Prevención y control de infecciones nosocomiales...
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Prevención y control de infecciones nosocomiales causadas por biofilms
microbianos
Dra. Beatriz Passerini de RossiCátedra de MicrobiologíaFFyB UBA
¿Qué son los biofilms?
Comunidades de microorganismos que crecenadheridos a una superficie abiótica o a un tejido,embebidos en una matriz de sustancias poliméricasextracelulares (EPS)
Nuevo “paradigma” de la microbiología:
Microorganismos sésiles, microorganismos que crecenadheridos a superficies, versus microorganismosplanctónicos, que crecen libres en medios líquidos
Etapas de la formación del biofilm
Adhesión reversible (características de lasuperficie: hidrofobicidad, carga, rugosidad )
Adhesión irreversible
Migración sobre la superficie y división celular paraformar pequeñas microcolonias dentro de unamatriz de EPS (exopolisacáridos, proteínas y ADN)
Maduración de las microcolonias. Arquitectura:canales que permiten el flujo de agua, oxígeno ynutrientes
Dispersión
Microscopía ópticaCristal violeta
Microscopía confocal (CLSM) SYTO9
OBSERVACION DE BIOFILMS
Imagen tridimensional
García C., Alcaraz E., Franco M., Passerini de Rossi B. 2015. “Iron is a signal forStenotrophomonas maltophilia biofilm formation, oxidative stress response, OMPsexpression, and virulence” Front. Microbiol. 6: 1-14.
Microscopía electrónica de barrido
Biofilm de S. epidermidis en la luz de un
catéter intravenoso
Biofilm formado en la luz de un catéter urinario
Biofilm en la superficie interna de un
endoscopio
Biofilms: Infecciones asociadas a
productos médicos
Prótesis de cadera
Válvulas cardíacas
Catéteres vasculares centrales y
periféricos
Catéteres urinarios
INFECCION INTRAHOSPITALARIA
Instrumental y superficies
Máquinas de diálisis
Respiradores
Microorganismos de la misma especie
Comunicación intra-especie
Microorganismos de distintas especiesComunicación inter-especiesInclusive entre dominios Bacteria-Eukaria: Stenotrophomonas maltophilia-Candida albicans.
Passerini de Rossi B. et al. 2014. “Stenotrophomonas
maltophilia interferes via the DSF-mediated quorum
sensing system with Candida albicans filamentation and
with its planktonic and biofilm modes of growth”. Rev
Argent Microbiol 46: 288-297.
Quorum sensing
Quorum sensing
Mecanismo de comunicación célula-célulamediante el cual las bacterias regulan, en formaconcertada, la expresión de ciertos genes enrespuesta a la densidad celular.
El sistema de QS regula una amplia variedad de procesos:
formación de biofilmsproducción de otros factores de virulencia
QS: Se basa en la producción de moléculas señal difusibles o
autoinductores, cuya acumulación en el medio permite a las
bacterias censar la densidad poblacional y controlar
coordinadamente la expresión de ciertos genes
BIOFILMS: FACTOR DE VIRULENCIA
Estrategia de Resistencia frente a:
antimicrobianos de uso clínico y desinfectantes
mecanismos de defensa del hospedador
Los esquemas terapéuticos de control de las infeccionesagudas generalmente no son exitosos en las infeccionescausadas por biofilms ya que la sensibilidad aantimicrobianos de los mismos es hasta 1000 vecesmenor que la de su contraparte planctónica.
La resistencia a los antimicrobianos se asociageneralmente con cambios genéticos (adquisición degenes de resistencia o mutaciones). Sin embargo, laresistencia de los biofilms o recalcitrancia no depende decambios genotípicos, se trata de una resistencia fenotípicay por lo tanto, reversible al volver al modo planctónico.
Resistencia Fenotípica a Antimicrobianos
Resistencia Fenotípica: Fenómeno Multifactorial La matriz de EPS es una barrera física y química que previene la
penetración
Las bacterias presentes en las capas superficiales “absorben eldaño” y protegen a las situadas en el interior
La generación de gradientes de concentración de pH, oxígeno ynutrientes crea diferentes microambientes
La menor velocidad de crecimiento
La respuesta al estrés, aumento de actividad de bombas deeflujo
La mayor proporción de microorganismos persistentes, con muybaja actividad metabólica.
