Elizabethkingia meningoseptica

Caratteristiche

Il batterio Elizabethkingia meningoseptica (precedentemente chiamato Chryseobacterium meningosepticum) è un bacillo Gram-negativo (Fig. 1), immobile, aerobio obbligato, catalasi e ossidasi positivo, asporigeno e produttore di indolo. Appartiene alla famiglia Flavobacteriaceae, è distribuito ampiamente in natura, risiede in svariati ambienti come acqua dolce, acqua salata e suolo, e rientra nella flora normale di pesci e rane. Tra l’altro, i batteri del genere Elizabethkingia sono state trovati in quantità abbondante sulle foglie e sulla superficie delle radici dell’albero tropicale Gnetum gnemon in Malaysia.

Questo microorganismo venne isolato per la prima volta nel 1959 dalla batteriologa statunitense Elizabeth Osborne King, presso il Centro per il Controllo e la Prevenzione delle Malattie, ad Atlanta. La scienziata studiava i batteri non classificati associati alle meningiti pediatriche, e denominò il batterio isolato Flavobacterium meningosepticum; il nome del genere significa, in latino, “bacillo giallo” (riferito al pigmento giallo che produce), mentre il nome della specie vuol dire “associato a meningite e sepsi”. Nel 1994 il batterio subì una riclassificazione nel genere Chryseobacterium (dal greco “chryseos”, che significa “dorato”) e rinominato Chryseobacterium meningosepticum. Nel 2005, l’albero filogenetico dei batteri del genere Chryseobacterium (basato sul sequenziamento della subunità ribosomiale 16S) mostrò che C. meningosepticum, insieme a C. miricola (isolato dalla stazione spaziale russa Mir nel 2001), era al di fuori dell’albero filogenetico dei Chryseobacteria e quindi fu inserito nel nuovo genere Elizabethkingia, dal nome di colei che lo scoprì.

E. meningoseptica è distinto da una multiresistenza ad antibiotici che di solito vengono prescritti per infezioni da batteri Gram-negativi, tra cui aminoglicosidi, tetracicline, cloramfenicolo e beta-lattamici ad azione estesa. La tolleranza a questi ultimi è legata all’espressione di due betalattamasi, cioè una betalattamasi ad ampio spettro e una metallo-betalattamasi di classe B, che idrolizza i carbapenemi.

Filogenesi

Morfologia delle colonie

E. meningoseptica può essere coltivata su agar sangue e agar cioccolato, dove genera, nel giro di 24 ore, delle colonie larghe circa 1-2 mm, circolari, lisce, traslucide, dai margini regolari, biancastre o con una leggera pigmentazione giallastra (Fig. 2 e 3A). Su agar sangue è possibile rilevare la presenza di uno scolorimento gragiastro dovuto alle proteasi e alle gelatinasi.

Raramente è possibile apprezzare la crescita del batterio anche su agar MacConkey (Fig. 3B).

Patogenesi

E. meningoseptica raffigura la specie di maggiore importanza in ambito medico tra i Flavobatteri e gli organismi correlati. Non rientra nella flora batterica normale degli esseri umani, ed è emerso come un patogeno opportunista nosocomiale che contagia le persone immunodepresse (soprattutto nelle unità di terapia intensiva), i neonati prematuri e gli infanti di tre mesi o più piccoli; in questi ultimi due le patologie connesse a E. meningoseptica costituiscono più del 75% degli episodi documentati. È rilevante sottolineare che tale microorganismo rappresenta l’agente eziologico di numerosi scoppi di infezioni neonatali, soprattutto batteriemia e meningite, e che circa la metà dei casi di meningite neonatale sono avvenuti duranti gli scoppi all’interno dei nidi. La causa è stata associata alla contaminazione di soluzioni e attrezzature nell’ambiente ospedaliero, compresi i contenitori di soluzioni asettiche, le fiale di farmaci a somministrazione intravenosa, le sorgenti di acqua con cloro, gli equipaggiamenti per l’assistenza respiratoria, gli umidificatori, le incubatrici per neonati, i cateteri intravascolari e le protesi valvolari. Il batterio può colonizzare gli infanti attraverso il naso, la gola o il tratto gastroenterico prima di indurre un’infezione invasiva. Il decorso clinico della meningite da E. meningoseptica è simile a quello di altri batteri Gram-negativi (Neisseria meningitidis, Heamophilus influenzae), e l’esordio può essere precoce o tardivo. I tassi di morbosità e mortalità sono elevati; la mortalità supera il 50% e nei pazienti sopravvissuti permangono dei postumi neurologici gravi, come l’idrocefalo. Esiste una connessione significativa tra lo sviluppo dell’idrocefalo e la somministrazione intratecale di antibiotici o la positività dell’esame colturale del liquido cerebrospinale per più di 10 giorni.

