Patogeni batterici isolati da pazienti affetti da fibrosi

Patogeni batterici isolati da pazienti affetti da fibrosi cistica Staphylococcus aureus Haemophilus influenzae Pseudomonas aeruginosa Burkholderia cepacia Stenotrophomonas maltophilia altri Döring et al. , 2000; Mandell, Bennett e Dolin, 2000.

Patogeni batterici isolati da pazienti affetti da fibrosi cistica S. aureus e H. influenzae colonizzano cute e mucosa nasofaringea di individui sani. P. aeruginosa, B. cepacia e altri gram-negativi sono raramente isolati da pazienti sani Mandell, Bennett e Dolin, 2000.

Fattori che predispongono alla colonizzazione dei gram-negativi • Malattia di base • Trattamento con antibiotici • Alterazione del tasso di fibronectina • Modifca qualitativa e quantitativa della popolazione microbica normale • Da residenti, in gran parte gram-positivi, si passa ad una popolazione di gram-negativi • Colonizzazione delle alte vie aeree Mandell, Bennett e Dolin, 2000.

La semplice adesione ad una superficie, attiva nel microorganismo l'espressione di molti geni che esaltano sia tutti i prodotti deputati alla vita sessile sia quelli che sono coinvolti nei meccanismi di patogenicità e virulenza. Davis et al. , 1998; Kievit and Iglewski, 2000; Greenberg 2000.

P. aeruginosa • Ubiquitario, genoma di circa un terzo più vasto di quello di E. coli e spesso veicolante plasmidi. • Mutanti con spiccate capacità adesive alla mucina bronchiale • Formazione di microcolonie. Produzione di muco • Quorum sensing (alginato, biofilm, elastasi, esotossina A, emolisina piocianina, ecc) ( B. cepacia) • Processi di mutazione adattativa da stress o di morte programmata • Acquisizione di materiale genetico • Internalizzazione nelle cellule epiteliali Govan and Deretic, 1996: Finch et al. , 1998; Hartman and Wise 1998; Costerton et al. , 1999 Hutchinson and Govan, 1999; Greenberg 2000; Oliver et. al. , 2000; Hentzer et al. , 2001;

Approccio terapeutico • Esame microbiologico frequente • Definizione del patogeno coinvolto (non sempre facile) • Problematiche di resistenza Doring et al. , 2000; Mandell, Bennett e Dolin, 2000.

Pathogens may acquire MOLECULAR MECHANISMS, expressed at DIFFERENT LEVELS, that confer IN VITRO RESISTANCE to most antibiotics

Resistance, as assessed IN VITRO, RARELY translates in therapeutic FAILURES in MILD TO MODERATE CA-INFECTIONS generally characterised by high rates of spontaneous healing occurrence in immunocompetent hosts location in PK accessible sites certain pathogen-drug combinations ERY-R S. pyogenes in PT PEN-R, MULTI-R S. pneumoniae in CAP Varaldo, Schito et al. , CID, 1999; Amsdeen, JAC, 2000

RESISTANCE, as assessed IN VITRO, FREQUENTLY translates in therapeutic FAILURES in SEVERE INFECTIONS generally characterised by high rates of mortality occurrence in immunocompetent hosts or showing multiple risk factors location in sites with PK barriers certain drug-pathogen combinations Mandell et al. , PPID, 2000

CLINICAL EXPERIENCE FAILURES ARE THE RULE WHEN SEVERE INFECTIONS (endocarditis, septicemia, meningitis, HAP) sustained by Rif-R M. tuberculosis MET-R S. aureus Multi-R S. pneumoniae ESßL+ K. pneumoniae Multi-R P. aeruginosa ßL-refractory Legionella are treated with the IN VITRO INACTIVE DRUG Mandell et al. , PPID, 2000

