Free Press

Abstract

Frekvensen av, riskfaktorerna för och utfallet av polyklonal gramnegativ bakteriemi är fortfarande okända. Vi undersökte dem i en prospektiv kohortstudie av patienter för vilka en blododling gav ⩾1 art av gramnegativ aerob stav. För varje patient utfördes pulsed field gel electrophoresis (PFGE) på 4 kolonier av varje morfologisk typ. Episoder av bakteriemi betraktades som polyklonala om de orsakades av >1 PFGE-typ av samma art. Tio (6,5 %) av 153 undersökta patienter hade polyklonal bakteriemi. Bakteriemi som berodde på icke-fermenterande stavar var den enda signifikanta riskfaktorn för polyklonal bakteriemi. Komplikationer var lika vanliga i alla patientgrupper. Patienter med polyklonal bakteriemi fick dock mer omfattande antibiotikabehandling än patienter med monoklonal bakteriemi. Nästan 20 % av episoderna av bakteriemi som berodde på icke-fermenterande stavar var polyklonala, men det är fortfarande oklart varför icke-fermenterande stavar var mer benägna att orsaka polyklonal bakteriemi än andra gramnegativa stavar.

Gramnegativ bakteriemi är en allvarlig infektion med en uppskattad rå dödlighet på 20-50 % . Därför har riskfaktorer för utveckling av sepsis, sjukdomens naturalhistoria och framför allt behandlingen studerats ingående. Moderna molekylära verktyg har sällan använts för att studera sepsis . I några av de senare studierna har episoder av bakteriemi på grund av >1 genotyp av samma art beskrivits. Arbeit et al. använde termen ”polyklonal bakteriemi” för att beskriva dessa episoder av bakteriemi.

En tidigare retrospektiv studie visade att patienter som hade polyklonal gramnegativ bakteriemi oftare hade allvarliga underliggande tillstånd än patienter som hade monoklonal bakteriemi . Dessutom var det fler patienter som hade polyklonal bakteriemi som dog av bakteriemi. Den retrospektiva studiedesignen kan dock ha varit utsatt för betydande bias. Därför utförde vi en prospektiv kohortstudie för att uppskatta frekvensen av polyklonal bakteremi och för att undersöka riskfaktorer för och utfallet av polyklonal bakteremi.

Patienter och metoder

Patienter. Universitätsklinikum Benjamin Franklin är ett 1300-sängars tertiärvårdssjukhus med ∼34 000 intagningar per år. Alla patienter ingick i studien som hade ⩾1 art av aerobt växande gramnegativa gnagare isolerad från ⩾1 blododling insamlad under perioden augusti 1996-juli 1997.

En utredare, som var blind för typningsresultaten, sammanställde följande uppgifter från varje patients journal: ålder, kön, sjukhus där de behandlades, underliggande sjukdomar, den underliggande sjukdomens svårighetsgrad enligt McCabe- och Jackson-kriterierna (snabbt dödlig, förväntas avlida inom 12 månader; slutligen dödlig, förväntas leva >12 månader men avlida inom 4 år; icke-dödlig, förväntas leva >4 år) , Karnofsky-poäng , poäng för akut fysiologi och kronisk hälsovårdsutvärdering (APACHE II), källa till bakteriemi, komplikationer, terapi och utfall.

