivi intravascolari risultano idrofobici (facilitano cosigrave lrsquoadesione iniziale aspecifica e reversibile alla quale fa seguito lrsquoadesione specifica mediata da adesine che fissano fortemente i microrganismi alla superficie dei biomateriali) I microrganismi aderiscono piugrave rapidamente a superfici
idrofobiche non polari come il teflon piugrave che a materiali idrofilici come vetro o metallo (le interazioni idrofobiche superano le forze repulsive presenti tra cellula e substrato permettendo cosigrave lrsquoadesione)
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
BATTERIO
Le ADESINE (proteine di superficie presenti nei batteri allrsquoestremo terminale di pili e flagelli) permettono al batterio di legarsi alla membrana delle cellule eucariotiche o a proteine della matrice intercellulare Lrsquo IDROFOBICITAgrave cellulare di superficie egrave importante
nellrsquoadesione percheacute quando due superfici idrofobiche interagiscono in ambiente acquoso tendono a restare adese rimuovendo le molecole drsquoacqua presenti tra di loro La maggior parte dei batteri egrave carica negativamente ma presenta componenti di superficie idrofobiche (fimbrie) le quali contribuiscono a superare lrsquoiniziale barriera elettrostatica esistente tra cellule batteriche e substrato La MOTILITArsquo dovuta alla presenza di flagelli favorisce
lrsquoincontro del microrganismo con la superficie e quindi formazione piugrave rapida di biofilm
Questo stadio consiste nella aggregazione cellulare con formazione di
ldquomicrocolonierdquo
Fusione delle microcolonie e formazione di una struttura viscoelastica altamente idratata eterogenea nello spazio e nel tempo Strutture a ldquofungordquo o ldquotorrerdquo formate da
cellule (15) immerse in una matrice esopolisaccaridica (85)
deformazione ed oscillazione delle microcolonie indotte da forze di taglio
Tra le microcolonie e la matrice si insinuano ldquocanali drsquoacquardquo con flusso convettivo che permettono la diffusione dei nutrienti e dellrsquoossigeno
Formazione di Biofilm Aggregazione e maturazione
FASE di AGGREGAZIONE e MATURAZIONE
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Formazione di Biofilm Distacco e dispersione
FASE di DISTACCO e DISPERSIONE
Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici
frammentazione della microcolonia
distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)
Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni
Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
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Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
A partire dagli studi di Koch nel XIX secolo e dallrsquoavvento della cosiddetta ldquoteoria dei germirdquo gli scienziati ci hanno abituato a considerare i batteri cosigrave come vengono abitualmente osservati con la microscopia tradizionale
microrganismi separati che fluttuano e si muovono liberamente sospesi in habitat acquosi allrsquointerno ed allrsquoesterno del corpo umano
In realtagrave si tratta di un ldquoequivocordquo e cioegrave colture come quelle da sempre descritte e studiate sono in realtagrave virtualmente assenti in natura
Ersquo stato con lrsquoavvento della microscopia elettronica ed ancor di piugrave di quella confocale che si egrave resa possibile lrsquoosservazione diretta a diversa profonditagrave degli ldquoagglomeratirdquo di batteri e si egrave cominciato a studiare e conoscere le condizioni in cui i microrganismi si organizzano e proliferano realmente
Si egrave iniziato cosigrave a parlare di ldquomicrocolonierdquo e si sono studiati la composizione di queste colonie i complessi rapporti che regolano i batteri allrsquointerno di esse e la loro rilevanza nelle contaminazioni ambientali ed in patologia umana
BIOFILM Introduzione
BIOFILM Introduzione
La crescita rapida libera caratteristica delle colture artificiali egrave una crescita planctonica
Ma nella maggior parte dei casi in natura i batteri crescono in forma sessile adesi a superfici
BIOFILM Introduzione
In presenza di superfici umide a cui aderire molti microrganismi si organizzano in biofilm
Qualunque superficie immersa egrave un substrato ideale per la colonizzazione microbica percheacute vi si adsorbono i nutrienti grazie
alla tensione superficiale che li spinge allrsquointerfaccia
adese in maniera irreversibile ad un substrato (biotico od abiotico)
immerse in una matrice polimerica extracellulare (ldquoglicocalicerdquo o ldquoslimerdquo) di derivazione cellulare generalmente di natura polisaccaridica
con fenotipo ldquoalteratordquo (per ridotta velocitagrave di crescita e per la particolare regolazione genica)
protette dalla risposta dellrsquoospite dallrsquoazione di agenti antimicrobici e da condizioni ambientali sfavorevoli
Biofilm Definizione
Comunitagrave di natura microbica (batterica o fungina) formata da cellule
S aureus biofilm
P aeruginosa biofilm
C albicans biofilm
Biofilm Produzione su superfici abiotiche
6
Protesi ortopediche
Cateteri vascolari
Protesi dentarie
DISPO
SITIVI M
EDICI I
MPI
ANTABILI
Lenti a contatto Valvole cardiache Protesi ortopediche Cateteri vascolari Impianti dentali
SEM Biofilm prodotto da S aureus
su elastomero di silicone
Biofilm Produzione su superfici abiotiche (cateteri)
SEM Biofilm formato da C albicans sulla parete di
catetere Notare la presenza di copiosa matrice
7
Biofilm Produzione su superfici abiotiche
Biofilm di Staphylococcus epidermidis su corpi estranei
catetere
pacemaker
9
TEM Microcolonie (freccia) in dotto prostatico di
paziente affetto da prostatite cronica da E coli
Biofilm Produzione su superfici biotiche (epiteli)
9
Biofilm impatto multidisciplinare
10
Ambientale
Industriale
Clinico
Biofilm vantaggio evolutivo per i microrganismi
Lrsquoecosistema ldquobiofilmrdquo rappresenta un vantaggio evolutivo per i microrganismi che lo compongono risultando protetti da variazioni di
pH
Temperatura
Umiditagrave
radiazioni ultraviolette
La stretta vicinanza dei microrganismi nel biofilm facilita lo sviluppo di interazioni cellula-cellula
11
Formazione di Biofilm
La formazione di biofilm egrave un processo multifasico che si articola in 5 fasi fondamentali
1 attacco reversibile al substrato 2 adesione irreversibile 3 aggregazione 4 crescita e maturazione 5 distacco
FASE di ADESIONE Puograve essere distinta in 2 fasi principali
1 Nella prima fase i batteri rallentano il loro movimento ed iniziano ad aderire dapprima in maniera ancora reversibile a superfici che possono essere strutture inorganiche superfici mucose o anche altri microrganismi giagrave adesi a qualsiasi di queste superfici
2 Nella seconda fase si realizza la vera e propria adesione intercellulare stadio irreversibile punto di partenza per realizzare la complessa architettura dei biofilm
Lrsquoadesione egrave condizionata dalle proprietagrave chimico fisiche
dellrsquo AMBIENTE
del SUBSTRATO
del BATTERIO
Formazione di Biofilm Adesione
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
AMBIENTE
Lrsquointerfaccia solido-liquido tra una superficie ed un terreno acquoso (acqua sangue) costituisce lrsquoambiente ideale per lrsquoadesione e la crescita dei microrganismi Il pH i livelli nutritivi i cationi (Na+ Ca2+ Fe2+) e la
temperatura del mezzo acquoso possono influenzare lrsquoadesivitagrave batterica Molto importanti sono anche le forze
idrodinamiche del mezzo acquoso i batteri formano biofilms preferibilmente in presenza di forti forze di taglio I biofilms che si formano in presenza di basse forze di taglio mostrano scarsa coesione e vanno piugrave facilmente incontro a frammentazione mentre quelli soggetti a forze piugrave alte sono notevolmente piugrave compatti e resistenti
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
SUBSTRATO
Lrsquoadesione egrave maggiore sulle superfici rugose piuttosto che su quelle lisce Lrsquoadesione batterica iniziale dipende dalle interazioni a
lungo raggio tra batteri e superficie Molti biomateriali comunemente utilizzati per i dispositivi intravascolari risultano idrofobici (facilitano cosigrave lrsquoadesione iniziale aspecifica e reversibile alla quale fa seguito lrsquoadesione specifica mediata da adesine che fissano fortemente i microrganismi alla superficie dei biomateriali) I microrganismi aderiscono piugrave rapidamente a superfici
idrofobiche non polari come il teflon piugrave che a materiali idrofilici come vetro o metallo (le interazioni idrofobiche superano le forze repulsive presenti tra cellula e substrato permettendo cosigrave lrsquoadesione)
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
BATTERIO
Le ADESINE (proteine di superficie presenti nei batteri allrsquoestremo terminale di pili e flagelli) permettono al batterio di legarsi alla membrana delle cellule eucariotiche o a proteine della matrice intercellulare Lrsquo IDROFOBICITAgrave cellulare di superficie egrave importante
nellrsquoadesione percheacute quando due superfici idrofobiche interagiscono in ambiente acquoso tendono a restare adese rimuovendo le molecole drsquoacqua presenti tra di loro La maggior parte dei batteri egrave carica negativamente ma presenta componenti di superficie idrofobiche (fimbrie) le quali contribuiscono a superare lrsquoiniziale barriera elettrostatica esistente tra cellule batteriche e substrato La MOTILITArsquo dovuta alla presenza di flagelli favorisce
lrsquoincontro del microrganismo con la superficie e quindi formazione piugrave rapida di biofilm
Questo stadio consiste nella aggregazione cellulare con formazione di
ldquomicrocolonierdquo
Fusione delle microcolonie e formazione di una struttura viscoelastica altamente idratata eterogenea nello spazio e nel tempo Strutture a ldquofungordquo o ldquotorrerdquo formate da
cellule (15) immerse in una matrice esopolisaccaridica (85)
deformazione ed oscillazione delle microcolonie indotte da forze di taglio
Tra le microcolonie e la matrice si insinuano ldquocanali drsquoacquardquo con flusso convettivo che permettono la diffusione dei nutrienti e dellrsquoossigeno
Formazione di Biofilm Aggregazione e maturazione
FASE di AGGREGAZIONE e MATURAZIONE
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Formazione di Biofilm Distacco e dispersione
FASE di DISTACCO e DISPERSIONE
Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici
frammentazione della microcolonia
distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)
Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni
Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
BIOFILM Introduzione
La crescita rapida libera caratteristica delle colture artificiali egrave una crescita planctonica
Ma nella maggior parte dei casi in natura i batteri crescono in forma sessile adesi a superfici
BIOFILM Introduzione
In presenza di superfici umide a cui aderire molti microrganismi si organizzano in biofilm
Qualunque superficie immersa egrave un substrato ideale per la colonizzazione microbica percheacute vi si adsorbono i nutrienti grazie
alla tensione superficiale che li spinge allrsquointerfaccia
adese in maniera irreversibile ad un substrato (biotico od abiotico)
immerse in una matrice polimerica extracellulare (ldquoglicocalicerdquo o ldquoslimerdquo) di derivazione cellulare generalmente di natura polisaccaridica
con fenotipo ldquoalteratordquo (per ridotta velocitagrave di crescita e per la particolare regolazione genica)
protette dalla risposta dellrsquoospite dallrsquoazione di agenti antimicrobici e da condizioni ambientali sfavorevoli
Biofilm Definizione
Comunitagrave di natura microbica (batterica o fungina) formata da cellule
S aureus biofilm
P aeruginosa biofilm
C albicans biofilm
Biofilm Produzione su superfici abiotiche
6
Protesi ortopediche
Cateteri vascolari
Protesi dentarie
DISPO
SITIVI M
EDICI I
MPI
ANTABILI
Lenti a contatto Valvole cardiache Protesi ortopediche Cateteri vascolari Impianti dentali
SEM Biofilm prodotto da S aureus
su elastomero di silicone
Biofilm Produzione su superfici abiotiche (cateteri)
SEM Biofilm formato da C albicans sulla parete di
catetere Notare la presenza di copiosa matrice
7
Biofilm Produzione su superfici abiotiche
Biofilm di Staphylococcus epidermidis su corpi estranei
catetere
pacemaker
9
TEM Microcolonie (freccia) in dotto prostatico di
paziente affetto da prostatite cronica da E coli
Biofilm Produzione su superfici biotiche (epiteli)
9
Biofilm impatto multidisciplinare
10
Ambientale
Industriale
Clinico
Biofilm vantaggio evolutivo per i microrganismi
Lrsquoecosistema ldquobiofilmrdquo rappresenta un vantaggio evolutivo per i microrganismi che lo compongono risultando protetti da variazioni di
pH
Temperatura
Umiditagrave
radiazioni ultraviolette
La stretta vicinanza dei microrganismi nel biofilm facilita lo sviluppo di interazioni cellula-cellula
11
Formazione di Biofilm
La formazione di biofilm egrave un processo multifasico che si articola in 5 fasi fondamentali
1 attacco reversibile al substrato 2 adesione irreversibile 3 aggregazione 4 crescita e maturazione 5 distacco
