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Aspetti innovativi di identificazione e trattamento delle

infezioni da Clostridium difficile

Paolo Lanzafame U.O. Microbiologia e Virologia - Ospedale di Trento

!! Batterio Sporigeno Gram +

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!! Sono stati identificati due ceppi di C. difficile: tossigenico e non tossigenico, solo il ceppo tossigenico è responsabile di C. difficile-associated disease (CDAD).

!! C. difficile causa colite pseudomembranosa, megacolon tossico, sepsi, perforazione con conseguente pancolectomia e in alcuni casi decesso del paziente.

!! C. difficile è responsabile per il 15-20% di diarrea associata a terapia antibiotica e al 100% di casi di colite pseudomembranosa.

!! Il tasso di mortalità per CDAD negli USA è incrementato da 5.7 per milione di persone nel 1999 a 23.7 per milione nel 2004.

!! La comparsa di infezione fulminante associata a C.difficile è sempre più comune. Presumibilmente associata alla comparsa di ceppi ipervirulenti con un marcato incremento di morbidità e mortalità in particolare durante le epidemie.

Epidemiologia

L’epidemiologia in Europa si caratterizza per tre aspetti distintivi: 1.!una diffusione in senso nord-sud;

2.!la maggiore incidenza ha interessato paesi culturalmente più avanzati per quanto attiene il controllo delle infezioni nosocomiali;

3.! il ruolo del ceppo NAP1/BI/027 appare ancora limitato. L’epidemia europea ha, infatti, avuto inizio nei Paesi settentrionali (Paesi Bassi, Svezia, Gran Bretagna), per poi coinvolgere le nazioni continentali (Belgio, Germania, Austria, Francia) e, da ultimo, gli stati mediterranei (Grecia e Spagna).

Fattori di rischio

!!Ospedalizzazione con tempi prolungati

!!Profilassi e terapia antibiotica, soprattutto se combinata e protratta

(clindamicina, ampicillina, cefalosporine 3^, fluorochinolonici)

!!età (>65 anni)

!! I fattori di virulenza primari sono tossina A and B !! Responsabili di infiammazione , secrezione mucosa e danno a

livello delle mucose intestinali che porta a diarrea e colite. !! Tossina A: attacca neutrofili e monociti !! Tossina B: distrugge le cellule epiteliali

!! Solo il ceppo tossigenico di C.difficile è responsabile della patologia: !! Tossina A (tcdA): non sempre presente !! Tossina B (tcdB): sempre presente nel C.difficile tossigenico !! Tossina binaria: può essere o non essere presente.

From: Bagdasarian N. et al - Diagnosis and Treatment of Clostridium difficile in Adults:!!A Systematic Review JAMA. 2015;313(4):398-408

Steps in the Pathogenesis of

Clostridium difficile Infection and Possible Treatment Outcomes

Clostridium difficile infection (CDI): Host susceptibility and the severity of infection are influenced by disruption of the microbiota and the immune response. However, how the microbiota regulate immune responses to mediate CDI outcome remains unclear. Intestinal IL-25 was suppressed during CDI in humans and mice. Restoration of IL-25 reduced CDI-associated mortality and tissue pathology even though equivalent levels of C. difficile bacteria and toxin remained in the gut. IL-25 protection was mediated by gut eosinophils, as demonstrated by an increase in intestinal eosinophils and a loss of IL-25 protection upon eosinophil depletion. These findings support a mechanism whereby the induction of IL-25-mediated eosinophilia can reduce host mortality during active CDI.

From: Buonomo E L. et al - Microbiota-Regulated IL-25 Increases Eosinophil Number to Provide Protection during Clostridium difficile Infection - Cell Reports 16, 432–443, July 12, 2016

!! 5-6% di C. difficile isolato produce la tossina binaria

!! E’ responsabile di conferire una maggiore virulenza (Barbut t

al., JMM, 2005; Terhes et al., JCM, 2004)

!! Necessità di un trattamento più rapido e aggressivo rispetto al ceppo positivo solo per le Tossine A/B

!! Il ceppo positivo alla tossina binaria è associato sia ad infezioni nosocomiali che acquisite in ambito comunitario.

!! Delezione del gene regolatore tcdC !! tcdC è il gene che controlla la produzione della Tossina

A & B

!! Se il ceppo di C. difficile perde il gene tcdC, incrementa di 16 volte la produzione di Tossina A e di 23 volte la produzione di Tossina B.

!! I ceppi di C. difficile con delezione del gene regolatore sono molto più virulenti: !! NAP1/027/BI strain produce più tossina; la

sintomatologia clinica risulta essere molto più severa.

!! Il ceppo epidemico NAP1/027/BI è positivo alla tossina B, alla tossina binaria e presenta delezione del gene regolatore tcdC. !! Più resistente ai fluorochinoloni e alle cefalosporine

di IIIa generazione. !! Per il ceppo ipervirulento la terapia deve essere

iniziata il più rapidamente possibile a causa dell’alto tasso di mortalità (50%).

A chi effettuare i test ????

