Appunti resistenza agli antibiotici

Resistenza agli antibiotici

Lezione 1

Ogni anno, secondo ECDC (European Center for Disease, Prevention and Control), ci sono circa 2 milioni di cittadini in Europa che contraggono infezioni nosocomiali (infezioni che si contraggono durante la degenza), e molti muoiono perché sono attaccati da batteri antibiotico-resistenti.

Italia — circa 400mila infezioni sono infezioni nosocomiali, e molteplici sono i batteri che causano queste infezioni, tra cui:

• Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa;
• Gram negativi — Staphylococcus aureus, Clostridium difficile.
• Gram positivi — Altri sono batteri ambientali che nel tempo hanno acquisito geni codificanti per resistenza antibiotica, e sono diventati molto pericolosi perché si trasmettono molto facilmente da un oggetto all'altro e da un oggetto all'uomo.

18 novembre 2019 — giornata europea degli antibiotici. Ha come obiettivo la sensibilizzazione per uso prudente di antibiotici. Antibiotici importanti perché senza di questi banali infezioni potrebbero essere mortali. Numero di persone che muoiono per antibiotico-resistenza è in costante aumento.

Resistenza agli antibiotici

Penicillina

• 1945 — introdotta in terapia per curare i malati comuni. Prima essendo farmaco sperimentale era stata usata solo per i militari in guerra.
• 1950 — comparsa resistenza alla Penicillina.

Meticillina

• 1960 — introdotta in terapia (derivato semisintetico di Penicillina).
• 1970 — comparsa resistenza alla Meticillina (MRSA = stafilococchi meticillino resistenti).

Vancomicina

• 1980, introdotta in terapia (capostipite di glicopeptidi, che è altra famiglia di antibiotici) — curava malati meticillino-resistenti.
• 1997 — comparsa resistenza a Vancomicina (VISA = stafilococco aureo con resistenza intermedia a vancomicina; VRSA = stafilococco aureo con resistenza completa a vancomicina).
• 2002, ceppi MRSA resistenti alla Vancomicina (MRSA+VRSA — stafilococchi aurea resistenti a meticillina e vancomicina).

2007 aumento dei batteri Gram negativi produttori di ESBL (batteri Gram negativi portatori di -lattamasi ad ampio spettro, cioè -lattamasi che distruggono tutti gli antibiotici che distruggono la famiglia degli antibiotici -lattamici).

Escherichia coli

Uno dei più comuni batteri resistenti ad antibiotici. Parte del microbiota intestinale, batterio patogeno opportunista. Fa infezioni del sangue (batteriemie, che talvolta possono diventare anche setticemie), infezioni del tratto urinario, infezioni addominali postchirurgiche, meningiti neonatali. Resistenza verso antibiotici -lattamici.

Negli ultimi anni si è registrato incremento di resistenza. Tra il 25% e il 50% dei casi di antibiotico resistenza sono soprattutto in Italia, Bulgaria e Romania. Escherichia coli è resistente anche ai chinoloni e fluorochinoloni, cioè antibiotici usati in infezioni urinarie. Per entrambe le famiglie sono stati isolati diversi sierotipi con elevato trend di crescita come numero di infezioni antibiotico resistenti, come Belgio, Spagna, Romania, Italia, Grecia.

Klebsiella pneumoniae

(Soprattutto ceppo NDM) Enterobattere frequentemente coinvolto in fenomeni di resistenza. Gram negativo. Predomina nei pazienti ospedalizzati che hanno infezioni gastrointestinali, cutanee, a livello di vie aeree. Resistente a cefalosporine e fluorochinoloni soprattutto in Italia e Est Europa. Da novembre 2018 a settembre 2019 c'è stata epidemia in Toscana, dove ci sono stati molti morti, soprattutto per NDM (New Delhi metallo -lattamasi — chiamato così dal primo ospite isolato in India nel 2009). Klebsiella pneumoniae NDM è portatore di metallo -lattamasi, cioè enzima che rende batteri portatori di questi enzimi resistenti ad antibiotici -lattamici, fluorochinoloni, amminoglicosidi.

Pseudomonas aeruginosa

Gram negativo ubiquitario, patogeno opportunista batterio per uomini e animali. Si trova ovunque. Agente principale di infezioni in pazienti ospedalieri immunodepressi, dove causa infezioni urinarie, a vie aeree, oculari, nei pazienti con fibrosi cistica acuisce la malattia, può causare infezioni nel sangue. È difficile controllare la sua diffusione negli ospedali a causa della sua ubiquità. Liquido per lenti a contatto contaminato da questo batterio — occhio verde. Resistente ad antibiotici -lattamici e non, soprattutto nell'Europa dell'Est e Italia. È resistente anche a disinfettanti ammonici quaternari.

