Scopriamo da vicino il mondo di questo patogeno opportunista: pseudomonas aeruginosa. Lo facciamo grazie alle chiare analisi della Microbiology Society, ente di beneficenza per gli scienziati interessati ai microbi, ai loro effetti e ai loro usi pratici. Infetta raramente individui sani. La domanda è: si può eliminare pseudomonas? L’opinione dei ricercatori e, alla fine, qualche indicazione legale in materia di risarcimento del danno da infezione.
Caratteristiche principali e scoperte
Responsabilità sanitaria per infezioni da pseudomonas
Pseudomonas aeruginosa viene descritto come un patogeno opportunistico Gram-negativo e un batterio modello per lo studio della virulenza e dei tratti sociali batterici.
Sebbene possa essere isolato in numero limitato da un'ampia varietà di ambienti, inclusi il suolo e l'acqua, può essere facilmente trovato in quasi tutti gli ambienti con impatto umano / animale.
Bisogna dire che è una delle principali cause di malattia e morte negli esseri umani con condizioni immunosoppressive e croniche e le infezioni, in questi pazienti, sono difficili da trattare a causa di una serie di meccanismi di resistenza agli antibiotici e della propensione dell'organismo a formare biofilm multicellulari.
Tassonomia
Regno Monera, phylum Proteobacteria, suddivisione classe gamma, ordine Pseudomonadaceae, genere Pseudomonas, specie Pseudomonas aeruginosa.
Fu il farmacista francese Carle Gessard a descrivere per primo P. aeruginosa nel suo studio "Sulla colorazione blu e verde delle bende" nel 1882. P. aeruginosa produce un certo numero di pigmenti in coltura, ma è probabile che Gessard stesse descrivendo la piocianina, un composto di fenazina blu / verde che ha proprietà sia antimicrobiche che tossiche.
Il nome Pseudomonas deriva da due parole greche: Pseudo che significa "falso" e monas che significa "unità singola"; aeruginosa "blu verdastro" deriva dal latino aerūgō che significa "rame arrugginito".
Proprietà
P. aeruginosa è un batterio Gram-negativo eterotrofico, mobile, a forma di bastoncello lungo circa 1-5 µm e largo 0,5-1,0 µm.
È un aerobo facoltativo che cresce attraverso la respirazione aerobica e la respirazione anaerobica con nitrato come accettore di elettroni terminale.
P. aeruginosa può anche crescere in modo anaerobico con arginina e ha capacità fermentative limitate che generalmente supportano una crescita molto lenta o nulla.
L'organismo può utilizzare oltre 100 molecole organiche come fonte di carbonio e / o energia e come prototipo, generalmente ha la capacità di crescere su un mezzo di crescita di sali minimi con un'unica fonte di carbonio ed energia. P. aeruginosa cresce bene a 37 ° C, ma può sopravvivere a temperature estese comprese tra 4 e 42 ° C. Si tratta di un importante batterio del suolo in grado di abbattere gli idrocarburi policiclici aromatici, ma spesso viene rilevato anche nei bacini idrici inquinati da animali e umani, come fognature e pozzi all'interno e all'esterno degli ospedali.
I due ceppi di laboratorio più comuni utilizzati sono PAO1 [1http://pseudomonas.umaryland.edu) è un database completo del metaboloma di P. aeruginosa.
P. aeruginosa è spesso resistente a molte classi di antibiotici e agenti terapeutici, e questo lo rende problematico durante l'infezione in quanto può essere difficile da trattare.
Viene spesso definito un patogeno "opportunistico" perché infetta raramente individui sani. Clinicamente, il rischio principale è per i pazienti con un sistema immunitario compromesso, compresi quelli con fibrosi cistica (CF), cancro, AIDS, dispositivi medici a permanenza, ustioni e lesioni agli occhi e ferite diabetiche che non guariscono.
Filogenesi
Gli studi iniziali che utilizzavano la filogenesi SNP del genoma principale hanno suddiviso i ceppi di P. aeruginosa in due gruppi principali (gruppo I, che include il ceppo PAO1 e gruppo II, che include il ceppo PA14) e un gruppo minore di lignaggi clonali per lo più non correlati.
Più recentemente, studi sul pan-genoma hanno rivelato una struttura di popolazione a cinque gruppi di P. aeruginosa.
I due nuovi gruppi sono intermedi tra i gruppi I-II e il gruppo III, che è geneticamente distante da tutti gli altri gruppi.
Resta da determinare se esista una correlazione significativa tra ceppi ambientali e clinici.
Il primo genoma di P. aeruginosa sequenziato è stato quello del ceppo PAO1, originariamente un isolato di ferite croniche degli anni '50 e ora un ceppo di laboratorio comunemente usato.