"!Tutti i pazienti con diarrea insorta dopo 48 ore dal ricovero

"!Pazienti con diarrea al ricovero o insorta entro le prime 48 ore dal ricovero se:

"!Dimessi da un ospedale da non più di 4 settimane "!In terapia antibiotica "!Con diarrea severa

"!Non eseguire il test a pazienti asintomatici "!Non eseguire il test per follow-up dopo terapia se paziente asintomatico nè per dimissione o trasferimento

Diagnosis of Clostridium difficile Infection: an Ongoing Conundrum for Clinicians and for Clinical Laboratories. Carey-Ann D. Burnham

Clostridium difficile: valore clinico della diagnosi di laboratorio

Il clinico è alla ricerca di un test rapido, sensibile e specifico che permetta il trattamento appropriato e l’isolamento del paziente

per limitare rapidamente la trasmissione del patogeno.

Abilità nel riconoscere i ceppi iper-tossigenici di C.difficile resistenti alle terapie antibiotiche standard.

Diagnosi: Come???

Non su feci formate

Il tampone rettale non è idoneo

Dove????

Il tampone rettale non è idoneo Il tampone rettale non è idoneo Il tampone rettale non è idoneo

•! Metodi non microbiologici: •! Sintomatologia clinica •! Endoscopia

•! Identificazione del C. difficile : •! Coltura •! Glutamate dehydrogenase GDH

•! Identificazione della Tossina •! Ricerca della Tossina B •! EIA •! Test di citotossicità

•! Geni della Tossina (PCR) !

Diagnostic Tests for Toxigenic Clostridium difficile


La ricerca della tossina (EIA) stand-alone è inadeguata.

Bassa sensibilità basso valore predittivo negativo

La ricerca del GDH (EIA) ha una migliore sensibilità, è più

rapida e con costi inferiori.

La ricerca del GDH ha un alto valore predittivo negativo Tuttavia non distingue tra ceppi tossigenici e non

tossigenici Deve essere utilizzato in combinazione con la ricerca della

tossina

Gelone et al Late Breaker Abstract SHEA Ann Mtg Chicago 2006

20 countries participating

Sample Multistep Algorithm for Rapid Diagnosis of Clostridium difficile Infection Abbreviations: EIA, enzyme immunoassay; GDH, glutamate dehydrogenase; PCR, polymerase chain reaction.aToxin-positive (+) indicates presence of either Toxin A or Toxin B when a combined test is performed, as in this example. Toxin-negative (") indicates that neither Toxin A nor B is present.


3 Algoritmi diagnostici

NAATS C.diff

Pos Neg

(3) NAAT stand alone test

(2) GDH-Toxin A/B combinati

(1) GDH-Screen

C diff GDH

Pos

entrambi Neg

entrambi

Uno positivo

Uno negativo

NAATS/Coltura tossigenica C.diff

Pos Neg

Pos Neg

C diff ToxA/B

C.diff GDH

Pos Neg

Pos

C.Diff Tox A/B

Neg

NAATS/Coltura tossigenica C.diff

Pos Neg

i saggi molecolari ci aiutano

NON per pazienti asintomatici Saggi positivi dopo il trattamento non sono indice di ricaduta

Non idonei per il follow-up terapeutico (No“test of cure”) Possono essere utilizzati stand-alone

NAAT

•!migliore uso delle risorse di laboratorio •!appropriate misure di prevenzione della infezione

•!adeguato trattamento

•! Gestione dei pazienti con forte sospetto clinico ma con risultato “C.difficile Negativo”

•! Sono necessari più test diagnostici per confermare l’infezione C.difficile

CDI Classification Based on Disease Severity


Possible Approach for the Treatment of Clostridium difficile Infection: Suggested approach for Clostridium difficile (CDI) treatment according to disease severity based on current guidelines, recent reviews and meta-analyses of fecal microbiota transplantation, and randomized controlled trials of fidaxomicin. This approach is not validated. There are no data supporting the use of fidaxomicin for complicated CDI.bTreatment response is defined by clinical improvement in diarrhea or other signs of infection. Response may require 3 to 5 days after starting therapy, but therapy escalation can be considered sooner based on disease severity.cIndicates that costs are substantially higher.dDuration of therapy depends on treatment response.eConsider postinfectious irritable bowel syndrome rather than recurrent CDI for mild symptoms.


NUOVE PROSPETTIVE TERAPEUTICHE

•!Nuovi antibiotici

•!Sostanze chelanti le tossine

•!Agenti immunomodulatori

•!Probiotici e trapianto fecale

!! !La fidaxomicina è un antibiotico di nuova generazione appartenente alla classe chiamata a “narrow band” cioè a ristretto spettro d’azione. E’ un antibiotico macrociclico non sistemico, naturale prodotto da Dactylosporangium aurantiacum, il cui spettro d’azione include batteri gram positivi aerobi e anaerobi (significativa concentrazione fecale).

!! La ramoplanina è un antibiotico lipoglicopeptidico che si è dimostrato attivo verso batteri gram positivi sia aerobi che anaerobi esplicando la propria attività antibatterica bloccando la sintesi del peptidoglicano. È stata sviluppata per la terapia delle infezioni intestinali poiché raggiunge concentrazioni molto elevate a livello fecale.

