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Biofilmes GCL pdf

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Academic year: 2018

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Texto

(1)

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ira

Biofilmes

Da investigação à clínica

João Gonçalves Pereira

MD, Ph D

Director UCI, Hospital Vila Franca Xira

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quorum sensing

Tipo de comunicação célula a célula, através da qual as bactérias reconhecem a sua

densidade populacional, pela produção de pequenas moléculas; Assim coordenam a

expressão gené=ca de acordo com a densidade bacteriana.

(3)

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V. harveyi Are Bilingual

V. harveyi

communication systems

AI-1

molecule

Speaks language

unique to

V.

harveyi

AI-2

molecule

Speaks universal

language used

by many

(4)

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What is a Biofilm?

Free-floating (planktonic) cells attach to become sessile

Biofilm organisms usually express a different phenotype

Structured, co-operative microbial community

embedded in an extracellular matrix, usually

attached to a surface

(5)

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(6)

J oã o G .P e re ira

These changes in bacteria

are responsible for most

infections

Bacteria cells seems

harmless when multiplying

When their number reaches a

significant threshold (the

quorum

”) phenotypical changes

changes occur in its

Behaviour

Metabolism

Colonization:

Quorum sensing

Signaling moleculles

F

Virulence

Factors

F

Biofilms

Self / non Self

Number

Biofilms

Structured, cooperative microbial community embedded in an

extracellular matrix, usually attached to a surface

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Biofilmes e próteses

(8)

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A maioria das infecções

nosocomiais estão associadas

a dispositivos médicos invasivos

!

97% ITU - algália

!

87% bacteriémia – Catéter venoso central

!

83% pneumonia – Tubo traqueal

(9)

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ira

Os biofilmes podem formar micro-colónias e

fragmentar

A embolização infecciosa pode ser responsável por

Invasão de líquidos orgânicos

sépsis

Entrada na circulação capilar

colonização dos tecidos,

infecção ou enfarte

Os mecanismos adquiridos de resistência podem permanecer

(10)

J oã o G .P e re ira

Ability to colonize any foreign

material

Cardiac valves

Central venous lines

Bone prothesis

Contact lenses

Intrautherin devices

Endotracheal tube

Peritoneal dialiysis catheter

Pacemaker

Several bacteria can become

virulent

Staphylococcus coagulase-negativo

Staphylococcus aureus

Streptococcus spp

Enterococcus spp

Klebsiella pneumoniae

Escherichia coli

Proteus mirabilis

Pseudomonas aeruginosa

Candida albicans

Clinical Implication of biofilms

(11)

J oã o G .P e re ira

Ability to colonize any foreign

material

Cardiac valves

Central venous lines

Bone prothesis

Contact lenses

Intrautherin devices

Endotracheal tube

Peritoneal dialiysis catheter

Pacemaker

Several bacteria can become

virulent

Staphylococcus coagulase-negativo

Staphylococcus aureus

Streptococcus spp

Enterococcus spp

Klebsiella pneumoniae

Escherichia coli

Proteus mirabilis

Pseudomonas aeruginosa

Candida albicans

Clinical Implication of biofilms

(12)

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Tubo traqueal

Secreções

sub-glóticas

Cuff

Biofilme

Secreções

Dispersão do

biofilme com a

ventilação

Superfície dum tubo

endotraqueal removido

dum doente de UCI

“In vivo” incluem muco, restos celulares do hospedeiro e

bacterianos

(13)

J oã o G .P e re ira

Maki DG Hospital Infections 1992, 849-98.

Mecanismos de colonização

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J oã o G .P e re ira

Maki DG Hospital Infections 1992, 849-98.

Mecanismos de colonização

Colonização

extraluminal

CVCs recentes

Colonização

endoluminal

CVCs antigos

Biofilme

Colonização

extraluminal

Colonização

hematogénea

Flora

cutânea

Colonização

endoluminal

Contaminação

cruzada

Pele

Veia

Removal of the device

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Infections with

S. aureus

Biofilms

Chronic Infections/Diseases:

Biofilms are resistant to antibiotic levels 10-1,000 times higher than

planktonic bacteria

Concentrations of antibiotics required to kill biofilms may not be

therapeutically achievable

Osteomyelitis

Endocarditis

http://www.who.int/buruli/photos/Osteomyelitis_Nigeria_large.jpg

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Environmental

Pseudomonas

Innate Immune Selective Pressure

Bacterial

Adaptation

Unique surface

modifications

Increased

airway

inflammation

Biofilms/

Resistance to

antimicrobials

Chronic

Lung

Disease

PA colonization - ASYMPTOMATIC

Increased bacterial burden - SYMPTOMATIC

Chronic

Pseudomonas aeruginosa

Infection in Cystic Fibrosis

CFTR-

Unknown Innate immune

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Antibiotics and Biofilms

ü

Neutralisation of the antibiotics by the polissacaride matrix

ü

Extracellular Beta lactamases

ü

Inactivation of antibiotic compounds by simultaneous desrepression “quorum” of resistance related genes

ü

Plasmidium mediated transference of resistance genes

ü

Latent bacterial subpopulations, with low grade metabolism

ü

Bacteria may possess a different sensitivity profile than the one identified “in vitro”

Moskowitz SM. JAC 2005; 43: 5085 Hill D. J Clin Microbiol 2005; 43: 5085

Biofilms

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Antibiotics and Biofilms

ü

Neutralisation of the antibiotics by the polissacaride matrix

ü

Extracellular Beta lactamases

ü

Inactivation of antibiotic compounds by simultaneous desrepression “quorum” of resistance related genes

ü

Plasmidium mediated transference of resistance genes

ü

Latent bacterial subpopulations, with low grade metabolism

ü

Bacteria may possess a different sensitivity profile than the one identified “in vitro”

Moskowitz SM. JAC 2005; 43: 5085 Hill D. J Clin Microbiol 2005; 43: 5085

Biofilms

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Tolerance and Persistence

Small groups of persisters cells in the colony

F

Roughly 300 genes differentially overexpressed

F

Inhibition of translation, replication, modulation of proteins

Tolerance to most antibiotics

F

Able to reactivate its functions. Same MIC

F

Ensure survival of all population

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ira

Tolerance and Persistence

Small groups of persisters cells in the colony

F

Roughly 300 genes differentially overexpressed

F

Inhibition of translation, replication, modulation of proteins

Tolerance to most antibiotics

F

Able to reactivate its functions. Same MIC

F

Ensure survival of all population

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MRSA Biofilms

Smith K Int J Antimicrob Agents 2009;33:374–378

B io fi lm -a s s o c ia te d c e ll s u rv iv a l, %

MRSA exposed to antibiotics at concentrations of 64 µg/ml. Each box plot represents the spread of cell survival

across the different clinical isolates; error bars are the standard deviation

Biofilm bacterial survival in 12 different MRSA

100 80 90 70 60 50 40 30 20 10 0

Clindamycin Daptomycin Linezolid Tigecyclin

P<0.0001

P<0.005

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Bjarnsholt Microbiology 2005;151:3873

Garlic

inhibits

Pseudomonas aeruginosa

biofilms in a pneumonic mice model

Bagge Antimicrob Agents Chemother 2004;48:1175

Pseudomonas aeruginosa

gene

induction in biofilms by subinhibitory

concentrations of

imipenem

(26)

Referências

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