FASE di ADESIONE Puograve essere distinta in 2 fasi principali
1 Nella prima fase i batteri rallentano il loro movimento ed iniziano ad aderire dapprima in maniera ancora reversibile a superfici che possono essere strutture inorganiche superfici mucose o anche altri microrganismi giagrave adesi a qualsiasi di queste superfici
2 Nella seconda fase si realizza la vera e propria adesione intercellulare stadio irreversibile punto di partenza per realizzare la complessa architettura dei biofilm
Lrsquoadesione egrave condizionata dalle proprietagrave chimico fisiche
dellrsquo AMBIENTE
del SUBSTRATO
del BATTERIO
Formazione di Biofilm Adesione
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
AMBIENTE
Lrsquointerfaccia solido-liquido tra una superficie ed un terreno acquoso (acqua sangue) costituisce lrsquoambiente ideale per lrsquoadesione e la crescita dei microrganismi Il pH i livelli nutritivi i cationi (Na+ Ca2+ Fe2+) e la
temperatura del mezzo acquoso possono influenzare lrsquoadesivitagrave batterica Molto importanti sono anche le forze
idrodinamiche del mezzo acquoso i batteri formano biofilms preferibilmente in presenza di forti forze di taglio I biofilms che si formano in presenza di basse forze di taglio mostrano scarsa coesione e vanno piugrave facilmente incontro a frammentazione mentre quelli soggetti a forze piugrave alte sono notevolmente piugrave compatti e resistenti
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
SUBSTRATO
Lrsquoadesione egrave maggiore sulle superfici rugose piuttosto che su quelle lisce Lrsquoadesione batterica iniziale dipende dalle interazioni a
lungo raggio tra batteri e superficie Molti biomateriali comunemente utilizzati per i dispositivi intravascolari risultano idrofobici (facilitano cosigrave lrsquoadesione iniziale aspecifica e reversibile alla quale fa seguito lrsquoadesione specifica mediata da adesine che fissano fortemente i microrganismi alla superficie dei biomateriali) I microrganismi aderiscono piugrave rapidamente a superfici
idrofobiche non polari come il teflon piugrave che a materiali idrofilici come vetro o metallo (le interazioni idrofobiche superano le forze repulsive presenti tra cellula e substrato permettendo cosigrave lrsquoadesione)
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
BATTERIO
Le ADESINE (proteine di superficie presenti nei batteri allrsquoestremo terminale di pili e flagelli) permettono al batterio di legarsi alla membrana delle cellule eucariotiche o a proteine della matrice intercellulare Lrsquo IDROFOBICITAgrave cellulare di superficie egrave importante
nellrsquoadesione percheacute quando due superfici idrofobiche interagiscono in ambiente acquoso tendono a restare adese rimuovendo le molecole drsquoacqua presenti tra di loro La maggior parte dei batteri egrave carica negativamente ma presenta componenti di superficie idrofobiche (fimbrie) le quali contribuiscono a superare lrsquoiniziale barriera elettrostatica esistente tra cellule batteriche e substrato La MOTILITArsquo dovuta alla presenza di flagelli favorisce
lrsquoincontro del microrganismo con la superficie e quindi formazione piugrave rapida di biofilm
Questo stadio consiste nella aggregazione cellulare con formazione di
ldquomicrocolonierdquo
Fusione delle microcolonie e formazione di una struttura viscoelastica altamente idratata eterogenea nello spazio e nel tempo Strutture a ldquofungordquo o ldquotorrerdquo formate da
cellule (15) immerse in una matrice esopolisaccaridica (85)
deformazione ed oscillazione delle microcolonie indotte da forze di taglio
Tra le microcolonie e la matrice si insinuano ldquocanali drsquoacquardquo con flusso convettivo che permettono la diffusione dei nutrienti e dellrsquoossigeno
Formazione di Biofilm Aggregazione e maturazione
FASE di AGGREGAZIONE e MATURAZIONE
18
Formazione di Biofilm Distacco e dispersione
FASE di DISTACCO e DISPERSIONE
Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici
frammentazione della microcolonia
distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)
Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni
Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
BIOFILM Introduzione
In presenza di superfici umide a cui aderire molti microrganismi si organizzano in biofilm
Qualunque superficie immersa egrave un substrato ideale per la colonizzazione microbica percheacute vi si adsorbono i nutrienti grazie
alla tensione superficiale che li spinge allrsquointerfaccia
adese in maniera irreversibile ad un substrato (biotico od abiotico)
immerse in una matrice polimerica extracellulare (ldquoglicocalicerdquo o ldquoslimerdquo) di derivazione cellulare generalmente di natura polisaccaridica
con fenotipo ldquoalteratordquo (per ridotta velocitagrave di crescita e per la particolare regolazione genica)
protette dalla risposta dellrsquoospite dallrsquoazione di agenti antimicrobici e da condizioni ambientali sfavorevoli
Biofilm Definizione
Comunitagrave di natura microbica (batterica o fungina) formata da cellule
S aureus biofilm
P aeruginosa biofilm
C albicans biofilm
Biofilm Produzione su superfici abiotiche
6
Protesi ortopediche
Cateteri vascolari
Protesi dentarie
DISPO
SITIVI M
EDICI I
MPI
ANTABILI
Lenti a contatto Valvole cardiache Protesi ortopediche Cateteri vascolari Impianti dentali
SEM Biofilm prodotto da S aureus
su elastomero di silicone
Biofilm Produzione su superfici abiotiche (cateteri)
SEM Biofilm formato da C albicans sulla parete di
catetere Notare la presenza di copiosa matrice
7
Biofilm Produzione su superfici abiotiche
Biofilm di Staphylococcus epidermidis su corpi estranei
catetere
pacemaker
9
TEM Microcolonie (freccia) in dotto prostatico di
paziente affetto da prostatite cronica da E coli
Biofilm Produzione su superfici biotiche (epiteli)
9
Biofilm impatto multidisciplinare
10
Ambientale
Industriale
Clinico
Biofilm vantaggio evolutivo per i microrganismi
Lrsquoecosistema ldquobiofilmrdquo rappresenta un vantaggio evolutivo per i microrganismi che lo compongono risultando protetti da variazioni di
pH
Temperatura
Umiditagrave
radiazioni ultraviolette
La stretta vicinanza dei microrganismi nel biofilm facilita lo sviluppo di interazioni cellula-cellula
11
Formazione di Biofilm
La formazione di biofilm egrave un processo multifasico che si articola in 5 fasi fondamentali
1 attacco reversibile al substrato 2 adesione irreversibile 3 aggregazione 4 crescita e maturazione 5 distacco
FASE di ADESIONE Puograve essere distinta in 2 fasi principali
1 Nella prima fase i batteri rallentano il loro movimento ed iniziano ad aderire dapprima in maniera ancora reversibile a superfici che possono essere strutture inorganiche superfici mucose o anche altri microrganismi giagrave adesi a qualsiasi di queste superfici
2 Nella seconda fase si realizza la vera e propria adesione intercellulare stadio irreversibile punto di partenza per realizzare la complessa architettura dei biofilm
Lrsquoadesione egrave condizionata dalle proprietagrave chimico fisiche
dellrsquo AMBIENTE
del SUBSTRATO
del BATTERIO
Formazione di Biofilm Adesione
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
AMBIENTE
Lrsquointerfaccia solido-liquido tra una superficie ed un terreno acquoso (acqua sangue) costituisce lrsquoambiente ideale per lrsquoadesione e la crescita dei microrganismi Il pH i livelli nutritivi i cationi (Na+ Ca2+ Fe2+) e la
temperatura del mezzo acquoso possono influenzare lrsquoadesivitagrave batterica Molto importanti sono anche le forze
idrodinamiche del mezzo acquoso i batteri formano biofilms preferibilmente in presenza di forti forze di taglio I biofilms che si formano in presenza di basse forze di taglio mostrano scarsa coesione e vanno piugrave facilmente incontro a frammentazione mentre quelli soggetti a forze piugrave alte sono notevolmente piugrave compatti e resistenti
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
SUBSTRATO
Lrsquoadesione egrave maggiore sulle superfici rugose piuttosto che su quelle lisce Lrsquoadesione batterica iniziale dipende dalle interazioni a
lungo raggio tra batteri e superficie Molti biomateriali comunemente utilizzati per i dispositivi intravascolari risultano idrofobici (facilitano cosigrave lrsquoadesione iniziale aspecifica e reversibile alla quale fa seguito lrsquoadesione specifica mediata da adesine che fissano fortemente i microrganismi alla superficie dei biomateriali) I microrganismi aderiscono piugrave rapidamente a superfici
idrofobiche non polari come il teflon piugrave che a materiali idrofilici come vetro o metallo (le interazioni idrofobiche superano le forze repulsive presenti tra cellula e substrato permettendo cosigrave lrsquoadesione)
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
BATTERIO
Le ADESINE (proteine di superficie presenti nei batteri allrsquoestremo terminale di pili e flagelli) permettono al batterio di legarsi alla membrana delle cellule eucariotiche o a proteine della matrice intercellulare Lrsquo IDROFOBICITAgrave cellulare di superficie egrave importante
nellrsquoadesione percheacute quando due superfici idrofobiche interagiscono in ambiente acquoso tendono a restare adese rimuovendo le molecole drsquoacqua presenti tra di loro La maggior parte dei batteri egrave carica negativamente ma presenta componenti di superficie idrofobiche (fimbrie) le quali contribuiscono a superare lrsquoiniziale barriera elettrostatica esistente tra cellule batteriche e substrato La MOTILITArsquo dovuta alla presenza di flagelli favorisce
lrsquoincontro del microrganismo con la superficie e quindi formazione piugrave rapida di biofilm
Questo stadio consiste nella aggregazione cellulare con formazione di
ldquomicrocolonierdquo
Fusione delle microcolonie e formazione di una struttura viscoelastica altamente idratata eterogenea nello spazio e nel tempo Strutture a ldquofungordquo o ldquotorrerdquo formate da
cellule (15) immerse in una matrice esopolisaccaridica (85)
deformazione ed oscillazione delle microcolonie indotte da forze di taglio
Tra le microcolonie e la matrice si insinuano ldquocanali drsquoacquardquo con flusso convettivo che permettono la diffusione dei nutrienti e dellrsquoossigeno
Formazione di Biofilm Aggregazione e maturazione
FASE di AGGREGAZIONE e MATURAZIONE
18
Formazione di Biofilm Distacco e dispersione
FASE di DISTACCO e DISPERSIONE
Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici
frammentazione della microcolonia
distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)
Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni
Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
adese in maniera irreversibile ad un substrato (biotico od abiotico)
immerse in una matrice polimerica extracellulare (ldquoglicocalicerdquo o ldquoslimerdquo) di derivazione cellulare generalmente di natura polisaccaridica
con fenotipo ldquoalteratordquo (per ridotta velocitagrave di crescita e per la particolare regolazione genica)
protette dalla risposta dellrsquoospite dallrsquoazione di agenti antimicrobici e da condizioni ambientali sfavorevoli
Biofilm Definizione
Comunitagrave di natura microbica (batterica o fungina) formata da cellule
S aureus biofilm
P aeruginosa biofilm
C albicans biofilm
Biofilm Produzione su superfici abiotiche
6
Protesi ortopediche
Cateteri vascolari
Protesi dentarie
DISPO
SITIVI M
EDICI I
MPI
ANTABILI
Lenti a contatto Valvole cardiache Protesi ortopediche Cateteri vascolari Impianti dentali
SEM Biofilm prodotto da S aureus
su elastomero di silicone
Biofilm Produzione su superfici abiotiche (cateteri)
SEM Biofilm formato da C albicans sulla parete di
catetere Notare la presenza di copiosa matrice
7
Biofilm Produzione su superfici abiotiche
Biofilm di Staphylococcus epidermidis su corpi estranei
catetere
pacemaker
9
TEM Microcolonie (freccia) in dotto prostatico di
paziente affetto da prostatite cronica da E coli
Biofilm Produzione su superfici biotiche (epiteli)
9
Biofilm impatto multidisciplinare
10
Ambientale
Industriale
Clinico
Biofilm vantaggio evolutivo per i microrganismi
Lrsquoecosistema ldquobiofilmrdquo rappresenta un vantaggio evolutivo per i microrganismi che lo compongono risultando protetti da variazioni di
pH
Temperatura
Umiditagrave
radiazioni ultraviolette
La stretta vicinanza dei microrganismi nel biofilm facilita lo sviluppo di interazioni cellula-cellula
11
Formazione di Biofilm
La formazione di biofilm egrave un processo multifasico che si articola in 5 fasi fondamentali
1 attacco reversibile al substrato 2 adesione irreversibile 3 aggregazione 4 crescita e maturazione 5 distacco
FASE di ADESIONE Puograve essere distinta in 2 fasi principali
1 Nella prima fase i batteri rallentano il loro movimento ed iniziano ad aderire dapprima in maniera ancora reversibile a superfici che possono essere strutture inorganiche superfici mucose o anche altri microrganismi giagrave adesi a qualsiasi di queste superfici
2 Nella seconda fase si realizza la vera e propria adesione intercellulare stadio irreversibile punto di partenza per realizzare la complessa architettura dei biofilm
