Il microbioma di una lesione cutanea: come rompere l’equilibrio batterico

I professionisti sanitari che si occupano della cura delle lesioni cutanee mirano a seguire una serie di azioni volte a ottenere una perfetta guarigione. Spesso però questo obiettivo è difficile da raggiungere quando si è di fronte a una cronicizzazione e per arrivare all’ obiettivo preposto, è necessario intervenire ponendo in primo piano obiettivi intermedi necessari.

Uno di questi, elemento chiave per abbattere la cronicizzazione delle lesioni, è la preparazione del letto della ferita¹. Questo elemento è fondamentale in ogni fase della lesione in quanto contribuisce alla rimozione di barriere che possono interferire con la guarigione. Gli elementi chiave includono un’ efficace detersione della lesione, lo sbrigliamento, l’ equilibrio batterico e la gestione dell’essudato.

Se ci sono incoerenze all’interno del continuum di guarigione delle ferite², si tradurrà in un ritardo guarigione causata da fattori significativi come formazione di biofilm e  infezione.

Il biofilm ha una naturale capacità di ricostruirsi. Questo processo può richiedere fino a 72 ore ma il biofilm può essere rilevato già entro 24 ore dopo lo sbrigliamento³, rendendo così la guarigione della lesione una grande sfida. Per rendere la comprensione dei biofilm ancora più complessa bisogna sottolineare il fatto che tutti i biofilm e i fattori dell’ ospite differiscono fra di loro.

Malone et al. ha determinato nella sua revisione sistematica sul tema del biofilm che la prevalenza del biofilm nelle lesioni croniche è del 78,2% , e solo il 6% nelle lesioni acute.⁴

Queste specie degradano le proteine ​​che sono un elemento necessario per il processo di guarigione. Si tratta di microrganismi intelligenti che agilmente cercano di creare l’ambiente ottimale per prosperare e crescere. Lesioni a tutto spessore, vari tipi di tessuto non vitale, essudato, lesioni secche e medicazioni non idonee possono fornire questa accogliente superficie per i microorganismi. Qualunque lesione è a rischio di possibile infezione. Tuttavia, fattori influenti come il tipo di lesione, la profondità, la posizione anatomica e il livello di perfusione del tessuto sono fondamentali nello sviluppo di una miriade di varietà di microbiomi. Ad esempio, i batteri aerobici vivono superficialmente, mentre i batteri anaerobici vivono in strati di tessuto più profondi. Prevedere i risultati di guarigione può essere difficile perché non è facile determinare  la profondità necessaria da rimuovere per eradicare l’intera colonia di biofilm.

I biofilm sono costituiti da una combinazione di esopolimeri e ceppi misti di microrganismi. Possono includere batteri, funghi, lieviti, alghe, microbi, protozoi e altri detriti cellulari. I batteri possono vivere in varie forme, tra cui forme planctoniche (liberi fluttuanti) e biofilm, in un ambiente clinico o naturale.⁵ L’infiammazione cronica è stimolata dal biofilm, aumentando i livelli di proteasi e specie reattive dell’ossigeno degradando contemporaneamente la fibronectina e il fattore di crescita derivato dalle piastrine (PDGF). La formazione del biofilm può essere suddivisa in cinque fasi: attacco reversibile iniziale (1), attaccamento irreversibile (2-3), maturazione (4) e dispersione (5).⁶

Il contatto iniziale dei batteri planctonici in movimento con la superficie è il punto di partenza, che è ancora reversibile in questa fase. I batteri inizieranno quindi a formare uno strato singolo e produrranno una matrice extracellulare o “fango” per la protezione. La matrice è composta da polisaccaridi extracellulari, proteine ​​strutturali, detriti cellulari e acidi nucleici. Le fasi iniziali della formazione della matrice sono dominate dal DNA extracellulare (eDNA), mentre i polisaccaridi e le proteine ​​strutturali prendono il sopravvento in seguito. In queste fasi avviene la formazione di microcolonie, che mostrano una crescita significativa e una comunicazione cellula-cellula come il quorum sensing. Le molecole del quorum sensing attraverso i VOCs (volatile organic compunds)⁸ aiutano le colonie batteriche a comunicare tra di loro e maturare stimolando il cambiamento di geni specifici. Il biofilm cresce in modo tridimensionale e l’attaccamento è ora irreversibile. Nell’ultima fase, alcune cellule del biofilm maturo iniziano a distaccarsi e disperdere nell’ambiente come di nuovo le cellule planctoniche per potenzialmente iniziare un nuovo ciclo di formazione di biofilm.

