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1.3C: immunizzazione, antisettici e antibiotici - Biologia

1.3C: immunizzazione, antisettici e antibiotici - Biologia


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Comprendere i microbi ci dà la capacità di combattere gli agenti patogeni usando l'immunizzazione, gli antisettici e gli antibiotici.

obiettivi formativi

  • Confronta immunizzazione, antisettici e antibiotici e come vengono utilizzati per combattere i patogeni umani

Punti chiave

  • L'immunizzazione è la fortificazione del nostro sistema immunitario, che lo prepara contro potenziali infezioni future da parte di microbi specifici.
  • Gli antisettici sono generalmente definiti come sostanze che possiamo usare sul nostro corpo o sulle superfici intorno a noi per rallentare o uccidere i microbi che potrebbero potenzialmente danneggiarci.
  • Gli antibiotici, come gli antisettici, possono rallentare o uccidere i microbi. Tuttavia, a differenza degli antisettici, gli antibiotici possono circolare nel sistema sanguigno umano ed essere utilizzati per combattere le infezioni microbiche.

Parole chiave

  • shock anafilattico: Una reazione allergica sistemica grave e rapida a un allergene, che costringe la trachea e impedisce la respirazione.
  • immunogeno: qualsiasi sostanza che susciti una risposta immunitaria; un antigene

Sorprendentemente, la maggior parte dei microbi non è dannosa per l'uomo. In effetti, sono tutti intorno a noi e anche una parte di noi. Tuttavia, alcuni microbi sono patogeni umani; per combatterli usiamo vaccinazioni, antisettici e antibiotici.

L'immunizzazione è il processo mediante il quale il sistema immunitario di un individuo si fortifica contro un agente (noto come immunogeno).

Quando il sistema immunitario è esposto a molecole estranee al corpo, orchestra una risposta immunitaria. Svilupperà anche la capacità di rispondere rapidamente ai successivi incontri con la stessa sostanza, fenomeno noto come memoria immunologica. Pertanto, esponendo una persona a un immunogeno in modo controllato, il corpo può imparare a proteggersi: questa si chiama immunizzazione attiva.

I vaccini contro i microrganismi che causano malattie possono preparare il sistema immunitario del corpo, aiutandolo così a combattere o prevenire un'infezione. Gli elementi più importanti del sistema immunitario che vengono migliorati dall'immunizzazione sono le cellule T, le cellule B e gli anticorpi prodotti dalle cellule B. Le cellule B di memoria e le cellule T di memoria sono responsabili della rapida risposta a un secondo incontro con una molecola estranea. Attraverso l'uso delle vaccinazioni, alcune infezioni e malattie sono state quasi completamente debellate negli Stati Uniti e nel mondo. Ad esempio, la poliomielite è stata eliminata negli Stati Uniti nel 1979. L'immunizzazione attiva e la vaccinazione sono state nominate uno dei "Dieci grandi risultati di salute pubblica nei 20ns Secolo. "

Al contrario, in passivo immunizzazione, gli elementi pre-sintetizzati del sistema immunitario vengono trasferiti a un corpo umano, quindi non ha bisogno di produrre questi elementi da solo. Attualmente, gli anticorpi possono essere utilizzati per l'immunizzazione passiva. Questo metodo di immunizzazione inizia a funzionare molto rapidamente; tuttavia, è di breve durata perché gli anticorpi sono naturalmente scomposti e scompariranno del tutto se non ci sono cellule B per produrne di più. L'immunizzazione passiva si verifica fisiologicamente, quando gli anticorpi vengono trasferiti dalla madre al feto durante la gravidanza, per proteggere il feto prima e subito dopo la nascita. Gli anticorpi possono essere prodotti negli animali, chiamati "sieroterapia", sebbene vi sia un'alta probabilità di shock anafilattico a causa dell'immunità contro il siero animale stesso. Così, gli anticorpi umanizzati prodotti in vitro da coltura cellulare vengono invece utilizzati se disponibili.

Nelle prime indagini, prima che ci fosse una comprensione dei microbi, veniva data molta enfasi alla prevenzione della putrefazione. Sono state eseguite procedure per determinare la quantità di agente da aggiungere a una data soluzione per prevenire lo sviluppo di pus e la putrefazione. Tuttavia, a causa della mancanza di comprensione della teoria dei germi, questo metodo era impreciso. Oggi, un antisettico viene giudicato dal suo effetto su colture pure di un determinato microbo o sulle loro forme vegetative e spore.

Gli antisettici sono sostanze antimicrobiche che vengono applicate ai tessuti viventi per ridurre la possibilità di infezione, sepsi o putrefazione. Il loro primo uso sistematico noto era nell'antica pratica dell'imbalsamazione dei morti. Gli antisettici si distinguono generalmente dagli antibiotici per la capacità di questi ultimi di essere trasportati attraverso il sistema linfatico per distruggere i batteri all'interno del corpo e dai disinfettanti, che distruggono i microrganismi presenti su oggetti non viventi. Alcuni antisettici sono veri germicidi, in grado di distruggere i microbi (battericida), mentre altri sono batteriostatici e prevengono o inibiscono solo la crescita batterica. I microbicidi che distruggono le particelle virali sono chiamati viricidi o antivirali.

Un antibatterico è un composto o una sostanza che uccide o rallenta la crescita dei batteri. Il termine è spesso usato come sinonimo del termine antibiotico; oggi, tuttavia, con una maggiore conoscenza degli agenti causali di varie malattie infettive, il termine "antibiotico" è arrivato a denotare una gamma più ampia di composti antimicrobici, inclusi antimicotici e altri composti.