Staphylococcus aureus

Batterio Gram positivo. Colonizza naso e pelle anche in individui sani. Causa infezioni più o meno gravi, come orzaioli, infezioni gastroenteriche. Se meticillino-resistente può essere molto difficile da trattare con antibiotici. In Europa ceppi meticillino-resistenti molto diffusi in ospedale e in animali. Staphylococco RSA è staphylococco aureo resistente a meticillina per acquisizione di un gene che codifica per un tipo diverso di enzima coinvolto in processo di maturazione cellulare — gene consente sintesi di un nuovo enzima modificato che non riesce a legare meticillina. Per ovviare questo problema si erano usati nuovi antibiotici (glicopeptidi come vancomicina), ma poi sono comparsi resistenti anche a questo tipo di farmaci.

Consumo di antibiotici in Italia e in Europa

Italia ha molte resistenze negli antibiotici perché spesso non c'è disinfezione corretta e perché si consuma poco disinfettante per le mani negli ospedali. Italia comunque è uno dei Paesi con più alto consumo di antibiotici — in ospedale più del 40% dei pazienti è sottoposto a terapia antibiotica, indipendentemente dalla patologia per cui è ricoverato. DDD — defined daily dose = dose giornaliera di consumo di antibiotici: misura statistica che misura consumo di antibiotici giornaliero per 1000 abitanti.

• Olanda — 11.
• Grecia — 36 dosi.
• Italia — 28 dosi.
• Media europea: 18 dosi ogni 1000 abitanti.

Con consumo maggiore di antibiotici, aumenta anche resistenza ad essi.

• 2005 in Italia: 16-17% casi di antibiotico resistenza collegati a ospedali.
• 2014: 34% dei casi.
• 2018: 39% dei casi.

Italia a livello europeo è 3° Paese con maggior numero di casi di antibiotico-resistenza collegati a livello ospedaliero. Anche altri Paesi del sud Europa hanno seri problemi di antibiotico-resistenza. Nei Paesi nordici non c'è questo problema perché c'è migliore igiene ospedaliera, uso di antibiotici negli allevamenti intensivi di animali è differente: può essere dannoso per l'uomo, perché con l'alimentazione di questi animali si assumono anche batteri che sono diventati antibiotico-resistenti.

Italia ha il più alto consumo di antibiotici a livello umano e negli allevamenti, dove vengono somministrati tramite mangimi per le scarse condizioni di benessere con cui vengono allevati gli animali (si può allevare 33 kg/m² fino a 39 kg/m², cioè circa 25-30 polli su un letto) — così aumenta anche massa corporea degli animali, ma anche antibiotico-resistenza.

Studio pubblicato su Lancet Infect Dis. ha evidenziato come uso di antibiotici negli animali ha determinato la selezione di ceppi resistenti ad altri antibiotici, come in Cina, resistenti a una serie di antibiotici come colistina, che è antibiotico polipeptidico vecchio di decenni, ma che rimane uno degli ultimi antibiotici che si possono prendere se ci sono infezioni resistenti ad altri antibiotici come acinetobacter baumannii.

In casi come enterobatteri portatori del gene NDM (New Dheli -lattamasi) si usa trattare pazienti con colistina. Il fatto che si siano diffusi batteri, come Escherichia coli, resistenti alla colistina, ha reso necessario l'uso di questo antibiotico.

Incubo da superbugs (batteri multiresistenti) — batteri intrattabili con molti antibiotici perché:

• Riescono ad adattarsi molto più facilmente a nuove condizioni;
• Natura economica: numero di nuovi principi attivi antibiotici è sempre più basso, perché solo alcune industrie farmaceutiche investono nella ricerca di nuovi principi antibiotici, perché dall'infezione di batteri si dovrebbe guarire in pochi giorni, mentre industrie farmaceutiche puntano sullo sviluppo di farmaci salvavita, cioè farmaci da assumere quotidianamente per molto tempo (più redditizi) per patologie che compaiono con l'età.