Lrsquoadesione egrave condizionata dalle proprietagrave chimico fisiche
dellrsquo AMBIENTE
del SUBSTRATO
del BATTERIO
Formazione di Biofilm Adesione
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
AMBIENTE
Lrsquointerfaccia solido-liquido tra una superficie ed un terreno acquoso (acqua sangue) costituisce lrsquoambiente ideale per lrsquoadesione e la crescita dei microrganismi Il pH i livelli nutritivi i cationi (Na+ Ca2+ Fe2+) e la
temperatura del mezzo acquoso possono influenzare lrsquoadesivitagrave batterica Molto importanti sono anche le forze
idrodinamiche del mezzo acquoso i batteri formano biofilms preferibilmente in presenza di forti forze di taglio I biofilms che si formano in presenza di basse forze di taglio mostrano scarsa coesione e vanno piugrave facilmente incontro a frammentazione mentre quelli soggetti a forze piugrave alte sono notevolmente piugrave compatti e resistenti
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
SUBSTRATO
Lrsquoadesione egrave maggiore sulle superfici rugose piuttosto che su quelle lisce Lrsquoadesione batterica iniziale dipende dalle interazioni a
lungo raggio tra batteri e superficie Molti biomateriali comunemente utilizzati per i dispositivi intravascolari risultano idrofobici (facilitano cosigrave lrsquoadesione iniziale aspecifica e reversibile alla quale fa seguito lrsquoadesione specifica mediata da adesine che fissano fortemente i microrganismi alla superficie dei biomateriali) I microrganismi aderiscono piugrave rapidamente a superfici
idrofobiche non polari come il teflon piugrave che a materiali idrofilici come vetro o metallo (le interazioni idrofobiche superano le forze repulsive presenti tra cellula e substrato permettendo cosigrave lrsquoadesione)
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
BATTERIO
Le ADESINE (proteine di superficie presenti nei batteri allrsquoestremo terminale di pili e flagelli) permettono al batterio di legarsi alla membrana delle cellule eucariotiche o a proteine della matrice intercellulare Lrsquo IDROFOBICITAgrave cellulare di superficie egrave importante
nellrsquoadesione percheacute quando due superfici idrofobiche interagiscono in ambiente acquoso tendono a restare adese rimuovendo le molecole drsquoacqua presenti tra di loro La maggior parte dei batteri egrave carica negativamente ma presenta componenti di superficie idrofobiche (fimbrie) le quali contribuiscono a superare lrsquoiniziale barriera elettrostatica esistente tra cellule batteriche e substrato La MOTILITArsquo dovuta alla presenza di flagelli favorisce
lrsquoincontro del microrganismo con la superficie e quindi formazione piugrave rapida di biofilm
Questo stadio consiste nella aggregazione cellulare con formazione di
ldquomicrocolonierdquo
Fusione delle microcolonie e formazione di una struttura viscoelastica altamente idratata eterogenea nello spazio e nel tempo Strutture a ldquofungordquo o ldquotorrerdquo formate da
cellule (15) immerse in una matrice esopolisaccaridica (85)
deformazione ed oscillazione delle microcolonie indotte da forze di taglio
Tra le microcolonie e la matrice si insinuano ldquocanali drsquoacquardquo con flusso convettivo che permettono la diffusione dei nutrienti e dellrsquoossigeno
Formazione di Biofilm Aggregazione e maturazione
FASE di AGGREGAZIONE e MATURAZIONE
18
Formazione di Biofilm Distacco e dispersione
FASE di DISTACCO e DISPERSIONE
Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici
frammentazione della microcolonia
distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)
Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni
Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Biofilm Produzione su superfici abiotiche
6
Protesi ortopediche
Cateteri vascolari
Protesi dentarie
DISPO
SITIVI M
EDICI I
MPI
ANTABILI
Lenti a contatto Valvole cardiache Protesi ortopediche Cateteri vascolari Impianti dentali
SEM Biofilm prodotto da S aureus
su elastomero di silicone
Biofilm Produzione su superfici abiotiche (cateteri)
SEM Biofilm formato da C albicans sulla parete di
catetere Notare la presenza di copiosa matrice
7
Biofilm Produzione su superfici abiotiche
Biofilm di Staphylococcus epidermidis su corpi estranei
catetere
pacemaker
9
TEM Microcolonie (freccia) in dotto prostatico di
paziente affetto da prostatite cronica da E coli
Biofilm Produzione su superfici biotiche (epiteli)
9
Biofilm impatto multidisciplinare
10
Ambientale
Industriale
Clinico
Biofilm vantaggio evolutivo per i microrganismi
Lrsquoecosistema ldquobiofilmrdquo rappresenta un vantaggio evolutivo per i microrganismi che lo compongono risultando protetti da variazioni di
pH
Temperatura
Umiditagrave
radiazioni ultraviolette
La stretta vicinanza dei microrganismi nel biofilm facilita lo sviluppo di interazioni cellula-cellula
11
Formazione di Biofilm
La formazione di biofilm egrave un processo multifasico che si articola in 5 fasi fondamentali
1 attacco reversibile al substrato 2 adesione irreversibile 3 aggregazione 4 crescita e maturazione 5 distacco
FASE di ADESIONE Puograve essere distinta in 2 fasi principali
1 Nella prima fase i batteri rallentano il loro movimento ed iniziano ad aderire dapprima in maniera ancora reversibile a superfici che possono essere strutture inorganiche superfici mucose o anche altri microrganismi giagrave adesi a qualsiasi di queste superfici
2 Nella seconda fase si realizza la vera e propria adesione intercellulare stadio irreversibile punto di partenza per realizzare la complessa architettura dei biofilm
Lrsquoadesione egrave condizionata dalle proprietagrave chimico fisiche
dellrsquo AMBIENTE
del SUBSTRATO
del BATTERIO
Formazione di Biofilm Adesione
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
AMBIENTE
Lrsquointerfaccia solido-liquido tra una superficie ed un terreno acquoso (acqua sangue) costituisce lrsquoambiente ideale per lrsquoadesione e la crescita dei microrganismi Il pH i livelli nutritivi i cationi (Na+ Ca2+ Fe2+) e la
temperatura del mezzo acquoso possono influenzare lrsquoadesivitagrave batterica Molto importanti sono anche le forze
idrodinamiche del mezzo acquoso i batteri formano biofilms preferibilmente in presenza di forti forze di taglio I biofilms che si formano in presenza di basse forze di taglio mostrano scarsa coesione e vanno piugrave facilmente incontro a frammentazione mentre quelli soggetti a forze piugrave alte sono notevolmente piugrave compatti e resistenti
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
SUBSTRATO
Lrsquoadesione egrave maggiore sulle superfici rugose piuttosto che su quelle lisce Lrsquoadesione batterica iniziale dipende dalle interazioni a
lungo raggio tra batteri e superficie Molti biomateriali comunemente utilizzati per i dispositivi intravascolari risultano idrofobici (facilitano cosigrave lrsquoadesione iniziale aspecifica e reversibile alla quale fa seguito lrsquoadesione specifica mediata da adesine che fissano fortemente i microrganismi alla superficie dei biomateriali) I microrganismi aderiscono piugrave rapidamente a superfici
idrofobiche non polari come il teflon piugrave che a materiali idrofilici come vetro o metallo (le interazioni idrofobiche superano le forze repulsive presenti tra cellula e substrato permettendo cosigrave lrsquoadesione)
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
BATTERIO
Le ADESINE (proteine di superficie presenti nei batteri allrsquoestremo terminale di pili e flagelli) permettono al batterio di legarsi alla membrana delle cellule eucariotiche o a proteine della matrice intercellulare Lrsquo IDROFOBICITAgrave cellulare di superficie egrave importante
nellrsquoadesione percheacute quando due superfici idrofobiche interagiscono in ambiente acquoso tendono a restare adese rimuovendo le molecole drsquoacqua presenti tra di loro La maggior parte dei batteri egrave carica negativamente ma presenta componenti di superficie idrofobiche (fimbrie) le quali contribuiscono a superare lrsquoiniziale barriera elettrostatica esistente tra cellule batteriche e substrato La MOTILITArsquo dovuta alla presenza di flagelli favorisce
lrsquoincontro del microrganismo con la superficie e quindi formazione piugrave rapida di biofilm
Questo stadio consiste nella aggregazione cellulare con formazione di
ldquomicrocolonierdquo
Fusione delle microcolonie e formazione di una struttura viscoelastica altamente idratata eterogenea nello spazio e nel tempo Strutture a ldquofungordquo o ldquotorrerdquo formate da
cellule (15) immerse in una matrice esopolisaccaridica (85)
deformazione ed oscillazione delle microcolonie indotte da forze di taglio
Tra le microcolonie e la matrice si insinuano ldquocanali drsquoacquardquo con flusso convettivo che permettono la diffusione dei nutrienti e dellrsquoossigeno
Formazione di Biofilm Aggregazione e maturazione
FASE di AGGREGAZIONE e MATURAZIONE
18
Formazione di Biofilm Distacco e dispersione
FASE di DISTACCO e DISPERSIONE
Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici
frammentazione della microcolonia
distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)
Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni
Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
SEM Biofilm prodotto da S aureus
su elastomero di silicone
Biofilm Produzione su superfici abiotiche (cateteri)
SEM Biofilm formato da C albicans sulla parete di
catetere Notare la presenza di copiosa matrice
7
Biofilm Produzione su superfici abiotiche
Biofilm di Staphylococcus epidermidis su corpi estranei
catetere
pacemaker
9
TEM Microcolonie (freccia) in dotto prostatico di
paziente affetto da prostatite cronica da E coli
Biofilm Produzione su superfici biotiche (epiteli)
9
Biofilm impatto multidisciplinare
10
Ambientale
Industriale
Clinico
Biofilm vantaggio evolutivo per i microrganismi
Lrsquoecosistema ldquobiofilmrdquo rappresenta un vantaggio evolutivo per i microrganismi che lo compongono risultando protetti da variazioni di
pH
Temperatura
Umiditagrave
radiazioni ultraviolette
La stretta vicinanza dei microrganismi nel biofilm facilita lo sviluppo di interazioni cellula-cellula
11
Formazione di Biofilm
La formazione di biofilm egrave un processo multifasico che si articola in 5 fasi fondamentali
1 attacco reversibile al substrato 2 adesione irreversibile 3 aggregazione 4 crescita e maturazione 5 distacco
FASE di ADESIONE Puograve essere distinta in 2 fasi principali
1 Nella prima fase i batteri rallentano il loro movimento ed iniziano ad aderire dapprima in maniera ancora reversibile a superfici che possono essere strutture inorganiche superfici mucose o anche altri microrganismi giagrave adesi a qualsiasi di queste superfici
2 Nella seconda fase si realizza la vera e propria adesione intercellulare stadio irreversibile punto di partenza per realizzare la complessa architettura dei biofilm
Lrsquoadesione egrave condizionata dalle proprietagrave chimico fisiche
dellrsquo AMBIENTE
del SUBSTRATO
del BATTERIO
Formazione di Biofilm Adesione
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
AMBIENTE
Lrsquointerfaccia solido-liquido tra una superficie ed un terreno acquoso (acqua sangue) costituisce lrsquoambiente ideale per lrsquoadesione e la crescita dei microrganismi Il pH i livelli nutritivi i cationi (Na+ Ca2+ Fe2+) e la
temperatura del mezzo acquoso possono influenzare lrsquoadesivitagrave batterica Molto importanti sono anche le forze
idrodinamiche del mezzo acquoso i batteri formano biofilms preferibilmente in presenza di forti forze di taglio I biofilms che si formano in presenza di basse forze di taglio mostrano scarsa coesione e vanno piugrave facilmente incontro a frammentazione mentre quelli soggetti a forze piugrave alte sono notevolmente piugrave compatti e resistenti
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
SUBSTRATO
Lrsquoadesione egrave maggiore sulle superfici rugose piuttosto che su quelle lisce Lrsquoadesione batterica iniziale dipende dalle interazioni a
lungo raggio tra batteri e superficie Molti biomateriali comunemente utilizzati per i dispositivi intravascolari risultano idrofobici (facilitano cosigrave lrsquoadesione iniziale aspecifica e reversibile alla quale fa seguito lrsquoadesione specifica mediata da adesine che fissano fortemente i microrganismi alla superficie dei biomateriali) I microrganismi aderiscono piugrave rapidamente a superfici
idrofobiche non polari come il teflon piugrave che a materiali idrofilici come vetro o metallo (le interazioni idrofobiche superano le forze repulsive presenti tra cellula e substrato permettendo cosigrave lrsquoadesione)
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
BATTERIO
Le ADESINE (proteine di superficie presenti nei batteri allrsquoestremo terminale di pili e flagelli) permettono al batterio di legarsi alla membrana delle cellule eucariotiche o a proteine della matrice intercellulare Lrsquo IDROFOBICITAgrave cellulare di superficie egrave importante
