Agenti patogeni infezioni vie urinarie Approccio microbiologico alla diagnosi di infezione delle vie urinarie

Agenti patogeni infezioni vie urinarie

Approccio microbiologico

alla diagnosi di infezione delle vie urinarie

Graziana Manno

Sezione di Microbiologia –Dipartimento di Scienze Chirurgiche R e Diagnostiche Integrate (Disc) www.microbiologia.unige.it

Le infezioni delle vie urinarie (IVU)

• frequenti e rilevanti in termini di salute pubblica e per il singolo paziente.

• possono riguardare

 persone assistite a livello territoriale

 pazienti multiproblematici ospedalizzati

 pazienti che vivono in residenze sanitarie assistite.

• sono una delle principali cause di

 prescrizione antibiotica

 ricorso ai test di laboratorio.

Definizione microbiologica di IVU

Si parla di infezione delle vie urinarie

quando la concentrazione dei microrganismi patogeni

nelle urine è > 10

/ml (batteriuria significativa)

Patogenesi

• Via canalicolare ascendente per risalita di batteri di derivazione fecale lungo l’uretra, i tessuti periuretrali e nella donna, dal vestibolo vaginale e dal perineo sino alla vescica

• Via ematogena: per batteriemia (es. da Staphylococcus aureus) da focolai orali, funginemia da Candida spp. in affezioni croniche renali (nefroangiosclerosi, rene

policistico, miloidosirenale, idronefrosi)

• Via linfatica in gravi infezioni intestinali ( ascesso

appendicolare, diverticolite del colon, ileite terminale).

Normali difese dell’ospite

I microrganismi sono in grado di superare:

AZIONE LAVANTE DELL’URINA SFALDAMENTO DELLE CELLULE EPITELIALI BASSO pH URINA L’UREA

ATTIVITA’ ANTIBATTERICA DELLA SECREZIONE PROSTATICA

PROTEINA DI TAMM-HORSFALL (contiene mannosio che, legandosi ai pili tipo 1 degli E.coli ne favorisce l’eliminazione)

EPITELIO DI TRANSIZIONE (barriera fisica) PERISTALSI URETERALE

RESISTENZA DELLA MUCOSA ALL’ADESIONE BATTERICA (la mucina maschera i recettori, ostacolando l’infezione)

LA MUCOSA BARRIERA BIOLOGICA ( risposta infiammatoria e produzione di IgA, IgG)

RECETTIVITA’ DELLE CELLULE EPITELIALI

• L’aumentata recettività delle cellule uroteliali

all’adesione batterica è geneticamente determinata.

• Questa caratteristica genotipica rappresenta un fattore importante che determina una maggiore suscettibilità alle infezioni urinarie .

• L’HLA A3 è associato a maggior rischio di infezioni

recidivanti.

RUOLO DEGLI ESTROGENI

• favoriscono la colonizzazione vaginale e

dell’uretra distale da parte di Lattobacilli che

concorrono a mantenere un pH acido inibendo la crescita dei patogeni.

• Le donne in postmenopausa sono maggiormente suscettibili alle UVI in quanto, in carenza di

estrogeni, gli uropatogeni aderiscono alle cellule

epiteliali in maggior numero.

ALTRE CAUSE PREDISPONENTI

• _ANATOMICHE (brevità dell’uretra, vicinanza dell’orifizio anale litiasi urinaria, reflusso vescicoureterale, cistocele)

• FUNZIONALI (vescica neurologica, dissinergia vescicosfinterica)

• MANOVRE STRUMENTALI (cateterismo, uretrocistoscopia)

• GRAVIDANZA (riduzione del tono della mucosa ureterale da

iperprogesteronemia, compressione meccanica su uretere e vescica)

• MALATTIE DISMETABOLICHE (diabete, gotta)

Alterazioni del Microbiota

• Il microbiota e' un'insieme di microrganismi,

prevalentemente costituito da batteri, residente in un sito anatomico ed in simbiosi con l'organismo dell'ospite; sinonimi di microbiota sono

'microflora', 'flora microbica'.

