Pseudomonas

What is pseudomonas?¹

Pseudomonas spp. sind gramnegative Stäbchenbakterien, die häufig in Boden, Grundwasser, Pflanzen und Tieren vorkommen. Eine Pseudomonas-Infektion verursacht eine nekrotisierende Entzündung.

• Pseudomonaden umfassen eine Reihe von echten Pseudomonas Arten sowie viele Arten, die früher in die Gattung eingeordnet wurden.

• Pseudomonads are natural residents of soil and water. They rarely cause infections in healthy individuals.

• In immunocompromised patients, systemic infections can occur which may be severe and associated with a high mortality.

• Die Gattung Pseudomonas umfasste einst über 100 Arten, aber im Laufe eines Jahrzehnts wurden viele davon in verschiedene Gattungen umklassifiziert. Die Hauptgruppen der medizinisch interessanten Pseudomonaden sind:
  

  • Der fluoreszierende oder 'echte' Pseudomonas - P. aeruginosa, P. fluorescens und P. putida.

  • Burkholderia spp. - innerhalb dieser Gattung gibt es mindestens 30 Arten, aber die medizinisch wichtigen Arten sind B. cepacia, B. pseudomallei und B. mallei, die mit Infektionen bei Menschen und Tieren in Verbindung stehen:
    

    • B. cepacia ist ein wichtiger Erreger von Lungeninfektionen bei Menschen mit Mukoviszidose.

    • B. pseudomallei ist der Erreger der Melioidose, einer lebensbedrohlichen septischen Infektion, die in Südostasien und Nordaustralien verbreitet ist.

    • B. mallei verursacht Rotz, eine seltene Krankheit bei Pferden und anderen Arten.

    • Beide B. pseudomallei und B. mallei müssen in Kategorie-3-Sicherheitslabors gehandhabt werden und ihr Austausch zwischen Laboren ist eingeschränkt.

  • Delftia acidovorans - gelegentlich in klinischen Proben und der Krankenhausumgebung gefunden.

  • Brevundimonas spp. - B. diminuta und B. vesicularis sind in klinischen Proben selten und von zweifelhafter klinischer Bedeutung.

  • Stenotrophomonas maltophilia:
    

    • May be clinically significant in severely immunocompromised patients and is increasingly isolated from sputum of patients with cystic fibrosis.

    • Die Gesamtinzidenz im Jahr 2017 für S. maltophilia Die Bakteriämie betrug 0,8 Fälle/100.000 Einwohner in England, Wales und Nordirland.

  • Sphingomonas paucimobilis - S. paucimobilis wurde in klinischem Material gefunden und von Krankenhausgeräten geborgen.

Der Rest dieses Artikels bezieht sich speziell auf Infektionen verursacht durch P. aeruginosa.

Pseudomonas aeruginosa

P. aeruginosa ist ein opportunistischer Erreger, der eine Vielzahl von Infektionen verursachen kann, insbesondere bei immungeschwächten Personen und Menschen mit schweren Verbrennungen, Diabetes mellitus oder Mukoviszidose.

P. aeruginosa ist relativ resistent gegen viele Antibiotika, aber wirksame Antibiotika umfassen Imipenem, Meropenem, Ceftazidim, Ciprofloxacin, Amikacin, Gentamicin, Tobramycin und Piperacillin in Kombination mit Tazobactam.

Between 2015 and 2016, the resistance patterns for key antimicrobial agents remained broadly stable with small decreases in resistance for gentamicin (4% to 3%) and tobramycin (4% to 3%). Increases in resistance to imipenem (9% to 11%), amikacin (1% to 2%) and piperacillin\tazobactam (6% to 7%) were observed over the same time period.²

How common is pseudomonas? (Epidemiology)³

• P. aeruginosa ist fast überall zu finden, betrifft aber selten gesunde Menschen. Die meisten in der Gemeinschaft erworbenen Infektionen stehen im Zusammenhang mit längerem Kontakt mit kontaminiertem Wasser.

• Im April 2017 erweiterte die Regierung die Überwachung von Bakteriämien, die durch gramnegative Organismen verursacht werden, um P. aeruginosa.

• Im Jahr 2018 gab es 4745 gemeldete Fälle von Pseudomonas spp. Bakteriämie in England, Wales und Nordirland.⁴ Zwischen 2009 und 2018 gab es einen Anstieg der Fälle um 10,7 %, aber es gab einen Rückgang der Meldungen um 3,5 % im Vergleich zu 2017.

