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BIOFILM
EN PATOLOGÍA MÉDICA

              Dra. Susana CARNOVALE
  Instituto de Microbiología y Parasitología Médica.
                   UBA-CONICET.
               susacarnov@hotmail.com
Infecciones micóticas
   asociadas a nuevas prácticas
             médicas
   Factores de riesgo:
          Drogas inmunosupresoras y cototóxicas
          Antibióticos que suprimen la flora
          bacteriana
          Uso de catéteres o prótesis

5/10/12
Nuevas prácticas médicas
     Uso de catéteres o prótesis
• Catéter intravenoso, sonda urinarias, prótesis
  cardiovascular o prostáticas, stents, shunts
  ventriculoperitoneal, implantes dentales y otros
• Mitad de infecciones nosocomiales asociadas

• Colonización con la flora de la piel del paciente o
  del personal de salud eventualmente conduce a la
  producción de biofilms
Infecciones asociadas a colonización de catéteres
                     FACTORES DE RIESGO

Hospedero
            Número de Neutrófilos, proteínas del suero absorbidas
            por los dispositivos (fibrinogeno)
Catéter
          ......Características de la superficie de contacto:
       Rugosidad vs retención
       Poliuretano o silicona 100% < polivinilo (PVC) < látex
       superficies hidrofóbicas
      ......Localización: cambios en el medio
      ......Tiempo de colocado
FACTORES DE RIESGO -COLONIZACION DE CATERES



Agente causal

Velocidad de crecimiento- CAPACIDAD DE FORMAR BIOFILM
Disponibilidad de nutrientes :presencia de mono o disacáridos
                              como la galactosa
Adhesinas de la pared favorecidas por Ca2+ y Mg2+.




5/10/12
Biofilms
                 Factor de patogenia

•   DEFINICIÓN Colonias adheridas y cubiertas por
    una matriz extracelular polisacarídica



• Microorganismos resistentes a la actividad de los
  antimicrobianos y antisépticos y a la acción de la
  respuesta de defensa inmunológica del huésped
• Mal funcionamiento de dispositivos
Formación de biofilm

PRIMERO         Adherencia mediada por proteinas celulares

INTERMEDIO Cambio de morfología de levadura a hifa o pseudohifa
  Produción de una MATRIZ de polisacáridos, carbohidratos y proteínas.
  Provee la distribución de nutrientes, es barrera de difusión de
  antifúngicos
  DIMORFISMO : ESTRUCTURA ORGANIZADA


FINAL         Crecimiento fúngico y maduración

  Algúnas células pasan a circulación y se adhieren a otros bio
  materiales tejidos generando candidiasis sistémica y recurrente
Copyright © 2006, American Society for Microbiology

Confocal laser
scanning microscopy (CLSM)
C. albicans : Proteina Als3 (Familia de genes: agglutinin-like
sequence)en la superficie de la hifa
Funciona como adhesina a células epiteliales y endoteliales
Rol central en la formación de BIOFILM in vivo
Eukaryot Cell. 2011 February; 10(2): 168–173.




Por lo tanto es necesario el dimorfismo para formarlo
AGENTES
• Cándida albicans
• C. parapsilosis, C. glabrata, y C. tropicalis
Cándida sp

• Hongo levaduriforme que forma parte de la flora
  normal
• C. albicans es el principal agente etiológico de
  candidiasis invasoras en pacientes
  immunocomprometidos y hospitalizados.
  Mortalidad 25-38%

• C.glabrata, C. parapsilosis y C. tropicalis, han
  emergido como la segunda o tercera causa
Candidiasis invasora

             Focal
                             Diseminada
 Tracto urinario
 Peritonitis / Infección
  intraabdominal
 Endoftalmitis
 Neumonía / Empiema /
  Mediastinitis
 Infección osteoarticular
 Meningitis
 Endocarditis
Endoftalmitis
                Lesiones cutáneas
Cándida sp
• Candidiasis tratamiento con azoles y equinocandinas



•
                              Candidemia en paciente crítico
SITIO DE ACCIÓN DE LOS ANTIFÚNGICOS
         Síntesis de pared:
         *Inhibidores de la síntesis de glucanos: equinocandina
         * Inhibidores de la síntesis de quitina: nikomicina