Gli antibiotici sono progettati per attaccare i batteri e possono solo parzialmente eliminarli quando questi sono contenuti all’interno di un biofilm. L’esposizione del biofilm batterico agli antibiotici sbagliati può causare un’ effetto contrario sul biofilm facendolo crescere di più e alimentandolo. Questa densa matrice esopolimerica può paralizzare i grandi anticorpi e neutralizzare i microbicidi.

Un biofilm è in grado di promuovere la crescita di batteri anaerobici e il sinergismo tra diversi batteri, generando proteine ​​resistenti allo Strafilococco Aureo Meticillino Resistente (MRSA), e producendo cariche negative di polisaccaridi e molecole cationiche che legano il DNA come Ag+, antibiotici e PHMB. I biofilm si possono anche riformare in soli tre giorni dopo un debridement efficace e aggressivo. Questo succede quando una ferita può sembrare in via di guarigione, ma poi si arresta di nuovo. Ferite che rimangono in questo stato di stallo per un tempo più lungo possono manifestare complicazioni come l’infezione e anche portare, nella peggiore delle situazioni, alla perdita degli arti.

Misure di controllo

L’intervento precoce e la prevenzione sono fondamentali per ridurre la probabilità di formazione di biofilm e l’ insorgenza di infezioni. Successivamente, lo sviluppo di un’infezione è influenzato dalla virulenza dell’organismo e lo stato immunologico dell’ ospite. Usando una sequenza coerente di prevenzione delle infezioni della ferita e strategie di gestione mirate è possibile ottenere la riduzione dell’ insorgenza delle infezioni e la diminuzione delle ricorrenze. Valutare i fattori di rischio chiave, implementare un piano di cura, stabilire obiettivi di guarigione e il lavoro di gruppo che provvede a fornire informazioni ai pazienti, familiari e operatori sanitari, dovrebbe essere parte fondamentale della gestione delle ferite.

Prevenzione e gestione del biofilm

I professionisti devono attuare i principi della preparazione del letto della ferita, utilizzare più componenti strategici e gestire i fattori dell’ ospite per il trattamento e la prevenzione della formazione di biofilm. Ad esempio, un’ ulcera del piede diabetico ha una moltitudine di fattori riguardanti il paziente rispetto a una deiscenza di una ferita chirurgica. L’infiammazione della lesione del piede diabetico può essere causata da più fattori, tra cui il biofilm, lo stato dei carichi e le scarpe idonee, la perfusione, lo stato nutrizionale o presenza di una bassa pre-albumina e le recidive. I componenti necessari per la preparazione del letto della ferita comprendono la detersione continua della lesione, eventuale detersione contenenti sulfactanti⁸,lo sbrigliamento e la scelta appropriata di agenti o medicazioni per uso topico.

Il debridement frequente chirurgico, con taglienti e strumentale del biofilm maturo, è stato dimostrato in tutte le linee guida internazionali necessario per interrompere la crescita e la promozione del biofilm e per una più rapida guarigione. Prevenire la ricrescita del biofilm rimane in parte una sfida perché questo si situa non solo in superficie ma anche all’ interno e attorno ai vasi sanguigni e al di sotto della superficie della lesione stessa. Dopo lo sbrigliamento della lesione quindi, vengono suggerite terapie o prodotti topici per aiutare a prevenire la riformazione. La preparazione del letto della ferita mediante debridement meccanico e l’ utilizzo gli antisettici topici sono elementi chiave.  L’industria della cura delle ferite è in rapida crescita, producendo una serie di medicazioni impregnate disponibili in una varietà di formulazioni (incluso collagene, schiume, alginati, idrocolloidi, idrogel e garze) contenenti agenti antibiofilm accompagnati dal beneficio della composizione della medicazione in sé. Agenti antimicrobici contenenti disinfettanti topici, antisettici e antibiotici sono anche ampiamente utilizzati in formati composti da soluzioni e gel come ad esempio cadexomero iodico, iodio, argento ionico, argento, sulfadiazina d’argento, PHMB, ipoclorito di sodio, blu di metilene, violetto di genziana e mupirocina.