La parola "antibiotico" è stata usata per la prima volta nel 1942 da Selman Waksman e dai suoi collaboratori per descrivere qualsiasi sostanza prodotta da un microrganismo che è antagonista alla crescita di altri microrganismi in alta diluizione. Questa definizione escludeva le sostanze che uccidono i batteri ma non sono prodotte da microrganismi (come i succhi gastrici e il perossido di idrogeno). Ha inoltre escluso i composti antibatterici sintetici, come i sulfonamidi. Molti composti antibatterici sono molecole relativamente piccole con un peso molecolare inferiore a 2000 amu. Con i progressi della chimica farmaceutica, la maggior parte degli antibatterici odierni sono modifiche semisintetiche di vari composti naturali.


Prevenzione dell'infezione tra i pazienti con cancro

Il riconoscimento delle alterazioni della difesa dell'ospite consente un approccio razionale alla prevenzione delle infezioni associate. Una delle strategie più efficaci per prevenire l'infezione nel paziente granulocitopenico è l'uso combinato di antibiotici orali non assorbibili, isolamento inverso della stanza a flusso d'aria laminare con rigorose tecniche di pulizia, dieta a basso contenuto microbico, acqua sterile e antisettici e antibiotici topici. Il costo proibitivo, tuttavia, garantisce che questo sistema sia limitato alle impostazioni di ricerca. La soppressione dei bacilli e dei funghi aerobi Gram-negativi e la conservazione della resistenza alla colonizzazione con combinazioni come trimetoprim-sulfametossazolo e nistatina mostrano risultati promettenti nella prevenzione dell'infezione nel paziente granulocitopenico. La prevenzione dell'infezione nei pazienti neutropenici richiede anche l'attenzione a misure più semplici ma molto efficaci come le vaccinazioni, la profilassi antimicrobica contro i patogeni intracellulari e non batterici nei pazienti ad alto rischio, la limitazione delle procedure diagnostiche e di monitoraggio invasive, il lavaggio delle mani da parte di tutto il personale tra i pazienti in visita, igiene, diete a basso contenuto microbico, tamponi ascellari e perianali e cura con punture venose e aspirati midollari. Infine, mentre è probabile che le raccomandazioni per la prevenzione delle infezioni continuino a cambiare con il conseguente miglioramento della cura del paziente [92, 93], è possibile stabilire una tabella che riassuma le pratiche attuali sulla base delle nostre attuali conoscenze (Tabella 1).


Cosa sapere sugli antisettici

Gli antisettici, o disinfettanti per la pelle, sono prodotti chimici per la pulizia della pelle e delle ferite. Possono uccidere o impedire la crescita di microrganismi.

Sebbene gli antisettici possano essere molto utili, ci sono alcune domande sulla loro sicurezza per l'uso topico, soprattutto a lungo termine.

Continua a leggere per ulteriori informazioni sugli antisettici, inclusi i tipi disponibili, i loro usi e gli attuali problemi di sicurezza.

Condividi su Pinterest Gli antisettici possono aiutare a prevenire la crescita di microrganismi sulla pelle.

Gli antisettici sono sostanze chimiche che le persone applicano sulla pelle. Possono ridurre il numero di microrganismi che vivono sulla pelle, nelle ferite e nelle mucose.

Diversi tipi di antisettico variano in termini di costi, efficacia, usi e potenziali effetti collaterali.

Gli operatori sanitari usano spesso antisettici prima di eseguire procedure mediche, come il prelievo di sangue e l'esecuzione di interventi chirurgici.

Gli antisettici sono disponibili anche al banco per la pulizia e il trattamento di piccoli tagli. Alcuni possono anche essere adatti come sostituto del sapone.

Le persone possono usare antisettici per pulire le aree di pelle rotta, le aree intatte della pelle e le mucose.

Disinfettanti, antibatterici e antibiotici hanno scopi simili ma leggermente diversi. Le sezioni seguenti illustreranno queste differenze in modo più dettagliato.

Disinfettanti contro antisettici

Le persone usano antisettici, come i perossidi, per uccidere i microrganismi sulla pelle e sulle mucose. Mentre gli antisettici distruggono alcuni germi sulla pelle, i disinfettanti possono rimuoverli dagli oggetti.

Sia i disinfettanti che gli antisettici sono composti da sostanze chimiche. In effetti, spesso condividono principi attivi simili. Tuttavia, i disinfettanti tendono ad avere concentrazioni più elevate, che non sono adatte all'uso sulla pelle o sulle mucose.

Antibatterici vs antisettici

Gli antibatterici sono anche sostanze chimiche che le persone possono usare per pulire le aree della pelle. Saponi e spray spesso contengono antibatterici.

Gli spray antibatterici sono efficaci nell'uccidere o rallentare la crescita dei batteri. Tuttavia, non uccidono o impediscono la crescita dei virus.

Al contrario, gli antisettici possono uccidere o prevenire la crescita di virus, batteri e funghi.

Antibiotici contro antisettici

Gli antibiotici sono un tipo di farmaco su prescrizione che può trattare le infezioni batteriche.

Sia gli antisettici che gli antibiotici possono trattare le infezioni batteriche. Le persone possono applicare entrambi i tipi sulla pelle o sulle mucose.

Tuttavia, una persona può anche assumere antibiotici per via orale, per trattare una varietà di infezioni all'interno del corpo.


In che modo gli antibiotici e i vaccini influenzano la natura?

Quali sono le connessioni tra le risposte della natura ai modi in cui gli esseri umani hanno usato i vaccini e i modi in cui hanno usato gli antibiotici? originariamente apparso su Quora: il luogo in cui acquisire e condividere conoscenze, consentendo alle persone di imparare dagli altri e comprendere meglio il mondo.

