Επιδημιολογική διερεύνηση λοιμώξεων από gram αρνητικά βακτήρια που παράγουν καρβαπενεμάσες

Abstract

The aim of this study was to examine the epidemiology of colonization and infections with carbapenemase – producing Enterobacteriaceae (CPE) strains in intensive care unit (ICU), to plan control intervention measures and assess their effectiveness on management of CPE colonization, and to investigate and evaluate comparatively screening cultures methods for rapid and direct detection of CPE strains from clinical specimens.During the first six-month study period rectal swabs were obtained weekly from 80 patients hospitalized in ICU of the General Hospital of Nikea-Piraeus “St. Panteleimon” and examined for CPE, 46 ICU health-care workers examined for hand CPE colonization and environmental samples were collected at the ICU for CPE detection. Epidemiological and clinical data were collected, also. Control intervention measures including active CPE surveillance were implemented assiduously after the ICU closing and its decontamination.During the second study period, the performance of a prototype chromogenic medium (chromID CARBA) was evaluated and compared with media tested by four other screening methods: (i) overnight selective enrichment in 5 ml tryptic soy broth with a 10-μg ertapenem disk followed by plating onto MacConkey agar (CDC-TS), (ii) short selective enrichment in 9 ml brain heart infusion broth with a 10-μg ertapenem disk followed by plating onto chromID ESBL medium (ESBL-BH), (iii) direct plating onto chromID ESBL, and (iv) direct plating onto MacConkey agar supplemented with meropenem (1μg/ml) (MCM). The screening methods were applied to detect CPE in 200 rectal swab specimens taken from different hospitalized patients in ICU and medical wards. At the first study period, the rectal swabs, the swabs collected from healthcare workers hands, and the environmental swabs were directly cultured onto MacConkey agar followed by culture onto MacConkey agar supplemented with ertapenem (0.5, 1 and 2μg/ml). Identification and antimicrobial susceptibility were performed by the Vitek 2 system. At the second study period, carbapenem MICs were checked by Etest, also. Carbapenemase production was confirmed using the modified Hodge test, combined-disk tests, and PCR assays. 36/80 (45.0%) ICU patients were colonized with a total of 130 CPE strains, mainly carbapenemase producing K. pneumoniae (CP-Κp). 7/80 (8.8%) were found colonized at the ICU admission, while 29/41 (70,7%) patients who stayed >1 week in ICU became colonized during their ICU stay. The main risk factors of CPE enteric carriage were prolonged hospitalization, previous antimicrobial usage, presence of central catheter line, mechanical ventilation and high APACHE II score at patient admission and male gender. 19/36 (52,8%) colonized patients were infected by CPE strains, occurred mostly respiratory and bloodstream infections and their overall mortality was estimated at 42,1%. Only one CP-Κp strain was recovered from healthcare workers hands, while 10 CPE strains, mainly CP-Kp, were detected in environmental swabs. The patients who hospitalized in ICU during the post-intervention period revealed a late colonization with CPE compared to patients hospitalized previously (36.4% and 82.4% of patients were colonized at the first week of staying, respectively; P=0.013). Moreover, there was a decline of the incidence of new colonized cases in the postintervention period but not to a signicant level. The necessity of the strict discipline in control measures was combined with the usefulness of rapid CPE detection. During the comparative evaluation of the five screening cultures methods 133 presumptive CPE strains were detected, totally. Phenotypic and genotypic assays confirmed 92 strains to be CPE (56 KPC-positive Klebsiella pneumoniae, 29 VIM-positive K. pneumoniae, and 7 KPC-positive Enterobacter aerogenes strains) recovered from 73 patients, while the remaining 41 strains were confirmed to be CPE negative (19 ESBL producers and 22 non-fermenters). chromID CARBA, ESBL-BH, and chromID ESBL exhibited the highest sensitivity (92.4%), followed by CDC-TS and MCM (89.1%) (P=0.631). The specificity was greater for chromID CARBA (96.9%) and ESBL-BH (93.2%) than for CDC-TS (86.4%), MCM (85.2%), and chromID ESBL (84.7%) (P=0.014).In conclusion, ICU patients are at a high risk of colonization and infections with CPE strains, with a high rate of mortality as shown by this study. The possibility of colonization with these strains is increasing as long as the patient staying in ICU. There is increasing evidence that environmental colonization may play a significant role in the transmission of CPE in ICU. Τhe strict discipline in control measures, such as active CPE surveillance, combined with ICU closing and decontamination, may be effective in delay of colonization and, therefore, of appearance of invasive infections by these strains. This is the first study which showed that chromID CARBA was found to be a rapid and accurate culture screening method for CPE active surveillance.

