Free Press

Abstract

Częstość występowania, czynniki ryzyka i wynik poliklonalnej bakteriemii gram-ujemnej są nadal nieznane. Zbadaliśmy je w prospektywnym badaniu kohortowym pacjentów, u których posiew krwi dał wynik ⩾1 gatunku gram-ujemnego tlenowego prątka. U każdego pacjenta wykonano elektroforezę w żelu z polem pulsacyjnym (PFGE) na 4 koloniach każdego typu morfologicznego. Epizody bakteriemii uznawano za poliklonalne, jeśli były wywołane przez >1 typ PFGE tego samego gatunku. Dziesięciu (6,5%) spośród 153 badanych pacjentów miało bakteriemię poliklonalną. Bakteriemia wywołana przez pałeczki niefermentujące była jedynym istotnym czynnikiem ryzyka wystąpienia bakteriemii poliklonalnej. Powikłania występowały równie często we wszystkich grupach pacjentów. Jednakże pacjenci z bakteriemią poliklonalną otrzymywali szerszą antybiotykoterapię niż pacjenci z bakteriemią monoklonalną. Prawie 20% epizodów bakteriemii wywołanej przez pałeczki niefermentujące miało charakter poliklonalny, ale pozostaje niejasne, dlaczego pałeczki niefermentujące częściej wywoływały bakteriemię poliklonalną niż inne pałeczki gram-ujemne.

Bakteriemia gram-ujemna jest poważnym zakażeniem o szacowanej surowej śmiertelności 20%-50%. Dlatego też czynniki ryzyka rozwoju sepsy, historia naturalna choroby, a zwłaszcza terapia są przedmiotem intensywnych badań. Nowoczesne narzędzia molekularne rzadko były wykorzystywane do badania sepsy. W niektórych z późniejszych badań opisywano epizody bakteriemii spowodowanej genotypem >1 tego samego gatunku. Arbeit i wsp. użyli terminu „bakteriemia poliklonalna” do opisania tych epizodów bakteriemii.

Wcześniejsze badanie retrospektywne ujawniło, że pacjenci, którzy mieli poliklonalną bakteriemię gram-ujemną, częściej mieli poważne choroby podstawowe niż pacjenci, którzy mieli bakteriemię monoklonalną . Ponadto więcej pacjentów, którzy mieli bakteriemię poliklonalną, zmarło z powodu bakteriemii. Jednak retrospektywny projekt badania mógł być podatny na znaczną tendencyjność. Dlatego przeprowadziliśmy prospektywne badanie kohortowe w celu oszacowania częstości występowania bakteriemii poliklonalnej oraz zbadania czynników ryzyka i wyniku bakteriemii poliklonalnej.

Pacjenci i metody

Pacjenci. Universitätsklinikum Benjamin Franklin jest 1300-łóżkowym szpitalem opieki zdrowotnej z ∼34 000 przyjęć rocznie. Do badania włączono wszystkich pacjentów, u których w okresie od sierpnia 1996 r. do lipca 1997 r. wyizolowano z posiewu krwi ⩾1 gatunek tlenowo rosnącej pałeczki Gram-ujemnej.

Jeden badacz, który był ślepy na wyniki typowania, wyabstrahował następujące dane z dokumentacji medycznej każdego pacjenta: wiek, płeć, usługa szpitalna, w której byli leczeni, choroby podstawowe, ciężkość choroby podstawowej oceniana według kryteriów McCabe’a i Jacksona (szybko śmiertelna, oczekuje się, że umrze w ciągu 12 miesięcy; ostatecznie śmiertelna, oczekuje się, że będzie żyła >12 miesięcy, ale umrze w ciągu 4 lat; nie śmiertelna, oczekuje się, że będzie żyła >4 lat) , wynik Karnofsky’ego , ostra fizjologia i przewlekła ocena zdrowia (APACHE II) wynik , źródło bakteriemii, powikłania, terapia i wynik.

