Tesi etd-05032019-180808 |
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Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
BERTUCCELLI, MATTEO
URN
etd-05032019-180808
Titolo
ANALISI DI CAMPIONI CLINICI PER LA RICERCA DI BATTERI PATOGENI ED ELABORAZIONE DI INFORMAZIONI FORNITE DA PAZIENTI PER LA VALUTAZIONE DI POSSIBILI CORRELAZIONI CON L'ANTIBIOTICO-RESISTENZA
Dipartimento
BIOLOGIA
Corso di studi
BIOLOGIA APPLICATA ALLA BIOMEDICINA
Relatori
relatore Prof. Verani, Marco
Parole chiave
- antibiogramma
- antibiotico-resistenza
- Escherichia coli
- infezioni delle vie urinarie
Data inizio appello
27/05/2019
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
27/05/2089
Riassunto
RIASSUNTO La ricerca medica mondiale ha, tra le sue tematiche più attuali, la necessità di sviluppare e immettere sul mercato antibiotici di nuova generazione che possano efficacemente sostituire i precedenti nell’incessante lotta per il debellamento delle infezioni batteriche cui l’uomo è, suo malgrado, soggetto, ma anche con lo scopo di arginare un fenomeno in preoccupante ascesa: l’Antibiotico Resistenza. I dati che ci giungono dalle stime dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) sono piuttosto preoccupanti: circa 700.000 decessi all’anno in tutto il mondo dovuti alle infezioni resistenti. Studiare lo sviluppo di queste resistenze comporta la contemplazione di strategie analitiche che vadano ad indagare sulle influenze ambientali che agiscono durante la crescita e la moltiplicazione dei batteri oltre che sull’interazione di questi con i cicli di antibiotici utilizzati a scopo curativo.
Questo progetto di tesi segue l’intero iter diagnostico che hanno attraversato i campioni microbiologici pervenuti in un Laboratorio di Analisi Cliniche in un periodo test della durata di sei mesi. L’Iter si articola a partire da una prima fase puramente operativa dove l’attenzione si è rivolta all’acquisizione delle tecniche diagnostiche di base per l’analisi dei campioni per concludersi poi con la lettura dell’antibiogramma e la rilevazione eventuale delle resistenze agli antibiotici testati.
Diverse tipologie di campioni batteriologici vengono analizzati in un centro di analisi mediche, suddivisi in specifiche categorie: “urinocoltura” (58% dei nostri campioni), “tampone vaginale” (12,8%), “coprocoltura” (8,7%), “tampone faringeo” (5,5%), “spermocoltura” (5,2%) e altri prelievi biologici meno frequenti (9,8%). La natura del campione influisce in primis sulla scelta dei terreni di semina più adatti per la messa in coltura in parallelo con l’ausilio dell’analisi microscopica. Circa il 30% dei 909 campioni sottoposti all’esame colturale è risultato positivo. Una volta accertata la presenza del microrganismo isolato a carattere patogeno si è proceduto con l’identificazione, attraverso i terreni selettivi, i classici test diagnostici e, in presenza di colonie di dubbia appartenenza, con le “card” identificative specifiche. Si è proseguito quindi con la lettura dell’antibiogramma ottenuto avvalendosi dello strumento di analisi microbiologica con software Vitek® 2, registrando i valori di MIC per gli antibiotici testati sul ceppo isolato dal campione biologico.
Contemporaneamente è stato distribuito ai pazienti che richiedevano un esame batteriologico un questionario con lo scopo di pesare e palesare eventuali lacune nel processo di comunicazione multidirezionale che coinvolge il medico prescrivente l’esame (o il paziente stesso nel caso di un’iniziativa personale), il laboratorio di analisi (al quale possono giungere anche pazienti reduci da un ricovero ospedaliero) e il medico mutualista o specialista che dovrà andare a (o che ha già dovuto) selezionare l’antibiotico più appropriato ai fini terapeutici. I pazienti sottoposti al questionario sono stati suddivisi in quattro categorie basate su età e genere ai fini di evidenziare eventuali omologie o deviazioni tra le categorie medesime.