• Alterazione della composizione del microbiota

intestinale può influenzare la patogenesi delle IVU

• Si definisce, invece, microbioma lo studio del

microbiota e del suo patrimonio genetico.

Microbiota intestinale

Fisiologicamente il microbiota intestinale mantiene un

equilibrio o omeostasi tale per cui non si verificano alterazioni patologiche e vengono consentite le sue normali funzioni, che possono essere riassunte in: metabolica, trofica, protettiva ed immunologica

La perdita di omeostasi puo' condizionare la

eziopatogenesi di un ampio numero di patologie, tra cui

figurano affezioni sistemiche metaboliche, infezioni vie

urinarie, ecc.

Etiologie batteriche delle IVU

• Prevalenza eziologica: batterica > fungina > virale

• Differente eziologia tra UTI nosocomiali e comunitarie

• Escherichia coli la specie più comune (40%, nosocomiale; 80%, comunitario)

 Proteus mirabilis, Klebsiella spp.

 Enterobacter, Serratia, P. aeruginosa

 S. epidermidis, Enterococcus spp. , Streptococcus agalactiae (gr. B)

 S. aureus

 Corinebatteri, lattobacilli

Principali agenti eziologici di infezioni urinarie

E.coli

S.saprophyticus P. mirabilis KES e Pseudomonas

Enterococcus spp.

Candida spp.

Pazienti nosocomiali Pazienti ambulatoriali

Alcuni miceti possono causare UTI:

Candida spp. (causa cistiti, pielonefriti e ascessi renali, sebbene possa

essere indicativa di dismicrobismo secondario a chemioterapia)

I virus sono generalmente associati a cistite emorragica, sebbene presenti anche nelle urine di pazienti asintomatici:

CMV, Poliomavirusumano (JC, BK): causano infezioni latenti renali che possono riattivarsi (immunocompromissione, gravidanza, trapiantati) causando viruria asintomatica o, talvolta, cistite emorragica (BK),

leucoencefalite (JC) o rigetto del trapianto renale (CMV, JC)

Altri patogeni microbici

Escherichia coli casusa di IVU

• 80% comunitarie

• 40% nosocomiali

• Dall'intestino, dove alberga nella popolazione

microbica normale, può colonizzare le vie urinarie con

meccanismo solitamente ascendente anche grazie alla

sua mobilità per flagelli peritrichi e alla presenza di

fimbrie che ne permettono l'adesione al recettori

specifici delle cellule uroepiteliali delle vie escretrici

UPEC (Uro Pathogen Escherichia coli)

• sierotipi O (somatici: O1, O2, O4,...), sierotipi K (capsulari:

K1, K2, K3, …)

• posseggono caratteristiche “isole di patogenicità” (geni associati alla colonizzazione dell’area periuretrale)

• presenza di fimbrie (adesività all’epitelio uretrale/vescicale)

• capsula anti-fagocitaria (ceppi con sierotipo K causano pielonefriti)

• produzione di emolisine (danno renale)

E.coli

ADERENZA E COLONIZZAZIONE BATTERICA

• ADESINE BATTERICHE

• La capacità di E.coli di aderire selettivamente ai recettori delle cellule epiteliali (adesione a globoserine di glicolipidi presenti sull’urotelio) dipende dalla presenza di adesine poste all’estremità dei pili o delle fimbrie.

E.coli

• Le diverse caratteristiche biochimiche dei pili si è rivelata in grado di determinare il grado di patogenicitàd ell’ E.coli.

• I pili tipo1

 mediano l’adesione ai mucopolisaccaridi della cellula epiteliale tuttavia la loro espressione aumenta la fagocitosi batterica, sembrano essere

importanti nella patogenesi della cistite batterica.

• pili tipo P o tipo II

 La presenza di è associata alla genesi della pielonefrite acuta in maniera significativamente maggiore pur in assenza di anomalie anatomofunzionali come il reflusso vescicoureterale.