Risposta di Suzanne Sadedin, Ph.D. Biologia evoluzionistica, Monash University, su Quora:

Antibiotici e vaccini sono in qualche modo opposti. Gli antibiotici uccidono indiscriminatamente, mentre i vaccini sono altamente mirati. Gli antibiotici sono usati per trattare le infezioni gravi, mentre i vaccini prevengono l'insorgere di infezioni. E gli antibiotici si basano su difese che si sono evolute nei microbi, per proteggerli dai batteri non sono una difesa naturale per noi e i nostri corpi non sono adattati per affrontarli bene. I vaccini, al contrario, invocano semplicemente i sistemi di difesa naturali a lungo termine del corpo umano e sono quindi molto meno invasivi.

Come risponde la natura agli antibiotici?

Gli antibiotici creano una pressione selettiva su un'ampia gamma di batteri ovunque vengano utilizzati. Gli esseri umani ospitano naturalmente un gran numero di batteri. Questi sono essenziali per la nostra salute e ucciderli ripetutamente rischia molti problemi di salute a lungo termine, inclusi disturbi immunitari, danni all'intestino e maggiore vulnerabilità alle infezioni.

Inoltre, quando usi gli antibiotici, metti tutti questi batteri sotto selezione per resistere agli antibiotici. Peggio ancora, poiché gli antibiotici sono spesso escreti intatti, basse concentrazioni di antibiotici si trovano ora nelle riserve idriche ovunque, creando un ambiente perfetto per i batteri in generale per sviluppare resistenza. I batteri scambiano materiale genetico con altri ceppi di batteri, in particolare tramite plasmidi. Quindi, una volta che un meccanismo per resistere a un antibiotico si evolve in un ceppo, possiamo aspettarci che si diffonda a molti ceppi diversi, compresi quelli che causano malattie gravi.

Negli ultimi anni sono stati trovati in Africa plasmidi che conferiscono resistenza sia a più antibiotici che a un comune disinfettante. Salmonella i batteri con questi plasmidi sono ora una delle principali cause di mortalità tra i bambini africani. Come ha commentato un esperto: "È quasi progettato dalla natura per essere la soluzione perfetta al tentativo dell'uomo di trattare con antibiotici".

Ma la resistenza non è l'unico effetto. I trattamenti antibiotici comunemente uccidono quasi tutti i batteri, lasciando solo pochi sopravvissuti. Questo è chiamato un collo di bottiglia evolutivo e il suo risultato è la deriva genetica. Cioè, i pochi sopravvissuti, oltre ad essere resistenti, possono essere abbastanza casuali, quindi la composizione genetica della popolazione può cambiare rapidamente, facendola evolvere in direzioni nuove e imprevedibili, inclusa una maggiore patogenicità.

Quindi: l'effetto atteso a lungo termine degli antibiotici è che (1) gli antibiotici creano ceppi resistenti di batteri patogeni (2) gli antibiotici possono creare ceppi più o meno gravi del ceppo genitore (3) spazzando via il biota naturale, gli antibiotici mettono noi a rischio di problemi di salute a lungo termine.

Come risponde la natura ai vaccini?

I vaccini creano una pressione selettiva solo sull'infezione specifica che prendono di mira. A causa dell'immunità di gregge, anche alcune persone che non possono essere vaccinate ricevono una certa protezione dall'uso diffuso dei vaccini (a condizione che tutti gli altri facciano la cosa giusta). Inoltre, poiché i vaccini impediscono del tutto la replicazione del bersaglio nell'ospite, non creano alcun collo di bottiglia. Infatti, poiché gli ospiti diventano più rari, l'agente patogeno è in fase di selezione per rimanere basso ed evitare di danneggiare il suo ospite, perché potrebbe passare molto tempo prima che possa diffondersi a un nuovo ospite. Inoltre, il vaccino non danneggia il normale biota umano e quindi non interrompe in modo significativo l'intestino, il sistema immunitario o qualsiasi altra parte del corpo.

Quindi: l'effetto atteso a lungo termine dei vaccini è che (1) i vaccini non influenzano l'evoluzione dei ceppi non mirati (2) i vaccini fanno sì che il ceppo mirato si evolva per diventare meno grave (3) i vaccini sono uno dei più sicuri interventi.

Confronto degli effetti attesi a lungo termine su...

…evoluzione del ceppo resistentes: Antibiotici — sì, compresi i ceppi non mirati. Vaccini: non creano resistenza.

…evoluzione della gravità della malattia: Antibiotici — imprevedibile. Vaccini: rendono le malattie meno gravi.

…salute delle persone trattate: Antibiotici — dannosi (ma si spera meno dell'infezione che hanno trattato). Vaccini — innocui.

…salute delle persone non trattate: Antibiotici: nessuno o dannoso. Vaccini: benefici.

Sia gli antibiotici che i vaccini sono invenzioni meravigliose. Hanno salvato innumerevoli vite e risparmiato all'umanità un'immensa miseria. Non credo che le generazioni attuali possano nemmeno immaginare come sarebbe stata la vita senza di loro. I vaccini sono di gran lunga preferibili agli antibiotici, dovremmo usare i vaccini liberamente e gli antibiotici solo quando necessario.

Questa domanda originariamente apparso su Quora, il luogo in cui acquisire e condividere conoscenze, consentendo alle persone di imparare dagli altri e comprendere meglio il mondo. Puoi seguire Quora su Twitter, Facebook e Google+. Più domande:

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Quali antibiotici sono maggiormente associati alla causa della diarrea da Clostridium difficile?

