Klinische Bedeutung des Biofilms bei Candida Dr. Selma Tobudic Medizinische Universität Wien, Innere Medizin I, Abteilung für Infektionskrankheiten und Tropenmedizin
Was ist der Biofilm Mikroorganismen leben in zwei Lebens-Formen: Planktonische Form Biofilm Der Begriff Biofilm wurde von amerikanischen Bakteriologen J. William Coserton geprägt und bezeichnet: Organisierte mikrobische Gemeinschaft von Zellen, die in einer Matrix von exopolymerischen Materialien auf der Oberfläche eingekapselt sind.
Biofilm von Candida Biofilm von C. albicans zeigt komplexe dreidimensionale Architektur und besteht aus einem dichten Netz von Sporen, Hyphen und Pseudohyphen eingekapselt in einer Matrix von exopolymerischen Materialien. Andes D. et al., Infect. Immun., 2004 Ramage G., et al. MINIREVIEW Eukaryotic Cell 2005; 4: 633-638
Enwicklungsphase des Biofilms von Adhäsion der Sporen (frühe Phase) C. albicans Entwicklung von Hyphen und Entstehung von extrazellulär Matrix (intermediäre Phase) Entwicklung der Matrix als hoch organisierte dreidimensionale Struktur (Reife Spätphase) Chandra J, et al. J. Bacter. 2001; 183 :5385-5394
Was ist die klinische Bedeutung des Biofilms von Candida spp? Vorkommen von Candida Biofilm auf implantierten Materialien Candida Biofilme sind resistent gegenüber vielen alten und neuen Antimykotika Biofilmproduktion und klinischer Ausgangspunkt für eine Candidämie
Klinisches Vorkommen von Candida Biofilmen Ramage G., et al. MINIREVIEW FEMS 2006; 6: 976-986
Implantierte Fremdkörpe r Jährlicher Verbrauch in den USA Candida Biofilm auf ZVK Gesamt- Infektionsrate [Proportion von Candida Infektionen] (%) ZVK-assoziierte Infektionen gehören zu den häufigsten nosokomial hämatogenen Infektionen Kontamination des ZVK kann auftreten durch: extraluminale Kolonisation des ZVKs hämatogene Verbreitung der distalen Seite der Infektion (oder nach dem Candida aus GIT die Blutbahn erreicht) intraluminale Kolonisation des ZVK kontaminierte Infusionslösung Mortalität Verdacht auf durch ZVK-assoziierte Candida Infektionen Infektionen ZVK 5 10 6 3-8 [10] 26-38 C. parapsilosis im (%) Blut; TPN; Per. Candidämie unter antimyk.. Th., usw. Häufigste Candida spp. C.albicans C. glabrata Kojic EM., et al. C. Microb. Reviews 2004; 6: 255-267
Candida Biofilm auf Harnkatheter Harnwegsinfektion mit Candida spp. ist stark mit der Implantation eines Harnkatheters assoziiert. Implantierte Fremdkörper Jährlicher Verbrauch in den USA Gesamt- Infektionsrate [Proportion von Candida Infektionen] (%) Mortalität durch Candida Infektionen (%) Risikofaktoren für Candida Infektionen Harnkatheter 3 10 7 10-30 [21] 1 9-39 (?) DM;? Malignität; andere HWK- Infekt./ Antibiotika Verbrauch Häufigste Candida spp. C.albicans C. glabrata Kojic EM., et al. C. Microb. Reviews 2004; 6: 255-267
Candida Biofilm auf Stimmventilen Stimmprothesen (Shunt- Ventile) sind für Patienten mit Kehlkopfkrebs entwickelt worden, bei denen der Kehlkopf vollständig entfernt werden musste. Mit einer Entfernung des Kehlkopfes geht die Sprechfähigkeit verloren. Um im begrenzten Umfang die Sprechfähigkeit wieder herzustellen, wird in eine Luftröhre Speiseröhre chirurgische Fistel eine Stimmprothese eingesetzt. Stimmprothesen ersetzen zwei Funktionen des Kehlkopfes. -Die Verwendung der Ausatemluft als Sprechluft. -Die Schutzfunktion für die Luftröhre beim Schlucken.