Evoluzione delle resistenze in S. aureus Inizio anni ‘ 40: penicilline fine anni ‘ 50 ~ 85% S. aureus pen-R 1959 meticillina anni ‘ 90 30 -60% S. aureus met-R 2000 0, 1 -70% S. aureus met-R meticillino-resistenza sovente accompagnata da insensibilità a macrolidi, aminoglicosidi e chinoloni glicopeptidi attivi Gutman, Lancet, 1997; Spencer et al. , CMI, 1997; et al. , CMI, 1999, Carbon, CMI 2001 Schito

INCIDENZA DI OXACILLINO-RESISTENZA IN ITALIA (1995 -2000) Cipriani et al. , 1995; Marchese et al. , 1997; Fontana e Cornaglia, 1999; Debbia et al. , GIMMOC, 2001

I glicopeptidi sono generalmente usati per il trattamento di infezioni sostenute da MRSA A partire dal 1997 sono stati tuttavia descritti ceppi con resistenza INTERMEDIA Hiramatsu et al. 1997; Rahman, JAC, 1998; Moellering, JAC, 2000.

MRSA CON RIDOTTA SENSIBILITA’ AI GLICOPEPTIDI (MIC= 8 mg/l) Leucemia, setticemia, VISA (Vanco) Eradicato con Q/D, altre S non note Infezioni di impianto ortopedico (Vanco) 68% di fallimento, protesi rimossa Infezioni in pazienti trapiantati (2) (Vanco) eradicati, Q/D e oxazolidinone S Ploy et al. , Lancet, 1998; Ariza et al. , Lancet, 1999; Marchese et al. , J. Clin. Microbiol. , 2000; Tenover, CMN, 2000

GISA Sono estremamente rari sono noti solo 12 casi Più comuni nei paesi che usano solo vancomicina Non causano costantemente fallimenti terapeutici Fridkin, CID, 2001; Linares, CMI, 2001

GISA Il fenotipo GISA è INSTABILE e tende a ritornare all’usuale stato di sensibilità ai glicopeptidi Boyle-Vavra et al. , AAC, 2000; Fridkin, CID, 2001; Linares, CMI, 2001

L’ACQUISIZIONE DI UNA RESISTENZA PARZIALE AI GLICOPEPTIDI E’ UN PROBLEMA REALE IN STAPHYLOCOCCUS TUTTAVIA DAI LABORATORI PROVENGONO TALORA REFERTI DI FALSA RESISTENZA Parenti, Schito, Courvalin, JC, 2000; Linares , CMI, 2001

VISA metodi di identificazione diffusione da dischetto no MIC (24 h) 4/4 agar screening (6 mg/ml) 4/4 e-test 3/4 microscan 2/4 sensititre 2/4 vitek 0/4 rapid microscan variabile

H. influenzae Predomina la b-lattamasi TEM-1, ROB-1 Altre resistenze descritte cloramfenicolo, tetracicline e cotrimoxazolo tutte veicolate da plasmidi. Un solo caso di resistenza alla ciprofloxacina Hutchison and Govan, 1999; Murray et al. , 1999

IEO TRENDS IN ß-LACTAMASE PRODUCTION (%) IN RESPIRATORY H. influenzae (2083) % ßL-positive strains 16. 0 12. 2 5. 2 1997 1998 Year 1999 Nicoletti et al. , GIMMOC, 2000

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

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

Incidence of Resistance (%) in 807 P. aeruginosa circulating in italian ICUs to selected drugs Debbia et al. , GIMMOC, 2001

Variations in incidence of resistance as a function of site

Burkholderia cepacia Insieme a Stenotrophomonas maltophilia mostra la più ampia refrattarietà nei confronti di tutte le classi di antibiotici Sensibilità: piperacillina, azlocillina, cefoperazone cotrimossazolo, cloramfenicolo Variabile: carbapenemici, kanamicina Resistenza: b-lattamici, chinoloni, aminoglicosidi, Internalizzazione Govan et al. , 1996; Murray et al. , 1999.

