Free Press

Abstract

Polyklonaalisen gramnegatiivisen bakteerivaurion esiintyvyys, riskitekijät ja lopputulos ovat edelleen tuntemattomia. Tutkimme niitä prospektiivisessa kohorttitutkimuksessa potilaista, joiden veriviljelyssä saatiin ⩾1 gramnegatiivisen aerobisen sauvan lajia. Kullekin potilaalle tehtiin pulssikenttägeelielektroforeesi (PFGE) 4 pesäkkeelle kutakin morfologista tyyppiä. Bakteremiaepisodit katsottiin polyklonisiksi, jos niiden aiheuttajana oli >1 saman lajin PFGE-tyyppiä. Kymmenellä (6,5 %) 153 tutkitusta potilaasta oli polyklonaalinen bakteremia. Muiden kuin fermentoituvien sauvojen aiheuttama bakteremia oli ainoa merkittävä riskitekijä polyklonaaliselle bakteremialle. Komplikaatioita esiintyi yhtä usein kaikissa potilasryhmissä. Potilaat, joilla oli polyklonaalinen bakteremia, saivat kuitenkin laajempaa antibioottihoitoa kuin potilaat, joilla oli monoklonaalinen bakteremia. Lähes 20 % ei-fermentoivien sauvojen aiheuttamista bakteremiaepisodeista oli polyklonaalisia, mutta on edelleen epäselvää, miksi ei-fermentoivat sauvat aiheuttivat todennäköisemmin polyklonaalista bakteremiaa kuin muut gramnegatiiviset sauvat.

Gramnegatiivinen bakteeremia on vakava infektio, jonka arvioitu raakakuolleisuus on 20 % – 50 % . Siksi sepsiksen kehittymisen riskitekijöitä, taudin luonnollista kulkua ja erityisesti hoitoa on tutkittu laajasti. Nykyaikaisia molekulaarisia välineitä on harvoin käytetty sepsiksen tutkimiseen. Joissakin myöhemmissä tutkimuksissa on kuvattu saman lajin >1 genotyypin aiheuttamia bakteremiaepisodeja. Arbeit ym. käyttivät termiä ”polyklonaalinen bakteremia” kuvaamaan näitä bakteeriepisodeja.

Aiemmassa retrospektiivisessä tutkimuksessa kävi ilmi, että potilailla, joilla oli polyklonaalinen gramnegatiivinen bakteremia, oli useammin vakavia perussairauksia kuin potilailla, joilla oli monoklonaalinen bakteeria . Lisäksi useammat potilaat, joilla oli polyklonaalinen bakteremia, kuolivat bakteremiaan. Retrospektiivinen tutkimusasetelma on kuitenkin saattanut olla altis huomattaville vääristymille. Siksi teimme prospektiivisen kohorttitutkimuksen arvioidaksemme polyklonaalisen bakteremian esiintyvyyttä ja tutkiaksemme polyklonaalisen bakteremian riskitekijöitä ja lopputulosta.

Potilaat ja menetelmät

Potilaat. Universitätsklinikum Benjamin Franklin on 1300-paikkainen tertiäärisairaala, jossa on ∼34 000 sairaansijaa vuodessa. Tutkimukseen otettiin mukaan kaikki potilaat, joilla oli elokuun 1996 ja heinäkuun 1997 välisenä aikana kerätystä ⩾1 veriviljelystä eristetty ⩾1 aerobisesti kasvavaa gramnegatiivista sauvalajia.

Yksi tutkija, joka oli sokea tyypitystuloksille, poimi kunkin potilaan sairauskertomuksesta seuraavat tiedot: ikä, sukupuoli, sairaalahoitopaikka, jossa potilasta hoidettiin, perussairaudet, perussairauden vaikeusaste McCaben ja Jacksonin kriteerien mukaan arvioituna (nopeasti kuolemaan johtava sairaus, jonka odotetaan kuolevan 12 kuukauden kuluessa; lopullisesti kuolemaan johtava sairaus, jonka odotetaan elävän >12 kuukautta, mutta kuolevan 4 vuoden kuluessa; ei kuolemaan johtava sairaus, jonka odotetaan elävän >4 vuotta) , Karnofskyn pistemäärä, akuutin fysiologian ja kroonisen terveydentilan arvioinnin pistemäärä, bakteerilöydöksen lähde, komplikaatiot, hoito ja lopputulos.