Clostridium difficile (C difficile) è responsabile del 20-30% dei casi di diarrea associata agli antibiotici ed è la causa più comune di diarrea infettiva in ambito sanitario. 1 Nell'ultimo decennio, il tasso di incidenza complessivo di C difficile è aumentato, sono stati identificati focolai di ceppi virulenti (come il NAP1/BI/027) e il rischio di malattie acquisite in comunità C difficile è diventato più comune. 2 Dato che qualsiasi antibiotico può teoricamente aumentare il rischio di C difficile infezione, alcuni antibiotici sono più associati a questo rischio rispetto ad altri?

Fattori di rischio non modificabili per C difficile Infezione

Le linee guida della Infectious Diseases Society of America (IDSA) delineano chiaramente che il fattore di rischio più significativo per C difficile l'infezione è l'età avanzata, in particolare in quei 65 anni di età e oltre. 1 Inoltre, il ricovero e la durata del ricovero sono anche 2 fattori di rischio significativi per C difficile infezione. Sebbene sia importante riconoscere che l'età e l'ospedalizzazione sono fattori di rischio, questi non possono essere modificati per ridurre il rischio di infezione del paziente.

Antibiotici: i più importanti fattori di rischio modificabili per l'infezione

Quasi tutti gli antibiotici sono in grado di interrompere la normale microflora intestinale, il che può consentire C difficile prosperare e produrre tossine. 1 Sorprendentemente, anche singole dosi di antibiotici per la profilassi chirurgica sono state associate ad un aumentato rischio di C difficile infezione. In generale, una durata dell'antibiotico più lunga e più antibiotici (rispetto a un singolo antibiotico) sono 2 fattori di rischio che aumentano il rischio di antibiotici associati C difficile diarrea. A parte questi 2 principi standard di gestione antimicrobica, le linee guida IDSA sono relativamente silenziose riguardo a specifici farmaci antibiotici o classi di farmaci che possono comportare un rischio maggiore di C difficile infezione.

Sono stati condotti numerosi studi per valutare il rischio comparativo di diversi antibiotici per C difficile infezione. 3-5 Sebbene vi sia eterogeneità negli studi disponibili, più meta-analisi hanno concluso risultati simili riguardo a quali classi di antibiotici sono a più alto rischio di C difficile infezione.

Classi di antibiotici con il più alto rischio di C difficile (rapporto di probabilità 5 o più)

Senza dubbio, la clindamicina comporta il rischio più elevato di C difficile infezione con un odds ratio di circa 17-20 rispetto a nessuna esposizione agli antibiotici. 3-5 Fluorochinoloni, cefalosporine, aztreonam e carbapenemi comportano un rischio piuttosto elevato, tutti associati a un odds ratio di circa 5 rispetto alla mancata esposizione agli antibiotici.

Classi di antibiotici con rischio moderato di C difficile (rapporto di probabilità da 1 a 5)

Macrolidi, sulfonamidi/trimetoprim e penicilline sono associati a un rischio moderato di C difficile infezione con odds ratio tra circa 1,8 e 3,3. 3-5 All'interno di questo gruppo, le penicilline sono generalmente associate a un rischio leggermente più elevato (odds ratio superiore di circa il 50%) rispetto ai macrolidi e ai sulfonamidi/trimetoprim.

Implicazioni cliniche di C difficile Dati di rischio

Sulla base dei dati disponibili, la clindamicina deve essere assolutamente evitata tra i pazienti a rischio di C difficile infezione, in particolare nei pazienti anziani e in quelli con frequente esposizione agli antibiotici o ricoveri. Dati i dati disponibili, è chiaro che la clindamicina è un candidato meritevole del suo avvertimento in scatola specifico per C difficile rischio. 6

Per la polmonite acquisita in comunità, è stato suggerito che una tetraciclina possa essere sostituita dall'azitromicina (o un altro macrolide) tra i pazienti anziani a più alto rischio di C difficile infezione. 7 In effetti, i dati suggeriscono che le tetracicline NON possono aumentare il rischio di C difficile infezione del tutto, con un odd ratio non significativo di 0,9 rispetto a nessuna esposizione agli antibiotici. 3,4

Nei pazienti ospedalizzati con infezioni gravi che richiedono una copertura anti-pseudomonas, i dati disponibili suggeriscono che le penicilline (come piperacillina/tazobactam) possono avere un minor rischio di C difficile infezione contro cefalosporine (come cefepime) o carbapenemi (come meropenem). Sebbene questo rischio sia certamente rilevante per la selezione degli antimicrobici, quando si seleziona un agente dovrebbero essere presi in considerazione anche i modelli di resistenza locale.

Conoscenza degli antibiotici ad alto e basso rischio per C difficile l'infezione è importante, in particolare nei pazienti che sono già a più alto rischio di C difficile infezione, come i pazienti anziani. La prevenzione di questi antibiotici ad alto rischio quando esistono altre alternative di prima linea in alcune popolazioni di pazienti dovrebbe essere un intervento di stewardship antimicrobica per i farmacisti per ridurre il rischio di C difficile infezione sia in ambito ospedaliero che ambulatoriale.


Alternative agli antibiotici: perché e come

Il problema della resistenza agli antibiotici è causato dall'evoluzione e dal trasferimento di geni che conferiscono resistenza ad antibiotici importanti dal punto di vista medico nei patogeni umani. L'acquisizione di tali geni di resistenza da parte di agenti patogeni complica il trattamento della malattia, aumenta i costi dell'assistenza sanitaria e aumenta la morbilità e la mortalità nell'uomo e negli animali. Man mano che la resistenza agli antibiotici continua ad evolversi, gli antibiotici della cosiddetta ultima risorsa diventano ancora più preziosi. Ridurre o prevenire la diffusione dei geni della resistenza agli antibiotici nei patogeni umani è attualmente di grande importanza internazionale.