Susceptibilidad de los biofilms
Calgary Biofilm Device: CBD (pegs)
MBIC: Minimal Biofilm Inhibitory Concentration
MBEC: Minimal Biofilm EradicationConcentration
MRC: Minimal Regrowth Concentration
Ausencia de métodos estandarizados
de uso rutinario
SUSCEPTIBILIDAD A FLUOROQUINOLONAS DE BIOFILMS DE Stenotrophomonas maltophilia
Passerini de Rossi B., García C., Calenda M., Vay C., Franco M.2009. “Activity of levofloxacin and ciprofloxacin on biofilmsand planktonic cells of Stenotrophomonas maltophiliaisolates from patients with device-associated infections”.Int. J. Antimicrob. Agents 34: 260-264. ISSN 0924-8579.
TSA
TSBCultivo ON
TSB-108 UFC/ml
Incubar 24h
35ºC
Aspirar cultivos
Lavar:
eliminar células
planctónicas
Agregar MH-ATB
Incubar ON 35º
Aspirar y lavar
Agregar TSB Incubar
24h
MRC
MBIC
Minimal Regrowth Concentration: MRC
Aislamientos
de Sm
CIM CBM MBIC MRC
K279a 2 S 8 8 2048
g/ml g/ml g/ml g/ml
Sm9 16 R 32 ND ND
Sm10 0.25 S 0.5 1 256
Sm11 1 S 4 4 512
Sm13 1 S 4 4 1024
Sm14 0.5 S 2 2 512
Sm15 1 S 2 4 1024
Sm16 0.25 S 0.5 2 512
Sm17 1 S 2 4 256
Sm18 0.25 S 0.5 2 128
Sm19 1 S 4 2 1024
Sm20 1 S 2 2 1024
Sm26 1 S 4 2 256
Sm27 0.5 S 2 2 1024
Sm28 1 S 2 4 2048
Sm29 0.5 S 1 1 512
Sm30 8 R 16 ND ND
Sm31 1 S 2 4 1024
Sm32 4 I 16 ND ND
Sm33 0.5 S 1 4 1024
Sm34 0.5 S 2 2 1024
Sm35 0.5 S 1 2 1024
Sm36 0.5 S 2 2 512
Sm37 1 S 4 2 1024
Sm38 0.5 S 2 1 1024
Sm39 4 I 8 ND ND
Sm40 0.5 S 2 1 512
CONCLUSIONES
La sensibilidad de los biofilms fue de 100 a más de 1000veces menor que la de sus contrapartes planctónicas.Por lo tanto, los resultados de ensayos de sensibilidad a losantimicrobianos diseñados para bacterias planctónicas nodeben extrapolarse a biofilms.
Concentraciones de 128 – 1024 μg / ml de levofloxacina,correspondientes a la MRC de Biofilms de Sm, sólo puedenutilizarse en técnicas de sellado antibiótico (lock solutions).
Sellado antibiótico: lock solutions
Instilar en el interior del catéter una solución deanticoagulante (heparina o EDTA) y ATB en una concentraciónentre 100 y 1000 veces mayor a la CIM, durante al menos 8 hdiarias a lo largo de 10-14 días.
ATB más usados: Gentamicina, levofloxacina, cotrimoxazol, minociclina, teicoplanina y vancomicina.
Passerini de Rossi B, Feldman L, Saliba Pineda M, Vay C, Franco M. 2012.“Comparative in vitro efficacies of ethanol-, EDTA- and levofloxacin-based catheter lock solutions on eradication of Stenotrophomonasmaltophilia biofilms”. J Med Microbiol 61:1248-1253. ISSN 0022-2615.