Koska APACHE II -pistemäärää kuvaavassa alkuperäisessä tutkimuksessa ei ollut mukana lapsia, pisteet laskettiin vain >16-vuotiaille. Tiedot kerättiin mahdollisista bakteeriperäisen bakteremian riskitekijöistä, mukaan lukien seuraavat: operatiivisten toimenpiteiden suorittaminen, hemodialyysin tarve, vierasesineiden läsnäolo ja/tai verisuonensisäisten katetrien tai virtsakatetrien asettaminen ja mekaanisen ventilaation tarve ⩾24 h. Ruumiinosaa pidettiin bakteeriperäisen bakteremian lähteenä, jos kyseisestä kohdasta ja veriviljelystä eristettiin sama bakteerilaji tai jos paikallinen infektio diagnosoitiin röntgenkuvin, ultraäänitutkimuksen avulla tai kirurgisten toimenpiteiden aikana. American College of Chest Physiciansin ja Society of Critical Care Medicine -järjestön konsensuskonferenssin määrittelemiä sepsiskriteerejä käytettiin arvioitaessa potilaiden systeemistä reaktiota bakteremiaan. Potilastiedot tarkistettiin sen määrittämiseksi, kehittyikö potilaalle jokin seuraavista komplikaatioista: septinen sokki, aikuisen hengitysvaikeusoireyhtymä, munuaisten vajaatoiminta, disseminoitunut intravaskulaarinen koagulaatio, monielinvaurio tai bakteerikuolema. Mikrobilääkehoidon kesto määriteltiin ajanjaksoksi ensimmäisestä mikrobilääkehoitopäivästä viimeiseen hoitopäivään. Kullekin potilaalle laskettiin antibioottihoidon kokonaispäivien lukumäärä laskemalla yhteen kaikkien potilaan saamien mikrobilääkkeiden hoidon kesto; ennaltaehkäisevää mikrobilääkehoitoa ei otettu huomioon laskennassa.

Organismit. Mikrobiologian laboratorio (Universitätsklinikum Benjamin Franklinissa) käytti liemiveriviljelyjä verinäytteiden käsittelyyn (Septicheck; Becton Dickinson). Veriviljelyistä, joissa oli kasvanut gramnegatiivisia sauvoja, käsiteltiin edelleen 4 pesäkettä kutakin morfologista tyyppiä. API 20E- ja API 20NE-järjestelmiä (bioMérieux) käytettiin isolaattien tunnistamiseen lajitasolle asti. Isolaatit säilytettiin jäädytettyinä -70 °C:ssa glyseriiniliemessä.

Molekyylityypitys. Isolaattien tyypittämiseen käytettiin Pfallerin ym. kuvaamaa pulssikenttägeelielektroforeesimenetelmää (PFGE). Kun kukin isolaatti oli läpikäyty vähintään kahdesti veriagarilla, pesäkkeet inokuloitiin tryptikaasisuolaliemeen, ja viljelmiä inkuboitiin yön yli. Bakteerit upotettiin agaroosiin, ja kromosomaalinen DNA pilkottiin sopivalla restriktioentsyymillä: XbaI Escherichia coli-, Pseudomonas aeruginosa- ja Xanthomonas maltophilia -bakteereille, SpeI Enterobacter-, Klebsiella-, Proteus-, Serratia marcescens- ja muille Enterobacteriaceae-heimon lajeille, SmaI Haemophilus influenzae -bakteereille ja AscI Acinetobacter- lajeille. Fragmentit erotettiin PFGE:llä, ja geelit värjättiin etidiumbromidilla. Jos kaikki suuret ja pienet kaistat vastasivat täsmälleen toisiaan, isolaatit luokiteltiin identtisiksi. Jos vähintään 90 % mutta <100 % kaistoista vastasi toisiaan (eli 1-3 kaistaa erosi toisistaan), isolaattien katsottiin olevan samanlaisia. Jos <90 % kaistoista vastasi toisiaan (eli >3 kaistaa erosi toisistaan), isolaattien katsottiin olevan eri kantoja. Bakteremia määriteltiin polykliiniseksi, jos ⩾2 eri kantoja samasta gramnegatiivisesta lajista tunnistettiin yhdessä veriviljelyssä.