Σκοπός της παρούσης διδακτορικής διατριβής αποτέλεσε η επιδημιολογική μελέτη του αποικισμού και των λοιμώξεων από στελέχη Enterobacteriaceae που παράγουν καρβαπενεμάσες (CPE) στη Μονάδα Εντατικής Θεραπείας (ΜΕΘ) Τριτοβάθμιου Νοσοκομείου, ο σχεδιασμός και η αξιολόγηση της αποτελεσματικότητάς μέτρων πρόληψης, καθώς και η διερεύνηση και συγκριτική αξιολόγηση καλλιεργητικών μεθόδων για την ταχεία ανίχνευση CPE στελεχών απευθείας από κλινικά δείγματα.Κατά το πρώτο στάδιο της μελέτης, διάρκειας έξι μηνών, πραγματοποιήθηκε έλεγχος αποικισμού με CPE με λήψη ορθικού δείγματος εβδομαδιαίως σε συνολικά 80 ασθενείς της ΜΕΘ του Γ.Ν.Ν. Π. «Άγιος Παντελεήμων», έλεγχος αποικισμού με CPE των χεριών 46 ατόμων του προσωπικού της ΜΕΘ και έλεγχος αποικισμού με CPE του περιβάλλοντός της. Επιδημιολογικά και κλινικά δεδομένα κατεγράφησαν όλο το ανωτέρω διάστημα. Επιπλέον, εφαρμόσθηκαν συγκεκριμένα μέτρα ελέγχου αποικισμού και λοιμώξεων, πλέον του καθιερωμένου κλεισίματος και απολύμανσης της ΜΕΘ, και αξιολογήθηκε η αποτελεσματικότητά τους. Κατά το δεύτερο στάδιο της μελέτης συλλέχθησαν δείγματα ορθικού επιχρίσματος από 200 ασθενείς του Νοσοκομείου (ΜΕΘ και Παθολογικής κλινικής) και πραγματοποιήθηκε η καλλιέργειά τους με πέντε διαφορετικές μεθόδους για την απομόνωση CPE. Συγκεκριμένα, αξιολογήθηκε η λειτουργία ενός πρωτότυπου χρωμογόνου καλλιεργητικού μέσου (chromID CARBA) συγκρινόμενη με άλλες τέσσερις screening μεθόδους: α) Μετά από 24ωρη επώαση στους 35±2°C σε 5ml εκλεκτικού εμπλουτιστικού tryptic soy (TS) ζωμού που περιέχει δίσκο ερταπενέμης 10μg καλλιέργεια σε MacConkey άγαρ (CDC-TS), β) μετά από 4-6 ώρες επώασης στους 35±2°C σε 9ml εκλεκτικού εμπλουτιστικού brain heart infusion (BHI) ζωμού που περιέχει δίσκο ερταπενέμης 10μg καλλιέργεια σε χρωμογόνο καλλιεργητικό μέσο chromID ESBL (ESBL-BH), γ) απευθείας ενοφθαλμισμός στο χρωμογόνο καλλιεργητικό μέσο chromID ESBL (chromID-ESBL), και δ) απευθείας ενοφθαλμισμός σε MacConkey άγαρ με ενσωματωμένη μεροπενέμη 1μg/ml (MCM). Η καλλιέργεια των ληφθέντων δειγμάτων κατά τους ελέγχους αποικισμού έγινε σε MacConkey άγαρ και κατόπιν σε MacConkey άγαρ με ενσωματωμένη ερταπενέμη σε συγκεντρώσεις 0.5, 1 και 2μg/ml. Η ταυτοποίηση και ο έλεγχος της αντιμικροβιακής ευαισθησίας των ύποπτων για CPE αποικιών πραγματοποιήθηκαν με το σύστημα Vitek 2. Οι MICs των καρβαπενεμών κατά το δεύτερο στάδιο της μελέτης επιβεβαιώθηκαν με Etest μέθοδο. Η παραγωγή καρβαπεμενασών επιβεβαιώθηκε με τη χρήση φαινοτυπικών μεθόδων (modied Hodge test και double-disk synergy test) και μέθοδο PCR. Σε 36/80 (45,0%) ασθενείς της ΜΕΘ κατά τον έλεγχο αποικισμού τους απομονώθηκαν 130 στελέχη CPE, κυρίως K. pneumoniae (CP-Κp). 