Candida Biofilm auf Stimmventilen Die häufigste Ursache für den Funktionsverlust von Stimmventilen ist die Biofilmbildung Candida spp. vor allem C. albicans, C. krusei und C. glabrata sind die dominierenden Spezies. Störung der Ventilfunktion macht einen Wechsel des Stimmventils nach einer durchschnittlichen Liegedauer von 3-4 Monaten notwendig Op de Coul BMR., et al. Arch. Otolaryngol. Head Neck Surg. 2007; 86: 886-898) Leonhard M., et al. Laryngo-Rhino-Otol. 2008
Candida Biofilm auf Stimmventilen: Untersuchung zur Biofilmbildung von 20 PROVOX Stimmventilen Leonhard M., et al. Laryngo-Rhino-Otol. 2008
Candida Biofilm auf Stimmventilen Leonhard M., et al. Laryngo-Rhino-Otol. 2008
Candida Biofilm auf Stimmventilen: Starke Infiltration der Oberfläche von PROVOX Stimmprothese Leonhard M., et al. Laryngo-Rhino-Otol. 2008
Candida Biofilm auf Stimmventilen: Starke Infiltration der Oberfläche von PROVOX Stimmprothese Leonhard M., et al. Laryngo-Rhino-Otol. 2008
Candida Biofilm auf Endotrachealtubus (ET) Kolonisation von ET von Candida spp. entsteht durch Gastro-pulmonalen Reflux von kontaminierten Oropharynx Infektionen sind eine Rarität!!! Koerner RJ., et al. J. Hosp. Infect. 1997; 35: 83-89 Inglis Tj., et al. Chest 1995; 108: 1049-1052
Candida Biofilm auf Hämodialyse- und Peritonealdialysekathetern Jim O Gara et al., The Irish Scientist, 2002 Implantierte Fremdkörper Jährlicher Verbrauch in den USA Gesamt- Infektionsrate [Proportion von Candida Infektionen] (%) www.niere.org. Mortalität durch Candida Infektionen(% ) Risikofaktoren für Candida Infektionen Häufigste Candida spp. AV. Fistel 2,4 10 5 1-4 (<1) 25-50 NB C. albicans AV. Graft 10-35 (<1) 25-50 NB C. albicans Peritonealdialysekath. C. albicans C. parapsilosis 23 (2.4-7) 5-25 KH.Aufenthaltba kt.peritonitgit Erkrank. Kojic EM., et al. C. Microb. Reviews 2004; 6: 255-267
Candida Biofilm auf intrakardialen Implantaten Intrakardiale s Implantat Jährlicher Verbrauch in den USA Gesamt-Infektionsrate [Proportion von Candida Infektionen] (%) Mortalität durch Candida Infektionen (%) Risikofaktoren für Candida Infektionen Herzklappe 8,5 10 4 2.9 [2-10] 33 ZVK; TPN; bakt.end. Immunosup. Antibiotika Häufigste Candida spp. C. albicans C. glabrata C. paraps. Schrittmacher 4 10 5 0.5-7 [4.5] NB NB C. albicans VAD 700 28-66 [25-39] 100 NB C. albicans C. tropicalis Kojic EM., et al. C. Microb. Reviews 2004; 6: 255-267
Candida Biofilm auf Knochen-und Gelenksimplantaten Sehr selten!!! (30 Fälle in englischsprachiger Literatur beschrieben) Implantierte Fremdkörpe r Knochenund Gelenksimplantat Jährlicher Verbrauch in den USA Gesamt- Infektionsrate [Proportion von Candida Infektionen] (%) Mortalität durch Candida Infektionen (%) Risikofaktoren für Candida Infektionen Häufigste Candida spp. 6 10 5 1-3 [<1] NB NB C. albicans C. paraps. Kojic EM., et al. C. Microb. Reviews 2004; 6: 255-267