La durata dello studio ha consentito di ricoprire un arco temporale sufficientemente ampio da evitare le influenze dovute alle variazioni nell’afflusso dei pazienti al laboratorio e la presunta o presumibile stagionalità di alcune infezioni.
La fase finale del lavoro verte sull’elaborazione dei dati sperimentali e suggerisce raffronti possibili tra le quattro categorie prese in considerazione. Il 24,1% dei bambini maschi campionati è risultato positivo all’esame colturale, il 30% per quanto riguarda le bambine e tra gli adulti il 23% degli uomini e il 35,8% delle donne.Grazie all’identificazione dei microrganismi è possibile avere un quadro dei potenziali patogeni per l’uomo circoscritti ai pazienti del laboratorio e la loro distribuzione relativa basata sull’età e sul genere dei pazienti infetti. Il microrganismo di gran lunga più rappresentato è risultato essere Escherichia coli per il 51,66% dei campioni positivi, seguito da Klebsiella pneumoniae presente nell’11,81% dei pazienti infetti. Data la significativa rappresentatività e numerosità rispetto agli altri agenti microbiologici di E. coli, quest’ultimo è stato selezionato per un’analisi dettagliata delle resistenze emerse dall’antibiogramma. Ampicillina (58,9%), Ciprofloxacina (20,7%), Norfloxacina (31%), Trimetoprim/Sulfametossazolo (22,9%) sono gli antibiotici che hanno presentato la percentuale di resistenza più alta.
Per concludere, si è cercato di utilizzare le informazioni contenute nel questionario per confrontare i pazienti asintomatici (o comunque con sintomi generici) che richiedevano un controllo con quelli che avevano sintomatologia specifica presente al momento della richiesta o che erano reduci da terapie/ricoveri ospedalieri, sulla base degli esiti degli antibiogrammi includendo solo i sei antibiotici nei quali si era riscontrata una percentuale maggiore di resistenza. La distribuzione delle resistenze si è rivelata essere equiparabile tra le due categorie suggerendo la possibile presenza di altri fattori scatenanti. Da questi raffronti si potrebbe ricavare un altro indizio sul carattere multifattoriale dell’acquisizione di resistenza antibiotica non imputabile, quindi, al mero effetto dei trattamenti terapeutici.
Approfondire e perpetrare questa ed altre indagini sui “fattori di rischio” per lo sviluppo di resistenze nei microrganismi patogeni per l’uomo nei confronti degli antibiotici in uso (ed abuso) potrebbe costituire una delle chiavi di volta nella continua, resiliente e determinante lotta all’Antibiotico Resistenza.
ABSTRACT World medical research has, among its most topical issues, the need to develop and market new generation antibiotics that can effectively replace previous one in the relentless struggle for the eradication of bacterial infections to which man is, despite himself, subject, but also with the aim of curbing a worrying phenomenon on the rise: the Antibiotic Resistance. Data from the World Health Organization (WHO) estimates are rather worrying: about 700,000 deaths per year worldwide due to resistant infections. Studying the development of these resistances involves the contemplation of analytical strategies to investigate the environmental influences that act during the growth and multiplication of bacteria as well as the interaction of these with the cycles of antibiotics used for curative purposes.
This thesis project follows the entire diagnostic process that has passed through the microbiological samples received in a Laboratory of Clinical Analysis in a test period of six months. The iter stars with a first phase purely operational where the focus has turned to the acquisition of the basic diagnostic techniques for the analysis of samples and then ends with the reading of the antibiogram and the detection of any resistance for the antibiotic tested.