       Función de membrana Anfotericina B,
                    nistatina


              Síntesis del ergosterol Azoles,
                 allilaminas, morpholina


          División nuclear griseofulvina

       Síntesis de los ácidos nucleicos: 5-Fluorocitosina



         Síntesis proteica: Sordarinas,
                 azasordarinas
C. glabrata y C. tropicalis: sensibilidad disminuida a fluconazol
C. albicans y C. parapsilosis: buena sensibilidad al fluconazol
Sin embargo……. Aislamientos de C. albicans de pacientes que han
recibido tratamiento prolongados con azoles muestran resistencia
al fluconazol

    Posible mecanismo de resistencia : formación de biofilm

   Barrera de difusión y aumento en la expresión de la bomba de eflujo

          Aumento tasa de la morbimortalidad
          en pacientes hospitalizados
          Numerosas candidiasis invasoras asociada
          a la formación de biofilm
PRIMERA FASE

          Cándida sp todavía susceptible a antifúngicos

FASES INTERMEDIA Y DE MADURACIÓN

          Cándida sp resistente

  Mutación de los genes MDR y CDR : sobre-expresión de
  proteínas de membrana transportadoras que facilitan el
       eflujo de drogas
Candidiasis recurrente
 Mecanismos de resistencia

Cambios en la afinidad por el
target: lanosterol-demetilasa
           (ERG11)
Sobreexpresion de proteinas
   transpotadoras, eflujo
Trichosporon asahii
• Levadura . Flora normal de piel y ambiental



• Es un Emergente : se asocia frecuentemente a
  micosis profundas, infecciones oportunistas que
  representan una alta mortalidad entre los
  pacientes. TRICHOSPORONOSIS INVASIVA

• Pronóstico desfavorable
Factores predisponente

• Las leucemias, linfomas o un estado de neutropenia
  severa son las enfermedades de base para que se
  presente en estos enfermos una fungemia de desenlace
  fatal

• Formación de biofilm        estrategias terapéuticas
Confocal scanning laser microscopy (CSLM) T. asahii TA309 biofilms on polystyrene
Antimicrob Agents Chemother. 2006 October; 50(10): 3269–3276.
Estrategias
Recordar que:
Durante la primera fase del desarrollo del biofilm,
Candida sp es aun sensible a las drogas
antifúngicas: reducción de la taza de mortalidad


El futuro esta en:
Uso de nuevos materiales y/o otras estrategias para
inhibir la formación de biofilm
Muchas gracias

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Estado sanitario
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Bernagozzi. carbunclo
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Biofilm en patología médica