Candida Biofilm auf ZNS Implantaten Infektion des ZNS- Implantats mit Candida spp. ist auch selten! Implantierte Fremdkörpe r ZNS Implantat Jährlicher Verbrauch in den USA Gesamt- Infektionsrate [Proportion von Candida Infektionen] (%) Mortalität durch Candida Infektionen (%) Risikofaktoren für Candida Infektionen 4 10 4 6-15 [1] 9-30 Verbrauch des BB. Antibiotikums Häufigste Candida spp. C. albicans, C. tropicalis Kojic EM., et al. C. Microb. Reviews 2004; 6: 255-267
Candida Biofilm auf der Zahnprothese Candida Biofilm auf der Zahnprothese ist kein gefährliches aber doch hartnäckiges Problem (11-67 %). Risikofaktoren sind: Präsenz von Candida im Mund und Rauheit der Zahnprothesen-Oberfläche. Ramage G., et al. Oral. Surg. Oral. Med. Oral Pathol. Oral. Radiol. Endod. 2004; 98: 53-59
Resistenz des Biofilms von Candida spp. gegenüber Antimykotika Antimykotikum Planktonische Form MHK (µg/ml) Biofilm Amphotericin B 0.06 1* 1 4-8 2,3,4 Caspofungin 0.008-0.25 (0.06 0,06-2 6,7,2,8, 4 Anidulafungin 0.25*) 0.008-0.06 1,5 0,5 6 Fluconazol 0.12 64 (0.12 64*) 9 128-256 10,2 Posaconazol 0.008 16 (0.004 0.5*) 9 >256 6,4 Voriconazol 0.008 16 (0.008 2*) 9 >256 6 *EUCAST 1. Lass-Flörl C.., et al. Antimicrob.Agents Chemother. 2008; 52: 3637-41. 2. Kuhn DM., et al. Antimicrob.Agents Chemother. 2002; 46: 1773-80. 3. Chandra J., et al. J.Bacteriol. 2001; 183: 5385-94. 4. Tobudic S., et al.. Mycoses 2009 5. Pfaller MA., et al. J.Clin.Microbiol. 2008. 6. Katragkou A., et al. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 2008; 52: 357-60. 7. Bachmann SP., et al. Antimicrob.Agents Chemother. 2002; 46: 3591-6. 8. Cocuaud C., et al. J.Antimicrob.Chemother. 2005; 56: 507-12. 9. Espinel-Ingroff A., et al. J.Clin.Microbiol. 2005; 43: 3884-9. 10. Chandra J., et al. J.Bacteriol. 2001; 183: 5385-94.
Resistenz-Mechanismen des Biofilms von Candida spp. hohe Zelldichte im Biofilm von Candida spp. Der Effekt von Biofilm-Matrix Senkung der Wachstumsrate und limitierte Ernährung im Biofilm Expression von Resistenz-Gene Präsenz von persister cells Ramage G., et al. MINIREVIEW Eukaryotic Cell 2005; 4: 633-638
Biofilm Produktion und klinischer Ausgang einer Candidämie: unabhängiger Prädiktor für Mortalität Tumbarello M., et al. J.Clin.Microbiol. 2007; 45: 1843-1850
Biofilm Produktion und klinischer Ausgang von Candidämie: unabhängiger Prädiktor für Mortalität Tumbarello M., et al. J.Clin.Microbiol. 2007; 45: 1843-1850
Biofilm Produktion und klinischer Ausgang von Candidämie: kein signifikanter Einfluss Shin et al., J. Clin. Microbiol. 2007; 2002: 1244-1248 Tobudic et al. ICAAC 2008
Zusammenfassung Infolge des erhöhten Verbrauchs von implantierten Materialien steigt auch die Inzidenz von Biofilm assoziierten Infektionen Candida Biofilm zeigt hohe Resistenz gegenüber antimykotischer Therapie Biofilm Produktion von Candida spp. als unabhängiger Prädiktor für Mortalität wurde bisher nur in einer großen Studie bewiesen
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!!!!