nellrsquoadesione percheacute quando due superfici idrofobiche interagiscono in ambiente acquoso tendono a restare adese rimuovendo le molecole drsquoacqua presenti tra di loro La maggior parte dei batteri egrave carica negativamente ma presenta componenti di superficie idrofobiche (fimbrie) le quali contribuiscono a superare lrsquoiniziale barriera elettrostatica esistente tra cellule batteriche e substrato La MOTILITArsquo dovuta alla presenza di flagelli favorisce
lrsquoincontro del microrganismo con la superficie e quindi formazione piugrave rapida di biofilm
Questo stadio consiste nella aggregazione cellulare con formazione di
ldquomicrocolonierdquo
Fusione delle microcolonie e formazione di una struttura viscoelastica altamente idratata eterogenea nello spazio e nel tempo Strutture a ldquofungordquo o ldquotorrerdquo formate da
cellule (15) immerse in una matrice esopolisaccaridica (85)
deformazione ed oscillazione delle microcolonie indotte da forze di taglio
Tra le microcolonie e la matrice si insinuano ldquocanali drsquoacquardquo con flusso convettivo che permettono la diffusione dei nutrienti e dellrsquoossigeno
Formazione di Biofilm Aggregazione e maturazione
FASE di AGGREGAZIONE e MATURAZIONE
18
Formazione di Biofilm Distacco e dispersione
FASE di DISTACCO e DISPERSIONE
Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici
frammentazione della microcolonia
distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)
Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni
Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Biofilm Produzione su superfici abiotiche
Biofilm di Staphylococcus epidermidis su corpi estranei
catetere
pacemaker
9
TEM Microcolonie (freccia) in dotto prostatico di
paziente affetto da prostatite cronica da E coli
Biofilm Produzione su superfici biotiche (epiteli)
9
Biofilm impatto multidisciplinare
10
Ambientale
Industriale
Clinico
Biofilm vantaggio evolutivo per i microrganismi
Lrsquoecosistema ldquobiofilmrdquo rappresenta un vantaggio evolutivo per i microrganismi che lo compongono risultando protetti da variazioni di
pH
Temperatura
Umiditagrave
radiazioni ultraviolette
La stretta vicinanza dei microrganismi nel biofilm facilita lo sviluppo di interazioni cellula-cellula
11
Formazione di Biofilm
La formazione di biofilm egrave un processo multifasico che si articola in 5 fasi fondamentali
1 attacco reversibile al substrato 2 adesione irreversibile 3 aggregazione 4 crescita e maturazione 5 distacco
FASE di ADESIONE Puograve essere distinta in 2 fasi principali
1 Nella prima fase i batteri rallentano il loro movimento ed iniziano ad aderire dapprima in maniera ancora reversibile a superfici che possono essere strutture inorganiche superfici mucose o anche altri microrganismi giagrave adesi a qualsiasi di queste superfici
2 Nella seconda fase si realizza la vera e propria adesione intercellulare stadio irreversibile punto di partenza per realizzare la complessa architettura dei biofilm
Lrsquoadesione egrave condizionata dalle proprietagrave chimico fisiche
dellrsquo AMBIENTE
del SUBSTRATO
del BATTERIO
Formazione di Biofilm Adesione
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
AMBIENTE
Lrsquointerfaccia solido-liquido tra una superficie ed un terreno acquoso (acqua sangue) costituisce lrsquoambiente ideale per lrsquoadesione e la crescita dei microrganismi Il pH i livelli nutritivi i cationi (Na+ Ca2+ Fe2+) e la
temperatura del mezzo acquoso possono influenzare lrsquoadesivitagrave batterica Molto importanti sono anche le forze
idrodinamiche del mezzo acquoso i batteri formano biofilms preferibilmente in presenza di forti forze di taglio I biofilms che si formano in presenza di basse forze di taglio mostrano scarsa coesione e vanno piugrave facilmente incontro a frammentazione mentre quelli soggetti a forze piugrave alte sono notevolmente piugrave compatti e resistenti
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
SUBSTRATO
Lrsquoadesione egrave maggiore sulle superfici rugose piuttosto che su quelle lisce Lrsquoadesione batterica iniziale dipende dalle interazioni a
lungo raggio tra batteri e superficie Molti biomateriali comunemente utilizzati per i dispositivi intravascolari risultano idrofobici (facilitano cosigrave lrsquoadesione iniziale aspecifica e reversibile alla quale fa seguito lrsquoadesione specifica mediata da adesine che fissano fortemente i microrganismi alla superficie dei biomateriali) I microrganismi aderiscono piugrave rapidamente a superfici
idrofobiche non polari come il teflon piugrave che a materiali idrofilici come vetro o metallo (le interazioni idrofobiche superano le forze repulsive presenti tra cellula e substrato permettendo cosigrave lrsquoadesione)
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
BATTERIO
Le ADESINE (proteine di superficie presenti nei batteri allrsquoestremo terminale di pili e flagelli) permettono al batterio di legarsi alla membrana delle cellule eucariotiche o a proteine della matrice intercellulare Lrsquo IDROFOBICITAgrave cellulare di superficie egrave importante
nellrsquoadesione percheacute quando due superfici idrofobiche interagiscono in ambiente acquoso tendono a restare adese rimuovendo le molecole drsquoacqua presenti tra di loro La maggior parte dei batteri egrave carica negativamente ma presenta componenti di superficie idrofobiche (fimbrie) le quali contribuiscono a superare lrsquoiniziale barriera elettrostatica esistente tra cellule batteriche e substrato La MOTILITArsquo dovuta alla presenza di flagelli favorisce
lrsquoincontro del microrganismo con la superficie e quindi formazione piugrave rapida di biofilm
Questo stadio consiste nella aggregazione cellulare con formazione di
ldquomicrocolonierdquo
Fusione delle microcolonie e formazione di una struttura viscoelastica altamente idratata eterogenea nello spazio e nel tempo Strutture a ldquofungordquo o ldquotorrerdquo formate da
cellule (15) immerse in una matrice esopolisaccaridica (85)
deformazione ed oscillazione delle microcolonie indotte da forze di taglio
Tra le microcolonie e la matrice si insinuano ldquocanali drsquoacquardquo con flusso convettivo che permettono la diffusione dei nutrienti e dellrsquoossigeno
Formazione di Biofilm Aggregazione e maturazione
FASE di AGGREGAZIONE e MATURAZIONE
18
Formazione di Biofilm Distacco e dispersione
FASE di DISTACCO e DISPERSIONE
Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici
frammentazione della microcolonia
distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)
Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni
Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
9
TEM Microcolonie (freccia) in dotto prostatico di
paziente affetto da prostatite cronica da E coli
Biofilm Produzione su superfici biotiche (epiteli)
9
Biofilm impatto multidisciplinare
10
Ambientale
Industriale
Clinico
Biofilm vantaggio evolutivo per i microrganismi
Lrsquoecosistema ldquobiofilmrdquo rappresenta un vantaggio evolutivo per i microrganismi che lo compongono risultando protetti da variazioni di
pH
Temperatura
Umiditagrave
radiazioni ultraviolette
La stretta vicinanza dei microrganismi nel biofilm facilita lo sviluppo di interazioni cellula-cellula
11
Formazione di Biofilm
La formazione di biofilm egrave un processo multifasico che si articola in 5 fasi fondamentali
1 attacco reversibile al substrato 2 adesione irreversibile 3 aggregazione 4 crescita e maturazione 5 distacco
FASE di ADESIONE Puograve essere distinta in 2 fasi principali
1 Nella prima fase i batteri rallentano il loro movimento ed iniziano ad aderire dapprima in maniera ancora reversibile a superfici che possono essere strutture inorganiche superfici mucose o anche altri microrganismi giagrave adesi a qualsiasi di queste superfici
2 Nella seconda fase si realizza la vera e propria adesione intercellulare stadio irreversibile punto di partenza per realizzare la complessa architettura dei biofilm
Lrsquoadesione egrave condizionata dalle proprietagrave chimico fisiche
dellrsquo AMBIENTE
del SUBSTRATO
del BATTERIO
Formazione di Biofilm Adesione
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
AMBIENTE
Lrsquointerfaccia solido-liquido tra una superficie ed un terreno acquoso (acqua sangue) costituisce lrsquoambiente ideale per lrsquoadesione e la crescita dei microrganismi Il pH i livelli nutritivi i cationi (Na+ Ca2+ Fe2+) e la
temperatura del mezzo acquoso possono influenzare lrsquoadesivitagrave batterica Molto importanti sono anche le forze
idrodinamiche del mezzo acquoso i batteri formano biofilms preferibilmente in presenza di forti forze di taglio I biofilms che si formano in presenza di basse forze di taglio mostrano scarsa coesione e vanno piugrave facilmente incontro a frammentazione mentre quelli soggetti a forze piugrave alte sono notevolmente piugrave compatti e resistenti
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
SUBSTRATO
Lrsquoadesione egrave maggiore sulle superfici rugose piuttosto che su quelle lisce Lrsquoadesione batterica iniziale dipende dalle interazioni a
lungo raggio tra batteri e superficie Molti biomateriali comunemente utilizzati per i dispositivi intravascolari risultano idrofobici (facilitano cosigrave lrsquoadesione iniziale aspecifica e reversibile alla quale fa seguito lrsquoadesione specifica mediata da adesine che fissano fortemente i microrganismi alla superficie dei biomateriali) I microrganismi aderiscono piugrave rapidamente a superfici
idrofobiche non polari come il teflon piugrave che a materiali idrofilici come vetro o metallo (le interazioni idrofobiche superano le forze repulsive presenti tra cellula e substrato permettendo cosigrave lrsquoadesione)
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
BATTERIO
Le ADESINE (proteine di superficie presenti nei batteri allrsquoestremo terminale di pili e flagelli) permettono al batterio di legarsi alla membrana delle cellule eucariotiche o a proteine della matrice intercellulare Lrsquo IDROFOBICITAgrave cellulare di superficie egrave importante
nellrsquoadesione percheacute quando due superfici idrofobiche interagiscono in ambiente acquoso tendono a restare adese rimuovendo le molecole drsquoacqua presenti tra di loro La maggior parte dei batteri egrave carica negativamente ma presenta componenti di superficie idrofobiche (fimbrie) le quali contribuiscono a superare lrsquoiniziale barriera elettrostatica esistente tra cellule batteriche e substrato La MOTILITArsquo dovuta alla presenza di flagelli favorisce
lrsquoincontro del microrganismo con la superficie e quindi formazione piugrave rapida di biofilm
Questo stadio consiste nella aggregazione cellulare con formazione di
ldquomicrocolonierdquo
Fusione delle microcolonie e formazione di una struttura viscoelastica altamente idratata eterogenea nello spazio e nel tempo Strutture a ldquofungordquo o ldquotorrerdquo formate da
cellule (15) immerse in una matrice esopolisaccaridica (85)
deformazione ed oscillazione delle microcolonie indotte da forze di taglio
Tra le microcolonie e la matrice si insinuano ldquocanali drsquoacquardquo con flusso convettivo che permettono la diffusione dei nutrienti e dellrsquoossigeno
Formazione di Biofilm Aggregazione e maturazione
FASE di AGGREGAZIONE e MATURAZIONE
18
Formazione di Biofilm Distacco e dispersione
FASE di DISTACCO e DISPERSIONE
Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici
frammentazione della microcolonia
distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)
Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni
Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Biofilm impatto multidisciplinare
10
Ambientale
Industriale
Clinico
Biofilm vantaggio evolutivo per i microrganismi
Lrsquoecosistema ldquobiofilmrdquo rappresenta un vantaggio evolutivo per i microrganismi che lo compongono risultando protetti da variazioni di
pH
Temperatura
Umiditagrave
radiazioni ultraviolette
La stretta vicinanza dei microrganismi nel biofilm facilita lo sviluppo di interazioni cellula-cellula
11
Formazione di Biofilm
La formazione di biofilm egrave un processo multifasico che si articola in 5 fasi fondamentali
1 attacco reversibile al substrato 2 adesione irreversibile 3 aggregazione 4 crescita e maturazione 5 distacco
FASE di ADESIONE Puograve essere distinta in 2 fasi principali
1 Nella prima fase i batteri rallentano il loro movimento ed iniziano ad aderire dapprima in maniera ancora reversibile a superfici che possono essere strutture inorganiche superfici mucose o anche altri microrganismi giagrave adesi a qualsiasi di queste superfici
2 Nella seconda fase si realizza la vera e propria adesione intercellulare stadio irreversibile punto di partenza per realizzare la complessa architettura dei biofilm
Lrsquoadesione egrave condizionata dalle proprietagrave chimico fisiche
dellrsquo AMBIENTE
del SUBSTRATO
del BATTERIO
Formazione di Biofilm Adesione
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
AMBIENTE