Le infezioni da E. meningoseptica nelle persone immunocompetenti è un evento abbastanza insolito, che invece interessa gli individui che hanno un sistema immunitario indebolito. Rispetto alle malattie neonatali, il quadro patologico più comune è la polmonite, che comprende il 40% dei casi documentati. Gli scoppi nei reparti di terapia intensiva nei pazienti immunodepressi sono la regola, con una mortalità che oltrepassa il 60%. Ulteriori patologie causate dal batterio sono le seguenti: endocarditi, infezioni oculari, celluliti, ascessi addominali, batteriemie postchirurgiche, artriti associate alle protesi e sepsi in seguito a ferite da ustioni. Un altro fattore che predispone alle infezioni è il prolungato impiego di antibiotici.

Illustriamo ora tre episodi di patologie associate a E. meningoseptica, iniziando con quello riguardante una donna di 70 anni che si era recata al pronto soccorso lamentando una fiacchezza generalizzata che durava da una settimana. La storia clinica della signora includeva un linfoma marginale a cellule B di basso grado (risalente a due anni prima e che era stato trattato con bendamustina e rituximab), ipertensione, anemia emolitica autoimmune, splenectomia dopo somministrazione terapeutica di immunoglobuline (IVIG), fuoco di Sant’Antonio nei due mesi precedenti, diarrea cronica secondaria alla IVIG. La paziente raccontò che una settimana fa stava bene, ma dopo aveva iniziato a sentirsi debole in maniera graduale, fino a perdere la capacità di camminare autonomamente. Quando era arrivata al pronto soccorso, la paziente era ipotesa, tachicardica, e aveva il valore dell’acido lattico >2 mmol/L; i livelli di troponina e l’elettrocardiogramma, invece, erano nella norma. Dopo che i medici le diedero Ringer Lattato e norepinefrina bitartrato, la pressione sistolica tornò normale. La donna entro nell’unità di terapia intensiva e, poiché le fu diagnosticato uno shock settico, iniziò una terapia con antibiotici e vasopressori.

L’emocoltura e la coltura del liquido cerebrospinale si rivelarono positive a E. meningoseptica, mentre l’urinocoltura risultò positiva a Klebsiella pneumoniae. La terapia antibiotica venne cambiata due volte a causa della resistenza del batterio. All’inizio la paziente ricevette meropenem, dopo meropenem e vaborbactam, a cui si aggiunsero ciprofloxacina, piperacillina e tazobactam, e poi anche Bactrim. A causa della multiresistenza a questi antibiotici, i medici le somministrarono levofloxacina, minociclina e rifampicina due giorni dopo. Le emocolture giornaliere mostrarono risultati negativi, che rimasero tali per tre giorni, la signora guarì e venne dimessa.

Il secondo caso concerne un ragazzo di 23 anni che soffriva di un ritardo mentale e presentava una paraplegia marcata dalla nascita, con coinvolgimento neuromuscolare, caratterizzata da ipotonia, ipoplasia muscolare e deterioramento cognitivo. Il giovane, che era sottoposto a gastrostomia endoscopica percutanea (PEG), fu portato al pronto soccorso in seguito alla dislocazione della sonda. Dopo il trattamento chirurgico per rimuovere la sonda, il paziente si stabilizzò e venne trasferito al Dipartimento di Terapia Intensiva; la tomografia computerizzata mostrava la presenza di fluido nell’addome al livello della sede perigrastrica, sulla parte superiore del fegato e nella parete addominale anteriore. I medici, quindi, gli applicarono dei tubi di scolo sotto al fegato e nella cavità pelvica.