Herkkyystestaus. Mikrobilääkeherkkyys testattiin mikroliuoslaimennoksella käyttäen break-point-menetelmää. Käyttämällä mikrotiterilevyjä ja valmistamiamme väliaineita (IsoSensitest bouillon; Unipath) testasimme isolaattien herkkyyttä seuraaville mikrobilääkkeille: ampisilliini, ampisilliini-sulbaktaami, piperasilliini, mezlotsilliini, kefotiami, kefotaksiimi, keftriaksoni, kefakloori, keftatsidiimi, imipeneemi, meropeneemi, trimetopriimi-sulfametoksatsoli, gentamysiini, tobramysiini, ofloksasiini, siprofloksasiini, tetrasykliini, amikasiini ja fosfomysiini. Samasta potilaasta saatujen, eri PFGE-tyyppejä edustavien kantojen antibioottiresistenssiprofiileja verrattiin keskenään. Minkä tahansa kahden PFGE-tyypin osalta tarvittiin ero ⩾1-antibiootin tulkintaluokassa (herkkä vs. resistentti), jotta antibioottiprofiileja voitiin pitää erilaisina.

Statistinen analyysi. Jos potilaan sairauskertomuksesta puuttui tietoja >40 %:n luokista tai jos emme pystyneet tyypittämään veriviljelyeristeitä, potilas jätettiin analyysin ulkopuolelle. Käytimme joko χ2-testiä tai Fisherin tarkkaa testiä arvioidaksemme kategoristen muuttujien välisiä eroja ja Mann-Whitneyn U-testiä arvioidaksemme jatkuvien muuttujien välisiä eroja (SPSS). Asetimme α:n arvoksi 0,05, ja suoritimme 2-tailed-testit.

Tulokset

Tutkimusjakson aikana 169 potilaalla oli gramnegatiivisen bakteremian episodi. Kuusitoista potilasta jätettiin pois jatkoanalyysistä, 9 potilasta, koska tiedot puuttuivat >40 %:n luokista, ja 7 potilasta, koska emme pystyneet tyypittämään veriviljelyeristeitä. Potilaat, joiden tiedot puuttuivat, siirrettiin muihin sairaaloihin pian sen jälkeen, kun verinäyte oli otettu viljelyä varten, joten suurin osa tiedoista puuttui potilastiedoista. Poissuljetut potilaat eivät eronneet mukana olleista potilaista iän, sukupuolen, sairaalan yksikön, jossa heitä hoidettiin, tai bakteerijakson aiheuttaneen mikrobilajin suhteen.

Analyysiin mukaan otetuista 153 potilaasta 47:llä potilaalla oli polymikrobinen bakteremia. Polymikrobisen bakteremian episodit johtuivat gramnegatiivisten sauvojen ja grampositiivisten kokkien (koagulaasinegatiiviset stafylokokit, enterokokit tai Staphylococcus aureus) yhdistelmistä 27 potilaalla. Joillakin potilailla oli polymikrobinen bakteremia, joka johtui gramnegatiivisten sauvojen ja sienten yhdistelmistä (2 potilasta), gramnegatiivisten sauvojen ja erilaisten anaerobisten organismien yhdistelmistä (6 potilasta) tai gramnegatiivisten ja grampositiivisten sauvojen yhdistelmistä (3 potilasta). Yhdeksällä potilaalla oli kahden eri gramnegatiivisen lajin aiheuttama polymikrobinen bakteremia. Näin ollen 162 gramnegatiivisten sauvojen subkulturoitua isolaattia oli käytettävissä tyypitystä varten. Escherichia coli, Klebsiella- ja Enterobacter-lajit olivat yleisimmät eristetyt gramnegatiiviset lajit (taulukko 1). Kymmenen bakteremiaepisodia (6,5 %) oli polyklonaalisia – eli episodit olivat kahden saman lajin PFGE-tyypin aiheuttamia. Viidellä niistä potilaista, joilla oli polyklonaalinen bakteremia, oli myös polymikrobinen bakteremia. Polyklonaalisen bakteremian episodit olivat huomattavasti useammin ei-fermentoivien sauvojen aiheuttamia kuin monoklonaalisen tai polymikrobisen bakteremian aiheuttamia.

Potilaita, joilla oli polyklonaalinen bakteremia, verrattiin potilaisiin, joilla oli monoklonaalinen bakteremia, ja potilaisiin, joilla oli polymikrobinen bakteeremia. Viisi potilasta, joilla oli sekä polymikrobinen että polyklonaalinen bakteeremia, jätettiin analyysin ulkopuolelle, jotta vältettäisiin väärän luokittelun harha. Polyklonaalista bakteeremiaa sairastavien potilaiden ikä, sukupuoli ja perussairauksien määrä jakautuivat samalla tavalla kuin monoklonaalista bakteeremiaa sairastavien potilaiden ja polymikrobista bakteeremiaa sairastavien potilaiden välillä (taulukko 2). Perussairauksien vaikeusaste ja ennuste olivat samanlaiset kaikissa potilasryhmissä.