Lrsquointerfaccia solido-liquido tra una superficie ed un terreno acquoso (acqua sangue) costituisce lrsquoambiente ideale per lrsquoadesione e la crescita dei microrganismi Il pH i livelli nutritivi i cationi (Na+ Ca2+ Fe2+) e la
temperatura del mezzo acquoso possono influenzare lrsquoadesivitagrave batterica Molto importanti sono anche le forze
idrodinamiche del mezzo acquoso i batteri formano biofilms preferibilmente in presenza di forti forze di taglio I biofilms che si formano in presenza di basse forze di taglio mostrano scarsa coesione e vanno piugrave facilmente incontro a frammentazione mentre quelli soggetti a forze piugrave alte sono notevolmente piugrave compatti e resistenti
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
SUBSTRATO
Lrsquoadesione egrave maggiore sulle superfici rugose piuttosto che su quelle lisce Lrsquoadesione batterica iniziale dipende dalle interazioni a
lungo raggio tra batteri e superficie Molti biomateriali comunemente utilizzati per i dispositivi intravascolari risultano idrofobici (facilitano cosigrave lrsquoadesione iniziale aspecifica e reversibile alla quale fa seguito lrsquoadesione specifica mediata da adesine che fissano fortemente i microrganismi alla superficie dei biomateriali) I microrganismi aderiscono piugrave rapidamente a superfici
idrofobiche non polari come il teflon piugrave che a materiali idrofilici come vetro o metallo (le interazioni idrofobiche superano le forze repulsive presenti tra cellula e substrato permettendo cosigrave lrsquoadesione)
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
BATTERIO
Le ADESINE (proteine di superficie presenti nei batteri allrsquoestremo terminale di pili e flagelli) permettono al batterio di legarsi alla membrana delle cellule eucariotiche o a proteine della matrice intercellulare Lrsquo IDROFOBICITAgrave cellulare di superficie egrave importante
nellrsquoadesione percheacute quando due superfici idrofobiche interagiscono in ambiente acquoso tendono a restare adese rimuovendo le molecole drsquoacqua presenti tra di loro La maggior parte dei batteri egrave carica negativamente ma presenta componenti di superficie idrofobiche (fimbrie) le quali contribuiscono a superare lrsquoiniziale barriera elettrostatica esistente tra cellule batteriche e substrato La MOTILITArsquo dovuta alla presenza di flagelli favorisce
lrsquoincontro del microrganismo con la superficie e quindi formazione piugrave rapida di biofilm
Questo stadio consiste nella aggregazione cellulare con formazione di
ldquomicrocolonierdquo
Fusione delle microcolonie e formazione di una struttura viscoelastica altamente idratata eterogenea nello spazio e nel tempo Strutture a ldquofungordquo o ldquotorrerdquo formate da
cellule (15) immerse in una matrice esopolisaccaridica (85)
deformazione ed oscillazione delle microcolonie indotte da forze di taglio
Tra le microcolonie e la matrice si insinuano ldquocanali drsquoacquardquo con flusso convettivo che permettono la diffusione dei nutrienti e dellrsquoossigeno
Formazione di Biofilm Aggregazione e maturazione
FASE di AGGREGAZIONE e MATURAZIONE
18
Formazione di Biofilm Distacco e dispersione
FASE di DISTACCO e DISPERSIONE
Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici
frammentazione della microcolonia
distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)
Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni
Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Biofilm vantaggio evolutivo per i microrganismi
Lrsquoecosistema ldquobiofilmrdquo rappresenta un vantaggio evolutivo per i microrganismi che lo compongono risultando protetti da variazioni di
pH
Temperatura
Umiditagrave
radiazioni ultraviolette
La stretta vicinanza dei microrganismi nel biofilm facilita lo sviluppo di interazioni cellula-cellula
11
Formazione di Biofilm
La formazione di biofilm egrave un processo multifasico che si articola in 5 fasi fondamentali
1 attacco reversibile al substrato 2 adesione irreversibile 3 aggregazione 4 crescita e maturazione 5 distacco
FASE di ADESIONE Puograve essere distinta in 2 fasi principali
1 Nella prima fase i batteri rallentano il loro movimento ed iniziano ad aderire dapprima in maniera ancora reversibile a superfici che possono essere strutture inorganiche superfici mucose o anche altri microrganismi giagrave adesi a qualsiasi di queste superfici
2 Nella seconda fase si realizza la vera e propria adesione intercellulare stadio irreversibile punto di partenza per realizzare la complessa architettura dei biofilm
Lrsquoadesione egrave condizionata dalle proprietagrave chimico fisiche
dellrsquo AMBIENTE
del SUBSTRATO
del BATTERIO
Formazione di Biofilm Adesione
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
AMBIENTE
Lrsquointerfaccia solido-liquido tra una superficie ed un terreno acquoso (acqua sangue) costituisce lrsquoambiente ideale per lrsquoadesione e la crescita dei microrganismi Il pH i livelli nutritivi i cationi (Na+ Ca2+ Fe2+) e la
temperatura del mezzo acquoso possono influenzare lrsquoadesivitagrave batterica Molto importanti sono anche le forze
idrodinamiche del mezzo acquoso i batteri formano biofilms preferibilmente in presenza di forti forze di taglio I biofilms che si formano in presenza di basse forze di taglio mostrano scarsa coesione e vanno piugrave facilmente incontro a frammentazione mentre quelli soggetti a forze piugrave alte sono notevolmente piugrave compatti e resistenti
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
SUBSTRATO
Lrsquoadesione egrave maggiore sulle superfici rugose piuttosto che su quelle lisce Lrsquoadesione batterica iniziale dipende dalle interazioni a
lungo raggio tra batteri e superficie Molti biomateriali comunemente utilizzati per i dispositivi intravascolari risultano idrofobici (facilitano cosigrave lrsquoadesione iniziale aspecifica e reversibile alla quale fa seguito lrsquoadesione specifica mediata da adesine che fissano fortemente i microrganismi alla superficie dei biomateriali) I microrganismi aderiscono piugrave rapidamente a superfici
idrofobiche non polari come il teflon piugrave che a materiali idrofilici come vetro o metallo (le interazioni idrofobiche superano le forze repulsive presenti tra cellula e substrato permettendo cosigrave lrsquoadesione)
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
BATTERIO
Le ADESINE (proteine di superficie presenti nei batteri allrsquoestremo terminale di pili e flagelli) permettono al batterio di legarsi alla membrana delle cellule eucariotiche o a proteine della matrice intercellulare Lrsquo IDROFOBICITAgrave cellulare di superficie egrave importante
nellrsquoadesione percheacute quando due superfici idrofobiche interagiscono in ambiente acquoso tendono a restare adese rimuovendo le molecole drsquoacqua presenti tra di loro La maggior parte dei batteri egrave carica negativamente ma presenta componenti di superficie idrofobiche (fimbrie) le quali contribuiscono a superare lrsquoiniziale barriera elettrostatica esistente tra cellule batteriche e substrato La MOTILITArsquo dovuta alla presenza di flagelli favorisce
lrsquoincontro del microrganismo con la superficie e quindi formazione piugrave rapida di biofilm
Questo stadio consiste nella aggregazione cellulare con formazione di
ldquomicrocolonierdquo
Fusione delle microcolonie e formazione di una struttura viscoelastica altamente idratata eterogenea nello spazio e nel tempo Strutture a ldquofungordquo o ldquotorrerdquo formate da
cellule (15) immerse in una matrice esopolisaccaridica (85)
deformazione ed oscillazione delle microcolonie indotte da forze di taglio
Tra le microcolonie e la matrice si insinuano ldquocanali drsquoacquardquo con flusso convettivo che permettono la diffusione dei nutrienti e dellrsquoossigeno
Formazione di Biofilm Aggregazione e maturazione
FASE di AGGREGAZIONE e MATURAZIONE
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Formazione di Biofilm Distacco e dispersione
FASE di DISTACCO e DISPERSIONE
Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici
frammentazione della microcolonia
distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)
Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni
Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Formazione di Biofilm
La formazione di biofilm egrave un processo multifasico che si articola in 5 fasi fondamentali
1 attacco reversibile al substrato 2 adesione irreversibile 3 aggregazione 4 crescita e maturazione 5 distacco
FASE di ADESIONE Puograve essere distinta in 2 fasi principali
1 Nella prima fase i batteri rallentano il loro movimento ed iniziano ad aderire dapprima in maniera ancora reversibile a superfici che possono essere strutture inorganiche superfici mucose o anche altri microrganismi giagrave adesi a qualsiasi di queste superfici
2 Nella seconda fase si realizza la vera e propria adesione intercellulare stadio irreversibile punto di partenza per realizzare la complessa architettura dei biofilm
Lrsquoadesione egrave condizionata dalle proprietagrave chimico fisiche
dellrsquo AMBIENTE
del SUBSTRATO
del BATTERIO
Formazione di Biofilm Adesione
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
AMBIENTE
Lrsquointerfaccia solido-liquido tra una superficie ed un terreno acquoso (acqua sangue) costituisce lrsquoambiente ideale per lrsquoadesione e la crescita dei microrganismi Il pH i livelli nutritivi i cationi (Na+ Ca2+ Fe2+) e la
temperatura del mezzo acquoso possono influenzare lrsquoadesivitagrave batterica Molto importanti sono anche le forze
idrodinamiche del mezzo acquoso i batteri formano biofilms preferibilmente in presenza di forti forze di taglio I biofilms che si formano in presenza di basse forze di taglio mostrano scarsa coesione e vanno piugrave facilmente incontro a frammentazione mentre quelli soggetti a forze piugrave alte sono notevolmente piugrave compatti e resistenti
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
SUBSTRATO
Lrsquoadesione egrave maggiore sulle superfici rugose piuttosto che su quelle lisce Lrsquoadesione batterica iniziale dipende dalle interazioni a
lungo raggio tra batteri e superficie Molti biomateriali comunemente utilizzati per i dispositivi intravascolari risultano idrofobici (facilitano cosigrave lrsquoadesione iniziale aspecifica e reversibile alla quale fa seguito lrsquoadesione specifica mediata da adesine che fissano fortemente i microrganismi alla superficie dei biomateriali) I microrganismi aderiscono piugrave rapidamente a superfici
idrofobiche non polari come il teflon piugrave che a materiali idrofilici come vetro o metallo (le interazioni idrofobiche superano le forze repulsive presenti tra cellula e substrato permettendo cosigrave lrsquoadesione)
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
BATTERIO
Le ADESINE (proteine di superficie presenti nei batteri allrsquoestremo terminale di pili e flagelli) permettono al batterio di legarsi alla membrana delle cellule eucariotiche o a proteine della matrice intercellulare Lrsquo IDROFOBICITAgrave cellulare di superficie egrave importante
nellrsquoadesione percheacute quando due superfici idrofobiche interagiscono in ambiente acquoso tendono a restare adese rimuovendo le molecole drsquoacqua presenti tra di loro La maggior parte dei batteri egrave carica negativamente ma presenta componenti di superficie idrofobiche (fimbrie) le quali contribuiscono a superare lrsquoiniziale barriera elettrostatica esistente tra cellule batteriche e substrato La MOTILITArsquo dovuta alla presenza di flagelli favorisce
lrsquoincontro del microrganismo con la superficie e quindi formazione piugrave rapida di biofilm
Questo stadio consiste nella aggregazione cellulare con formazione di
ldquomicrocolonierdquo
Fusione delle microcolonie e formazione di una struttura viscoelastica altamente idratata eterogenea nello spazio e nel tempo Strutture a ldquofungordquo o ldquotorrerdquo formate da
cellule (15) immerse in una matrice esopolisaccaridica (85)
deformazione ed oscillazione delle microcolonie indotte da forze di taglio
Tra le microcolonie e la matrice si insinuano ldquocanali drsquoacquardquo con flusso convettivo che permettono la diffusione dei nutrienti e dellrsquoossigeno
Formazione di Biofilm Aggregazione e maturazione
FASE di AGGREGAZIONE e MATURAZIONE
18
Formazione di Biofilm Distacco e dispersione
FASE di DISTACCO e DISPERSIONE
Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici
frammentazione della microcolonia
distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)
Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni
Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
FASE di ADESIONE Puograve essere distinta in 2 fasi principali
1 Nella prima fase i batteri rallentano il loro movimento ed iniziano ad aderire dapprima in maniera ancora reversibile a superfici che possono essere strutture inorganiche superfici mucose o anche altri microrganismi giagrave adesi a qualsiasi di queste superfici
2 Nella seconda fase si realizza la vera e propria adesione intercellulare stadio irreversibile punto di partenza per realizzare la complessa architettura dei biofilm