Stenotrophomonas maltophilia Resistenza a tutte le classi di antibiotici. Crescita lenta, mutabilità. Sensibile a cotrimossazolo, ac. clavulanico +aztreonam carbapenemasi, resistenza a tutti i b-lattamici Penzak and Abate, 1997; Murray et al. , 1999.

Problematiche relative alle caratteristiche farmacocinetiche e farmacodinamiche degli antibiotici Battericidi- batteriostatici Concentrazione dipendenti (+PAE) Tempo dipendenti Diffusione nei tessuti (interstizio tissutale) o nelle cellule superiori Scaglione 2000.

Effetto letale degli antibiotici Antibiotici tempo dipendenti penicilline cefalosporine macrolidi* glicopeptidi sulfamidici Lincosamidi Antibiotici concentrazione dipendenti chinoloni aminoglicosidi * alcuni possono avere anche azione concentrazione dipendente E’ essenziale mantenere periodi lunghi concentrazioni di antibiotico superiori alla MIC (lungo tempo di contatto E’ essenziale che l’antibiotico raggiunga elevate concentrazioni nel sito di infezione per eradicare il patogeno (>10 XMIC). Craig, 1998; Scaglione 2000.

Meccanismo d’azione degli aminoglicosidi (fluorochinoloni) Entrano nella cellula mediante trasporto attivo che richiede ATP In anaerobiosi la produzione di ATP è limitata Enterococchi refrattari (ATP) In microorganismi pre-esposti all’aminoglicoside, si ha il blocco della produzione di ATP e quindi dell’incorporazione dell’antibiotico. Richiede almeno un ciclo di replicazione delle cellule (1 -2 ore) alla presenza di aminoglicoside sia a livelli sub-MIC sia multipli di MIC. Perdura per oltre 6 ore dopo l’allontanamento del farmaco. Davis, 1987; Moore et al. , 1987; daikos et al. , 1989 Barclay et al. , 1996; Karlowsky et al. , 1997.

Meccanismo d’azione degli aminoglicosidi (fluorochinoloni) Di conseguenza l’impiego dell’antibiotico in terapia alla concentrazione di almeno 10 XMIC per conseguire effetti battericidi sul più alto numero di patogeni e impedire l’insorgenza di microorganismi resistenti. Somministrazione intervallata in modo da non cadere nel periodo di induzione Per questi antibiotici si raccomanda la monosomministrazione giornaliera. Craig, 1995; Drusano, 1995; Blaser 1996, Freeman et al. , 1997.

Mean peak sputum concentrations Inhaled 1500 Parenteral 1500 1159 µg/ml 1000 500 68 µg/ml 0 Tobramycin

Resistance After 18 Months of treatment Proportion of isolates susceptible (<16 µg/m. L) to tobramycin by parenteral breakpoints 100 94. 3% % Susceptible 90 88% 84. 7% 80 70 60 50 0 0 24 72 Weeks After 18 months of therapy, MICs indicated that a large majority of P. aeruginosa isolates remained susceptible to tobramycin

In vitro inhibition of Tobramycin activity by sputum P. aeruginosa Density Log 10 CFU/g 8 Sputum 7 6 Sputum + Tobramycin (10 X MIC) 5 4 Sputum + Tobramycin (25 X MIC) 3 0 1 2 3 4 Time (hours) Mendelman PM, et al. Am Rev Respir Dis 1985; 132: 761 -765

Patients with at least one tobramycin resistant P. aeruginosa at last on-drug and off-drug time period (%) Duration of therapy (months) TOBI with PARI LC PLUS 300 mg bd, MIC 16µg/ml

Ingresso degli antibiotici nelle cellule superiori b-lattamici, aminoglicosidi e glicopeptidi del tutto trascurabile Macrolidi, Lincosamidi e Streptogramine) Clindamicina, azitromicina, claritromicina, eritromicina, miocamicina, rovamicina, ecc. , tetracicline, cloramfenicolo: elevate concentrazione Chinoloni penetrano bene alcuni si concentrano (rufloxacina) Scaglione 2000.