La sequenza di PAO1 ha una dimensione di 6,3 Mbp (5570 frame di lettura aperti previsti), che nel 2000 lo hanno reso uno dei più grandi genomi batterici sequenziati. È importante notare che esiste una variazione fenotipica e genomica tra i ceppi di PAO1 immagazzinati in diversi laboratori in tutto il mondo, che è una considerazione per la riproducibilità degli esperimenti tra diversi gruppi di ricerca.
Un altro ceppo di laboratorio ben utilizzato è PA14, originariamente isolato dall'ambiente come un ceppo altamente virulento che ha causato un esteso marciume vegetale, ma che è stato anche isolato da ustioni umane. Il genoma di P. aeruginosa contiene un gran numero di regolatori trascrizionali e molti geni coinvolti nel catabolismo, trasporto ed efflusso di composti organici.
È probabile che questa flessibilità genomica e metabolica sia fondamentale per consentire a P. aeruginosa di colonizzare e prosperare in una vasta gamma di ambienti.
L'era genomica ha prodotto centinaia di genomi di P. aeruginosa da una gamma di ambienti di infezione e non infezione.
Recenti analisi bioinformatiche hanno rivelato un genoma centrale e un pan-genoma significativo.
Uno studio che utilizza nove ceppi di P. aeruginosa e un approccio di sequenziamento dell'inserimento del trasposone (Tn-Seq) per definire i geni essenziali per il fitness su cinque diversi media, ha rivelato 321 geni essenziali fondamentali, che rappresentano il 6,6% del genoma.
Un altro studio ha utilizzato oltre 1300 P. genomi aeruginosa provenienti da una varietà di ambienti. Qui, è stato dimostrato che il pan-genoma di P. aeruginosa è costituito da 54 272 geni: 665 dei quali geni core, 26 420 geni flessibili e 27 187 geni unici.
È probabile che anche il trasferimento genico orizzontale sia importante e sono stati identificati oltre 3000 plasmidi putativi e frammentati contenenti geni di resistenza e virulenza.
Gli isolati clinici di P. aeruginosa spesso trasportano diversi profagi di grandi dimensioni (assenti in PAO1, ad eccezione del fago filamentoso Pf1-simile Pf4), che possono contribuire alla fitness e alla virulenza batterica e alla lisi dei ceppi concorrenti.
La resistenza antimicrobica (AMR) è un problema significativo in alcuni ceppi clinici. L'AMR in P. aeruginosa può avvenire mediante (a) acquisizione di geni di resistenza tramite trasferimento genico orizzontale; oppure (b) mutazioni in geni già presenti nel genoma, che portano a una sovraregolazione delle pompe di efflusso, beta-lattamasi o cambiamenti nelle porine.
I ceppi di P. aeruginosa resistenti alla carbapenemasi sono tra i patogeni critici elencati nell'elenco dei patogeni prioritari dell'OMS.
Caratteristiche principali e scoperte
P. aeruginosa è in grado di provocare malattie in una varietà di ospiti tra cui piante, nematodi, insetti e mammiferi.
Negli esseri umani, è particolarmente problematico nei pazienti con FC.
Nei polmoni CF, l'infezione si verifica spesso all'inizio della vita e nonostante il trattamento aggressivo con antibiotici, l'infezione provoca una progressiva perdita della funzione polmonare e alla fine la morte.
È interessante notare che l'adattamento di P. aeruginosa durante l'infezione cronica, spesso porta a una perdita di determinanti di virulenza tra cui motilità, O-antigeni, secrezione di tipo III e quorum sensing (QS).
Utilizzando sistemi modello, è stato dimostrato che un gran numero di funzioni è importante per la patogenesi di P. aeruginosa, inclusa la capacità di formare comunità di biofilm multicellulari (denominate anche aggregati).
La formazione di biofilm e aggregati richiede molteplici funzioni, ma i fattori chiave sono gli esopolisaccaridi, che circondano le cellule e aiutano a resistere a fattori di stress come il batteriofago e i componenti immunitari dell'ospite.
I tre principali polisaccaridi prodotti da P. aeruginosa sono alginato, PSL e PEL e tutti hanno dimostrato di svolgere un ruolo nella formazione del biofilm in vitro. La produzione di alginato si traduce in un fenotipo mucoide e i ceppi mucoidi sono comunemente isolati dai polmoni CF.
Esiste una variazione tra i ceppi di P. aeruginosa riguardo ai tipi di esopolisaccaridi che producono. La formazione del biofilm è anche mediata da adesine come le lectine, che riconoscono zuccheri specifici sulla superficie delle cellule batteriche vicine e anche delle cellule ospiti.
Il QS è un meccanismo di comunicazione cellula-cellula in molte specie di batteri. In P. aeruginosa, una complessa cascata regolatoria QS che coinvolge N-acil omoserina lattone e molecole segnale alchil-chinoloni è stata collegata alla produzione di una serie di esoprodotti tossici coinvolti nella virulenza in modo dipendente dalla densità cellulare.
Si ritiene che QS regoli circa il 10% dei geni di P. aeruginosa.