E.coli uropatogeni

Fimbrie /pili tipo I Fimbrie/pili di tipo II

Mannosio SENSIBILI Mannosio RESISTENTI

Indice di adesività BASSO Indice di adesività ALTO

Provocano IVU SEMPLICI Provocano IVU COMPLICATE

NON RECIDIVANO RECIDIVANO

NB PROTEINA DI TAMM-HORSFALL presente nelle cellule dell’epitelio urinario contiene mannosio protettivo per le infezioni da E.coli con Pili tipo I

Patogeni urinari non-E.coli

Patogenesi delle IVU sostenute da microrganismi non--E coli Altri enterobatteri (Proteus spp. , ecc) , S. saprophyticus

aderiscono all’epitelio con altri meccanismi

Dopo l’adesione producono ureasi enzima che catalizza l’idrolisi dell’urea e causa il rilascio di ammoniaca e CO

.

Risultato Ph urinario elevato e la formazione di eventuali di

calcoli vescicali e/o renali

Staphylococcus saprophyticus

Causa c.a il 10 % di IVU in giovani donne sessualmente attive Spesso è un colonizzatore asintomatico del tratto urinario Le infezioni sono più frequenti in estate

disuria, leucocituria

- carica microbica anche < 100.000 UFC/ml - risposta rapida agli antibiotici specifici

Uropatogenicità dovuta alle adesine della parete

-

S.saprophyticus

Gram +

Extracellulare

Cocchi a grappolo: colonie – bianche o gialle su agar sangue

Immobile

Capsula e glicocalice assenti

Resistente alla novobiocina

S.saprophyticus

Sorgente d’infezione e trasmissione Flora normale del tratto genitourinario

Contaminazione del tratto urinario a causa di una scarsa igiene

Correlata all’attività sessuale Fattori di virulenza

Multiresistenza agli antimicrobici

Emoagglutinine e proteine superficiali possono mediare l’attacco alle cellule epiteliali del tratto urinario

Ureasi

Trattamento

•Trimethoprim - Sulfametossazolo

Altri agenti etiologici batterici IVU non-E.coli

• Altre Enterobacteriaceae:

 Proteus mirabilis, Klebsiella spp. ( urine degli anziani nelle resistenze protette riserva di KPC)

 Enterobacter spp. , Serratia spp. , P. aeruginosa (prevalentemente nosocomiali)

• Tra i microrganismi Gram-positivi:

 S. epidermidis, Enterococcus spp. (pazienti cateterizzati)

 S. aureus (ascessi renali per via ematogena; interessamento rene: >10⁶ CFU/ml)

 Corinebatteri, lattobacilli( specie capnofiliche)

• I batteri anaerobi causano UTI in soggetti con deficit immunologici

• M. tuberculosis, M. avium-intracellulare, S. typhi (diffusione ematogena)

Microrganismi che causano “piuria sterile”

• Chlamydia trachomatis

• Mycoplasma hominis

• Ureaplasma urealyticum

• Mycobacterium spp.

• Haemophilus influenzae

• Campylobacter spp.

• Legionella pneumophila

• Salmonella spp.

• Shigella spp.

• Gardnerella vaginalis

Diagnosi di laboratorio delle IVU

• esami esami ematochimici

• esame chimico-morfologico delle urine

• urinocoltura

ESAMI DIAGNOSTICI DI LABORATORIO IVU

Esame EMATOCHIMICO

• leucociti creatinina azotemia elettroliti

• VES e PCR, per discriminare UVI “alte” vs “basse”; emocromo, con particolare riguardo alla leucocitosi neutrofila e procalcitonina.

Esame VISIVO delle urine

Aspetto torbido: presenza di materiale purulento

Aspetto opaco: presenza di eritrociti, leucociti, batteri, cellule epiteliali o materiale amorfo.

Esame CHIMICO-FISICO (PH, glucosio, ecc)

Esame BATTERIOSCOPICO Negativo: < 10 leucociti/ml

Positivo: >100 leucociti/ml (PIURIA10 leucociti/campo a 400x, cioè 10 batteri/campo)

Cilindruria: morfologia ialina o cerea con presenza di batteri (pielonefrite acuta) o, raramente, miceti (candidosi renale)

La diagnosi microbiologica delle UVI

• è essenzialmente una diagnosi diretta e l'urina è il tipico campione in cui si ricerca l'agente eziologico,

comunemente un batterio: URINOCOLTURA

• diagnosi indiretta non idonea: infatti, una risposta

anticorpale sierica verso i batteri infettanti non è in genere evidenziabile nelle cistiti, mentre è comune nelle

pielonefriti.