7/80 (8,8%) βρέθηκαν αποικισμένοι κατά την εισαγωγή τους, ενώ 29/41 (70,7%) ασθενείς που παρέμειναν >1 εβδομάδα στη ΜΕΘ αποικίσθηκαν. Κύριοι παράγοντες κινδύνου για τον αποικισμό με CPE ήταν η παρατεταμένη διάρκεια νοσηλείας, η προηγούμενη λήψη αντιμικροβιακών, η ύπαρξη κεντρικού αγγειακού καθετήρα, η μηχανική αναπνευστική υποστήριξη, το υψηλό APACHE II score εισόδου και το άρρεν φύλο. 19/36 (52,8%) αποικισμένους ασθενείς εμφάνισαν λοίμωξη από CPE, κυρίως αναπνευστικές λοιμώξεις και βακτηριαιμίες, ενώ η θνητότητά τους ανήλθε στο 42,1%. Κατά τον έλεγχο αποικισμού των χεριών του προσωπικού απομονώθηκε μόνο ένα στέλεχος CP-Κp, ενώ από το περιβάλλον σε 8 διαφορετικά σημεία της ΜΕΘ απομονώθηκαν 10 στελέχη CPE, κυρίως CP-Κp. Κατά την περίοδο μετά το κλείσιμο της ΜΕΘ, την απολύμανση και την εντατική εφαρμογή μέτρων ελέγχου παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική μείωση του ποσοστού (36,4%) των ασθενών που αποικίσθηκαν από την πρώτη βδομάδα νοσηλείας τους στη ΜΕΘ σε σχέση με εκείνο της προηγούμενης περιόδου (83,3%), (P=0.017), αλλά και μια σχετική μείωση της συνολικής επίπτωσης αποικισμού με CPE. Η αναγκαιότητα συνέχισης εφαρμογής μέτρων ελέγχου αποικισμού συνδυάστηκε με τη χρησιμότητα της ταχείας ανίχνευσης των CPE στελεχών. Κατά την συγκριτική αξιολόγηση των πέντε screening μεθόδων για CPE, απομονώθηκαν συνολικά 133 ύποπτα CPE στελέχη. Φαινοτυπικώς και μοριακώς επιβεβαιώθηκαν ως CPE τα 92 στελέχη (56 KPC-θετικά K. pneumoniae, 29 VIM-θετικά K. pneumoniae, και 7 KPC-θετικά Enterobacter aerogenes) που απομονώθηκαν από 73 ασθενείς, ενώ τα υπόλοιπα 41 ήταν non-CPE (19 ESBL-θετικά και 22 αζυμωτικά). Οι μέθοδοι chromIDCARBA, ESBL-BH, και chromIDESBL παρουσίασαν την υψηλότερη ευαισθησία (92.4%), ακολουθούμενες από τις CDC-TS και MCM (89.1%)(P=0.631). Η ειδικότητα ήταν μεγαλύτερη για την chromIDCARBA (96.9%) και την ESBL-BH (93.2%) σε σύγκριση με την CDC-TS (86.4%), την MCM (85.2%), και την chromIDESBL (84.7%)(P=0.014) μεθόδους. Συμπερασματικά, στη μελέτη μας καταδεικνύεται ότι οι ασθενείς της ΜΕΘ βρίσκονται σε αυξημένο κίνδυνο αποικισμού και λοίμωξης από CPE στελέχη, με αυξημένο ποσοστό θνητότητας των ασθενών με λοίμωξη. Ο κίνδυνος αυτός είναι πιο αυξημένος όσο μεγαλύτερη είναι η διάρκεια παραμονής του ασθενούς στη ΜΕΘ. Ο ρόλος του αποικισμού του περιβάλλοντος στη μετάδοση των CPE συνεχώς και επισημαίνεται. Ο συνδυασμός των συνήθων μέτρων ελέγχου, όπως η ενεργητική επιτήρηση, με το κλείσιμο και την απολύμανση της μονάδος έχει μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα στην καθυστέρηση της εμφάνισης του αποικισμού, και κατ’ επέκταση των λοιμώξεων από CPE. Στη μελέτη μας τεκμηριώνεται για πρώτη φορά ότι το chromIDCARBA είναι μια ταχεία και ασφαλής screening καλλιεργητική μέθοδος κατά την ενεργητική επιτήρηση για CPE στελέχη.