• Studien legen nahe, dass P. aeruginosa kann bis zu einem Drittel der ins Krankenhaus aufgenommenen Patienten besiedeln. Ob dies jedoch zu einer klinischen Infektion führt, hängt vom Immunstatus des Wirts ab.⁵ Pneumonie, Harnwegsinfektionen, chirurgische Wundinfektionen und Blutbahninfektionen sind die häufigsten Pathologien.

• In Krankenhäusern, P. aeruginosa kontaminiert insbesondere feuchte/nasse Reservoirs wie Atemgeräte und liegende Katheter.

• P. aeruginosa ist auch eine häufige Ursache für chronische Atemwegsinfektionen bei Patienten mit Mukoviszidose. Bis zu 80% der zystische Fibrose Patienten können in der Lunge kolonisiert werden mit P. aeruginosa und, einmal etabliert, ist es sehr resistent gegen Antibiotikabehandlung.

Symptoms of pseudomonas infection (presentation)⁶

Atmungstrakt

• Pneumonia is seen in patients with immunosuppression and chronic lung disease.

• There is an increased risk in patients on mechanical ventilation, patients with neutropenia and in patients with HIV infection.

• Chronische Infektion der unteren Atemwege mit P. aeruginosa ist häufig bei Patienten mit Mukoviszidose.

Bacteraemia

• There is an increased risk for people in hospitals and nursing homes and these tend to have a high case fatality rate.

• Skin shows characteristic skin lesions (ecthyma gangrenosum), which are haemorrhagic and necrotic with surrounding erythema, and most often found in the axilla, groin or perianal area.

Endokarditis

• May infect heart valves in intravenous drug abusers and also prosthetic heart valves.

• Thromboembolism may cause widespread infection, including in the central nervous system.

Central nervous system

• May cause meningitis and intracranial abscesses.

• Most infections result from direct spread from local structures (eg, the ear, mastoid or sinuses) but blood-borne spread may also occur.

Ohr

• Häufige Ursache von chronic otitis media.

• Kann auch verursachen Otitis externa (einschließlich maligner Otitis externa).

Augen

• In adults: common cause of bacterial keratitis, scleral abscess and endophthalmitis; risk factors include trauma and contact lenses.

• May cause ophthalmia neonatorum in neonates.

• Eine Infektion kann auch verursachen Orbitalzellulitis.

Bones and joints

• The spine, pelvis and sternoclavicular joints are the most common sites affected.

• Risk factors include penetrating trauma, peripheral arterial disease, intravenous drug abuse and diabetes.

Gastrointestinal

• The clinical severity of infection is very variable.

• Severe pseudomonal diarrhoea may occur in neonates.

• Enteritis may present with prostration, headache, fever and diarrhoea (Shanghai fever).

• Pseudomonas Spp. Typhlitis tritt am häufigsten bei Patienten mit Neutropenie auf und äußert sich durch einen plötzlichen Beginn von Fieber, Bauchauftreibung und zunehmenden Bauchschmerzen.

Harnwegsinfektionen

• Urinary tract infections are usually hospital-acquired and related to catheterisation or surgery.

• Severe infections may lead to renal abscess and bacteraemia.

Haut

• Green nail syndrome: may develop in people whose hands are frequently immersed in water.

• Sekundäre Infektionen können bei Patienten mit auftreten Ekzem und tinea pedis; presents with a blue-green exudate with a fruity odour. Is also an important cause of secondary infection of burns.

• Common cause of whirlpool or swimming pool folliculitis: pruritic follicular, maculopapular, vesicular or pustular lesions occur where the body has been immersed in water. May lead to subcutaneous nodules, deep abscesses, cellulitis and fasciitis.

• Suppurative thrombophlebitis may originate from an intravenous cannula in situ.

Diagnosing pseudomonas (investigations)

• Blutkulturen.

• Local investigations, dependent on the site of infection - eg, CXR, sputum, stool, urine cultures.

• Investigation of underlying health problems - eg, FBC, diabetes control indicators.

Management of pseudomonas infection⁷

There are emerging patterns of resistance, including multi-drug resistant strains. Knowledge of local patterns of infection, susceptibility and resistance are important to guide prescribing decisions.