Controllo dell’ infezione

Le ferite clinicamente infette richiedono solitamente una terapia antibiotica sistemica. Tuttavia, c’è un dilemma mondiale per quanto riguarda il tema della resistenza agli antibiotici. Gli antibiotici sono prescritti in modo spropositato anche per il trattamento e la gestione di una a serie di tipi di ferite. I batteri che generano infezioni stanno sviluppando resistenza ad un ritmo rapido, ma dobbiamo ancora fare affidamento agli agenti disponibili più recenti. La profilassi antibiotica utilizzata in caso di assenza dei segni clinici di infezione è stato correlato come fattore importante che causa il ritardo di guarigioni nelle lesioni di tutte le eziologie. È possibile aiutare a ottimizzare la terapia antibiotica per le lesioni cutanee prescrivendo antibiotici solo in caso di presenza di infezione clinica conclamata e per una durata più breve possibile necessaria per il trattamento; selezionando un antibiotico basato su dati clinici e di laboratorio; monitorando e limitando la terapia antibiotica in base alla risposta, alla cultura e ai risultati di sensibilità. Le culture tipiche non riescono a identificare i microrganismi specifici per il fenotipo del biofilm. La tecnologia di sequenziamento del DNA è diventata molto popolare e convalida il numero di batteri, geni resistenti agli antibiotici, le specie più comuni presenti e qualsiasi altra specie fungina trovata, in una relazione completa.

Conclusione

Sono necessarie ulteriori ricerche per chiarire i fattori di rischio e identificare, trattare, guidare e ottimizzare la pratica e la gestione delle lesioni infette o croniche che non guariscono. Operatori sanitari, medici e i microbiologi hanno avuto continue difficoltà a determinare precisi interventi di prevenzione, trattamento e gestione del biofilm. Abbiamo bisogno di una migliore comprensione dei microbiomi della ferita, comprendere il biofilm e in quale modo causi un ritardo di guarigione e individuare potenziali biomarcatori di microrganismi complessi. Quello che sappiamo è che è assolutamente necessario utilizzare una moltitudine di terapie in concomitanza fra di loro per sradicare la crescita del biofilm e promuovere tassi di guarigione più rapidi.

Bibliografia

1. Wound bed preparation: a systematic approach to wound management. Schultz GS et al. Wound Repair Regen. 2003
2. Applied wound management and using the wound healing continuum in practice. David G. et al. Wound Essentials 5. 2010
3. Biofilms Made Easy. Phillips Pl. et al. Wounds International 2010
4. The prevalence of biofilms in chronic wounds: a systematic review and meta-analysis of published data. Malone M. et al. Journal of Wound Care 2017
5. World Union of Wound Healing Societies (WUWHS), Congresso di Firenze, Documento di posizionamento. Gestione del biofilm. Wounds International 2016
6. Biofilms and their role in pathogenesis. Hollman B. et al. British Society for Immunology. Ultima consultazione 06/2019
7. Validation of biofilm formation on human skin wound models and demonstration of clinically translatable bacteria-specific volatile signatures. Ashrafi M. et al. Scientific Reports. 2018
8. Surfactants: Role in biofilm management and cellular behavior. Percival, SL. et al. Int Wound J. 2019
9. Consensus guidelines for the diagnosis and treatment of biofilms in chronic non-healing wounds. Schultz G, Bjarnsholt T, James GA, et al; Global Wound Biofilm Expert Panel.. Wound Repair Regen. 2017;25(5):744–57.