  • 1. BIOFILM EN PATOLOGÍA MÉDICA Dra. Susana CARNOVALE Instituto de Microbiología y Parasitología Médica. UBA-CONICET. susacarnov@hotmail.com
  • 2. Infecciones micóticas asociadas a nuevas prácticas médicas Factores de riesgo: Drogas inmunosupresoras y cototóxicas Antibióticos que suprimen la flora bacteriana Uso de catéteres o prótesis 5/10/12
  • 3. Nuevas prácticas médicas Uso de catéteres o prótesis • Catéter intravenoso, sonda urinarias, prótesis cardiovascular o prostáticas, stents, shunts ventriculoperitoneal, implantes dentales y otros • Mitad de infecciones nosocomiales asociadas • Colonización con la flora de la piel del paciente o del personal de salud eventualmente conduce a la producción de biofilms
  • 4. Infecciones asociadas a colonización de catéteres FACTORES DE RIESGO Hospedero Número de Neutrófilos, proteínas del suero absorbidas por los dispositivos (fibrinogeno) Catéter ......Características de la superficie de contacto: Rugosidad vs retención Poliuretano o silicona 100% < polivinilo (PVC) < látex superficies hidrofóbicas ......Localización: cambios en el medio ......Tiempo de colocado
  • 5. FACTORES DE RIESGO -COLONIZACION DE CATERES Agente causal Velocidad de crecimiento- CAPACIDAD DE FORMAR BIOFILM Disponibilidad de nutrientes :presencia de mono o disacáridos como la galactosa Adhesinas de la pared favorecidas por Ca2+ y Mg2+. 5/10/12
  • 6. Biofilms Factor de patogenia • DEFINICIÓN Colonias adheridas y cubiertas por una matriz extracelular polisacarídica • Microorganismos resistentes a la actividad de los antimicrobianos y antisépticos y a la acción de la respuesta de defensa inmunológica del huésped • Mal funcionamiento de dispositivos
  • 7. Formación de biofilm PRIMERO Adherencia mediada por proteinas celulares INTERMEDIO Cambio de morfología de levadura a hifa o pseudohifa Produción de una MATRIZ de polisacáridos, carbohidratos y proteínas. Provee la distribución de nutrientes, es barrera de difusión de antifúngicos DIMORFISMO : ESTRUCTURA ORGANIZADA FINAL Crecimiento fúngico y maduración Algúnas células pasan a circulación y se adhieren a otros bio materiales tejidos generando candidiasis sistémica y recurrente
  • 8. Copyright © 2006, American Society for Microbiology Confocal laser scanning microscopy (CLSM)
  • 9. C. albicans : Proteina Als3 (Familia de genes: agglutinin-like sequence)en la superficie de la hifa Funciona como adhesina a células epiteliales y endoteliales Rol central en la formación de BIOFILM in vivo Eukaryot Cell. 2011 February; 10(2): 168–173. Por lo tanto es necesario el dimorfismo para formarlo
  • 10. AGENTES • Cándida albicans • C. parapsilosis, C. glabrata, y C. tropicalis
  • 11. Cándida sp • Hongo levaduriforme que forma parte de la flora normal • C. albicans es el principal agente etiológico de candidiasis invasoras en pacientes immunocomprometidos y hospitalizados. Mortalidad 25-38% • C.glabrata, C. parapsilosis y C. tropicalis, han emergido como la segunda o tercera causa
  • 12. Candidiasis invasora Focal Diseminada  Tracto urinario  Peritonitis / Infección intraabdominal  Endoftalmitis  Neumonía / Empiema / Mediastinitis  Infección osteoarticular  Meningitis  Endocarditis
  • 13. Endoftalmitis Lesiones cutáneas
  • 14. Cándida sp • Candidiasis tratamiento con azoles y equinocandinas • Candidemia en paciente crítico
  • 15. SITIO DE ACCIÓN DE LOS ANTIFÚNGICOS Síntesis de pared: *Inhibidores de la síntesis de glucanos: equinocandina * Inhibidores de la síntesis de quitina: nikomicina Función de membrana Anfotericina B, nistatina Síntesis del ergosterol Azoles, allilaminas, morpholina División nuclear griseofulvina Síntesis de los ácidos nucleicos: 5-Fluorocitosina Síntesis proteica: Sordarinas, azasordarinas
  • 16. C. glabrata y C. tropicalis: sensibilidad disminuida a fluconazol C. albicans y C. parapsilosis: buena sensibilidad al fluconazol Sin embargo……. Aislamientos de C. albicans de pacientes que han recibido tratamiento prolongados con azoles muestran resistencia al fluconazol Posible mecanismo de resistencia : formación de biofilm Barrera de difusión y aumento en la expresión de la bomba de eflujo Aumento tasa de la morbimortalidad en pacientes hospitalizados Numerosas candidiasis invasoras asociada a la formación de biofilm
  • 17. PRIMERA FASE Cándida sp todavía susceptible a antifúngicos FASES INTERMEDIA Y DE MADURACIÓN Cándida sp resistente Mutación de los genes MDR y CDR : sobre-expresión de proteínas de membrana transportadoras que facilitan el eflujo de drogas
  • 18. Candidiasis recurrente Mecanismos de resistencia Cambios en la afinidad por el target: lanosterol-demetilasa (ERG11) Sobreexpresion de proteinas transpotadoras, eflujo
  • 19.
  • 21. • Levadura . Flora normal de piel y ambiental • Es un Emergente : se asocia frecuentemente a micosis profundas, infecciones oportunistas que representan una alta mortalidad entre los pacientes. TRICHOSPORONOSIS INVASIVA • Pronóstico desfavorable
  • 22. Factores predisponente • Las leucemias, linfomas o un estado de neutropenia severa son las enfermedades de base para que se presente en estos enfermos una fungemia de desenlace fatal • Formación de biofilm estrategias terapéuticas
  • 23. Confocal scanning laser microscopy (CSLM) T. asahii TA309 biofilms on polystyrene Antimicrob Agents Chemother. 2006 October; 50(10): 3269–3276.
  • 24. Estrategias Recordar que: Durante la primera fase del desarrollo del biofilm, Candida sp es aun sensible a las drogas antifúngicas: reducción de la taza de mortalidad El futuro esta en: Uso de nuevos materiales y/o otras estrategias para inhibir la formación de biofilm