• L'approccio diagnostico indiretto può fornire informazioni utili nelle:

 forme ricorrenti e nei piccoli bambini (ricerca di specifiche IgM)

 infezioni ad eziologia virale

Richiesta di Urinocoltura

• Indicare la modalità di raccolta del campione:

Urine da: mitto intermedio,

catetere singolo, catetere permanente,

sacchetto,

puntura sovrapubica,

lavaggio vescicale,

catetere nefrostomico, catetere ureterale, etc.

Richiesta di Urinocoltura

• Indicare cosa ricercare nel campione:

• L’esame colturale standard delle urine è

finalizzato alla ricerca di germi non esigenti:

• Enterobatteri

• Bacilli Gram negativi non fermentanti,

• Bacilli Gram positivi

• Staphylococcus spp.

• Streptococcus spp.

• Lieviti

• Indagini “mirate”:

 Micobatteri, Mycoplasma, Chlamydia, Anaerobi

• In casi clinici particolari è opportuno contattare

direttamente il Microbiologo Clinico per concordare le modalità di raccolta e le possibili ricerche:

 cistiti recidivanti, con urinocoltura persistentemente negativa;

 ripetuto isolamento di flora mista;

 sospetta sindrome uretrale;

 prelievo da puntura sovrapubica (indicata quando la

diagnosi sia critica e non sia possibile con le altre modalità di raccolta, nei bambini o pazienti con lesioni spinali; è la sola modalità di raccolta che consenta la diagnosi di

infezione da anaerobi)

Flora batterica “normale” dell’uretra (terzo inferiore distale)

Ad eccezione della parte distale dell'uretra, l'apparato urinario fa parte delle zone sterili dell'organismo.

Nell'ultimo tratto, di circa 1 cm, l'uretra ospita infatti una popolazione

essenzialmente batterica, che è prevalentemente di provenienza intestinale e cutanea. Scarsa e non costante la presenza di miceti.

maschi femmine

Staphylococcus spp. Staphylococcus spp.

Corynebacterium spp. Corynebacterium spp.

Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

Mycobacterium smegmatis Mycobacterium smegmatis Lattobacilli

Anaerobi Candida spp.

Corretta raccolta delle urine per urinocoltura

• Requisito fondamentale per poter ottenere risultati attendibili è che il campione sia idoneo e non contaminato.

• Nell’effettuare il prelievo si dovrà dunque tener conto:

 della "flora" microbica residente nell'uretra anteriore e nelle zone adiacenti allo sbocco dell'uretra;

 della capacità dell'urina di consentire la crescita a numerosi batteri.

• Il prelievo viene generalmente effettuato mediante tecnica del “mitto intermedio”, altrimenti mediante cateterizzazioneo puntura sovrapubica

• Il prelievo deve essere effettuato PRIMA DELL’INIZIO DELLA TERAPIA ANTIBIOTICA (e comunque da non meno di 48 h dal termine); altrimenti, segnalare la terapia nella richiesta di analisi

RACCOLTA

Urine mitto intermedio

condizioni:

raccogliere le urine prima dell’inizio della terapia

antibiotica, altrimenti segnalare se il paziente è in terapia

raccogliere preferibilmente le urine del mattino (OPPURE dopo almeno 3 ore dall’ultima minzione)

3segnalare se il paziente è cateterizzato

Raccolta

Urine mitto intermedio

modalità

lavarsi le mani con acqua e sapone (no antisettici) ed asciugare con salvietta pulita

detergere accuratamente i genitali esterni con soluzione saponosa (non antisettica)

per ridurre le possibilità di contaminazione durante la raccolta:

scartare il primo mitto, quindi raccogliere circa 30 ml di urina del mitto intermedio in un contenitore STERILE a bocca larga con tappo a vite

 non contaminare con le mani i bordi interni del contenitore

aprire il contenitore SOLTANTO al momento della raccolta

Urine da catetere vescicale INDICAZIONI

soggetti non collaboranti (neonati, bambini) o non cateterizzabili per confermare risultati dubbi alla coltura del mitto intermedio Urine da Puntura sovrapubica