Actividad de diferentes lock solutions sobre biofilms
de Sm13 formados en catéteres de silicona
Biofilms de
24hs
Control : Solución fisiológica
Etanol 25%
Etanol 25% + EDTA (30mg/ml)
Levofloxacina (2.5mg/ml)
EDTA (30 mg/l)
Levofloxacina + EDTA
1h, 3h y 24hLavar
Sonicar
Recuento de viables
Control (SF)
EDTA
Levo
Levo-EDTA
ETOH 25% o ETOH 25%-EDTA
Viabilidad de biofilms de Sm formados en catéteres de silicona
CONCLUSIONES
Etanol 25% y la combinación Etanol 25%-EDTA fueron las“lock solutions” más efectivas en la rápida erradicaciónde biofilms de Sm (1 h).
El EDTA es un quelante con actividad anticoagulanteequivalente a la de la heparina y tiene la ventaja deposeer actividad antimicrobiana. El uso de etanol en vezde antibióticos excluye la potencial selección debacterias altamente resistentes.
La combinación Etanol 25%-EDTA sería una alternativaútil para la prevención y tratamiento de infecciones porSm asociadas a catéteres intravasculares.
Estrategias preventivas para catéteres
Colocación del catéter: técnica aséptica
Manipulación hidrofobicidad del biomaterial (materiales
superhidrofóbicos)
Biomateriales con mejor perfil de biocompatibilidad,
flexibilidad y resistencia
Recubrimiento con biocidas y/o antimicrobianos (sales
de plata, nitrofurazona, minociclina, rifampicina, etc.)
PrevenciónLavado de manosUso de guantesDesinfectantes de un solo uso (monodosis)
Biofilms en catéteres vasculares
Estrategias preventivas para prótesis
Recubrimiento prótesis con materiales
biodegradables que incluyen antibióticos
(gentamicina)
Recubrimiento de prótesis con hidroxiapatita
(biomimético) con antibióticos (tetraciclina,
tobramicina, vancomicina)
Inclusión de antibióticos en el cemento.
Estrategias preventivas generales
Técnica aséptica, lavado de manos, guantes
Capacitación del personal
Remoción temprana de catéteres, evitar eluso innecesario
Política “racional” de uso de antibióticos
Correcta esterilización o desinfección deequipos
Biofilm en endoscopios
Prevención asociada a un correcto reprocesamiento “The sooner the better” Evitar el secado de la suciedad y
formación de biofilms. Prelavado en el lugar de uso (mantenerlohúmedo y comenzar a degradar la biocarga)
El correcto lavado con detergentes multienzimáticos (proteasas,lipasas , amilasas) determina la eficiencia del proceso dedescontaminación
- eliminar proteínas que serían fijadas por agentes químicos enlos canales
- eliminar microorganismos y biofilms
Biofilm en superficie interna de un endoscopio
https://www.slideshare.net/OneLifeBF/belgian-interdisciplinary-biofilm-
research-sept-2016
El correcto lavado determina la eficiencia del proceso de descontaminación
https://www.slideshare.net/OneLifeBF/belgian-interdisciplinary-biofilm-research-
sept-2016
Etapas críticas
Un nuevo concepto
Visión tradicional Drogas antipatogénicas
Blanco: Sistemas de QS
• Inhibidores de QS (QSI)
o quorum quenching (QQ)
Inactivación de autoinductores (AI):
lactonasas (Bacillus spp., Acinetobacter spp.) y acilasas
Análogos del AI que bloquean el receptor
Naturales
furanonas halogenadas (macroalga Delisea pulchra)
Patulina: Penicillium radicicola
Son productos tóxicos
Sintéticos
Inhibidores aislados del ajo, chile habanero, te verde, etc.
Inhibidores de Quorum Sensing
Agentes que promueven la dispersión
Enzimas que degradan la matriz:ProteasasDnasasGlicósido hidrolasas (alginato liasa, Dispersina B)
D aminoácidos (D-Leu, D-Met, D-Trp, D-Tyr)
Ciertos AI de QS (ácido Cis-2-decenoico)
Front Microbiol. 2016; 7: 825.
Uso de fagos o de sus proteínas (endolisina)