Ponieważ oryginalne badanie opisujące wynik APACHE II nie obejmowało dzieci, wynik obliczono tylko dla osób w wieku >16 lat. Zbierano dane dotyczące możliwych czynników ryzyka bakteriemii, w tym: wykonywanie zabiegów operacyjnych; konieczność hemodializy; obecność ciał obcych i/lub założenie cewników wewnątrznaczyniowych lub moczowych; konieczność wentylacji mechanicznej przez ⩾24 h. Miejsce ciała uznawano za źródło bakteriemii, jeśli ten sam gatunek bakterii wyizolowano z tego miejsca i z posiewu krwi lub jeśli miejscowe zakażenie rozpoznano radiologicznie, za pomocą sonografii lub podczas zabiegów chirurgicznych. Kryteria sepsy zdefiniowane przez konferencję konsensusu American College of Chest Physicians i Society of Critical Care Medicine zostały wykorzystane do oceny ogólnoustrojowej odpowiedzi pacjentów na bakteriemię. Dokonano przeglądu dokumentacji medycznej w celu ustalenia, czy u pacjenta wystąpiło którekolwiek z następujących powikłań: wstrząs septyczny, zespół zaburzeń oddechowych u dorosłych, niewydolność nerek, rozsiane wykrzepianie wewnątrznaczyniowe, niewydolność wielonarządowa lub zgon z powodu bakteriemii. Czas trwania terapii antybiotykowej był definiowany jako okres od pierwszego dnia terapii antybiotykowej do ostatniego dnia terapii. Dla każdego pacjenta całkowita liczba dni antybiotykoterapii została obliczona przez zsumowanie czasu trwania terapii dla wszystkich środków przeciwdrobnoustrojowych, które otrzymał pacjent; profilaktyczna terapia przeciwdrobnoustrojowa nie została uwzględniona w obliczeniach.

Organizmy. Laboratorium mikrobiologiczne (w Universitätsklinikum Benjamin Franklin) stosowało posiewy krwi w bulionie do przetwarzania próbek krwi (Septicheck; Becton Dickinson). Z posiewów krwi, w których wyhodowano pałeczki Gram-ujemne, przetwarzano dalej po 4 kolonie z każdego typu morfologicznego. Systemy API 20E i API 20NE (bioMérieux) zostały użyte do identyfikacji izolatów do poziomu gatunku. Izolaty przechowywano w stanie zamrożonym w temperaturze -70°C w bulionie glicerynowym.

Typowanie molekularne. Do typowania izolatów zastosowano metodę elektroforezy w żelu z pulsującym polem (PFGE) opisaną przez Pfallera i wsp. Po co najmniej dwukrotnym podaniu każdego izolatu na agar z krwią, kolonie zaszczepiano do bulionu sojowego z trypticazą, a hodowle inkubowano przez noc. Bakterie osadzano w agarozie, a chromosomalne DNA trawiono odpowiednim enzymem restrykcyjnym: XbaI dla Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa i Xanthomonas maltophilia; SpeI dla Enterobacter species, Klebsiella species, Proteus species, Serratia marcescens i innych Enterobacteriaceae; SmaI dla Haemophilus influenzae; oraz AscI dla Acinetobacter species. Fragmenty były rozdzielane metodą PFGE, a żele barwiono bromkiem etydyny. Jeśli wszystkie główne i mniejsze pasma pasowały do siebie dokładnie, izolaty klasyfikowano jako identyczne. Jeśli co najmniej 90%, ale <100% pasm pasowało do siebie (tj. 1-3 pasma różniły się), izolaty uznawano za podobne. Jeśli <90% pasm pasowało do siebie (tj. >3 pasma różniły się), izolaty uznawano za różne szczepy. Bakterię określano jako poliklonalną, jeśli w jednej hodowli krwi zidentyfikowano ⩾2 różne szczepy tego samego gatunku gram-ujemnego.