I complessi fattori che hanno portato al problema della resistenza agli antibiotici vengono rivelati quando si esaminano potenziali soluzioni per ridurre o prevenire questo problema. In primo luogo, più di 70 anni di uso di antibiotici hanno già selezionato geni di resistenza agli antibiotici diversi e altamente mobili nei patogeni umani e nei batteri correlati. Questi batteri resistenti si diffondono nell'ambiente attraverso l'acqua, l'aria, la fauna selvatica e gli esseri umani, quindi sono necessarie strategie di mitigazione mirate per ridurre la diffusione ambientale di batteri resistenti agli antibiotici da "punti caldi" di potenziale sviluppo di resistenza. In secondo luogo, i geni di resistenza altamente mobili possono essere trasferiti orizzontalmente da un batterio all'altro. Gli eventi di trasferimento genico della resistenza possono essere stimolati dagli antibiotici stessi. Pertanto, l'uso prudente degli antibiotici è una potenziale strategia di mitigazione per rallentare la diffusione dei geni di resistenza tra i batteri. Infine, nuovi geni di resistenza che non sono ancora clinicamente rilevanti possono emergere dai vasti serbatoi di batteri ambientali e commensali a causa della pressione selettiva. Rispetto ai geni di resistenza selezionati antropogenicamente, questi geni di resistenza non si trovano comunemente su elementi genetici mobili (MGE) e quindi affrontano un percorso di selezione a più fasi su MGE, come integroni, trasposoni e plasmidi, prima di arrivare in un essere umano patogeno [1]. Un esempio di ciò è l'emergere delle beta-lattamasi a spettro esteso CTX-M-5 clinicamente rilevanti e trasmesse da plasmidi dal cromosoma del batterio commensale Kluyvera ascorbata [2]. La prudenza agli antibiotici è importante anche per diminuire la pressione selettiva per l'eventuale comparsa di geni di resistenza agli antibiotici ancora sconosciuti.

La prudenza antibiotica è l'uso di antibiotici solo quando sono espressamente necessari e alla dose più appropriata per il trattamento della malattia. Questo è un concetto nebuloso che è difficile da definire, in particolare nei casi di salute umana quando la salute dell'individuo, non della popolazione, è di importanza immediata. Tuttavia, fondamentale per l'esecuzione della prudenza antibiotica è la disponibilità di alternative efficaci agli antibiotici. L'uso di alternative agli antibiotici per promuovere la salute e ridurre le malattie ridurrà l'uso di antibiotici, diminuendo così la pressione selettiva per l'emergenza e la trasmissione di geni di resistenza agli antibiotici.

Gli antibiotici sono usati per il trattamento e la prevenzione delle malattie sia nell'uomo che negli animali. Storicamente, gli antibiotici sono stati utilizzati anche per migliorare la promozione della crescita negli animali da produzione alimentare, sebbene questa pratica non sia più consentita negli Stati Uniti. Questi molteplici usi possono essere seguiti da varie alternative, alcune delle quali sono presentate in Tabella 1 [3].

Esistono numerose alternative agli antibiotici per il trattamento di malattie specifiche, tra cui la terapia con batteriofagi [4], i batteri predatori [5], le batteriocine [6] e l'esclusione competitiva dei patogeni [7]. Sfortunatamente, nessuno ha dimostrato in modo coerente un'efficacia paragonabile al trattamento antibiotico. Il vantaggio di questi approcci, tuttavia, è che solo il batterio che causa la malattia è preso di mira dal trattamento, e non gli altri membri delle comunità microbiche commensali e benefiche dell'ospite. Ciò è in contrasto con la maggior parte degli antibiotici, che generalmente hanno effetti collaterali sui batteri commensali oltre al bersaglio patogeno. L'ulteriore sviluppo di questi approcci specifici per il trattamento della malattia è giustificato per migliorare la consegna, la potenza e l'affidabilità come alternative agli antibiotici.

La terapia del batteriofago, o fago, è tra le alternative più ricercate agli antibiotici per il trattamento delle malattie. I virus fagici infettano i batteri e l'uso dei fagi per curare le malattie batteriche è stato studiato per oltre un secolo. Diversi prodotti terapeutici fagici sono disponibili e in uso nell'Europa orientale, ma l'efficacia variabile tende a impedire ai prodotti terapeutici fagici di essere commercializzati negli Stati Uniti [8]. I vantaggi della terapia fagica includono la specificità per una popolazione batterica bersaglio e l'efficacia sulle infezioni topiche o delle mucose. Tra gli svantaggi: la terapia richiede la conoscenza del batterio bersaglio e popolazioni sufficientemente elevate del batterio bersaglio e può svilupparsi resistenza. Quindi il fago terapeutico avrebbe bisogno di essere aggiornato.

Sebbene il trattamento delle malattie sia l'uso più ovvio degli antibiotici, una grande quantità di antibiotici viene utilizzata per la prevenzione delle malattie. Nei suini, circa la metà di tutto l'uso di antibiotici è per la prevenzione delle malattie [9, 10]. La prevenzione delle malattie sia nell'uomo che negli animali è stata avanzata dalla conoscenza contemporanea dei servizi igienico-sanitari e della nutrizione. I continui miglioramenti nei servizi igienico-sanitari e nella nutrizione, in particolare nell'allevamento di animali, contribuiranno a ridurre l'uso di antibiotici. Oltre a questi interventi apparentemente primitivi, gli sviluppi molecolari come la vaccinazione sono stati determinanti nel ridurre le infezioni batteriche primarie e secondarie che avrebbero reso necessario l'uso di antibiotici. I vaccini continuano a essere uno dei modi più importanti per prevenire le infezioni.