INDICAZIONI

Soggetti non collaboranti (neonati, bambini) o non cateterizzabili Ritenzione urinaria (tumori, ipertrofia prostatica, spina bifida) Trauma o impervietà uretrale

Sospetto di infezione da anaerobi

Altre modalità di raccolta

Raccolta mediante sacchetto

INDICAZIONI

Bambini di età < 2 aa(assente controllo degli sfinteri) RACCOLTA

Preparazione del paziente:

Il paziente deve essere in posizione eretta con l’area pubica esposta

La formazione dei genitori nell'applicazione del sacchetto riduce significativamente le contaminazioni (Li et al, J PediatrChilHealth2002)

Tecnica:

1.Pulire accuratamente (dall’avanti all’indietro) la zona genitale con un detergente blando

2.Asciugare tamponando e applicare il sacchetto (regione perineale, pene).

3.Se il bambino urina entro 30 min staccare il sacchetto, chiuderlo, posizionarlo verticalmente in un contenitore non sterile ed inviarlo in Laboratorio. Altrimenti, iniziare nuovamente la procedura di raccolta.

INTERPRETAZIONE

L’alta percentuale di false positività al colturale rende la risposta attendibile solo se negativa (esclusione di infezione urinaria)

Approccio migliore: sacchetto per esame chimico-fisico; se nitrati/leucociti +, allora si procede al prelievo, mediante cateterismo vescicale, per urinocoltura

Raccolta delle urine

per la ricerca di M. tuberculosis

Nella tubercolosi renale, la scarsa ed intermittente eliminazione urinaria di M. tuberculosis richiede l'ottenimento di un valido campione di urina:

"PRIMO MITTO“, per tre giorni consecutivi:

I tre campioni (prima minzione, 30-50 ml/ciascuno) devono

essere posti in tre diversi contenitori sterili contrassegnati con i dati anagrafìcidel paziente e con la dicitura "BK”

"URINA DELLE 24 ORE“, in unica raccolta:

L’urina raccolta nell’arco delle 24 h deve essere inviata in

laboratorio negli appositi contenitori in plastica da 2.000 ml con tappo a vite, ben chiusi.

Tra una minzione e l'altra durante il periodo della raccolta, il

campione deve essere conservato in luogo fresco o a +4°C

Trasporto del campione di urine al Laboratorio

deve avvenire rapidamente:

• entro 30-60 min, se conservato a temperatura ambiente

• entro 6-12 h, se conservato in frigo (+4°C)

• entro 24 h, se addizionato di borato o polivinil- pirrolidone(PVP) e conservato a +4°C

• Non congelare il campione

• Accertarsi che il contenitore sia ermeticamente

chiuso in modo che l’urina non fuoriesca durante

il trasporto

Determinazione del PAR

(Potere Antibatterico Residuo)

• ricerca di sostanze ad attività antibatterica (solitamente chemioterapici, ma anche altri farmaci)

• la prova viene effettuata ponendo una goccia di urina a contatto con una crescita batterica

ottenuta su agar; dopo 12-18 h di incubazione, la presenza di sostanze antimicrobiche nel

campione esaminato si evidenzierà con un alone

di inibizione della crescita intorno alla goccia di

urina.