Different types of bacteriological samples are analysed in a medical analysis centre, divided into specific categories: "urinoculture" (58% of our samples), "vaginal swab" (12.8%), "coproculture" (8.7%), "pharyngeal swab" (5.5%), "spermoculture" (5.2%) and other less frequent biological samples (9.8%). The nature of the sample primarily influences the choice of the most suitable seeding media for parallel culture with the help of microscopic analysis. About 30% of the 909 samples tested for culture were positive. Once the presence of the isolated pathogenic microorganism was ascertained, were identified using the classic diagnostic tests, the selective media and, in the presence of colonies of dubious origin, with specific identification cards. We then proceeded with the reading of the antibiogram obtained using the instrument of microbiological analysis with software Vitek® 2, recording the values of MIC for the antibiotics tested on the strain isolated from the biological sample.
At the same time, a questionnaire was distributed to patients requesting a bacteriological examination with the aim of weighing and revealing any gaps in the process of multidirectional communication involving the prescribing doctor (or the patient himself in the case of a personal initiative), the laboratory of analysis (to which may also come patients returning from
hospitalization) and the mutualist doctor or specialist who will have to go to (or who has already had to) select the most appropriate antibiotic for therapeutic purposes. We divided patients submitted to the questionnaire into four categories based on age and gender in order to highlight any homologies or deviations between the categories themselves.
The duration of the study allowed covering a sufficiently long period to avoid the influences due to variations in the inflow of patients to the laboratory and the presumed or presumable seasonality of some infections.
The final phase of the work focuses on the elaboration of the experimental data and suggests possible comparisons between the four categories taken into account. The 24.1% of male childrensampled were positive in the culture test, 30% for girls and among adults 23% of men and 35.8% of women.
By identifying microorganisms, it is possible to have an overview of potential human pathogens confined to laboratory patients and their relative distribution based on the age and gender of the infected patients. By far the most represented microorganism was Escherichia coli for 51.66% of the positive samples, followed by Klebsiella pneumoniae present in 11.81% of the infected patients.
Given the significant representativeness compared to the other microbiological agents, we selected E. coli for a detailed analysis of the resistances revealed by the antibiogram. Ampicillin (58.9%), Ciprofloxacin (20.7%), Norfloxacin (31%), Trimetoprim/Sulfamethoxazole (22.9%) are the antibiotics with the highest percentage of resistance.
In conclusion, an attempt was made to use the information contained in the questionnaire to compare asymptomatic patients (or patients with general symptoms) who required a check with those who had specific symptoms present at the time of the request or who had undergone treatment/ hospital recoveries, on the basis of the results of the antibiograms, including only the six antibiotics in which a higher percentage of resistance was found. The distribution of the resistances proved to be comparable between the two categories, suggesting the possible presence of other triggering factors. From these comparisons, we could derive another clue on the multifactorial character of the acquisition of antibiotic resistance not attributable to the mere effects of therapeutic treatments.
Deepening and perpetrating this and other investigations on "risk factors" for the development of resistance in microorganisms pathogenic to humans against antibiotics in use (and abuse) could be one of the cornerstones in the continuous, resilient and decisive fight against Antibiotic Resistance.
Questo progetto di tesi segue l’intero iter diagnostico che hanno attraversato i campioni microbiologici pervenuti in un Laboratorio di Analisi Cliniche in un periodo test della durata di sei mesi. L’Iter si articola a partire da una prima fase puramente operativa dove l’attenzione si è rivolta all’acquisizione delle tecniche diagnostiche di base per l’analisi dei campioni per concludersi poi con la lettura dell’antibiogramma e la rilevazione eventuale delle resistenze agli antibiotici testati.
Diverse tipologie di campioni batteriologici vengono analizzati in un centro di analisi mediche, suddivisi in specifiche categorie: “urinocoltura” (58% dei nostri campioni), “tampone vaginale” (12,8%), “coprocoltura” (8,7%), “tampone faringeo” (5,5%), “spermocoltura” (5,2%) e altri prelievi biologici meno frequenti (9,8%). La natura del campione influisce in primis sulla scelta dei terreni di semina più adatti per la messa in coltura in parallelo con l’ausilio dell’analisi microscopica. Circa il 30% dei 909 campioni sottoposti all’esame colturale è risultato positivo. Una volta accertata la presenza del microrganismo isolato a carattere patogeno si è proceduto con l’identificazione, attraverso i terreni selettivi, i classici test diagnostici e, in presenza di colonie di dubbia appartenenza, con le “card” identificative specifiche. Si è proseguito quindi con la lettura dell’antibiogramma ottenuto avvalendosi dello strumento di analisi microbiologica con software Vitek® 2, registrando i valori di MIC per gli antibiotici testati sul ceppo isolato dal campione biologico.