Lrsquoadesione egrave condizionata dalle proprietagrave chimico fisiche
dellrsquo AMBIENTE
del SUBSTRATO
del BATTERIO
Formazione di Biofilm Adesione
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
AMBIENTE
Lrsquointerfaccia solido-liquido tra una superficie ed un terreno acquoso (acqua sangue) costituisce lrsquoambiente ideale per lrsquoadesione e la crescita dei microrganismi Il pH i livelli nutritivi i cationi (Na+ Ca2+ Fe2+) e la
temperatura del mezzo acquoso possono influenzare lrsquoadesivitagrave batterica Molto importanti sono anche le forze
idrodinamiche del mezzo acquoso i batteri formano biofilms preferibilmente in presenza di forti forze di taglio I biofilms che si formano in presenza di basse forze di taglio mostrano scarsa coesione e vanno piugrave facilmente incontro a frammentazione mentre quelli soggetti a forze piugrave alte sono notevolmente piugrave compatti e resistenti
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
SUBSTRATO
Lrsquoadesione egrave maggiore sulle superfici rugose piuttosto che su quelle lisce Lrsquoadesione batterica iniziale dipende dalle interazioni a
lungo raggio tra batteri e superficie Molti biomateriali comunemente utilizzati per i dispositivi intravascolari risultano idrofobici (facilitano cosigrave lrsquoadesione iniziale aspecifica e reversibile alla quale fa seguito lrsquoadesione specifica mediata da adesine che fissano fortemente i microrganismi alla superficie dei biomateriali) I microrganismi aderiscono piugrave rapidamente a superfici
idrofobiche non polari come il teflon piugrave che a materiali idrofilici come vetro o metallo (le interazioni idrofobiche superano le forze repulsive presenti tra cellula e substrato permettendo cosigrave lrsquoadesione)
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
BATTERIO
Le ADESINE (proteine di superficie presenti nei batteri allrsquoestremo terminale di pili e flagelli) permettono al batterio di legarsi alla membrana delle cellule eucariotiche o a proteine della matrice intercellulare Lrsquo IDROFOBICITAgrave cellulare di superficie egrave importante
nellrsquoadesione percheacute quando due superfici idrofobiche interagiscono in ambiente acquoso tendono a restare adese rimuovendo le molecole drsquoacqua presenti tra di loro La maggior parte dei batteri egrave carica negativamente ma presenta componenti di superficie idrofobiche (fimbrie) le quali contribuiscono a superare lrsquoiniziale barriera elettrostatica esistente tra cellule batteriche e substrato La MOTILITArsquo dovuta alla presenza di flagelli favorisce
lrsquoincontro del microrganismo con la superficie e quindi formazione piugrave rapida di biofilm
Questo stadio consiste nella aggregazione cellulare con formazione di
ldquomicrocolonierdquo
Fusione delle microcolonie e formazione di una struttura viscoelastica altamente idratata eterogenea nello spazio e nel tempo Strutture a ldquofungordquo o ldquotorrerdquo formate da
cellule (15) immerse in una matrice esopolisaccaridica (85)
deformazione ed oscillazione delle microcolonie indotte da forze di taglio
Tra le microcolonie e la matrice si insinuano ldquocanali drsquoacquardquo con flusso convettivo che permettono la diffusione dei nutrienti e dellrsquoossigeno
Formazione di Biofilm Aggregazione e maturazione
FASE di AGGREGAZIONE e MATURAZIONE
18
Formazione di Biofilm Distacco e dispersione
FASE di DISTACCO e DISPERSIONE
Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici
frammentazione della microcolonia
distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)
Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni
Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
AMBIENTE
Lrsquointerfaccia solido-liquido tra una superficie ed un terreno acquoso (acqua sangue) costituisce lrsquoambiente ideale per lrsquoadesione e la crescita dei microrganismi Il pH i livelli nutritivi i cationi (Na+ Ca2+ Fe2+) e la
temperatura del mezzo acquoso possono influenzare lrsquoadesivitagrave batterica Molto importanti sono anche le forze
idrodinamiche del mezzo acquoso i batteri formano biofilms preferibilmente in presenza di forti forze di taglio I biofilms che si formano in presenza di basse forze di taglio mostrano scarsa coesione e vanno piugrave facilmente incontro a frammentazione mentre quelli soggetti a forze piugrave alte sono notevolmente piugrave compatti e resistenti
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
SUBSTRATO
Lrsquoadesione egrave maggiore sulle superfici rugose piuttosto che su quelle lisce Lrsquoadesione batterica iniziale dipende dalle interazioni a
lungo raggio tra batteri e superficie Molti biomateriali comunemente utilizzati per i dispositivi intravascolari risultano idrofobici (facilitano cosigrave lrsquoadesione iniziale aspecifica e reversibile alla quale fa seguito lrsquoadesione specifica mediata da adesine che fissano fortemente i microrganismi alla superficie dei biomateriali) I microrganismi aderiscono piugrave rapidamente a superfici
idrofobiche non polari come il teflon piugrave che a materiali idrofilici come vetro o metallo (le interazioni idrofobiche superano le forze repulsive presenti tra cellula e substrato permettendo cosigrave lrsquoadesione)
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
BATTERIO
Le ADESINE (proteine di superficie presenti nei batteri allrsquoestremo terminale di pili e flagelli) permettono al batterio di legarsi alla membrana delle cellule eucariotiche o a proteine della matrice intercellulare Lrsquo IDROFOBICITAgrave cellulare di superficie egrave importante
nellrsquoadesione percheacute quando due superfici idrofobiche interagiscono in ambiente acquoso tendono a restare adese rimuovendo le molecole drsquoacqua presenti tra di loro La maggior parte dei batteri egrave carica negativamente ma presenta componenti di superficie idrofobiche (fimbrie) le quali contribuiscono a superare lrsquoiniziale barriera elettrostatica esistente tra cellule batteriche e substrato La MOTILITArsquo dovuta alla presenza di flagelli favorisce
lrsquoincontro del microrganismo con la superficie e quindi formazione piugrave rapida di biofilm
Questo stadio consiste nella aggregazione cellulare con formazione di
ldquomicrocolonierdquo
Fusione delle microcolonie e formazione di una struttura viscoelastica altamente idratata eterogenea nello spazio e nel tempo Strutture a ldquofungordquo o ldquotorrerdquo formate da
cellule (15) immerse in una matrice esopolisaccaridica (85)
deformazione ed oscillazione delle microcolonie indotte da forze di taglio
Tra le microcolonie e la matrice si insinuano ldquocanali drsquoacquardquo con flusso convettivo che permettono la diffusione dei nutrienti e dellrsquoossigeno
Formazione di Biofilm Aggregazione e maturazione
FASE di AGGREGAZIONE e MATURAZIONE
18
Formazione di Biofilm Distacco e dispersione
FASE di DISTACCO e DISPERSIONE
Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici
frammentazione della microcolonia
distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)
Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni
Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
SUBSTRATO
Lrsquoadesione egrave maggiore sulle superfici rugose piuttosto che su quelle lisce Lrsquoadesione batterica iniziale dipende dalle interazioni a
lungo raggio tra batteri e superficie Molti biomateriali comunemente utilizzati per i dispositivi intravascolari risultano idrofobici (facilitano cosigrave lrsquoadesione iniziale aspecifica e reversibile alla quale fa seguito lrsquoadesione specifica mediata da adesine che fissano fortemente i microrganismi alla superficie dei biomateriali) I microrganismi aderiscono piugrave rapidamente a superfici
idrofobiche non polari come il teflon piugrave che a materiali idrofilici come vetro o metallo (le interazioni idrofobiche superano le forze repulsive presenti tra cellula e substrato permettendo cosigrave lrsquoadesione)
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
BATTERIO
Le ADESINE (proteine di superficie presenti nei batteri allrsquoestremo terminale di pili e flagelli) permettono al batterio di legarsi alla membrana delle cellule eucariotiche o a proteine della matrice intercellulare Lrsquo IDROFOBICITAgrave cellulare di superficie egrave importante
nellrsquoadesione percheacute quando due superfici idrofobiche interagiscono in ambiente acquoso tendono a restare adese rimuovendo le molecole drsquoacqua presenti tra di loro La maggior parte dei batteri egrave carica negativamente ma presenta componenti di superficie idrofobiche (fimbrie) le quali contribuiscono a superare lrsquoiniziale barriera elettrostatica esistente tra cellule batteriche e substrato La MOTILITArsquo dovuta alla presenza di flagelli favorisce
lrsquoincontro del microrganismo con la superficie e quindi formazione piugrave rapida di biofilm
Questo stadio consiste nella aggregazione cellulare con formazione di
ldquomicrocolonierdquo
Fusione delle microcolonie e formazione di una struttura viscoelastica altamente idratata eterogenea nello spazio e nel tempo Strutture a ldquofungordquo o ldquotorrerdquo formate da
cellule (15) immerse in una matrice esopolisaccaridica (85)
deformazione ed oscillazione delle microcolonie indotte da forze di taglio
Tra le microcolonie e la matrice si insinuano ldquocanali drsquoacquardquo con flusso convettivo che permettono la diffusione dei nutrienti e dellrsquoossigeno
Formazione di Biofilm Aggregazione e maturazione
FASE di AGGREGAZIONE e MATURAZIONE
18
Formazione di Biofilm Distacco e dispersione
FASE di DISTACCO e DISPERSIONE
Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici
frammentazione della microcolonia
distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)
Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni
Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Formazione di Biofilm Proprietagrave chimico-fisiche condizionanti lrsquoadesione
BATTERIO
Le ADESINE (proteine di superficie presenti nei batteri allrsquoestremo terminale di pili e flagelli) permettono al batterio di legarsi alla membrana delle cellule eucariotiche o a proteine della matrice intercellulare Lrsquo IDROFOBICITAgrave cellulare di superficie egrave importante
nellrsquoadesione percheacute quando due superfici idrofobiche interagiscono in ambiente acquoso tendono a restare adese rimuovendo le molecole drsquoacqua presenti tra di loro La maggior parte dei batteri egrave carica negativamente ma presenta componenti di superficie idrofobiche (fimbrie) le quali contribuiscono a superare lrsquoiniziale barriera elettrostatica esistente tra cellule batteriche e substrato La MOTILITArsquo dovuta alla presenza di flagelli favorisce
lrsquoincontro del microrganismo con la superficie e quindi formazione piugrave rapida di biofilm
Questo stadio consiste nella aggregazione cellulare con formazione di
ldquomicrocolonierdquo
Fusione delle microcolonie e formazione di una struttura viscoelastica altamente idratata eterogenea nello spazio e nel tempo Strutture a ldquofungordquo o ldquotorrerdquo formate da
cellule (15) immerse in una matrice esopolisaccaridica (85)
deformazione ed oscillazione delle microcolonie indotte da forze di taglio
Tra le microcolonie e la matrice si insinuano ldquocanali drsquoacquardquo con flusso convettivo che permettono la diffusione dei nutrienti e dellrsquoossigeno
Formazione di Biofilm Aggregazione e maturazione
FASE di AGGREGAZIONE e MATURAZIONE
18
Formazione di Biofilm Distacco e dispersione
FASE di DISTACCO e DISPERSIONE
Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici
frammentazione della microcolonia
distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)
Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni
Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Questo stadio consiste nella aggregazione cellulare con formazione di
ldquomicrocolonierdquo
Fusione delle microcolonie e formazione di una struttura viscoelastica altamente idratata eterogenea nello spazio e nel tempo Strutture a ldquofungordquo o ldquotorrerdquo formate da
cellule (15) immerse in una matrice esopolisaccaridica (85)
deformazione ed oscillazione delle microcolonie indotte da forze di taglio
Tra le microcolonie e la matrice si insinuano ldquocanali drsquoacquardquo con flusso convettivo che permettono la diffusione dei nutrienti e dellrsquoossigeno
Formazione di Biofilm Aggregazione e maturazione
FASE di AGGREGAZIONE e MATURAZIONE
18
Formazione di Biofilm Distacco e dispersione
FASE di DISTACCO e DISPERSIONE
Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici
frammentazione della microcolonia
distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)
Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni
Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
18
Formazione di Biofilm Distacco e dispersione
FASE di DISTACCO e DISPERSIONE
Ersquo caratterizzata dal distacco e dalla diffusione delle cellule nellrsquoambiente circostante od in altri siti anatomici