Urinocoltura: conta cellulare vitali

Il campione di urina viene diluito quindi

seminato per determinare la carica batterica (CFU/ml) su terreni idonei

Agar sangue (terreno ricco)

Agar differenziatore (es Chromagar orientation)

Interpretazione dell’esame colturale

• Generalmente, una infezione(batteriuria significativa) può essere distinta da una contaminazione uretrale (microrganismi commensali di origine periuretraleo fecale) mediante esame quantitativo delle urine del mitto intermedio:

• secondo il criterio di Kass (AMA ArchivesI nternal Medicine, 1957) una batteriuria è

 significativa se la carica batterica ≥ 10

prevalente)

• Tuttavia, la “significatività” di una batteriuria(≥ 10

CFU/ml) deve

essere valutata in funzione di vari elementi ed interpretata in

funzione del singolo caso

Interpretazione dell’esame colturale

• cariche microbiche inferiori (circa 10⁴ CFU/ml) possono essere considerate significative per:

 Gram-positivi

 P. aeruginosa, Enterococchi, Klebsiellae Proteus (a lenta crescita nelle urine)

 Candida spp., deve essere confermata in due diversi campioni, altrimenti contaminante

• concentrazioni minori sono significative anche in pazienti: sottoposti a carico idrico (aumentato flusso urinario),

 recentemente sottoposti ad interventi chirurgici all'apparato urinario,

 con anomalie dell'apparato uro-genitale, con UVI recidivanti,

 portatori di catetere a permanenza,

 con insufficienza renale cronica, trapiantati,

 gravide,

 neonati.

Interpretazione schematica della batteriuria

<10

CFU/ml, probabile contaminazione, soprattutto se la popolazione batterica è

polimicrobica (ad eccezione dei cateterizzati)

10

<x<10

CFU/ml, possibile infezione (valutare la presenza di sintomatologia e ripetere l'esame)

>10

CFU/ml, probabile infezione

Interpretazione della urinocoltura:

contaminazione

La crescita di più specie batteriche o di microrganismi presumibilmente di origine cutanea, in assenza di leucocituria, deve far sospettare una contaminazione batterica, anche in presenza di cariche elevate

Data la rarità delle UVI ad eziologia multipla, la presenza nel campione di più specie batteriche è

considerata, in generale, un segno a favore di una contaminazione uretrale, anche in presenza di conte batteriche significative:

3 o più specie batteriche (o specie diverse in prelievi consecutivi)

2 specie microbiche in proporzioni comparabili (in presenza di proporzioni differenti, verrà refertatala specie più numerosa)

lattobacilli e/o difteroidi, nelle donne

Tuttavia, nei pazienti cateterizzati l’eziologia multipla è significativamente maggiore

I criteri interpretativi varieranno da caso a caso, pur essendo in genere giustificato il suggerimento di ripetere l'esame

Interpretazione dell’esame colturale

una bassa carica in corso di terapia deve essere attentamente valutata ed eventualmente

riconfermata (in campioni raccolti in due giorni

consecutivi) in quanto può essere indicativa di

resistenza e, quindi, di insuccesso terapeutico.

Schema di laboratorio interpretazione contacolonie urinocoltura

N Tipi di colonie Conta colonie (CFU/ml) identificazione antibiogramma

1 => 100.000 si si

1 50.000 - 100.000 si Si su indicazione clinica e per pazienti

esterni ,nefrologia e urologia

2 (A+B) A => 100.000

B => 100.000

si si

si si

2 (A+B) A>>B A>= 100.000 si A e B si per A (germe prevalente)

2(A+B) A 50.000– 100.000

B 50.000 -100.000

si si

Solo su indicazione clinica e pazienti esterni ,nefrologia e urologia o su indicazione clinica

1 10.000– 50.000 si Solo su indicazione clinica

3 Qualunque conta no No-contaminata

Tempi di refertazione

In mancanza di una richiesta specifica, il protocollo standard prevede la ricerca di: Enterobatteri, Bacilli Gram-negativi non fermentanti, Staphylococcus

spp., Streptococcus spp. e bacilli Gram-positivi e lieviti

Campione negativo: 24 h Campione positivo: 48-96 h

dopo 18-24 h il Laboratorio refertai risultati negativi e una prima risposta preliminare per gli esami

positivi, con indicazione dell'identificazione

microbica presuntiva e della relativa carica.

Antibiogramma

In caso di urinocoltura positiva si associa l'antibiogramma (o MIC) che permette di

valutare la sensibilità del/i microrganismo/i ai

diversi antibiotici.