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Recensione di pubblicazione da progetto FFC

19 aprile 2018

Pre-infezioni da Staphylococcus aureus influenzano la patogenicità di Pseudomonas aeruginosa

Dott. Flaminia Malvezzi

I pazienti affetti da fibrosi cistica (FC) sono predisposti a infezioni causate da un certo numero di microorganismi, la prevalenza dei quali varia in relazione all’età. Tra essi, Staphylococcus aureus (SA) e Pseudomonas aeruginosa (PA), sono le specie che maggiormente attaccano chi soffre di fibrosi cistica. In particolare la prevalenza di SA (sia meticillino-sensibile MSSA, che resistente MRSA) è circa il 60% in giovani pazienti FC, di età compresa tra 1 e 10 anni, e rimane stabile dai 30 ai 40 anni di età, mentre la prevalenza di PA è circa del 25% in pazienti più giovani e sale fino al 60% in pazienti adulti FC più grandi di 30 anni. Tuttavia, mentre PA è ben conosciuta come causa principale di infezioni a carico delle vie aeree ed è associata con il declino della funzione polmonare dei malati FC, l’importanza di SA nella patogenesi e nel decorso della malattia è ancora molto dibattuta. I problemi aperti ad oggi sono: che impatto ha SA sul deterioramento della funzione polmonare nei pazienti FC e se una pre-infezione con SA predisponga i pazienti alla successiva infezione con PA. La risposta a queste domande potrebbe consentire di avere informazioni vitali su come trattare il paziente che risulti positivo all’infezione da Staphylococcus aureus. Infatti proprio perchè il ruolo di SA nella progressione della malattia polmonare è ancora dibattuto – sostanzialmente i dati clinici sono difficili da interpretare a causa di un numero di variabili che confondono – non vi sono linee guida internazionalmente accettate per trattare MSSA o MRSA. In questo contesto si inserisce il progetto FFC 9/2010, coordinato da Daniela Maria Cirillo dell’Istituto San Raffaele di Milano, che aveva tra gli obiettivi quelli di caratterizzare i fattori di virulenza associati a diversi isolati di SA, clinici e di laboratorio, e valutare le interazioni tra ceppi di SA e ceppi di PA in vitro e in vivo.

In uno studio pubblicato recentemente (1) dai ricercatori coinvolti nel progetto si propongono risposte ai due problemi aperti: se e come SA possa essere considerato un contribuente indipendente alla patogenesi polmonare FC; se e come SA abbia impatto sulla progressione dell’infezione polmonare cronica da PA. Per fare questo i ricercatori hanno utilizzato modelli murini che imitino le caratteristiche dell’infezione umana alle vie aeree nei pazienti FC, attraverso un’infezione dei modelli animali che ripercorra i passi e la sequenza di eventi che avvengono nella malattia dei pazienti. Dapprima i topi sono stati infettati con Staphylococcus aureus e successivamente, dopo 7 giorni, con Pseudomonas aeruginosa e ne sono stati analizzati la carica batterica, l’infiltrazione leucocitaria e il danno al tessuto polmonare. Sia per SA che per PA è stato possibile utilizzare microgorganismi identificati in colture da soggetti malati non FC (isolati clinici), nel secondo provenienti anche da un paziente FC.

I risultati ottenuti, articolati e non facili da leggere, sono stati interpretati dagli autori del lavoro nel seguente modo: 1) lo Stafilococco da solo mostra capacità di stabilire infezioni croniche polmonari e promuove lesioni importanti, quali ascessi, in parte del tessuto polmonare nei modelli murini utilizzati. Rimane da capire se queste lesioni dei polmoni siano una caratteristica del modello animale utilizzato o se sono necessari ulteriori studi nei pazienti FC. Come detto, negli umani c’è conflitto di opinioni sul ruolo di SA nella malattia polmonare dei pazienti FC e quindi dell’impatto di una terapia antistafilococco. Gli autori, in base alle evidenze ottenute sul modello animale, supportano l’ipotesi che l’infezione da SA sia asintomatica dal punto di vista dei segni clinici nell’uomo, quali peso corporeo e stato di salute generale, mentre può produrre danni importanti, confinati a parti del polmone, difficili da risolvere. 2) La pre infezione con SA influenza la patogenicità di PA, mostrando quindi che SA aumenta il rischio di successiva infezione respiratoria da PA. 3) A uno stadio avanzato dell’infezione cronica, PA influenza la maggior parte della risposta infiammatoria indipendentemente da SA.

Queste osservazioni sperimentali possono rappresentare le basi per realizzare progetti clinici che confermino il dato sperimentale e portino quindi allo sviluppo di strategie antimicrobiche di maggiore efficacia nella malattia polmonare FC.
Il progetto FFC 9/2010 è coordinato da Daniela Maria Cirillo (Emerging Bacterial Pathogens Unit, Div. of Immunology, Transplantation and Infectious Disease, Scientific Institute H.S. Raffaele, Milano) e finanziato grazie a Delegazione di Milano, Delegazione FFC di Villa D’Almè e Associazione “Gli amici di Claudia” Onlus Cerignola.

In this paper (1), supported by FFC Grant No 9/2010 coordinate by DM Cirillo from Scientific Institute H.S. Raffaele Milan, murine models of infection resembling traits of the cystic fibrosis (CF) human airways disease have been revisited using an infection schedule that mimics the sequence of events of pulmonary disease in CF patients. First, mice were infected with Staphylococcus aureus, embedded in agar beads; this was followed by Pseudomonas aeruginosa infection and analysis of bacterial load, leukocyte infiltration, and lung tissue damage. The study reveals that (1) S. aureus promotes severe lesions including abscess formation, (2) S. aureus increases the risk of subsequent chronic P. aeruginosa respiratory infection, and (3) once the chronic infection has been established, P. aeruginosa influences most of the inflammatory responses independent of S. aureus. These findings established the significance of S. aureus colonization per se and the impact on the subsequent P. aeruginosa infection.

1. Cigana C, Bianconi I, Baldan R, De Simone M, Riva C, Sipione B, Rossi G, Cirillo DM, Bragonzi A. Staphylococcus aureus Impacts Pseudomonas aeruginosa Chronic Respiratory Disease in Murine Models. J Infect Dis. 2018 Mar 5;217(6):933-942. doi: 10.1093/infdis/jix621.