Biofilmes e sua relevância em infecções hospitalares

Carlos Magno Castelo Branco FortalezaSuperintendente

Superintendência de Controle de Endemias – SUCEN

Professor Assistente

Faculdade de Medicina de Botucatu, UNESP.

O que são biofilmes?

Evidências Clássicas

• Em ambientes aquáticos, predominam bactérias ligadas a superfícies.

• O mesmo pode ser demonstrado para bactérias em...– Solo

– Tecidos Vegetais

– Tecidos Animais.

ZoBell, J Bacteriol, 33:86, 1937.

Zo Bell, J Bacteriol, 46: 39, 1943.

O que são biofilmes?

Uma comunidade estruturada de células de microorganismos,

embebida em uma matriz polimérica e aderente a uma superfície

inerte ou viva.

Costerton et al, Science 284: 1318, 1999.

Bactérias planctônicas

O que são biofilmes?

Superfície

Biofilme

Prós e contras de formar comunidades

• Vantagens...– Crescimento ordenado.– Captação de nutrientes.– Proteção.

• Desvantagens...– Acúmulo de metabólitos

tóxicos.

Como se formam os biofilmes?

Adesão Primária

• Aproximação da superfície– Acaso?

– Motilidade /Quimiotaxia?

• Interações– Eletrostáticas

– Hidrofóbicas

• Fatores da superfície– Plaquetas, fibrinas

• Fatores do Microorganismo– Adesinas (pili, fímbrias)

Adesão Secundária (Ancoragem)

Formação da matriz extra-celular

Polissacárides

+

Componentes ancorados

Como se formam os biofilmes?

Propriedades dos biofilmes

Superfície

Metabolismo reduzido

Fase Estacionária

Maior proliferação

Superfície

Circulação de água, oxigênio e nutrientes.

Propriedades dos biofilmes

ANTIBIÓTICOS

Propriedades dos biofilmes

Filtragem

Penetração lentificada e/ou reduzida na matriz polissacáride.

ANTIBIÓTICOS

Propriedades dos biofilmes

Redução da Atividade

Menor atuação dos antimicrobianos em células bacterianas quiescentes.

ANTIBIÓTICOS

Propriedades dos biofilmes

Redução da Atividade

O ambiente do biofilme (ex.: pH) prejudica a atividade antimicrobiana.

Filtragem

Penetração lentificada e/ou reduzida na matriz polissacáride.

Redução da Atividade

Menor atuação dos antimicrobianos em células bacterianas quiescentes.

S. epidemidis – Vancomicina

P. aeruginosa - Aminoglicosídeos

S. aureus – Cefalexina

E. coli - Quinolonas

Propriedades dos biofilmes

Dunne Jr, Clin Microbiol Rev, 15: 155, 2002.

Biofilmes no Ambiente

• Camadas do solo;• Ambientes aquáticos;• Ambientes “urbanos”:

– Sistemas de tubulação (água e esgoto)

– Reservatórios de água;– Edificações.

Davey & O´toole. Clin Microbiol Rev, 2000; 64: 847

Biofilmes e Doença Humana

• Dente:– Placa bacteriana

• Pulmão– Fibrose Cística

• Vias urinárias:– Prostatite

Costerton et al. J Clin Invest, 2003; 112: 1466

Até 60% das Infecções Hospitalares têm participação de biofilmes em

sua patogênese.

Davey & O´toole. Clin Microbiol Rev, 2000; 64: 847

Microorganismos ImportantesCandida albicans Cateteres venosos centrais

Dispositivos intra-uterinos

Staphylococcus Coagulase-neg. Cateteres venosos centraisPróteses de quadrilPróteses valvares

Enterococcus sp. Próteses de quadrilSondas vesicais de demora

Klebsiella pneumoniae Cateteres venosos centraisSondas vesicais de demora

Pseudomonas aeruginosa Próteses de quadrilCateteres venosos centraisSondas vesicais de demora

Staphylococcus aureus Próteses de quadrilCateteres venosos centraisPróteses valvares

Donlan, Emerging Infect Dis. 8:991, 2002

Biofilmes e “Corpos Estranhos”

• Infecção urinária– Sonda Vesical de Demora

• Sepse– Cateter Venoso Central

• Infecção Cirúrgica– Implantes:

• Ortopédicos

• Cirurgia plástica

• Cirurgia Cardíaca

Donlan, Emerging Infect Dis. 8:991, 2002

Padrões de Participação dos Biofilmes na Infecção

• Padrão: – Inoculação intra-operatória– Microorganismo muito virulento.

• Agente: – Staphylococcus aureus.

• Evolução:– Reação inflamatória intensa;– Manifestação precoce;– Sintomas podem anteceder biofilme.

Gallo et al, Biomed Papers, 2003; 147: 27

• Padrão: – Inoculação intra-operatória– Microorganismo pouco virulento.– Grande inóculo

• Agente: – Staphylococcus epidermidis, bacilos Gram (-)– Microorganismos atípicos (ex.: micobactérias)

• Evolução:– Formação do biofilme– Manifestação precoce ou tardia

Gallo et al, Biomed Papers, 2003; 147: 27

Padrões de Participação dos Biofilmes na Infecção

• Padrão: – Inoculação intra-operatória– Microorganismo pouco virulento.– Pequeno inóculo

• Agente: – Staphylococcus epidermidis, bacilos Gram (-)– Microorganismos atípicos (ex.: micobactérias)

• Evolução:– Formação do biofilme– Manifestação tardia (até 1-2 anos)

Gallo et al, Biomed Papers, 2003; 147: 27

Padrões de Participação dos Biofilmes na Infecção

• Padrão: – Contaminação por via hematogênica

• Agente: – Diversos, procedentes de pele, boca ou trato

gastrointestinal

• Evolução:– Pode não ter relação temporal com cirurgia

• Observação:– Bem documentado com próteses de quadril.– Não é documentado em próteses mamárias.

Gallo et al, Biomed Papers, 2003; 147: 27

Padrões de Participação dos Biofilmes na Infecção

Prevenção da formação de biofilmes...

• Prevenir a infecção...

– Sítio cirúrgico associada implantes

– Sepse associada a CVC

– Urinária associada a SVD

• Uso de materiais menos aderentes

• Dúvida...

– Implantes impregnados?

.

Donlan e Costerton, Clin Microbiol Rev, 15: 167, 2002.

Biofilme – propostas terapêuticas

• Antibióticos em alta

concentração local:

– Somente utilizado

para cateteres

venosos centrais;

– Somente validado

para alguns

microorganismos.Mermel, Clin Infect DIS 2001: 32

Biofilme – propostas terapêuticas

• Antibióticos capazes de

penetrar no biofilme.

• Remoção do biofilme

por ultra-som.

– Alguns trabalhos.

– Nenhum resultado

consistente.

Davey & O´toole. Clin Microbiol Rev, 2000; 64: 847

Portanto...

Na grande maioria das vezes,

para o controle do biofilme é

necessária a remoção do

implante.

cmfortal@cve.saude.sp.gov.br