Pseudomonas aeruginosa: patogenesi, fattori di virulenza, resistenza agli antibiotici, interazione con l'ospite, progressi tecnologici e terapie emergenti

Sep 24, 2023

Trasduzione del segnale e terapia mirata volume 7, numero articolo: 199 (2022) Citare questo articolo

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Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) è un patogeno opportunistico Gram-negativo che infetta pazienti con fibrosi cistica, ferite da ustione, immunodeficienza, malattia polmonare ostruttiva cronica (BPCO), cancro e infezioni gravi che richiedono ventilazione, come COVID-19. P. aeruginosa è anche un batterio modello ampiamente utilizzato in tutti gli ambiti biologici. Oltre ai continui e intensi sforzi volti a comprendere la patogenesi batterica di P. aeruginosa, compresi i fattori di virulenza (LPS, quorum sensing, sistemi a due componenti, sistemi di secrezione di 6 tipi, vescicole della membrana esterna (OMV), CRISPR-Cas e loro regolazione), rapidi sono stati compiuti progressi nello studio dell'interazione ospite-patogeno, in particolare delle reti immunitarie dell'ospite che coinvolgono autofagia, inflammasoma, RNA non codificanti, cGAS, ecc. Inoltre, numerosi progressi tecnologici, come la bioinformatica, la metabolomica, scRNA-seq, nanoparticelle, screening farmacologico e la terapia fagica sono stati utilizzati per migliorare la nostra comprensione della patogenesi di P. aeruginosa e della difesa dell'ospite. Tuttavia, resta ancora molto da scoprire sulle interazioni tra P. aeruginosa e le risposte immunitarie dell'ospite, compresi i meccanismi di resistenza ai farmaci da parte di fattori di virulenza batterica noti o non annotati, nonché le vie di segnalazione delle cellule di mammifero. L’uso diffuso di antibiotici e il lento sviluppo di antimicrobici efficaci presentano sfide scoraggianti e necessitano di nuove piattaforme teoriche e pratiche per selezionare e sviluppare nuovi farmaci testati per il trattamento delle infezioni intrattabili, in particolare quelle causate da ceppi di resistenza multifarmaco. Traendo vantaggio dai progressi negli strumenti di ricerca e nella tecnologia, l'analisi delle caratteristiche di questo agente patogeno è entrata nei dettagli molecolari e meccanicistici, nonché nelle visioni dinamiche e olistiche. Qui, esaminiamo in modo esaustivo i progressi e discutiamo lo stato attuale dei tratti biofisici, dei comportamenti, dei fattori di virulenza, dei regolatori invasivi e dei modelli di difesa dell'ospite contro l'infezione di P. aeruginosa, che indicano nuove direzioni per indagini future e si aggiungono alla progettazione di nuovi e/o terapie alternative per combattere questo agente patogeno clinicamente significativo.

Pseudomonas aeruginosa è un patogeno opportunistico multi-resistenza ai farmaci (MDR), che causa infezioni acute o croniche in soggetti immunocompromessi con broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO), fibrosi cistica, cancro, traumi, ustioni, sepsi e polmonite associata a ventilazione (VAP) compresi quelli causati da COVID-19.1,2,3 P. aeruginosa negli stati di biofilm può sopravvivere in un'atmosfera ipossica o in altri ambienti estremamente difficili.4,5 Inoltre, i trattamenti dell'infezione da P. aeruginosa sono estremamente difficili a causa delle sue rapide mutazioni e adattamento per acquisire resistenza agli antibiotici.6 Inoltre, P. aeruginosa è anche uno dei principali agenti patogeni che causano infezioni contratte in ospedale, che si trovano ampiamente nei dispositivi medici (ventilazione) perché tendono a prosperare su superfici bagnate.7 È importante sottolineare che P. aeruginosa è uno dei patogeni MDR ESKAPE, che sta per Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, P. aeruginosa ed Enterobacter. P. aeruginosa con resistenza all'arbapenem è elencato dall'OMS tra il gruppo "critico" di agenti patogeni, che necessitano urgentemente di nuovi antibiotici nelle cliniche.8

Studi epidemiologici hanno dimostrato che quasi 700.000 persone muoiono ogni anno a causa di infezioni batteriche legate alla resistenza agli antibiotici. P. aeruginosa isolata da popolazioni europee con una resistenza combinata era del 12,9%.9 L'infezione ospedaliera causata da P. aeruginosa continua a produrre resistenza agli antibiotici convenzionalmente efficaci diventando un problema sanitario principale.10 L'indagine EPINE del 2016 ha rilevato che l'Escherichia coli e P. aeruginosa sono la causa più comune di infezioni nosocomiali in Spagna, essendo P. aeruginosa responsabile del 10,5% delle infezioni batteriche clinicamente isolate.11 Le HCAI del 2011-2012 riportano che P. aeruginosa ha causato quasi il 9% delle infezioni nosocomiali, che è il quarto patogeno più comune negli ospedali europei.12 Allo stesso modo, il 7,1% delle ICA sono causate da P. aeruginosa negli Stati Uniti.13 Inoltre, l'indagine epidemiologica del Centro europeo per la prevenzione e il controllo delle malattie (ECDC) del 2016 ha riferito che P. aeruginosa provoca una varietà di infezioni acquisite in ambito ospedaliero in terapia intensiva, tra cui riacutizzazioni di polmonite, infezioni del tratto urinario e infezioni del flusso sanguigno.9,10,14,15 Inoltre, i dati della China Antimicrobial Surveillance Network (CHINET) (http://www.chinets. com/) ha identificato 301.917 ceppi patogeni clinicamente isolati e ha scoperto che P. aeruginosa era la quarta infezione nosocomiale dopo Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae e Staphylococcus aureus, rappresentando il 7,96%. Nel complesso, P. aeruginosa non rappresenta una grave minaccia locale, ma globale per la salute umana.