L’esame emocromocitometrico e le analisi di chimica clinica evidenziarono una conta leucocitaria di 23,7×103 cellule/μL con 85% di neutrofili e 12% di linfociti, anemia (globuli rossi 3,3×106/μL e 8,5 mg/dl di emoglobina), trombocitopenia (51×106 piastrine/μL), urea 59 mg/dl, creatinina 0,80 mg/dl e procalcitonina 5,36 ng/ml. Questi valori, insieme alla febbre persistente, fecero supporre una sepsi con peritonite suppurativa. Il paziente cominciò una terapia antibiotica empirica con teicoplanina, meropenem e fluconazolo. Le emocolture e le colture del liquido peritoneale, dopo 48 ore di incubazione in aerobiosi, portarono alla crescita di bacilli Gram-negativi, che furono identificati come E. meningoseptica, e l’antibiogramma rimarcò una resistenza a gran parte degli antibiotici efficaci verso i batteri Gram-negativi e una suscettibilità a quelli usati sui Gram-positivi (vancomicina, ciprofloxacina). A quel punto i medici sostituirono la terapia antibiotica empirica con una specifica che includeva vancomicina, trimetoprim/sulfametoxazolo, ciprofloxacina e levofloxacina. Il ragazzo rispose alla terapia e le emocolture eseguite dopo circa due settimane di terapia erano negative.

Sfortunatamente, nelle settimane successive all’eliminazione del batterio, le condizioni del paziente peggiorarono. In seguito a una parziale gastrectomia, con rimozione di tessuto peritoneale, ci furono delle complicazioni come effusione pleurica, insufficienza renale acuta e infezioni secondarie da Acinetobacter baumannii e Staphylococcus aureus. Il primo batterio portò all’esordio di una sepsi che evolse in shock settico e arresto cardiaco, con conseguente decesso del giovane.

L’ultimo caso coinvolse un neonato che era stato trasferito nel reparto di terapia intensiva neonatale a causa della sindrome di aspirazione del meconio al secondo giorno di vita. Il piccolo manifestava difficoltà respiratoria e necessitava di ventilazione meccanica e terapia con surfattante. In aggiunta a ciò, ricevette dopamina e milrinone (vasodilatatore polmonare), allo scopo di contrastare lo shock e l’ipertensione polmonare. A cinque giorni dalla nascita, il bambino fu svezzato, gli venne applicata una cannula nasale umidificata ad alto flusso di ossigeno e, dopo aver raccolto i campioni di sangue, iniziò una terapia antibiotica di prima linea con ampicillina e gentamicina. Il suo sangue si rivelò sterile e la terapia antibiotica proseguì in maniera discontinua. La situazione peggiorò quando il neonato ebbe un rialzo febbrile con uno sfogo eritematoso sull’addome dopo sei ore dalla sospensione degli antibiotici. Le analisi di laboratorio mostrarono alti valori della proteina C reattiva (10,8 mg/L) e della procalcitonina (6,2 ng/mL), che fecero sospettare una sepsi e indussero i medici a somministrare piperacillina e tazobactam, e a prelevare un campione di sangue e di liquido cerebrospinale (CSF). L’esame del CSF rivelò un’alta concentrazione di leucociti (90% neutrofili e 10% linfociti), elevati livelli di proteine (760 mg/dL) e ridotti livelli di glucosio (10 mg/dL), mentre le emocolture risultarono positive a bacilli Gram-negativi che, su agar sangue, formavano delle colonie gialle pallide con uno scolorimento grigiastro alla periferia. Tali bacilli erano ossidasi positivi e furono identificati come E. meningoseptica mediante Vitek2. Il microorganismo, che venne trovato anche nel CSF, era resistente a piperacillina, tazobactam, carbapenemici, aminoglicosidi e vancomicina, ma sensibile a cefoperazone, sulbactam e fluorochinoloni. Il piccolo, quindi, venne sottoposto a una terapia con cefoperazone, tazobactam e ciprofloxacina. Malgrado gli antibiotici, il neonato continuava ad avere febbre ed eritema e, dal momento che il batterio risultò sensibile anche a rifampicina e cotrimoxazolo, questi due farmaci furono aggiunti al regime terapeutico. Dopo cinque giorni l’infante non aveva più febbre e lo sfogo cutaneo era scomparso. Le colture ripetute del CSF divennero negative e si abbassò anche il numero di cellule. Tuttavia, le proteine continuarono ad alzarsi fino a raggiungere i 400 mg/dL; il neonato ebbe delle convulsioni e la circonferenza del suo cranio crebbe a causa dell’idrocefalo, che richiese l’applicazione di un catetere in uno dei ventricoli laterali, collegato a un serbatoio, per drenare il liquido in eccesso. Dopo 3 settimane di antibiotici intravenosi e 2 settimane di antibiotici orali, il numero di cellule nel CSF si abbassò ulteriormente, e si ridussero anche le proteine. A quel punto il paziente fu dimesso, continuò la terapia antibiotica orale e il catetere ventricolare gli venne applicato periodicamente. Alla fine del trattamento, il CSF era sempre sterile, con bassi livelli di proteine; il neonato subì un intervento ed entrò in un programma di valutazione dello sviluppo neurologico. Inoltre, i medici realizzarono una comunicazione ventricoloperitoneale, al fine di aumentare il volume ventricolare nonostante la presenza del catetere. A quattro mesi dal monitoraggio, il piccolo era normale dal punto di vista dello sviluppo.