Testowanie wrażliwości. Wrażliwość na środki przeciwdrobnoustrojowe badano metodą rozcieńczania mikropłytek z zastosowaniem metody punktu krytycznego. Stosując płytki mikrotitracyjne i przygotowane przez nas podłoża (bulion IsoSensitest; Unipath), badaliśmy wrażliwość izolatów na następujące środki przeciwdrobnoustrojowe: ampicylinę, ampicylinę-sulbaktam, piperacylinę, mezlocylinę, cefotiam, cefotaksym, ceftriakson, cefaklor, ceftazydym, imipenem, meropenem, trimetoprim-sulfametoksazol, gentamycynę, tobramycynę, ofloksacynę, ciprofloksacynę, tetracyklinę, amikacynę i fosfomycynę. Porównywano profile antybiotykooporności szczepów o różnych typach PFGE uzyskanych od tego samego pacjenta. Dla dowolnych 2 typów PFGE wymagana była różnica w kategorii interpretacyjnej (wrażliwy vs. oporny) dla ⩾1 antybiotyku, aby profile antybiotykowe zostały uznane za różne.

Analiza statystyczna. Jeśli w dokumentacji medycznej pacjenta brakowało danych dla >40% kategorii lub jeśli nie byliśmy w stanie określić typu izolatów z hodowli krwi, pacjent był wykluczany z analizy. Do oceny różnic między zmiennymi kategorycznymi zastosowaliśmy test χ2 lub dokładny test Fishera, a do oceny różnic między zmiennymi ciągłymi test U Manna-Whitneya (SPSS). Ustaliliśmy α na poziomie 0,05 i przeprowadziliśmy testy 2-spadkowe.

Wyniki

W okresie objętym badaniem u 169 pacjentów wystąpił epizod bakteriemii gram-ujemnej. Szesnastu pacjentów zostało wykluczonych z dalszej analizy, 9 pacjentów z powodu braku danych dla >40% kategorii, a 7 pacjentów, ponieważ nie byliśmy w stanie określić typu izolatów z hodowli krwi. Pacjenci z brakującymi danymi zostali przeniesieni do innych szpitali wkrótce po uzyskaniu próbki krwi na posiew; dlatego większość danych brakowało w dokumentacji medycznej. Wykluczeni pacjenci nie różnili się od włączonych pacjentów pod względem wieku, płci, usług szpitalnych, w których byli leczeni, lub gatunków bakterii, które spowodowały epizod bakteriemii.

Z 153 pacjentów, którzy zostali włączeni do analizy, 47 pacjentów miało bakteriemię polimikrobową. Epizody bakteriemii wielobakteryjnej były spowodowane przez kombinacje gram-ujemnych prętów i gram-dodatnich kokcytów (gronkowce koagulazo-ujemne, enterokoki lub Staphylococcus aureus) u 27 pacjentów. Niektórzy pacjenci mieli bakteriemię wielobakteryjną spowodowaną kombinacją pałeczek gram-ujemnych i grzybów (2 pacjentów), pałeczek gram-ujemnych i różnych organizmów beztlenowych (6 pacjentów) lub pałeczek gram-ujemnych i gram-dodatnich (3 pacjentów). Dziewięciu pacjentów miało polimikrobową bakteriemię spowodowaną przez 2 różne gatunki gram-ujemne. W związku z tym do typowania dostępne były 162 izolaty pałeczek Gram-ujemnych. Escherichia coli, Klebsiella species i Enterobacter species były najczęściej izolowanymi gatunkami gram-ujemnymi (tabela 1). Dziesięć epizodów bakteriemii (6,5%) było poliklonalnych – to znaczy, że epizody były spowodowane przez 2 typy PFGE tego samego gatunku. Pięciu z pacjentów, u których wystąpiła bakteriemia poliklonalna, miało również bakteriemię polimikrobiologiczną. Epizody bakteriemii poliklonalnej były istotnie częściej spowodowane przez prątki niefermentujące niż przez bakteriemię monoklonalną lub polimikrobiologiczną.

Pacjentów z bakteriemią poliklonalną porównano z pacjentami z bakteriemią monoklonalną oraz z pacjentami z bakteriemią polimiklonalną. 5 pacjentów, którzy mieli zarówno bakteriemię polimikrobową, jak i poliklonalną, zostało wykluczonych z analizy, aby uniknąć błędu klasyfikacji. Pacjenci, którzy mieli bakteriemię poliklonalną, mieli taki sam rozkład wieku, płci i liczby chorób podstawowych, jak pacjenci, którzy mieli bakteriemię monoklonalną i ci, którzy mieli bakteriemię polimikrobową (tabela 2). Ciężkość i rokowanie chorób podstawowych były podobne we wszystkich grupach pacjentów.