P. aeruginosa, in vitro, is RESISTANT to all macrolides (MIC > 128 mg/l) In fact, these drugs ARE UNABLE TO STOP GROWTH of this pathogen

AT MUCH LOWER CONCENTRATIONS ( 1 -4 mg/l ) easily achievable in tissues and fluids SUB-MICs of macrolides INHIBIT SEVERAL PATHOGENICITY TRAITS essential to P. aeruginosa FOR MAINTAINING INFECTION Takeda et al, 1996, Howe and Spencer, 1997; Shryrock et al. , 1998; Yanagagihara et al. , 2000;

EFFECTS OF MACROLIDES AT SUB-MICs ON P. aeruginosa Suppression of motility inhibition of pyocianin synthesis reduction of toxin A production, proteases, lipases, elastases, endonucleases enhancement of phagocytosis Molinari, Pesce and Schito, JAC, 1997

MACROLIDES, ADMINISTERED CHRONICALLY, ARE USEFUL ADJUNCTS IN THERAPY OF P. aeruginosa lung infections IN CYSTIC FIBROSIS PATIENTS DESPITE IN VITRO RESISTANCE (MIC) Döring et al. , 2000; Jaffe and Bush 2001 a, b

Klebsiella pneumoniae E. coli - Citrobacter - Enterobacter Since 1983 have acquired resistance to the new OXYIMINO-ß-LACTAMS Ceftazidime Aztreonam Ceftriaxone Cefotaxime through synthesis of ESßL Fierer et al. , JAMA, 1999; Livermore, JAC, 2000

INCIDENCE OF ESßL in K. pneumoniae: found WORLDWIDE PREVALENCE: HIGHLY VARIABLE IN HOSPITALS (community), ICU France: 14 -54% USA: 5 -51% Italy (Genoa): 14% Italy: 15 -25% UNDERESTIMATED: MICs increase BUT MAY NOT REACH THE R BREAKPOINTS Marchese et al. , EJCMID, 1999; Amicosante et al. , AAC, 2000; Paterson, CMI, 2000

CLINICAL RELEVANCE OF ESßL CLINICAL EXPERIENCE SUPPORTS THE VIEW THAT ESßL PRODUCERS ARE RESISTANT TO OXYIMINO-CEPHALOSPORINS EVEN IF MICs ARE RAISED ONLY TO 1 -2 mg/l (S= < 8 I= 16 R= > 32) THESE LEVELS PREDICT CLINICAL FAILURE EXCEPT IN UTI Livermore, JAC, 1999; NCCLS, 1999

REPORTS OF FALSE SUSCEPTIBILITY UNLESS PROPERLY ASSESSED (CEFTAZIDIME + AMOXY-CLAVULANATE) FALSE SUSCEPTIBILITY IS REPORTED Enterobacteriaceae HARBORING ESßL SHOULD BE CONSIDERED RESISTANT TO ALL CEPHALOSPORINS REGARDLESS OF THE ACTUAL SUSCEPTIBILITY FOUND Livermore, JAC, 1999; Paterson, CMI, 2000

IEO 1998 Incidence of resistance to selected drugs in nosocomial respiratory K. pneumoniae (282) Fontana et al. , Microbiol. Med. , 1999

I glicopeptidi non hanno attività sui gram-negativi E. coli MIC= 2000 mg/L (Topico? ) Una combinazione vancomicina + ciprofloxacina ha mostrato effetti sinergici in vitro (P. aeruginosa) Antibiotici cationici e peptidici potrebbero permeabilizzare i gram- e offrire nuove opzioni terapeutiche Day et al. , 1993; Rajyaguru and Muszynski, 1997; Krogfelt et al. , 2000;