È stato dimostrato che la QS è un tratto sociale di P. aeruginosa ed è stata ampiamente utilizzata per studiare la teoria dell'evoluzione sociale. Grazie a questi studi ora sappiamo che i comportamenti cooperativi possono essere sfruttati dai cheat sociali e che i cheat possono avere un impatto sulla virulenza durante l'infezione. Il QS è anche un bersaglio per i farmaci anti-virulenza, che mirano a interrompere la comunicazione tra le cellule di P. aeruginosa sia degradando i segnali QS, sia bloccando le interazioni segnale / recettore.
P. aeruginosa è un produttore prolifico di exoproducts e metaboliti secondari tra cui gli antimicrobici / tossine piocianina, proteasi, esotossina A e acido cianidrico. Molti di questi sono regolati da QS.
Inoltre, produce due siderofori, pyoverdine e pyochelin, importanti per l'eliminazione del ferro in ambienti a basso contenuto di ferro. Questi metaboliti secondari hanno dimostrato di essere importanti per la forma fisica di P. aeruginosa in numerosi ambienti e alcuni sono stati collegati a comportamenti sociali inclusa la formazione di biofilm.
Il lipopolisaccaride (LPS) si trova nella membrana esterna ed è una grande molecola costituita da un lipide (lipide A) e un polisaccaride composto da antigene O e da un nucleo esterno e interno uniti da un legame covalente.
LPS aumenta la carica negativa delle cellule di P. aeruginosa e aggiunge integrità strutturale oltre a proteggere la membrana da diverse sostanze chimiche. I ceppi di P. aeruginosa possono produrre due diversi tipi di antigene O (bande A e B) simultaneamente nella stessa cellula.
La banda A (antigene comune) è prodotta da molti ceppi di P. aeruginosa e provoca una debole risposta anticorpale. È un omopolimero di d-ramnosio (d-Rha), comunemente lungo circa 70 zuccheri.
Al contrario, la banda B (antigene specifico) è altamente immunogenica e la natura e il numero di zuccheri differisce tra i ceppi di P. aeruginosa. Le bande B possono essere riconosciute da anticorpi specifici per O, che ha portato all'identificazione di almeno 20 sierotipi principali (da O1 a O20). A causa della sua natura immunogenica, la banda B viene spesso persa nei ceppi isolati dall'infezione cronica, determinando un fenotipo di colonia ruvida.
È interessante notare che il passaggio a un fenotipo mucoide da un non mucoide, spesso si traduce nella perdita della banda B dell'antigene O.
Ad oggi, cinque sistemi di secrezione proteica sono stati identificati in P. aeruginosa (tipi I, II, III, V e VI) e ciascuno ha funzioni diverse. Il sistema di tipo II (T2SS) è talvolta indicato come "via di secrezione generale" e promuove la traslocazione della membrana esterna di grandi esoproteine (comprese alcune multimeriche) che sono già piegate nel periplasma. Il sistema di tipo III (T3SS) controlla l'iniezione di proteine tossiche, chiamate effettori, direttamente nel citosol delle cellule ospiti.
Quattro effettori chiave identificati in P. aeruginosa sono ExoU, ExoT, ExoY ed ExoS. Una volta iniettati, questi effettori possono provocare una rapida morte della cellula ospite. I principali gruppi filogenetici (I e II) differiscono nei loro sistemi di tipo III. La maggior parte dei ceppi codifica per ExoS (gruppo I) o ExoU (gruppo II) con diverse tossine associate e questo ha un impatto sul cel epiteliale.
Può essere trasmesso da personale sanitario, pazienti e dall'ambiente ospedaliero. In quest'ultimo la persistenza dello pseudomonas è facilitata da serbatoi come disinfettanti, apparecchi respiratori e di emodialisi, lavandini, bagni, superfici.
Inoltre bisogna tenere presente che il microrganismo è costantemente reintrodotto nell'ambiente con frutta, verdura, piante e tramite pazienti trasferiti da altri reparti.
Nell'ambiente ospedaliero spesso coesistono importanti fattori di rischio:
- Trattamento empirico con antibiotici ad ampio spettro.
- Terapia respiratoria.
- Prolungata ospedalizzazione.
- Funzioni immuni compromesse.
Responsabilità sanitaria per infezioni da pseudomonas
La prima fonte di responsabilità della struttura sanitaria è la carenza sulle procedure di assistenza e riguardanti il personale, le attrezzature e gli ambienti di ricovero.
Poi, altra fonte di responsabilità sanitaria è spesso l’erroneo approccio terapeutico nei confronti della patologia: in effetti, molte volte i medici somministrano antibiotici non specifici ad un germe potente e multiresistente quale è lo pseudomonas, le cui caratteristiche lo portano a comportarsi in modo subdolo, annidandosi in distretti anche non facilmente raggiungibili dal farmaco predetto.
Altre informazioni?
Contatta l’Avv. Francesco Pandolfi
3286090590
Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