frammentazione della microcolonia
distacco sottoforma di clumps delle cellule degli strati superficiali favorendo cosigrave la dispersione e disseminazione dellrsquoinfezione (batteriemia e sepsi)
Tale fenomeno puograve dipendere da forze esterne o da messaggi intercellulari interni
Il distacco di particelle dal biofilm generalmente egrave considerato un evento passivo (dipendente dalle forze di flusso o dalla carenza dei nutrienti (starvation) puograve altresigrave essere considerata una strategia mediante la quale i batteri colonizzano attivamente nuove nicchie prima che spazio e nutrienti diventino limitati
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
La formazione di biofilm egrave regolata dallo scambio intercellulare di segnali chimici noto come ldquoquorum-sensingrdquo
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Quando la popolazione batterica raggiunge una concentrazione critica una molecola dagrave il segnale per lo sviluppo del biofilm
Si tratta di molecole (lattoni acetilati dellrsquoomoserina o acyl HSLS) secrete dai microrganismi le quali mediante attivazioni di altri geni possono modificare gli equilibri cellulari la sintesi di numerose sostanze i fattori di virulenza e letali
Nel biofilm i batteri continuano a comunicare tra loro per controllare lrsquoequilibrio del biofilm e la produzione di fattori di virulenza
Formazione di Biofilm Quorum-sensing
Il processo di formazione di biofilm egrave regolato dal Quorum-Sensing
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Biofilm Significato Clinico
INFEZIONI PRIMARIE
Otite media (H influenzae)
Prostatite cronica batterica
Fibrosi cistica (P aeruginosa B cepacia)
Periodontiti (anaerobi Gram-)
Endocardite delle valvole native (S viridans)
INFEZIONI SECONDARIE
Valvole cardiache protesiche (cocchi Gram+)
Cateteri venosi centrali (S epidermidis)
Cateteri urinari (E coli Gram-)
Lenti a contatto (cocchi Gram+ P aeruginosa)
Impianti intrauterini (Actinomyces israelii)
Dispositivi per dialisi peritoneale (batteri funghi)
Gran parte (80) delle infezioni egrave associata alla presenza di biofilm
21
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Biofilm Infezioni nellrsquouomo
Biofilm e infezioni nellrsquouomo
Infezioni o malattia Biofilm (specie batterica principale)
Carie dentali Cocchi Gram-positivi acidofili
(es Streptococcus)
Periodontite Flora batterica anaerobica orale
Gram-negativa
Otite media Ceppi di Haemophilus influenzae
Infezioni muscoloscheletriche Cocchi Gram-positivi (es stafilococchi)
Fascite necrotica Streptococchi Gruppo A
Infezioni del tratto biliare Batteri enterici (es Escherichia coli)
Osteomielite Varie specie batteriche e fungine
Endocardite Streptococchi gruppo viridans
Polmonite associata a fibrosi cistica P aeruginosa e Burkholderia cepacia
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Biofilm contaminanti di strumenti e presidii medici
Biofilm come contaminanti di strumenti e presidii medici
Dispositivi contaminati Biofilm (specie batterica principale)
Lenti a contatto Cocchi Gram-positivi e P aeruginosa
Dispositivi per dialisi peritoneale
Flora batterica e fungina mista
Cateteri urinari E coli e altri bacilli Gram-negativi
IUD Actinomyces israelii
Dispositivi endotracheali Flora batterica e fungina mista
Cateteri venosi S epidermidis
Valvole cardiache meccaniche
S aureus e S epidermidis
Inneschi vascolari Cocchi Gram-positivi
Dispositivi ortopedici S aureus e S epidermidis
Protesi di vari organi S aureus e S epidermidis
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
La presenza di biofilm egrave associata a
Cronicizzazione delle infezioni
Aumentata ospedalizzazione
Elevata mortalitagrave
Biofilm Significato Clinico
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Biofilm Significato Clinico
Meccanismi patogenetici
proposti
Disseminazione dellrsquoinfezione
Aumentata produzione di endotossine
Resistenza alla risposta immune
(fagocitosi) dellrsquoospite
Resistenza agli agenti
antimicrobici maggiore rispetto alle forme libere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Biofilm Resistenza batterica
Lo scopo primario della formazione dei biofilm egrave certamente la protezione dei microrganismi dalle aggressioni dellrsquoambiente esterno ed il conseguente aumento dei tempi di sopravvivenza
Quando crescono associati come biofilm i batteri mostrano una resistenza da 10 a 1000 volte maggiore rispetto alle forme planctoniche
I meccanismi responsabili di questo fenotipo multi-resistente possono essere molteplici
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Biofilm Meccanismi alla base della multi-resistenza
bull il ridotto metabolismo e la rallentata velocitagrave di crescita dei batteri nel biofilm particolarmente quelli localizzati negli strati profondi fa sigrave che essi siano meno sensibili agli antibiotici
QUIESCENZA CELLULARE nel BIOFILM
bull ritardata diffusione antibiotica nel biofilm
bull interazione con le molecole ostacolandone la penetrazione attraverso il biofilm
bull inattivazione chimica dellrsquoantibiotico
MATRICE COME BARRIERA FISICO-CHIMICA
bull attivazione fattore nei Gram- secondaria a starvation aumento di cataboliti tox riduzione tensione O2
INDUZIONE DELLA RISPOSTA ALLO ldquoSTRESSrdquo
DIFFERENZIAZIONE DI UN SUBSET IN ldquoPERSISTERSrdquo
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Biofilm Meccanismi di resistenza agli antibiotici
Nel biofilm possono esprimersi meccanismi di resistenza diversa
Cellule superificiali
Cellule intermedie
Cellule piugrave profonde
Protette dallo SLIME
Crescita rallentata
Esprimono un fenotipo biofilm specifico (ldquopersisterrdquo)
Crescita lenta per riduzione di nutrienti
Barriera meccanica
Crescita lenta per cambiamenti chimico-fisici nel biofilm
Sviluppo di un fenotipo biofilm specifico
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Uno dei fattori determinanti nella resistenza del biofilm nei confronti degli antibiotici utilizzati in terapia egrave rappresentato dallrsquoincapacitagrave di tali molecole di penetrare in tutte le aree della struttura La densitagrave delle microcolonie OSTACOLA fisicamente il raggiungimento degli strati
profondi
Il trattamento iniziale con antibiotici egrave quindi generalmente efficace nellrsquouccidere solo i batteri presenti negli strati piugrave esterni della microcolonia
I batteri degli strati piugrave profondi non vengono uccisi e possono quindi costituire una ldquonicchiardquo agendo come nucleo per la continua diffusione dellrsquoinfezione
Lrsquoefficacia del trattamento egrave dipendente dalla quantitagrave di antibiotico che riesce a penetrare lo spessore del biofilm che a sua volta egrave influenzata dalla biomassa e dalla percentuale di superficie ricoperta dal biofilm
Biofilm Antibiotico-resistenza dovuta a scarsa capacitagrave dellrsquoantibiotico di penetrare nello spessore del biofilm
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
In caso di scarsa penetrazione dellrsquoantibiotico esso potrebbe non raggiungere gli strati piugrave profondi del biofilm
Questo meccanismo di resistenza dipende dalla velocitagrave relativa allrsquoazione dellrsquoantibiotico ed alla diffusione allrsquointerno del biofilm
Possibili cause a la matrice polisaccaridica agisce
come ldquobarriera fisicardquo
b Inattivazione dellrsquoantibiotico secondaria ad interazione matrice-antibiotico (ldquobarriera reattivardquo)
Interferenza sulla capacitagrave dellrsquoantibiotico a penetrare nello spessore del biofilm
Biofilm (marrone) esposto allrsquoantibiotico (giallo)
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoattivitagrave metabolica negli aggregati cellulari che costituiscono il biofilm egrave funzione della profonditagrave del biofilm ed egrave influenzato dal trasporto dei nutrienti
Le cellule ai margini della microcolonia esposte al liquido circostante sono le piugrave attive
le cellule piugrave profonde al contrario possono essere dormienti con attivitagrave metabolica molto bassa o in quiescenza metabolica
Dato che le cellule quiescenti sono generalmente insensibili agli antibiotici una parte del biofilm sopravviveragrave al trattamento
Limitazione fisiologica dellrsquoefficacia dellrsquoantibiotico
In marrone regioni di biofilm metabolicamente attive
In rosso regioni ldquoaffamaterdquo (starved) metabolicamente quiescenti
Alta attivitagrave
Attivitagrave intermedia
Bassa attivitagrave
Quiescenti
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Il biofilm contiene cellule similari a quelle cresciute in colture libere (marrone) e cellule con fenotipo caratteristico del biofilm (rosso)
Lrsquoagente antimicrobico pur riuscendo a penetrare attraverso la superficie del biofilm non egrave in grado di eliminare tutti i microrganismi in quanto parte di questi si trovino in uno stato fenotipico che conferisce loro una ridotta sensibilitagrave (persisters)
Ersquo possibile che cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo (indotto da adesione a superfici o dal raggiungimento di una densitagrave cellulare ldquosogliardquo) siano quindi intrinsecamente meno sensibili o resistenti agli antibiotici (resistenza fisiologica)
Biofilm Resistenza dovuta alla presenza di cellule con fenotipo differenziato ldquopersistersrdquo
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Patogenesi dellrsquoinfezione catetere-correlata
Dottssa Arianna Pompilio
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Poicheacute lrsquoinfezione si instaura in seguito alla rottura dellrsquoequilibrio dinamico fra ospite e parassita nello studio della patogenesi dellrsquoinfezione correlata al catetere vascolare si devono valutare le differenti componenti che al riguardo possono giocare un ruolo importante
In particolare si devono tener presenti
1 Via di accesso dei microrganismi nellrsquoospite
2 Fattori patogenetici correlati allrsquoospite
3 Caratteristiche delle specie batteriche responsabili (soprattutto la capacitagrave di adesione ai biomateriali)
4 Composizione del catetere
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare puograve avvenire per
a VIA PERILUMINALE dalla cute alla superficie esterna del catetere
b VIA INTRALUMINALE dal giunto del sistema di infusione alla superficie interna del catetere
c CONTAMINAZIONE del LIQUIDO di INFUSIONE quindi per disseminazione intraluminale dei microrganismi
d VIA EMATOGENA con inseminazione batterica del catetere a partenza da un altro focolaio settico
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
1VIA di ACCESSO dei MICRORGANISMI nellrsquoOSPITE
Le prime 2 vie sono responsabili di oltre il 95 delle infezioni
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Il catetere intravenoso causa nellrsquoospite la tipica risposta verso un corpo estraneo con produzione nelle prime 24-72h dallrsquoinserzione di un rivestimento proteico composto di
Fibronectina
Laminina
Collagene
Fibrina
Dal punto di vista batteriologico la colonizzazione batterica della cute (con diffusione secondaria alla superficie del catetere) rimane il meccanismo piugrave comune di infezione del catetere
I microrganismi presenti sulla cute ove il catetere viene inserito penetrano nel punto di ingresso di questo e rapidamente colonizzano il segmento intravascolare del catetere
La migrazione dei batteri sulla superficie esterna del catetere puograve avvenire con sorprendente rapiditagrave e la provenienza di questi batteri puograve essere differente (es cute antisettici contaminati ecc)
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
FORMAZIONE DEI BIOFILM
La colonizzazione batterica della cute con diffusione secondaria alla superficie esterna del catetere egrave la via di
infezione piugrave comune
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
FORMAZIONE DEI BIOFILM
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
PROCESSO di FORMAZIONE BIOFILM
Superficie interna del catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Non egrave casuale inoltre che gli stafilococchi coagulasi-negativi principali componenti della flora cutanea residente siano tanto frequentemente isolabili sia dai pazienti con batteriemia da catetere sia dai cateteri stessi
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via periluminare
I microrganismi possono essere trasferiti al punto di inserzione del catetere anche dalle mani del personale sanitario di assistenza
noncheacute possono provenire da altri siti corporei come i tratti respiratori e
gastroenterico
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
La via intraluminale di infezione del catetere egrave in genere determinata per lo piugrave dalle manipolazioni routinarie del catetere ad opera del personale di assistenza e solo raramente dalla contaminazione del liquido di infusione
La via intraluminale rappresenta un importante meccanismo di infezione soprattutto nei cateteri inseriti per lunghi periodi di tempo
La contaminazione del giunto del catetere puograve rivestire particolare importanza dal punto di vista della patogenesi dellrsquoinfezione