W przypadku wszystkich grup pacjentów, ponad połowa epizodów bakteriemii została nabyta w szpitalu, a ∼10 zostało nabytych podczas leczenia na oddziale intensywnej terapii. Średni czas pobytu w szpitalu przed wystąpieniem bakteriemii był dłuższy u chorych z bakteriemią poliklonalną (17 dni) niż u chorych z bakteriemią monoklonalną (11 dni) i u chorych z bakteriemią polimikrobiologiczną (9 dni), jednak różnica ta nie była istotna. We wszystkich grupach chorych odsetek chorych wentylowanych mechanicznie lub z założonym centralnym cewnikiem żylnym lub moczowym był podobny. Drogi moczowe były najczęstszym źródłem bakteriemii wśród pacjentów, którzy mieli bakteriemię monoklonalną lub poliklonalną. Wśród pacjentów, którzy mieli bakteriemię polimikrobiologiczną, procesy wewnątrzbrzuszne (np. Zapalenie uchyłków) były najczęstszym źródłem bakteriemii.

Niemal wszyscy pacjenci byli objawowi podczas ich epizodu bakteriemii i spełniali kryteria sepsy (tabela 3). Częstość powikłań podczas epizodu bakteriemii była niska we wszystkich grupach pacjentów, a tylko 10 pacjentów, którzy mieli bakteriemię monoklonalną i 12 pacjentów, którzy mieli bakteriemię polimikrobiologiczną, zmarło w ciągu 7 dni od pierwszej dodatniej hodowli krwi. Żaden z pacjentów, którzy mieli bakteriemię poliklonalną, nie zmarł z powodu bakteriemii.

Pacjenci, którzy mieli bakteriemię poliklonalną, przebywali w szpitalu dłużej po epizodzie niż pacjenci z bakteriemią monoklonalną lub polimikrobową (średnia, 48 dni vs. 27 dni i 48 dni vs. 30 dni, odpowiednio); jednak to stowarzyszenie nie osiągnęło istotności statystycznej. Pacjenci z bakteriemią poliklonalną otrzymywali więcej antybiotyków i byli dłużej leczeni niż pacjenci z bakteriemią monoklonalną. Całkowita liczba dni antybiotykoterapii była istotnie wyższa dla pacjentów, którzy mieli bakteriemię poliklonalną niż dla tych, którzy mieli bakteriemię monoklonalną (P = .02). Leczenie antybiotykami nie różniło się istotnie między pacjentami, którzy mieli bakteriemię poliklonalną i pacjentami, którzy mieli bakteriemię polimikrobiologiczną.

Cztery z 10 par izolatów, które miały różne wzory PFGE, miały również różne wzory wrażliwości na środki przeciwdrobnoustrojowe. Wzorce te różniły się wrażliwością na 1-5 antybiotyków. We wszystkich tych przypadkach laboratorium mikrobiologiczne podawało wrażliwość bardziej opornego szczepu. Dlatego wszyscy pacjenci otrzymali odpowiednią terapię.

Dyskusja

Częstotliwość. Zgodnie z naszą wiedzą, częstość występowania poliklonalnej bakteriemii gram-ujemnej nie była wcześniej badana. Jednak kilku badaczy oceniało epizody bakteriemii polimikrobiologicznej. W związku z tym wiadomo, że odsetek epizodów bakteriemii, które są polimikrobowe waha się od 6% do 21%. Jednak wyniki tych badań są trudne do porównania, ponieważ badacze stosowali różne definicje bakteriemii wielopierwotniakowej. Ogólnie rzecz biorąc, większość badań zdefiniowała epizody bakteriemii wielopierwotniakowej jako te, w których >1 gatunek został wyizolowany z tej samej próbki krwi. Stosując tę definicję, nieco wyższy odsetek (31%) naszej populacji pacjentów, którzy mieli ⩾1 gatunek gram-ujemny wyizolowany z hodowli krwi, miał bakteriemię polimikrobową.