Un altro intervento promettente è l'uso di immunoterapeuti, che sono molecole che potenziano il sistema immunitario dell'ospite per prevenire generalmente le malattie nei periodi di infezione. Un immunoterapeutico di successo nella salute umana è il pegfilgrastim, un fattore stimolante le colonie di granulociti (G-CSF) che viene utilizzato per indurre la produzione di neutrofili in pazienti chemioterapici con bassa conta di neutrofili [11]. Mantenere un numero appropriato di neutrofili nel sangue aiuta il sistema immunitario a prevenire le infezioni. L'immunoterapia è stata sfruttata anche per scopi agricoli con pegbovigrastim, un G-CSF bovino che viene somministrato ai bovini prima del parto per rafforzare il sistema immunitario e ridurre l'incidenza della mastite. Il vantaggio di questi immunoterapeuti è che generalmente rafforzano il sistema immunitario per prevenire le malattie infettive. Lo svantaggio è che i tempi di consegna devono essere precisi, il che rappresenta una potenziale sfida per le applicazioni in azienda.

Infine, l'uso di pro, pre o simbiotici per modulare la comunità microbica intestinale verso la salute ha dimostrato un'efficacia incoerente [12]. I probiotici sono organismi viventi che vengono intenzionalmente alimentati a un ospite e sono generalmente noti come batteri "buoni", i prebiotici sono precursori molecolari per espandere la presenza del microbiota intestinale "buono" esistente di un ospite e i simbiotici sono una combinazione di entrambi. Tutti questi "biotici" sono progettati per influenzare il microbiota intestinale in modo da migliorare la salute. Tuttavia, la comunità microbica intestinale dei mammiferi è un complesso consorzio di oltre 500 specie batteriche diverse e attualmente i ricercatori non conoscono il meccanismo preciso di come ciascun membro contribuisce alla salute dell'ospite. Questa mancanza di comprensione probabilmente contribuisce ai risultati variabili con la modulazione della comunità microbica intestinale come alternativa agli antibiotici. Le indagini su come i batteri intestinali interagiscono tra loro e con i loro ospiti animali sono attualmente un'area di ricerca attiva in tutto il mondo.

In sintesi, le soluzioni al problema della resistenza agli antibiotici sono molteplici e comprendono la riduzione dell'uso di antibiotici attraverso l'uso di prodotti alternativi. Nessuna alternativa sostituirà tutti gli usi degli antibiotici, perché sono necessari una varietà di metodi specifici e generali sia per prevenire che per curare le malattie. Immunoterapia, vaccini e modulazione del microbiota intestinale potrebbero essere tra gli approcci più promettenti.

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Twitta questo! Nessuna alternativa sostituirà tutti gli usi degli antibiotici per ridurre la resistenza agli antibiotici. Ecco alcune opzioni: http://bit.ly/2uAHzZ7

Twitta questo! Un nuovo documento di @theNAMedicine identifica diverse alternative agli antibiotici nel trattamento/prevenzione delle malattie: http://bit.ly/2uAHzZ7


Contenuto di antibiotici nei vaccini autorizzati per l'uso negli Stati Uniti

mg = milligrammi ppm = parti per milione ppb = parti per miliardo

Morbillo, parotite, rosolia (MMR®)

Quantità Neomicina (per dose): 0,025 mg

Morbillo, parotite, rosolia, varicella (ProQuad®)

Quantità Neomicina (per dose): da .005 mg a < 0,016 mg (a seconda dei requisiti di conservazione)

Vaccino meningococcico B (Bexsero®)

Quantità Kanamicina (per dose): < 0,00001 mg

Varicella [varicella] (Varivax®)

Quantità Neomicina (per dose): quantità in tracce

Rabbia (Imovax®, RabAvert®)

Imovax

RabAvert

  • Quantità Neomicina (per dose): < 0.001 mg
  • Quantità Clortetraciclina (per dose): 0,0002 mg
  • Quantità Amfotericina B (per dose): 0,00002 mg

Influenza

Alcuni vaccini antinfluenzali non contengono antibiotici e altri contengono uno o più dei seguenti:

  • Quantità Neomicina (per dose): < 0,00002 mg – 0,000062mg
  • Quantità Polimixina B (per dose): < 0.011mg
  • Kanamicina (per dose): < 0,00003 mg
  • Gentamicina (per dose): < 0,00015 mg

Polio (IPOL®)

  • Quantità Neomicina (per dose): 0.000005 mg
  • Quantità Streptomicina (per dose): 0,0002 mg
  • Quantità Polimixina B (per dose): 0,000025 mg

Difterite, tetano, pertosse, poliomielite (Kinrix®, Pentacel®, Quadracel®)

Kinrix

Pentacel e Quadracel

  • Quantità Neomicina (per dose): < 0,000000004 mg
  • Quantità Polimixina B (per dose): < 0,000000004 mg

Difterite, tetano, pertosse, epatite B, poliomielite (Pediarix®)

Epatite A (Havrix®, Vaqta®)

Havrix

Quantità Neomicina (per dose): < 0,00004 mg

Vaqta

Quantità Neomicina (per dose): < 10 ppb

Epatite A, epatite B (Twinrix®)

Quantità Neomicina (per dose): < 0,00002 mg


Introduzione

Staphylococcus aureus (S. aureus) è un patogeno batterico opportunista responsabile di una serie di malattie infettive superficiali e invasive nell'uomo, tra cui infezioni dei tessuti molli, batteriemia, endocardite, polmonite, sepsi e infezioni generali delle ferite 1 . Tali infezioni sono associate a una notevole morbilità e mortalità, sia negli ospedali che nella comunità più ampia, ponendo così un'importante sfida per la salute globale 2 . Inoltre, l'emergere di ceppi resistenti ai farmaci, come quelli resistenti alla meticillina S. aureus (MRSA) e resistente alla vancomicina S. aureus (VRSA), rendono sempre più difficile curare l'infezione 3 .