Eftersom den ursprungliga studien som beskrev APACHE II-poängen inte omfattade barn, beräknades poängen endast för personer i åldern >16 år. Uppgifter samlades in om möjliga riskfaktorer för bakteriemi, inklusive följande: utförande av operativa ingrepp, behov av hemodialys, förekomst av främmande kroppar och/eller placering av intravaskulära katetrar eller urinkatetrar samt behov av mekanisk ventilation i ⩾24 timmar. Ett kroppsstället ansågs vara källan till bakteriemi om samma bakterieart isolerades från det stället och från blodkulturen eller om en lokal infektion diagnostiserades med hjälp av radiologi, genom sonografi eller under kirurgiska ingrepp. Sepsiskriterierna som definierats av konsensuskonferensen mellan American College of Chest Physicians och Society of Critical Care Medicine användes för att utvärdera patienternas systemiska reaktioner på bakteriemi. Man gick igenom journalerna för att avgöra om patienten utvecklade någon av följande komplikationer: septisk chock, adult respiratory distress syndrome, njursvikt, disseminerad intravaskulär koagulation, multiorgansvikt eller dödsfall till följd av bakteriemi. Varaktigheten av antimikrobiell behandling definierades som tidsperioden från den första dagen av antimikrobiell behandling till den sista behandlingsdagen. För varje patient beräknades det totala antalet dagar med antibiotikabehandling genom att addera behandlingstiden för alla antimikrobiella medel som patienten fick; profylaktisk antimikrobiell behandling ingick inte i beräkningen.

Organismer. Mikrobiologilaboratoriet (vid Universitätsklinikum Benjamin Franklin) använde buljongblodkulturer för att behandla blodprover (Septicheck; Becton Dickinson). Från blodkulturer som hade odlat gramnegativa stavar bearbetades 4 kolonier av varje morfologisk typ vidare. API 20E- och API 20NE-systemen (bioMérieux) användes för att identifiera isolaten till artnivå. Isolaten förvarades frysta vid -70°C i glycerinbuljong.

Molekylär typning. Den pulsed field gel electrophoresis (PFGE) metod som beskrivs av Pfaller et al. användes för att typbestämma isolaten. Efter att ha passerat varje isolat minst två gånger på blodagar inokulerades kolonierna i tryptikas sojabuljong, och kulturerna inkuberades över natten. Bakterierna bäddades in i agaros och det kromosomala DNA:t smältes med lämpligt restriktionsenzym: XbaI för Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa och Xanthomonas maltophilia, SpeI för Enterobacter-arter, Klebsiella-arter, Proteus-arter, Serratia marcescens och andra Enterobacteriaceae, SmaI för Haemophilus influenzae och AscI för Acinetobacter-arter. Fragmenten separerades med PFGE och gelerna färgades med ethidiumbromid. Om alla större och mindre band stämde exakt överens klassificerades isolaten som identiska. Om minst 90 % men <100 % av banden överensstämde (dvs. 1-3 band skiljde sig åt) ansågs isolaten vara likartade. Om <90 % av banden överensstämde (dvs. >3 band skiljde sig åt) betraktades isolaten som olika stammar. En bakteremi definierades som polyklonalt om ⩾2 olika stammar av samma gramnegativa art identifierades i en enda blododling.

Känslighetstestning. Antimikrobiell känslighet testades med hjälp av mikrobrotsutspädning med hjälp av brytpunktsmetoden. Med hjälp av mikrotiterplattor och medier som vi framställde (IsoSensitest bouillon; Unipath) testade vi isolatens känslighet för följande antimikrobiella medel: ampicillin, ampicillin-sulbactam, piperacillin, mezlocillin, cefotiam, cefotaxim, ceftriaxon, cefaclor, ceftazidim, imipenem, meropenem, trimetoprim-sulfametoxazol, gentamicin, tobramycin, ofloxacin, ciprofloxacin, tetracyklin, amikacin och fosfomycin. Antibiotikaresistensprofilerna hos de stammar med olika PFGE-typer som erhållits från samma patient jämfördes. För två PFGE-typer krävdes en skillnad i tolkningskategorin (mottaglig respektive resistent) för ⩾1 antibiotikum för att antibiotikaprofilerna skulle betraktas som olika.

Statistisk analys. Om en patients journal saknade uppgifter för >40 % av kategorierna eller om vi inte kunde typbestämma blododlingsisolaten uteslöts patienten från analysen. Vi använde antingen χ2-testet eller Fishers exakta test för att utvärdera skillnader mellan kategoriska variabler och Mann-Whitney U-testet, för att utvärdera skillnader mellan kontinuerliga variabler (SPSS). Vi satte α till 0,05, och vi utförde 2-sidig testning.

