Biofilm cristallini e occlusione del catetere vescicale a lungo termine
Catetere vescicale Foley
In presenza di biofilm cristallini nel lume del catetere l'urina può uscire esternamente per cui il paziente diventa incontinente, oppure è trattenuta causando una dolorosa distensione della vescica e il reflusso dell’urina verso i reni. Il processo di deposizione dei cristalli può anche avviare la formazione di calcoli. La maggior parte dei pazienti affetti da incrostazioni ricorrenti del catetere sviluppa calcoli alla vescica. Le complicanze possono anche evolversi verso la pielonefrite, la sepsi e lo shock settico. Tutti i tipi di cateteri Foley sono vulnerabili a questo problema.
La presenza di un catetere uretrale altera i normali meccanismi di protezione dalle infezioni come la continua desquamazione delle cellule epiteliali uretrali, la funzione immunitaria innata della mucosa e l’azione di lavaggio delle urine. Con il posizionamento di un catetere Foley è compromesso il normale meccanismo di riempimento e svuotamento della vescica che permette di realizzare una sorta di “lavaggio” delle vie urinarie che favorisce l’allontanamento dei microrganismi a questo, si viene ad aggiungere il ristagno delle urine sotto i fori di drenaggio.
Secondo alcuni autori questa condizione di ristagno di urine in vescica associato al costante arrivo di “nutrienti” dai reni rappresenta il terreno di coltura ideale per la moltiplicazione di microrganismi che può arrivare fino 108/ml di urina. La moltiplicazione dei microrganismi favorisce la batteriuria ovvero la presenza di microrganismi nelle urine.
Più a lungo il catetere è in situ, più è probabile che si verifichi batteriuria. Dopo circa 4 settimane di permanenza ci troveremo sempre di fronte ad un paziente con batteriuria asintomatica. Inizialmente, singole specie batteriche colonizzano l'urina, ma con il tempo, nelle urine si sviluppano comunità miste più complesse composte da quattro o cinque specie. Gli antibiotici non sono generalmente somministrati ai pazienti in queste condizioni, quindi l'urina contaminata da un’alta carica microbica defluisce in maniera “rallentata” lungo il catetere che insieme alla temperatura “calda” dell’urine favorisce lo sviluppo di biofilm.
Nel caso della presenza di microrganismi produttori di ureasi, un enzima che idrolizza l’urea sostanza normalmente presente nell’urine, si verifica la formazione di biofilm cristallini. Il Proteus mirabilis il primo è più importante responsabile di questa condizione.
Il Proteus mirabilis di solito non è un colonizzante precoce del tratto urinario cateterizzato, ma con l'aumentare della durata del cateterismo la probabilità di colonizzazione aumenta e questa specie può essere isolata fino al 40% dei pazienti cateterizzati a lungo termine che presentano incrostazione e blocco del catetere.
Come si formano i cristalli che ostruiscono il catetere
L'ureasi è la forza trainante del processo di cristallizzazione. Idrolizza l'urea dell'urina residua della vescica per produrre due molecole di ammoniaca per ogni molecola di anidride carbonica provocando un aumento del pH. Quando l'urina diventa alcalina, i costituenti normalmente solubili dell'urina precipitano e iniziano a formare cristalli di magnesio ammonio fosfato (struvite) e calcio fosfato (idrossiapatite).
L'aggregazione del materiale cristallino avviene nelle urine, sul catetere e nel biofilm batterico del catetere in via di sviluppo. Nel frattempo, i batteri colonizzano le superfici del catetere formando un biofilm batterico. I cristalli rimangono intrappolati all'interno dei biofilm in via di sviluppo, dove la loro crescita è stabilizzata e potenziata dalla matrice del biofilm, determinando infine la formazione di una struttura di biofilm mineralizzata.
La formazione di biofilm cristallini può evolvere anche verso la formazione di calcoli. La composizione dei calcoli vescicali e dei biofilm cristallini è comparabile e lo stesso ceppo di Proteus mirabilis può essere trovato all'interno del biofilm e dei calcoli vescicali in un particolare paziente.
Rimozione del catetere
La presenza di biofilm cristallini può rappresentare un problema durante la rimozione, poiché i depositi cristallini sono duri e abrasivi, le incrostazioni che si formano sulla punta del catetere e sul palloncino possono causare traumi alla mucosa vescicale e all'uretra. Lo sgonfiaggio del palloncino del catetere può portare alla frammentazione delle incrostazioni che rimangono nella vescica dove danneggiano e irritano ulteriormente la mucosa vescicale e fungono da focolai per la formazione di calcoli vescicali e la reinfezione del tratto urinario cateterizzato.
La formazione di biofilm rappresenta una forma di protezione da parte di microrganismi soprattutto dagli antibiotici, la presenza di biofilm cristallini offre una protezione maggiore ai microrganismi rispetto ai biofilm non cristallini. Se è chiaro, il meccanismo di formazione di biofilm cristallini può complesse sono le misure di prevenzione. Molti progetti stanno cercando di sviluppare catetere uretrali che ostacolano questo fenomeno.
Secondo un dei principali ricercatori di questo tema David J. Stickler della Scuola di Bioscienze dell’Università di Cardiff, in attesa di tali miglioramenti nella progettazione del catetere, dovrebbero essere avviate delle strategie per l’individuazione precoce del Proteus mirabilis e la sua eliminazione dal tratto urinario del paziente cateterizzato.
Essendo il pH urinario un fattore importante nel processo d’incrostazione del catetere alcuni studi hanno indagato questo fenomeno giungendo alla conclusione che aumentare l'assunzione di liquidi con bevande citrate potrebbe permettere di controllare il problema.