Identificazione

E. meningoseptica può essere identificata in diversi campioni (sangue, espettorato, liquido cerebrospinale) mediante varie metodiche di laboratorio:

• I saggi biochimici come il test dell’ossidasi, della catalasi e dell’indolo, che risultano positivi;
• L’amplificazione, mediante PCR, del gene codificante per la subunità ribosomale 16S, seguita dal sequenziamento e l’analisi bioinformatica;
• L’antibiogramma, necessario per osservare la suscettibilità antimicrobica (Fig. 4). E. meningoseptica si mostra sensibile agli antibiotici ciprofloxacina, trimetoprim/sulfametoxazolo, minociclina, vancomicina e cefepime;
• Analisi tramite spettrometria di massa MALDI-TOF (Matrix assisted laser desorption ionization – Time of flight).

Terapia e prevenzione

Come abbiamo descritto nei casi di patologie da E. meningoseptica, il trattamento consiste nell’impiego di specifici antibiotici come quelli sopra elencati. Per quanto concerne la profilassi, in ambito ospedaliero è importante disinfettare accuratamente le attrezzature ed evitare la contaminazione delle soluzioni. Attualmente non esistono vaccini.

Fonti

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• Ying Li, Yoshiaki Kawamura, Nagatoshi Fujiwara, Takashi Naka, Hongsheng Liu, Xinxiang Huang, Kazuo Kobayashi and Takayuki Ezaki. 2003. “Chryseobacterium miricola sp. nov., a novel species isolated from condensation water of space station Mir”, Systematic and Applied Microbiology
• Oh MY, Kim M, Lee-Cruz L, Lai-Hoe A, Ainuddin N, Rahim RA, Shukor N and Adams JM. 2012. “Distinctive bacterial communities in the rhizoplane of four tropical tree species”, Microbial Ecology
• Madeeha Subhan Waleed, Vineeth Amba, Ashok Abraham Varughese and Radhika Pathalapati. 2021. “Elizabethkingia meningoseptica Bacteremia and Meningitis: A Case Report”, Cureus
• Kalpaja Makrand Masrani, Parul Prakash Salunke, Javed Ahmed, Nandkishor Shrikishanji Kabra. 2019. “Elizabethkingia meningoseptica—An Emerging Cause of Neonatal Meningitis”, Perinatology  
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• Mehmet Ceyhan andMelda Celik. 2011. “Elizabethkingia meningosepticum (Chryseobacterium meningosepticum) Infections in Children”, International Journal of Pediatrics
• Abdullah Umair and Nosheen Nasir. 2021. “Clinical features and outcomes of critically ill patients with Elizabethkingia meningoseptica: an emerging pathogen”, Acute and Critical Care
• Vittorio Panetta, Rita Greco, Sandra Costanzo, Andrea Morello, Angelo Costanzo e Giuseppe Canzano. 2017. “Elizabethkingia meningosepticum: An Emerging Nosocomial Pathogen in a Critical Patient with Septicaemia”, Microbiologia Medica
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• https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/elizabethkingia-meningoseptica
• https://microbe-canvas.com/Bacteria.php?p=584
• https://www.sciencephoto.com/media/10879/view/elizabethkingia-meningoseptica-bacteria-tem
• https://www.microbiologiaitalia.it/test-microbiologici/antibiogramma/
• Immagine in evidenza: https://www.momjunction.com/articles/common-symptoms-of-meningitis-in-toddlers_0098491/