Kaikkien potilasryhmien bakteeri-episodeista yli puolet oli sairaalassa hankittuja, ja ∼10 sairastui hoidon aikana teho-osastolla. Keskimääräinen sairaalassaoloaika ennen bakteremian kehittymistä oli suurempi potilailla, joilla oli polyklonaalinen bakteremia (17 vrk) kuin potilailla, joilla oli monoklonaalinen bakteremia (11 vrk) ja potilailla, joilla oli polymikrobinen bakteremia (9 vrk); tämä ero ei kuitenkaan ollut merkittävä. Kaikissa potilasryhmissä niiden potilaiden osuus, jotka olivat koneellisesti hengityskoneessa tai joille oli asetettu keskuslaskimo- tai virtsakatetri, oli samanlainen. Virtsatiet olivat yleisin bakteerien lähde potilailla, joilla oli monoklonaalinen tai polyklonaalinen bakteremia. Niillä potilailla, joilla oli polymikrobinen bakteremia, vatsaontelon sisäiset prosessit (esim. divertikuliitti) olivat yleisin bakteerilähde.

Lähes kaikki potilaat oireilivat bakteerikohtauksen aikana ja täyttivät sepsiksen kriteerit (taulukko 3). Komplikaatioiden esiintymistiheys bakteremiajakson aikana oli alhainen kaikissa potilasryhmissä, ja vain 10 potilaista, joilla oli monoklonaalinen bakteremia, ja 12 potilaista, joilla oli polymikrobinen bakteremia, kuoli 7 päivän kuluessa ensimmäisestä positiivisesta veriviljelystä. Yksikään potilaista, joilla oli polyklonaalinen bakteremia, ei kuollut bakteremiaan.

Potilaat, joilla oli polyklonaalinen bakteeremia, viipyivät sairaalassa episodin jälkeen pidempään kuin potilaat, joilla oli monoklonaalinen tai polymikrobinen bakteeremia (keskimäärin 48 vrk vs. 27 vrk ja 48 vrk vs. 30 vrk); tämä yhteys ei kuitenkaan saavuttanut tilastollista merkitsevyyttä. Potilaat, joilla oli monoklonaalinen bakteremia, saivat enemmän antibiootteja ja heitä hoidettiin pidempään kuin potilaita, joilla oli monoklonaalinen bakteremia. Antibioottihoitopäivien kokonaismäärä oli merkitsevästi suurempi potilailla, joilla oli polyklonaalinen bakteremia, kuin potilailla, joilla oli monoklonaalinen bakteremia (P = 0,02). Antibioottihoito ei eronnut merkitsevästi niiden potilaiden välillä, joilla oli polyklonaalinen bakteeremia, ja niiden potilaiden välillä, joilla oli polymikrobinen bakteeremia.

Neljällä kymmenestä isolaattiparista, joilla oli erilaiset PFGE-mallit, oli myös erilaiset mikrobilääkeherkkyysmallit. Kuviot erosivat toisistaan herkkyyden suhteen 1-5 antibioottiaineelle. Kaikissa näissä tapauksissa mikrobiologian laboratorio oli ilmoittanut resistentimmän kannan herkkyyden. Näin ollen kaikki potilaat saivat asianmukaisen hoidon.

Keskustelu

Tiheys. Tietojemme mukaan polyklonaalisen gramnegatiivisen bakteremian esiintyvyyttä ei ole aiemmin tutkittu. Useat tutkijat ovat kuitenkin arvioineet polymikrobisen bakteremian jaksoja . Näin ollen tiedetään, että polymikrobisten bakteremiaepisodien osuus vaihtelee 6 prosentista 21 prosenttiin. Näiden tutkimusten tuloksia on kuitenkin vaikea vertailla, koska tutkijat käyttivät erilaisia polymikrobisen bakteremian määritelmiä . Yleisesti ottaen useimmat tutkimukset ovat määritelleet polymikrobisen bakteremian jaksoiksi jaksot, joissa samasta verinäytteestä eristettiin >1 lajia. Tätä määritelmää käytettäessä hieman suurempi osa (31 % ) potilaspopulaatiostamme, jonka veriviljelystä oli eristetty ⩾1 gramnegatiivista lajia, sairasti polymikrobista bakteremiaa.