Contemporaneamente è stato distribuito ai pazienti che richiedevano un esame batteriologico un questionario con lo scopo di pesare e palesare eventuali lacune nel processo di comunicazione multidirezionale che coinvolge il medico prescrivente l’esame (o il paziente stesso nel caso di un’iniziativa personale), il laboratorio di analisi (al quale possono giungere anche pazienti reduci da un ricovero ospedaliero) e il medico mutualista o specialista che dovrà andare a (o che ha già dovuto) selezionare l’antibiotico più appropriato ai fini terapeutici. I pazienti sottoposti al questionario sono stati suddivisi in quattro categorie basate su età e genere ai fini di evidenziare eventuali omologie o deviazioni tra le categorie medesime.
La durata dello studio ha consentito di ricoprire un arco temporale sufficientemente ampio da evitare le influenze dovute alle variazioni nell’afflusso dei pazienti al laboratorio e la presunta o presumibile stagionalità di alcune infezioni.
La fase finale del lavoro verte sull’elaborazione dei dati sperimentali e suggerisce raffronti possibili tra le quattro categorie prese in considerazione. Il 24,1% dei bambini maschi campionati è risultato positivo all’esame colturale, il 30% per quanto riguarda le bambine e tra gli adulti il 23% degli uomini e il 35,8% delle donne.Grazie all’identificazione dei microrganismi è possibile avere un quadro dei potenziali patogeni per l’uomo circoscritti ai pazienti del laboratorio e la loro distribuzione relativa basata sull’età e sul genere dei pazienti infetti. Il microrganismo di gran lunga più rappresentato è risultato essere Escherichia coli per il 51,66% dei campioni positivi, seguito da Klebsiella pneumoniae presente nell’11,81% dei pazienti infetti. Data la significativa rappresentatività e numerosità rispetto agli altri agenti microbiologici di E. coli, quest’ultimo è stato selezionato per un’analisi dettagliata delle resistenze emerse dall’antibiogramma. Ampicillina (58,9%), Ciprofloxacina (20,7%), Norfloxacina (31%), Trimetoprim/Sulfametossazolo (22,9%) sono gli antibiotici che hanno presentato la percentuale di resistenza più alta.
Per concludere, si è cercato di utilizzare le informazioni contenute nel questionario per confrontare i pazienti asintomatici (o comunque con sintomi generici) che richiedevano un controllo con quelli che avevano sintomatologia specifica presente al momento della richiesta o che erano reduci da terapie/ricoveri ospedalieri, sulla base degli esiti degli antibiogrammi includendo solo i sei antibiotici nei quali si era riscontrata una percentuale maggiore di resistenza. La distribuzione delle resistenze si è rivelata essere equiparabile tra le due categorie suggerendo la possibile presenza di altri fattori scatenanti. Da questi raffronti si potrebbe ricavare un altro indizio sul carattere multifattoriale dell’acquisizione di resistenza antibiotica non imputabile, quindi, al mero effetto dei trattamenti terapeutici.
Approfondire e perpetrare questa ed altre indagini sui “fattori di rischio” per lo sviluppo di resistenze nei microrganismi patogeni per l’uomo nei confronti degli antibiotici in uso (ed abuso) potrebbe costituire una delle chiavi di volta nella continua, resiliente e determinante lotta all’Antibiotico Resistenza.