Antibiotici

Antibiotici sono indispensabili per cura di malattie infettive. Alcune industrie farmaceutiche stanno tornando a investire sugli antibiotici, perché aspettativa di vita in 100 anni è quasi raddoppiata perché grazie ad antibiotici sono in gran parte sparite le morti per infezioni batteriche, mentre sono aumentate le morti per malattie legate all'avanzare dell'età. Antibiotici che abbiamo ora funzionano ancora, e c'è ancora tempo per contrastare fenomeni di antibiotico-resistenza. Antibiotici vanno assunti solo quando necessario e in modo corretto (come suggerì Fleming nel 1945 quando fu introdotto l'uso negli ospedali della Penicillina, da lui scoperta): se antibiotico viene preso non nelle dosi terapeutiche allora si favorisce l'antibiotico resistenza, perché il batterio ha il tempo di adattarsi.

Per combattere resistenze ad antibiotici si possono usare ad esempio Bdellovibrio bacteriovorus batteri predatori, che si cibano di altri microrganismi. Uno di questi è Bdellovibrio bacteriovorus — piccolo bacillo Gram negativo mono-flagellato, molto rapido a muoversi nell'ambiente. Ha bisogno di cellula batterica per duplicarsi. La maggior parte di questi batteri invadono altre cellule, secernono enzimi che degradano cellula dall'interno e usano proteine e acidi nucleici, che galleggiano liberamente, come fonte di nutrimento, poi si duplicano.

Micavilbrio aeruginosavorus Batterio predatore di altri batteri Gram negativi. Si attacca alla superficie di altre cellule batteriche, secerne enzimi per rompere la parete e per recuperare materiale nutritivo dall'interno della cellula; cellula attaccata poi muore, e Micavilbrio aeruginosavorus si duplica. Gli scienziati per verificare l'efficacia di questi batteri predatori hanno messo piccole dosi non letali di Klebsiella pneumoniae (batterio della polmonite) nei polmoni di alcuni ratti e poi hanno iniettato dosi multiple di batteri predatori nelle successive 24 ore. Si è visto che batteri predatori sono riusciti a ridurre la concentrazione di Klebsiella pneumoniae del 99.9%. Poi hanno verificato la salute dei ratti nei 10 giorni successivi e non sono emersi effetti negativi. Non si sa però se nei tempi più lunghi questi batteri hanno causato dei danni oppure no.

Lezione 2

Resistenza antibiotica — capacità dei batteri di contrastare l'azione di uno o più principi attivi con azione antimicrobica. Uomini e animali non diventano resistenti agli antibiotici, ma i batteri sì, perché vengono trattati con questi. Antibiotici devono agire selettivamente su bersagli precisi dei batteri stessi. Batteri però possono diventare più o meno veloci a sviluppare meccanismi di resistenza. Tutti i batteri presenti nell'ambiente possono sviluppare resistenze.

Anche i funghi possono sviluppare fenomeni di resistenza

Candida auris — specie di candida isolata per la prima volta nel 2009 nel condotto auricolare di un giapponese in America, che poi si è diffusa in molti ospedali degli USA, e che è resistente a molti antifungini. In agricoltura ci sono alcuni ceppi di Aspergillus resistenti ad antifungini.

Ogni anno il carico di infezioni dovuto a batteri antibiotico-resistenti su popolazione europea è paragonabile a quello dell'influenza + tubercolosi + HIV — 33mila vittime generate da infezioni batteriche ogni anno (1/3 sono solo in Italia). 75% di queste infezioni è dovuto a batteri antibiotico-resistenti, e sono infezioni correlate ad assistenza sanitaria (health care ass. infect.).

Cause:

• Uso non corretto dei disinfettanti (es: diluisco disinfettanti con acqua non sterile);
• Uso irrazionale di antibiotici (abuso /sottodosaggio);
• Antibiotici per uso auxologico — aggiungere antibiotici nei mangimi di animali — noi potremmo mangiare carne o pesce con antibiotici, e se carne non è ben cotta c'è remota possibilità che a lungo andare l'antibiotico ingerito selezioni ceppi microbici battericidi-resistenti); può provocare antibiotico-resistenza negli animali, che può essere trasmessa anche a chi lavora a stretto contatto con questi animali.

I batteri e l'uomo

Microbi e batteri sono forma più antica di vita, ma grazie a loro semplicità sono più versatili e in grado di adattarsi ad ambienti diversi, come anche comparsa di nuovi antimicrobici. Batteri — maggioranza invisibile. Si stima che ci siano almeno 1 miliardo di specie differenti sulla Terra. Secondo studio del 1972 di Thomas Luckley la proporzione tra numero di cellule umane e numero di cellule batteriche nel corpo è di 10:1, ma studio più recente di 3 scienziati israeliani ha stabilito che la proporzione è 1,3:1 — uomo è ospite più appariscente di un mondo batterico.