W 9 (19%) z 47 pacjentów, bakteriemia polimikrobowa była spowodowana przez 2 różne pręty gram-ujemne. Inni badacze stwierdzili podobną częstość bakteriemii spowodowanej przez ⩾2 prątki gram-ujemne u 9%-28% pacjentów z bakteriemią polimikrobiologiczną. W naszej badanej populacji epizody bakteriemii poliklonalnej wywołanej przez 2 gatunki gram-ujemnych pałeczek były równie częste jak epizody bakteriemii wywołanej przez 2 gatunki gram-ujemnych pałeczek (odpowiednio 6,5% vs 5,8%).

Czynniki ryzyka. Opisano tylko kilka przypadków bakteriemii poliklonalnej. W związku z tym brak było informacji na temat czynników ryzyka wystąpienia bakteriemii poliklonalnej. W naszej populacji badawczej organizm wywołujący bakteriemię był jedynym znaczącym czynnikiem ryzyka związanym z bakteriemią poliklonalną.

Wynik. Żaden z badanych przez nas pacjentów, u których wystąpiła bakteriemia poliklonalna, nie zmarł z powodu epizodu bakteriemii. Nie różniło się to znacząco od niskiej śmiertelności wśród pacjentów, którzy mieli bakteriemię monoklonalną i wśród tych, którzy mieli bakteriemię polimikrobiologiczną. W innych badaniach stwierdzono, że pacjenci z epizodami bakteriemii polimikrobowej mieli wyższą śmiertelność niż pacjenci z epizodami bakteriemii monomikrobowej . Liczba pacjentów z udokumentowaną bakteriemią poliklonalną nadal może być zbyt mała, aby wyciągnąć wnioski dotyczące śmiertelności związanej z bakteriemią poliklonalną.

Pacjenci, którzy mieli bakteriemię poliklonalną, pozostali w szpitalu przez dłuższy czas po ich epizodzie bakteriemii i otrzymali bardziej rozległą antybiotykoterapię niż pacjenci, którzy mieli bakteriemię monoklonalną. Jednak nasza mała grupa pacjentów nie pozwoliła nam przeanalizować, czy dłuższy pobyt w szpitalu i bardziej rozległa terapia wynikały z bakteriemii poliklonalnej lub z choroby podstawowej pacjentów.

Mikrobiologia. Uderzające było to, że prawie jedna czwarta wszystkich epizodów bakteriemii z powodu niefermentujących prątków była poliklonalna. Nie badaliśmy czynników wirulencji organizmów sprawczych, ale wydaje się możliwe, że niektóre organizmy (np. Niefermentujące prątki) mają specjalne cechy, które promują rozwój bakteriemii poliklonalnej.

Niemal połowa epizodów bakteriemii poliklonalnej była spowodowana przez szczepy bakteryjne, które miały różne profile wrażliwości na środki przeciwdrobnoustrojowe. W innych doniesieniach o infekcjach poliklonalnych, sparowane izolaty od połowy pacjentów miały również różne wzory wrażliwości na środki przeciwdrobnoustrojowe . Dlatego też praktyka laboratoryjna polegająca na identyfikowaniu i badaniu izolatów o różnych typach morfologicznych z tej samej hodowli krwi ma wyraźne zalety. Jeśli mikrobiolodzy badają tylko 1 wrażliwy szczep wyizolowany od pacjenta z epizodem bakteriemii poliklonalnej, terapia, która następuje potem może selekcjonować szczep oporny. Może to być błędnie interpretowane jako rozwój oporności podczas antybiotykoterapii, mimo że nabycie oporności de novo jest rzadkim przypadkiem, występującym w <10% nawrotów .

Podsumowując, bakteriemia poliklonalna może być bardziej podobna do bakteriemii polimikrobowej niż do bakteriemii monoklonalnej w odniesieniu do wyniku. Dlatego w dalszych badaniach nad wynikami bakteriemii pacjenci, którzy mają bakteriemię poliklonalną, mogą być analizowani oddzielnie.

Podziękowania

Dziękujemy Dagmar Löffler za doskonałą pomoc techniczną przy genotypowaniu.

Figures and Tables

.