ABSTRACT World medical research has, among its most topical issues, the need to develop and market new generation antibiotics that can effectively replace previous one in the relentless struggle for the eradication of bacterial infections to which man is, despite himself, subject, but also with the aim of curbing a worrying phenomenon on the rise: the Antibiotic Resistance. Data from the World Health Organization (WHO) estimates are rather worrying: about 700,000 deaths per year worldwide due to resistant infections. Studying the development of these resistances involves the contemplation of analytical strategies to investigate the environmental influences that act during the growth and multiplication of bacteria as well as the interaction of these with the cycles of antibiotics used for curative purposes.
This thesis project follows the entire diagnostic process that has passed through the microbiological samples received in a Laboratory of Clinical Analysis in a test period of six months. The iter stars with a first phase purely operational where the focus has turned to the acquisition of the basic diagnostic techniques for the analysis of samples and then ends with the reading of the antibiogram and the detection of any resistance for the antibiotic tested.
Different types of bacteriological samples are analysed in a medical analysis centre, divided into specific categories: "urinoculture" (58% of our samples), "vaginal swab" (12.8%), "coproculture" (8.7%), "pharyngeal swab" (5.5%), "spermoculture" (5.2%) and other less frequent biological samples (9.8%). The nature of the sample primarily influences the choice of the most suitable seeding media for parallel culture with the help of microscopic analysis. About 30% of the 909 samples tested for culture were positive. Once the presence of the isolated pathogenic microorganism was ascertained, were identified using the classic diagnostic tests, the selective media and, in the presence of colonies of dubious origin, with specific identification cards. We then proceeded with the reading of the antibiogram obtained using the instrument of microbiological analysis with software Vitek® 2, recording the values of MIC for the antibiotics tested on the strain isolated from the biological sample.
At the same time, a questionnaire was distributed to patients requesting a bacteriological examination with the aim of weighing and revealing any gaps in the process of multidirectional communication involving the prescribing doctor (or the patient himself in the case of a personal initiative), the laboratory of analysis (to which may also come patients returning from
hospitalization) and the mutualist doctor or specialist who will have to go to (or who has already had to) select the most appropriate antibiotic for therapeutic purposes. We divided patients submitted to the questionnaire into four categories based on age and gender in order to highlight any homologies or deviations between the categories themselves.
The duration of the study allowed covering a sufficiently long period to avoid the influences due to variations in the inflow of patients to the laboratory and the presumed or presumable seasonality of some infections.
The final phase of the work focuses on the elaboration of the experimental data and suggests possible comparisons between the four categories taken into account. The 24.1% of male childrensampled were positive in the culture test, 30% for girls and among adults 23% of men and 35.8% of women.
By identifying microorganisms, it is possible to have an overview of potential human pathogens confined to laboratory patients and their relative distribution based on the age and gender of the infected patients. By far the most represented microorganism was Escherichia coli for 51.66% of the positive samples, followed by Klebsiella pneumoniae present in 11.81% of the infected patients.
Given the significant representativeness compared to the other microbiological agents, we selected E. coli for a detailed analysis of the resistances revealed by the antibiogram. Ampicillin (58.9%), Ciprofloxacin (20.7%), Norfloxacin (31%), Trimetoprim/Sulfamethoxazole (22.9%) are the antibiotics with the highest percentage of resistance.
In conclusion, an attempt was made to use the information contained in the questionnaire to compare asymptomatic patients (or patients with general symptoms) who required a check with those who had specific symptoms present at the time of the request or who had undergone treatment/ hospital recoveries, on the basis of the results of the antibiograms, including only the six antibiotics in which a higher percentage of resistance was found. The distribution of the resistances proved to be comparable between the two categories, suggesting the possible presence of other triggering factors. From these comparisons, we could derive another clue on the multifactorial character of the acquisition of antibiotic resistance not attributable to the mere effects of therapeutic treatments.
Deepening and perpetrating this and other investigations on "risk factors" for the development of resistance in microorganisms pathogenic to humans against antibiotics in use (and abuse) could be one of the cornerstones in the continuous, resilient and decisive fight against Antibiotic Resistance.
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