L'immunoterapia rappresenta una strategia promettente per prevenire S. aureus malattie infettive correlate 4,5 . Gli sforzi per sviluppare un vaccino efficace contro S. aureus infezione sono in corso, con ampi studi attualmente in corso 6 . Un'ampia varietà di proteine ​​da S. aureus sono stati identificati come promettenti antigeni candidati, inclusi i polisaccaridi capsulari 7 , le tossine secrete 8 e le proteine ​​di membrana 9 . In studi precedenti, abbiamo riportato tre proteine ​​che hanno mostrato un'immunità protettiva contro S. aureus infezione, tra cui un mutante stafilococcico dell'alfa-tossina H35L (mHla) 10 geneticamente detossificato, un mutante dell'enterotossina B dello stafilococco L45R/Y89A/Y94A (mSEB) 11 e la proteina di trasporto del manganese di tipo selvatico C (MntC) (inviata). L'immunizzazione attiva con una di queste proteine ​​è stata in grado di indurre anticorpi specifici e risposte immunitarie cellulari, con conseguente riduzione della carica batterica e della reazione infiammatoria, nonché un miglioramento del tempo e del tasso di sopravvivenza nei topi.

Però, S. aureus di solito provoca un'infezione acuta con rapida progressione e il 60% dei pazienti con infezioni invasive muore entro 7 giorni dalla coltura positiva per MRSA12, indicando che l'immunizzazione attiva non è la scelta migliore per la prevenzione di tali infezioni acute. Al contrario, l'immunizzazione passiva è in grado di fornire una protezione immediata ed efficace, poiché studi precedenti hanno dimostrato che le risposte anticorpali svolgono un ruolo protettivo importante nell'immunità specifica contro MRSA 13 e l'immunizzazione passiva con anticorpo antigene specifico è in grado di fornire una protezione parziale contro S. aureus infezioni 14,15 . Pertanto, in questo studio, abbiamo valutato sistematicamente l'efficacia protettiva dell'immunizzazione passiva con anticorpi policlonali generati dal coniglio contro mHla, mSEB e MntC (denominati "SAvac-pcAb") in un modello di sepsi murina e ulteriormente studiato i possibili meccanismi che potrebbero contribuire alla sua immunità protettiva.


Impatto della resistenza antimicrobica sull'assistenza clinica COVID-19

I pazienti con COVID-19 possono ricevere una terapia antimicrobica per due motivi principali. Innanzitutto, i sintomi del COVID-19 possono assomigliare alla polmonite batterica. La diagnostica utilizzata per distinguere la polmonite virale da quella batterica può rivelarsi inefficace o richiedere tempi di risposta di ore o giorni in cui è necessario un trattamento immediato. Ad esempio, test più veloci, come la diagnostica che misura la proteina C-reattiva - un biomarcatore che è elevato nelle infezioni batteriche ma in genere non in quelle virali - possono infatti essere aumentati nei pazienti con COVID-19 (Sproston e Ashworth, 2018). Di conseguenza, a molti pazienti ricoverati con COVID-19 verranno prescritti antibiotici empirici, spesso in assenza di una conferma microbiologica della diagnosi (Langford et al., 2021).

In secondo luogo, i pazienti con COVID-19 possono acquisire co-infezioni secondarie che richiedono un trattamento antimicrobico. Diverse revisioni delle prove suggeriscono che i tassi di infezione batterica secondaria sono bassi (㰠%) (Langford et al., 2020 Lansbury et al., 2020 Rawson et al., 2020b), ma sono necessari più dati migliori per fornire una migliore comprensione del verificarsi di co-infezioni e agenti patogeni coinvolti, insieme all'impatto dei fattori di rischio del paziente sottostanti. In molti di questi studi, le infezioni secondarie erano endpoint sussidiari e quindi, andando avanti, definizioni standardizzate e criteri diagnostici dovrebbero essere utilizzati per eseguire un'analisi più approfondita dei dati microbiologici, di resistenza e di utilizzo degli antimicrobici, laddove esiste un'infrastruttura di laboratorio diagnostico.

La guida alla gestione locale, spesso basata su dati di suscettibilità antimicrobica locale ove disponibili, influenza la scelta dell'antimicrobico da parte del medico per i propri pazienti. Il trattamento empirico intende coprire un'ampia gamma di organismi sospetti. Quindi, l'AMR influenzerà la scelta degli antimicrobici prescritti a quelli con COVID-19. I medici devono quindi affrontare priorità contrastanti: prescrivere un antimicrobico a spettro sufficientemente ampio da garantire la sensibilità dell'organismo, evitando allo stesso tempo l'uso non necessario di antimicrobici, in particolare quelli di ultima istanza, quando un antimicrobico più comunemente usato o a spettro più ristretto potrebbe basta. Un trattamento inappropriato in entrambe le direzioni è stato associato ad un aumento del rischio di mortalità (Gutiérrez-Gutiérrez et al., 2017 Paul et al., 2010).