Resultat

Under studieperioden hade 169 patienter en episod av gramnegativ bakteriemi. Sexton patienter exkluderades från vidare analys, 9 patienter eftersom data saknades för >40 % av kategorierna och 7 patienter eftersom vi inte kunde typbestämma blododlingsisolaten. Patienterna med saknade uppgifter överfördes till andra sjukhus kort efter det att ett blodprov tagits för odling; därför saknades de flesta uppgifter i journalerna. De uteslutna patienterna skilde sig inte från de inkluderade patienterna med avseende på ålder, kön, sjukhustjänst där de behandlades eller den mikrobiella art som orsakade episoden av bakteriemi.

Av de 153 patienter som ingick i analysen hade 47 patienter polymikrobiell bakteriemi. Episoderna av polymikrobiell bakteriemi orsakades av kombinationer av gramnegativa stavar och grampositiva kokker (koagulasnegativa stafylokocker, enterokocker eller Staphylococcus aureus) hos 27 patienter. Vissa patienter hade polymikrobiell bakteriemi orsakad av kombinationer av gramnegativa stavar och svampar (2 patienter), gramnegativa stavar och olika anaeroba organismer (6 patienter) eller gramnegativa och grampositiva stavar (3 patienter). Nio patienter hade en polymikrobiell bakteriemi som berodde på två olika gramnegativa arter. Därför fanns 162 subkulturerade isolat av gramnegativa stavar tillgängliga för typning. Escherichia coli, Klebsiella species och Enterobacter species var de mest frekvent isolerade gramnegativa arterna (tabell 1). Tio episoder av bakteriemi (6,5 %) var polyklonala – det vill säga episoderna orsakades av två PFGE-typer av samma art. Fem av de patienter som hade polyklonal bakteriemi hade också polymikrobiell bakteriemi. Episoder av polyklonal bakteriemi var betydligt oftare orsakade av icke-fermenterande stavar än av monoklonala eller polymikrobiella bakterier.

Patienter med polyklonal bakteriemi jämfördes med patienter med monoklonal bakteriemi och med patienter med polymikrobiell bakteriemi. De 5 patienter som hade både polymikrobiell och polyklonal bakteremi exkluderades från analysen för att undvika felklassificeringsbias. Patienter som hade polyklonal bakteriemi hade samma fördelning av ålder, kön och antal underliggande sjukdomar som patienter som hade monoklonal bakteriemi och patienter som hade polymikrobiell bakteriemi (tabell 2). Svårighetsgraden och prognosen för underliggande sjukdomar var likartad i alla patientgrupper.

För alla patientgrupper var mer än hälften av bakterieemiepisoderna sjukhusförvärvade, och ∼10 av dem förvärvades under behandling på en intensivvårdsavdelning. Den genomsnittliga sjukhusvistelsen innan bakteriemi utvecklades var längre för patienter som hade polyklonal bakteriemi (17 dagar) än för patienter som hade monoklonal bakteriemi (11 dagar) och för patienter som hade polymikrobiell bakteriemi (9 dagar); denna skillnad var dock inte signifikant. I alla patientgrupper var andelen patienter som var mekaniskt ventilerade eller som hade placerat en central ven- eller urinkateter liknande. Urinvägarna var den vanligaste källan till bakteriemi hos patienter som hade monoklonal eller polyklonal bakteriemi. Bland patienter som hade polymikrobiell bakteriemi var intraabdominella processer (t.ex. divertikulit) den vanligaste källan till bakteriemi.

Nästan alla patienter hade symtom under sin episod av bakteriemi och uppfyllde kriterierna för sepsis (tabell 3). Frekvensen av komplikationer under bakteriemepisoden var låg i alla patientgrupper, och endast 10 av patienterna som hade monoklonal bakteriemi och 12 av patienterna som hade polymikrobiell bakteriemi dog inom 7 dagar efter den första positiva blododlingen. Ingen av de patienter som hade polyklonal bakteriemi dog av bakteriemi.