Kahdeksalla (19 %) 47:stä potilaasta polymikrobisen bakteremian aiheutti kaksi eri gramnegatiivista sauvaa. Muut tutkijat havaitsivat ⩾2 gramnegatiivisten sauvojen aiheuttaman bakteeriperäisen bakteremian vastaavanlaiseksi 9-28 %:lla potilaista, joilla oli polymikrobinen bakteremia . Tutkimuspopulaatiossamme gramnegatiivisen polybakteeriperäisen bakteremian episodit olivat yhtä yleisiä kuin kahden gramnegatiivisen sauvalajin aiheuttaman bakteremian episodit (6,5 % vs. 5,8 %).

Riskitekijät. Vain muutama polyklonaalisen bakteremian tapaus on raportoitu . Näin ollen polyklonaalisen bakteremian riskitekijöistä ei ollut saatavilla tietoa. Tutkimuspopulaatiossamme bakteremian aiheuttanut organismi oli ainoa merkittävä riskitekijä, joka liittyi polyklonaaliseen bakteremiaan.

Tulos. Yksikään tutkimistamme potilaista, joilla oli polyklonaalinen bakteremia, ei kuollut bakteremiaepisodiin. Tämä ei eronnut merkittävästi monoklonaalista bakteremiaa sairastaneiden potilaiden ja polymikrobista bakteremiaa sairastaneiden potilaiden alhaisesta kuolleisuudesta. Muissa tutkimuksissa on havaittu, että potilailla, joilla oli polymikrobinen bakteremiaepisodi, oli korkeampi kuolleisuus kuin potilailla, joilla oli monomikrobinen bakteremiaepisodi . Niiden potilaiden määrä, joilla oli dokumentoitu polyklonaalinen bakteeremia, saattaa edelleen olla liian pieni, jotta voitaisiin tehdä johtopäätöksiä polyklonaaliseen bakteeremiaan liittyvästä kuolleisuudesta.

Potilaat, joilla oli polyklonaalinen bakteeremia, viipyivät sairaalassa pidempään bakteerioireyhtymän jälkeen ja saivat laajemman antibioottihoidon kuin potilaat, joilla oli monoklonaalinen bakteeremia. Pienen potilasryhmämme vuoksi emme kuitenkaan pystyneet analysoimaan, johtuivatko pidempi sairaalassaoloaika ja laajempi hoito polyklonaalisesta bakteremiasta vai potilaiden perussairaudesta.

Mikrobiologia. Oli silmiinpistävää, että lähes neljännes kaikista ei-fermentoivien sauvojen aiheuttamista bakteremiaepisodeista oli polyklonaalisia. Emme tutkineet aiheuttavien organismien virulenssitekijöitä, mutta vaikuttaa mahdolliselta, että joillakin organismeilla (esim. ei-fermentoivilla sauvoilla) on erityisominaisuuksia, jotka edistävät polyklonaalisen bakteremian kehittymistä.

Vähän puolet polyklonaalisen bakteeriepidemian episodeista johtui bakteerikannoista, joilla oli erilaiset mikrobilääkeherkkyysprofiilit. Muissa polyklonaalisia infektioita koskevissa raporteissa puolen potilaiden parittaisilla isolaateilla oli myös erilaiset mikrobilääkeherkkyysmallit . Näin ollen laboratoriokäytäntö, jossa samasta veriviljelystä tunnistetaan ja testataan morfologialtaan erityyppisiä isolaatteja, on selvästi perusteltu. Jos mikrobiologit testaavat vain yhden herkän kannan, joka on eristetty potilaasta, jolla on polyklonaalinen bakteremiaepisodi, seuraava hoito saattaa valita resistentin kannan. Tämä voitaisiin tulkita virheellisesti resistenssin kehittymiseksi antibioottihoidon aikana, vaikka resistenssin de novo hankkiminen on harvinaista, sillä sitä esiintyy <10 %:ssa relapseista.

Johtopäätöksenä voidaan todeta, että polyklonaalinen bakteremia saattaa lopputuloksen suhteen muistuttaa enemmän polymikrobista bakteremiaa kuin monoklonaalista bakteremiaa. Siksi bakteerien lopputulosta koskevissa jatkotutkimuksissa polyklonaalista bakteremiaa sairastavat potilaat on ehkä analysoitava erikseen.

Kiitokset

Kiitämme Dagmar Löffleriä erinomaisesta teknisestä avusta genotyypin määrityksessä.