!! Strutturalmente simile alla vancomicina, la!teicoplanina!è un glicopeptide non assorbibile che ha dimostrato attività contro C. difficile con delle MIC inferiori a quelle della vancomicina stessa(tasso di cura 96% e tasso di recidive 7%)

!! Case reports riportano una buona efficacia della tigeciclina per CDI severa o ricorrente. Tuttavia il ruolo della tigeciclina non è ancora chiaro.

!! Trials di fase 3 sono in corso per surotomicina and cadazolid.

Molecole come la colestiramina e il colestipol sono state sviluppate per la capacità di chelaggio delle tossine in sede endoluminale. Sono riportati casi di pazienti sia adulti che pediatrici che, dopo numerose recidive trattate con agenti tradizionali, hanno finalmente risposto a questo trattamento. Tuttavia i dati di trial randomizzati dimostrano che questi polimeri anionici non assorbibili non sono efficaci per CDI. Il tolevamer e un polimero anionico che lega sia la tossina A che B. Tuttavia studi recenti hanno dimostrato un’inferiorità netta rispetto a vancomicina e metronidazolo . Inoltre tali polimeri possono chelare anche altre sostanze come la vancomicina e non dovrebbero essere mai somministrati in contemporanea con altre terapie

Sostanze chelanti le tossine

!! La risposta anticorpale alla tossina A è in grado di proteggere dalle ricorrenze di CDI. Un vaccino per C.difficile è in fase di sviluppo sia per l’infezione primaria che per le ricorrenze . Pool di immunoglobuline neutralizza in vitro le tossine di C. difficile ma

!! Ci sono dati limitati riguardo al possibile utilizzo per via endovenosa nelle forme ricorrenti ed il ruolo della risposta immunitaria rimane ancora non del tutto chiarito

!! Anche l’immunoterapia è stata a lungo studiata per valutare eventuali applicazioni nella gestione della CDI.

!! In uno studio randomizzato, a doppio cieco, vs. placebo, Ab monoclonali umani verso la tossina A (CDA1) e verso la tossina B (CDB1), in combinazione con la terapia standard, hanno dimostrato una minore % di ricorrenze(7%vs 25%).

!! Studi di fase 3 stanno valutando altri 2 Ab monoclonali per la prevenzione delle ricorrenze in associazione a terapia standard: -! MK-3415 contro la tossina A-! MK-6072 contro la tossina B

È stato osservato che il colostro umano possiede un’attività neutralizzante nei confronti delle tossine A e B e questo può essere uno dei motivi per i quali i neonati sono spesso colonizzati da clostridi senza tuttavia sviluppare la patologia.

L’utilizzo di probiotici è, da sempre, molto controverso: essi agiscono come mezzo per restaurare la normale flora microbica intestinale e in tal modo, teoricamente, prevenire CDI. Vengono commercialmente utilizzati ceppi di batteri: Lac tobac i l lus rhamnosus GG e L . ac id iph i lus , Bifidobacterium e del lievito Saccharomyces boulardii, ma la loro efficacia è discutibile. Solo S. boulardii in uno studio controllato vs placebo ha dimostrato una riduzione significativa rispetto al placebo (9.4 vs 31%) delle recidive nei soggetti in cui era associato alla vancomicina. Recenti case reports hanno evidenziato che Kefyr, un probiotico derivato dal latte fermentato, in associazione a terapia standard riduce il numero delle ricorrenze

Probiotici e trapianto fecale

Mark A. Miller, uno dei maggiori esperti dell’epidemia di C.difficile sostenuta da ceppi NAP1 manifestatasi all’inizio del decennio in Quebec, ha definito il trapianto di feci (batterioterapia fecale) attraverso un sondino nasogastrico come “l’approccio che nessuno vuole fare pur essendo quello migliore e che non fallisce mai”. Il trapianto viene eseguito prelevando un campione fecale da un parente stretto o, se non disponibile, da un altro familiare o da donatore sano (screening donatori problematico)

Therapeutic Advances in GastroenterologyReview. Fecal microbiota transplantation in relapsing Clostridium difficile infection Faith Rohlke and Neil Stollman.

Microbiome2015

In un recente studio 20 pazienti con ricorrenze di CDI non rispondenti al trattamento standard sono stati trattati con capsule di estratti fecali congelati ed hanno presentato il 90% di risposta dopo 1 o 2 trattamenti Reports aneddotici riportano l’utilizzo del trapianto fecale anche nel trattamento di CDI complicate, di ileo e del megacolon

US FDA considera il trapianto fecale ancora sotto esame

Poiché la disponibilità del paziente ad accettare

questo tipo di approccio può, in ogni caso, rappresentare un limite, l’indicazione al trapianto dovrebbe essere valutata nei casi severi refrattari alle terapie convenzionali.

Smits, W. K. et al. (2016) Clostridium difficile infectionNat. Rev. Dis. Primers doi:10.1038/nrdp.2016.20

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Grazie per l’attenzione

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