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Un altro ruolo possibile anche se non frequente nellrsquoinfezione da catetere vascolare egrave svolto dalla contaminazione del liquido di infusione il quale puograve essere contaminato a differenti livelli Per contaminazione intrinseca del liquido durante la sua preparazione
industriale
Per contaminazione delle sostanze che vengono aggiunte (compresi gli emoderivati)
Per rottura dei flaconi o lacerazioni delle sacche
Per manipolazione dei giunti dei filtri e dei ferma flusso dei liquidi
Per contaminazione retrograda dei fluidi dai cateteri contaminati
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via intraluminale
I liquidi di infusione rappresentano un eccellente terreno di coltura per molti microrganismi patogeni pertanto lrsquointroduzione in tali liquidi di un numero anche scarso di batteri puograve avere conseguenze anche gravi
I batteri piugrave frequentemente responsabili di infezioni sono Gram-negativi (specialmente Pseudomonas spp e Citrobacter spp) Gruppo KES (Klebsiella spp Enterobacter spp e Serratia spp) coinvolto
meno frequentemente
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Rappresenta unrsquoaltra via di contaminazione del catetere
La punta di questo viene colonizzata in conseguenza di una batteriemia dovuta ad un focus infettivo anche ben distante dal catetere
I microrganismi sopravvivono e si moltiplicano ben protetti fra lrsquoaltro dal rivestimento di fibrina che egrave presente sia sulla superficie interna che su quella esterna della punta del catetere
Tali microrganismi possono essere responsabili delle batteriemie ricorrenti insensibili al trattamento antibiotico
PATOGENESI DELLrsquoINFEZIONE DA CATETERE Infezione per via ematogena
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Lrsquoinfezione del catetere intravascolare rispecchia una alterazione dello stato di equilibrio dellrsquoospite con conseguente risposta da parte di questrsquoultimo
Il catetere intravascolare agisce come un corpo estraneo che innanzitutto evoca la produzione di un materiale fibrinoide che riveste la superficie interna del catetere che egrave a tutti gli effetti un fattore predisponente allo sviluppo di infezione
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
2 FATTORI PATOGENETICI CORRELATI ALLrsquoOSPITE
FATTORI di RISCHIO di BATTERIEMIA da CATETERE
bull Etagrave le 1 anno ge 60 anni
bull Neutropenia
bull Terapia immunosoppressiva
bull Patologie che comportano lesioni cutanee (psoriasi ustioni)
bull Malattie gravi debilitanti
bull Presenza di un focolaio infettivo in altro distretto corporeo
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
I microrganismi
Sebbene gli stafilococchi rappresentino almeno la metagrave dei microrganismi responsabili delle batteriemie correlate ad infezione da catetere vascolare unrsquoampia varietagrave di specie batteriche puograve essere coinvolta Bacillus spp
Corynebacterium spp
ed i batteri che contaminano le mani del personale sanitario di assistenza quali Pseudomonas aeruginosa
Acinetobacter spp
Stenotrophomonas maltophilia
Candida albicans e parapsilosis
Sono stati anche identificati microrganismi considerati patogeni emergenti quali Micrococcus spp Achromobacter spp Mycobacterium fortuitum e chelonei
miceti come Rhodotorula spp Fusarium spp Trichosporon spp ecc
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
3 CARATTERISTICHE delle SPECIE BATTERICHE
RESPONSABILI
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Poicheacute il comune denominatore delle infezioni catetere-correlate egrave appunto il catetere intravascolare costituito da materiale plastico estraneo la sua presenza riveste un ruolo fondamentale nella patogenesi di queste infezioni
Ersquo possibile individuare una serie di passaggi obbligati e comuni alle varie situazioni da tenere in considerazione costituiti da una sequenza di eventi strettamente legata ai batteri nellrsquoambito della patogenesi
1 Aderenza dei batteri alla superficie del catetere
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
3 Disseminazione batterica
Biofilm I microrganismi ed il catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Per questo processo patogenetico si fa riferimento soprattutto agli stafilococchi che rappresentano la causa di almeno la metagrave delle batteriemie catetere-correlate Il biofilm che si forma poco dopo lrsquoinserzione del catetere egrave costituito dal complesso glicoproteico presente nel glicocalice e nello slime batterico
dalle proteine derivate dallrsquoospite (fibronectina e trombospondina)
dalle piastrine
Le adesine della superficie batterica mediano lrsquounione tra i microrganismi e la superficie del catetere rivestita dal biofilm Staphylococcus aureus si lega con aviditagrave alla fibronectina ed il suo impianto alla
superficie del catetere egrave mediata appunto da questa sostanza
Esso inoltre produce lrsquoenzima coagulasi e puograve ricavare vantaggio dal processo che conduce alla formazione di fibrina sulla superficie del catetere ed aderirvi saldamente
Anche altri microrganismi come Pseudomonas aeruginosa e Candida spp possono produrre sostanze simili soprattutto quando crescono in terreni colturali ricchi di glucosio
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
1 Aderenza dei microrganismi alla superficie del catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Una volta che i microrganismi patogeni si sono legati alla superficie del catetere la loro eradicazione risulta estremamente difficile per diversi motivi a La protezione effettuata nei confronti dei batteri da parte della matrice
esopolisaccaridica che li riveste
b Lrsquoincapacitagrave dei leucociti neutrofili di fagocitare batteri aderenti ed organizzati in biofilm
c La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei batteri adesi alla superficie del catetere
Il biofilm costituisce una barriera fisica aspecifica nei confronti dei meccanismi di difesa umorali e cellulari dellrsquoospite
La diminuita attivitagrave degli antibiotici nei confronti dei microrganismi organizzati in biofilm egrave osservabile soprattutto quando i batteri si trovano allrsquointerno di uno spesso biofilm sulla superficie del catetere esso agisce di fatto come una barriera che impedisce lrsquoazione dellrsquoantibiotico evitando che questrsquoultimo si concentri efficacemente nel sito drsquoazione
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE
2 Colonizzazione batterica della superficie del catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
La diretta conseguenza dei processi descritti in precedenza egrave la
COLONIZZAZIONE BATTERICA DELLA PUNTA INTRAVASCOLARE
DEL CATETERE con conseguente disseminazione in
altri siti e batteriemia
I MICRORGANISMI ED IL CATETERE 3 Disseminazione batterica
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Il catetere ideale dovrebbe essere capace di
non provocare la tipica risposta da corpo estraneo
nellrsquoospite
non essere trombogenico
non irritare la parete vascolare
essere indenne da irregolaritagrave della superficie nelle quali i batteri possano annidarsi e moltiplicarsi
Biofilm Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
4 COMPOSIZIONE del CATETERE
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Le infezioni da catetere si sviluppano come conseguenza di una serie di cause ognuna delle quali di diversa importanza a seconda della circostanza in cui avviene lrsquoinfezione
Una buona conoscenza della patogenesi da una parte e dei fattori di rischio che possono a vario livello giocare un ruolo dallrsquoaltra egrave fondamentale per lrsquoattuazione di strategie preventive
A questo riguardo egrave possibile distinguere
A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione da catetere
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE da CATETERE
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Cateterizzazione prolungata la durata della permanenza del catetere egrave uno dei piugrave importanti fattori di rischio di infezione Se si sospetta lrsquoinfezione il catetere puograve essere sostituito e se
successivamente la coltura della punta risulta positiva il catetere va rimosso
La sostituzione periodica del catetere (es ogni 72h) puograve giocare un ruolo importante nella prevenzione dellrsquoinfezione
Numero dei canali del catetere i cateteri multiluminali sono piugrave suscettibili di infezione rispetto a quelli dello stesso tipo ad un solo lume
Sito anatomico di inserzione la maggiore incidenza di infezione si osserva con i cateteri inseriti nella vena giugulare rispetto alla succlavia Un altro sito di inserzione associato ad alto rischio di infezione egrave la vena femorale sia per lrsquoalto grado di colonizzazione batterica dellrsquoinguine sia per la difficoltagrave oggettiva di mantenere sterile questrsquoarea
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Nutrizione parenterale Concomitanza di altre patologie nei pazienti
immunocompromessi la probabilitagrave di contrarre una infezione catetere correlata egrave piugrave alta
Manipolazione del catetere la manipolazione da parte del personale di assistenza dovrebbe essere il fattore piugrave importante nel determinare lrsquoinfezione
Uso di soluzioni antisettiche contaminate questa possibilitagrave egrave estremamente riprovevole in quanto presuppone una attenzione deficitaria nella conservazione delle sostanze disinfettanti che si contaminano ad esempio quando vengono conservate in contenitori aperti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE A Fattori di rischio dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Creazione di barriere antimicrobiche e team operativo addestrato se opportune precauzioni vengono prese durante lrsquoinserzione del
catetere sia la contaminazione di questo sia la successiva incidenza di infezione correlata puograve essere significativamente diminuita indipendentemente dal fatto che lrsquoinserzione avvenga in sala operatoria o a letto del malato
A tal proposito la disponibilitagrave di personale ben addestrato ed opportunamente responsabilizzato puograve garantire una diminuzione dellrsquoincidenza di infezione
Ersquo opportuno creare una sorta di ldquobarrierardquo sterile utilizzando guantimascherina camice e cuffia sterili senza trascurare lrsquoaccurato lavaggio delle mani
Lrsquouso di tali accorgimenti ha consentito di ridurre di 4 volte la batteriemia correlata ai cateteri polmonari arteriosi e di 6 volte la batteriemia da catetere venoso centrale
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Antisepsi cutanea
lo scopo dellrsquoantisepsi cutanea egrave la riduzione della massa batterica presente sulla cute del sito di inserzione del catetere
Nella prevenzione delle batteriemie da catetere lrsquouso della clorexidina egrave risultato piugrave vantaggioso rispetto alla tintura di iodio ed allrsquoalcool 70
Lrsquouso topico di polimixina B neomicina e bacitracina si egrave dimostrato efficace nellrsquoabbassare lrsquoincidenza di batteriemia da catetere tuttavia egrave sempre da tener presente che lrsquoazione protettiva antibatterica dellrsquoantibiotico usato topicamente offre di contro una maggiore possibilitagrave di colonizzazione e di infezione da parte di miceti
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Rivestimento del catetere allo scopo di prevenirne la contaminazione si egrave tentato il
rivestimento del catetere con differenti sostanze dotate di attivitagrave antibatterica
Lrsquoutilizzazione di un rivestimento sottocutaneo di collagene impregnato di argento costituisce un deterrente antimicrobico sia per lrsquoeffetto antibatterico degli ioni Ag+ sia per lrsquoostacolo opposto alla migrazione dei batteri
Tuttavia lrsquoeffetto antibatterico egrave di breve durata percheacute il collagene al quale gli ioni argento vengono chelati viene rapidamente biodegradato pertanto questa soluzione non puograve essere utilizzata per i cateteri a lunga permanenza
Il rivestimento con cloruro di benzalconio o cefazolina si egrave rivelato invece utile mostrando una significativa riduzione sia della colonizzazione dei cateteri che della batteriemia correlata
PREVENZIONE dellrsquoINFEZIONE B Possibilitagrave di prevenzione dellrsquoinfezione
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere
Misure adottabili per diminuire il rischio di colonizzazione di cateteri venosi centrali
CATETERI A PERMANENZA
BREVE (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione della
superficie esterna del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Uso di agenti antibatterici sulla cute
(clorexidina mupirocina)
bull Rivestimento del catetere con antibiotici
CATETERI A PERMANENZA
LUNGA (lt 10 giorni)
Per prevenire la colonizzazione del
lume del catetere
bull Creazione di barriere sterili (guanti
maschere ecc)
bull Team operativo specializzato
bull Lavaggio del catetere con antibiotici
bull
Patogenesi dellrsquoinfezione da catetere