La preoccupazione per potenziali infezioni da agenti patogeni resistenti potrebbe portare alla prescrizione empirica non necessaria di antimicrobici di ultima istanza ai pazienti con COVID-19. Ad esempio, nelle aree in cui la resistenza ai carbapenemi è elevata, gli antibiotici con profili di sicurezza meno favorevoli come la colistina possono essere raccomandati come trattamento di prima linea per sospette infezioni da Gram-negativi (Torres et al., 2017). Ciò può comportare eventi avversi più frequenti e esiti clinici peggiori nei pazienti con COVID-19. Conversely, if recommendations for empiric treatment are not tailored to the local AMR prevalence, patients with co-infections may receive ineffective treatment which may in turn result in increased mortality and healthcare costs.


Glossario

Actinomycetes: Soil bacteria that produce the majority of currently identified natural product antibiotics. In particular, the genus Streptomices has historically been a prolific source of antibacterial agents.

Aerobic Bacteria: All aerobic bacteria require oxygen for growth. Microaerophiles require some oxygen for growth, however they are harmed by high concentrations of it.

Anaerobic Bacteria: Bacteria that do not require oxygen for growth. Obligate anaerobes are incapable of growing in oxygenated environments. Aerotolerant anaerobes can grow in oxygenated environments, but are incapable of utilizing oxygen. Facultative anaerobes are capable of utilizing oxygen for growth, but are also capable of surviving in oxygen free environments.

Bactericidal Agent: An agent that is capable of killing bacteria. These can be antiseptics, disinfectants, or antibiotics.

Bacteriostatic Agent: An agent that stops bacteria from reproducing while not harming them otherwise. Unlike bactericidal agents they are not capable of killing bacteria on their own.

Biofilm: A sessile community of microorganisms that adhere to a surface. Some biofilm forming bacteria produce exopolysaccharide sheaths that make them dramatically less susceptible to antibiotics and other environmental toxins.

Center for Disease Control and Prevention (CDC): An agency of the United States Department of Health and Human Services that is in charge of monitoring and maintaining the health safety of its residents in regard to both noncommunicable and communicable disease.

Commensal Bacteria: Bacteria that benefit from their host environment without causing harm to the host. These bacteria are non-pathogenic.

Cytotoxin: Substances that are toxic to cells. They can induce cell death through apoptosis or necrosis or they can simply reduce cell viability.

Efflux Pump: Protein or glycoprotein complexes located in the cell membrane that are responsible for energy-dependent, active transport of toxins out of cells. These structures play a major role in bacterial antibiotic resistance. Bacterial efflux pumps are categorized by five sub-families: Major facilitator superfamily (MFS), ATP-binding cassette superfamily (ABC), small multi-drug resistance family (SMR), resistance-nodulation cell-division superfamily (RND), and multi-antimicrobial extrusion protein family (MATE).

Endotoxin: Toxins that are not secreted by bacteria, but rather are a part of their cellular membrane and are released only upon its degradation. These toxins are most often lipopolysaccharides.

Enterobatteriacee: A family of gram-negative bacteria that includes many non-pathogenic species as well as many problem pathogens including Klebsiella, Shiegella, Enterobatteri, Salmonella, E. coli, e Y. pestis.

Enterotoxin: Protein exotoxins that target the intestines.

Exotoxin: A broad term referring to any toxin that is secreted by the bacteria. Many exotoxins are highly potent and can be potentially lethal to humans.

Food and Drug Administration (FDA): An agency of the United States Department of Health and Human Services that regulates food, drugs, and cosmetic products. One of the duties of the FDA within the context of pharmaceuticals is the approval of new drugs for public consumption.

Gram-negative Bacteria: Bacteria that have a lipopolysaccharide / protein outer cell membrane and an inner cell membrane with a peptidoglycan layer sandwiched between the two. Their outer cell membrane does not retain Gram stain allowing them to be differentiated from gram-positive bacteria.

Gram-positive Bacteria: Bacteria that have a thick peptidoglycan cell wall surrounding their cell membrane which is capable of retaining Gram stain.

Infectious Diseases Society of America (IDSA): An association based in the United States that represents health care professionals and scientists from around the world that specialize in infectious diseases. The society promotes research, education, and initiatives related to this field.

Methylase: Otherwise known as methyltransferases, these enzymes are highly relevant in many aspects of biology and medicine. In the context of antibiotics they are a common bacterial resistance mechanism. Bacteria utilize them to modify drug targets with methyl groups thereby decreasing the affinity of the antibiotic.

Nosocomial Infection: Also referred to as hospital acquired infections (HAIs), these infections occur in hospital associated environments.

Opportunistic Pathogen: A microorganism that is normally commensal, but can become pathogenic in hosts with compromised immune systems.

Penicillin-binding Proteins: A large group of proteins essential for cell wall biogenesis that are all characterized by their ability to irreversibly bind β-lactam antibiotics.

Peptidoglycan: A polymeric saccharide and amino acid structure. In a cross linked form it is the primary constituent of the cell wall of bacteria. Gram positive bacteria have a thick peptidoglycan layer outside of their cell membrane. Gram negative bacteria have a much thinner peptidoglycan layer located between an inner and an outer cell membrane.

Porin: Beta-barrel, transmembrane, transport proteins that allow small to medium sized molecules to pass through cell membranes.

Structure-activity Relationship (SAR): The relationship between the chemical structure of a molecule and its biological activity. Medicinal chemists probe this relationship by manipulating functional groups or even larger portions of a molecule and then observing the changes to biological activity that result.

World Health Organization (WHO): An agency of the United Nations with a focus on international public health. The WHO monitors and advises on all aspects of public health including trends in communicable diseases.

Zoonotic Infection: A disease transmitted from animals to humans. These infections can occur via contact with living animals or through the consumption of foods that are either products of animals or have been contaminated by animals.