Uomo per i batteri è sorta di "bed and breakfast" a cui i batteri attingono per sopravvivere. Corpo umano = 1000 miliardi di cellule umane + 10mila miliardi di cellule batteriche. Microrganismi patogeni nella loro dinamica di rapporti con l'uomo non hanno attenuato gli effetti delle infezioni.

Mycobacterium leprae (agente eziologico della lebbra) e Treponema pallidum (agente eziologico della sifilide) — esempi di batteri che possono diventare resistenti ad antibiotici — virus: attenuano virulenza, col passare del tempo tendono a diventare paucisintomatici quando entrano nell'uomo. Batteri si adattano più rapidamente all'ambiente, sono più indipendenti dall'ospite (l'uomo) — gli effetti delle infezioni batteriche con il passare degli anni sono sempre gli stessi, mentre quello dei virus no.

Antagonismo

Per combattere e ridurre fenomeni di resistenza antibiotica bisogna innanzitutto capire come si è arrivato a scoprire valore degli antibiotici.

M. Pasteur nel 1865 capì che i batteri oltre a indurre in noi infezioni, competono anche tra di loro — dimostrò questo facendo crescere in un liquido contenente urina, a cui aggiunse batteri comuni. Dimostrò che in presenza di batteri competitori Bacillus anthracis faticava a svilupparsi.

Nel 1889 venne introdotto il termine antibiosi da medico chirurgo francese Jean Antoine Vuillemin — intende antagonismo tra gli esseri viventi. Dal termine antibiosi deriva il termine antibiotico. Altri studi di antibiosi operati anche da Arnaldo Cantani (professore di Farmacologia all'Università di Pavia), che dimostrò che insuando colonie di Bacterium termo (innocuo per l'uomo; lattobacillo usato per produzione di formaggi) in pazienti affetti da tubercolosi, migliorava il quadro clinico. Analizzando l'escreato del paziente notò che scompariva le tracce di Mycobacterium tubercolosis perché sono micobatteri molto lenti a crescere e a riprodursi — Bacterium termo predominava nella competizione riproduttiva rispetto a Mycobacterium tubercolosis.

Nel 1895 medico militare napoletano Vincenzo Tiberio pubblicò studio dove dimostrava potere battericida di alcune muffe appartenenti al genere Penicillium, che egli riuscì a isolare dalle pareti di un pozzo di casa sua: queste muffe riescono a uccidere batteri come staphylococchi, streptococchi e vibrione del colera — proprietà delle muffe sono di forte ostacolo per vita e propagazione di agenti patogeni. Vero scopritore della penicillina fu proprio Vincenzo Tiberio.

Medico militare Ernest Duchesne pochi anni dopo notò che gli staglieri arabi usavano muffe prese da selle bagnate per curare piaghe da decubito per eccessivo sfregamento con la sella del cavallo. Dopo accurate ricerche, egli identificò la muffa come Penicillium glaucum, la usò sulle cavie per curare il tifo e notò che distruggeva i batteri come Escherichia coli. Alexander Fleming vinse il premio Nobel per la scoperta della penicillina: scoprì il potere antibiotico delle muffe lasciando per caso piastra aperta con staphylococco aureo, che il giorno successivo era stata attaccata da una muffa, che aveva impedito la crescita batterica — intuì potere microbicida delle muffe, soprattutto di Penicillium notatum (muffa che impedì crescita della sua coltura). Fleming conosceva lavoro di Vincenzo Tiberio — capì importanza delle muffe nella lotta contro i batteri. Tiberio e Fleming avevano scoperto a 33 anni di distanza che funghi (muffe, soprattutto Penicillium notatum) erano in grado di bloccare crescita di batteri — microrganismi oltre ad essere dannosi, producono anche sostanze utili.

Antibiotici

Funghi — primi organismi ad essere studiati come antibatterici. Anche altri batteri però sono capaci di eliminare altri batteri — si definì il concetto di antibiotici — metaboliti secondari di basso peso molecolare prodotti da batteri e funghi, capaci di inibire, a basse concentrazioni, la crescita di altri microrganismi attivamente metabolizzanti. Antibiotici:

• Metaboliti secondari sono …