• Carbapenems (eg, meropenem), cephalosporins (eg, ceftazidime, cefepime), aminoglycosides (eg, gentamicin, tobramycin, and amikacin), and fluoroquinolones (eg, ciprofloxacin and levofloxacin) are generally used as first-line therapy until culture and sensitivity results are available.¹

• Serious infections are usually treated with ticarcillin or piperacillin, often in combination with an aminoglycoside.

• Novel antibiotics and antibiotic combinations are being developed to overcome anticipated growth in antibiotic resistance - eg:

  • Ceftolozane-tazobactam.

  • Ceftazidime-avibactam.

  • Imipenem-cilastatin-relebactam.

Zystische Fibrose

Nebulised antipseudomonal antibiotic treatment has been shown to be effective and improve lung function in patients with cystic fibrosis. A Cochrane report concluded that tobramycin was supported by the most evidence, but further research was needed concerning quality of life, survival and nutritional outcomes.⁸ Es gibt einige Hinweise darauf, dass orale Antibiotika genauso gut wirken können, aber hochkarätige Studien sind erforderlich.⁹

Pseudomonal meningitis

Treatment options for pseudomonal meningitis include intravenous ceftazidime, carbapenems (meropenem and imipenem), aminoglycosides (gentamicin, amikacin or tobramycin) and ciprofloxacin, often in combination with intrathecal (IT) agents such as aminoglycosides or colistin.¹⁰

Malignant otitis externa

Malignant otitis externa requires aggressive treatment with systemic combinations of antibiotics and surgery. Duration of treatment depends on the response to treatment, but reassessment should occur frequently - every 4-6 weeks.¹¹

Augeninfektionen

Eye infections: in cases of small superficial ulcers, topical therapy, consisting of an ophthalmic aminoglycoside or quinolone antibiotic is an alternative. Endophthalmitis requires aggressive antibiotic therapy (parenteral, topical and intraocular).

Harnwegsinfektionen

Urinary tract infections: piperacillin/tazobactam combination or an aminoglycoside are the antibiotics of choice for severe infection. These drugs have a synergistic effect and can be given together.¹² Ciprofloxacin bleibt ein bevorzugtes orales Mittel.

Verbrennungen

Burn sepsis: requires aggressive surgical debridement. Whirlpool baths should be avoided.¹³

Operation

• Debridement of necrotic tissue.

• Removal of infected medical devices if possible.

• Malignant otitis requires debridement of granulation tissue and necrotic debris.

• Surgery may be required for bowel necrosis, perforation, obstruction or abscess drainage.

• Vitrectomy may be needed in cases of endophthalmitis.

Complications of pseudomonas⁶

• Thromboembolism from pseudomonal endocarditis may cause brain abscess, cerebritis, mycotic aneurysms.

• Lokale Ausbreitung von Ohrenentzündungen kann verursachen Sinusitis, Mastoiditis, Osteomyelitis, Hirnnervenlähmung, venous thrombosis, Meningitis und Gehirnabszesse.

• Gastrointestinal infection can cause bowel perforation and peritonitis.

• Haut- und Weichteilinfektionen können verursachen gangrene.

Prognose

• Prognosis depends on the site of infection and the underlying health of the individual patient.

• Acute fulminant infections (eg, bacteraemic pneumonia, septicaemia, burn sepsis and meningitis) are associated with significant mortality.

Prevention of pseudomonas

The following measures are important in all environments but especially in hospitals and nursing homes:

• Strict adherence to rules of general hygiene.

• Normal infection control measures should apply.

• Aseptic procedures - eg, Venflon® (peripheral (venous) cannula) and catheter insertion.

• Strict isolation is required for patients with severe burns.

• Proper cleaning, sterilisation and disinfection of reusable equipment.

• Prophylactic antibiotics are not recommended as they result in the emergence of resistant strains of bacteria.

• Impfstoffe gegen P. aeruginosa sind seit mehreren Jahren in Entwicklung, wurden aber noch nicht vermarktet.¹⁴ Gezielte monoklonale Antikörper-Immuntherapien haben jedoch klinische Studien erreicht.¹⁵

• Studien mit genomischer Sequenzierung zeigen, dass einige Stämme von Pseudomonas spp. besiedeln schnell Wasserversorgungssysteme in Krankenhäusern. Die Identifizierung dieser Quellen könnte es ermöglichen, geeignete Präventivmaßnahmen zu ergreifen, bevor eine klinische Ausbreitung erfolgt.⁵