Mikrobiologische Schnelldiagnostik gramnegativer Erreger aus Flüssigkulturen an den Beispielen Sepsis und Harnwegsinfektion und deren Bedeutung für die antibiotische Therapie

Abstract

Gramnegative Stäbchen sind häufige Erreger der klinisch bedeutsamen Krankheitsbilder Sepsis und Harnwegsinfektion. In beiden Fällen ist eine schnelle und adäquate antimikrobielle Therapie wesentlicher Bestandteil einer erfolgreichen Behandlung. Ziel dieser Arbeit war es die Diagnostik gramnegativer Stäbchen aus Blutkulturen und Urinproben durch Evaluierung mikrobiologischer Schnellverfahren zu verbessern. Darüber hinaus wurde für die mit diesen Proben assoziierten Krankheitsbilder Sepsis und Harnwegsinfektion der Einfluss mikrobiologischer Diagnostik auf die antibiotische Behandlung ermittelt. Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigte sich mit Blutkulturen und Sepsis: Im mikrobiologisch-diagnostischen Teil wurde in der Kombination Blutkulturautomat Bactec® 9240 (Becton Dickinson) und Vitek® 2 (BioMérieux), einem vollautomatisierten Diagnostiksystem, ein Schnellverfahren zur Identifizierung und Testung gramnegativer Stäbchen auf das Vorliegen von Resistenzen gegen Antibiotika aus Blutkulturen evaluiert. Die Genauigkeit des Verfahrens wurde anhand von 75 Proben ermittelt: 62 (83%) Keime wurden korrekt identifiziert, 12 (16%) konnten nicht identifiziert werden, ein Keim wurde fehlidentifiziert. In Antibiogrammen traten insgesamt an Fehlern auf: 1 (0,1%) VMF („very major“ – Fehler), 2 (0,2%) MF („major“ – Fehler), 20 (1,9%) mF („minor“ - Fehler). Die klinisch bedeutsamen VMF und MF traten ausschließlich für Penizilline mit Betalaktamase-Inhibitor (BLI) auf. Für das Studienverfahren konnte ein mittlerer Zeitgewinn von rund 24 h gegenüber Routine-Endbefunden ermittelt werden. Im klinisch-therapeutischen Studienteil wurden septische Patienten in absteigender Häufigkeit mit Chinolonen, Penizillinen mit BLI und Meropenem therapiert. Der Einfluss der mikrobiologischen Diagnostik auf eine antiinfektiöse Behandlung war hoch: Im untersuchten Zeitraum kam es in 40 Fällen (69%) zur Umstellungen der antibiotischen Therapie. Diese Änderungen standen für 31 Patienten (53%) im Zusammenhang mit mikrobiologischer Diagnostik. Mit Hilfe der klinischen Ergebnisse wurde die Wahrscheinlichkeit für das Wirksamwerden des VMF im Studienverfahren für Ampicillin/Sulbactam (SAM) in der praktischen Therapie der Sepsis berechnet: Gegenüber der Routinediagnostik hätte das Studienverfahren aufgrund des VMF statistisch ein 0,11% höheres Risiko einer Behandlung eines SAM-resistenten Keims mit SAM. Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigte sich mit Urinproben und Harnwegsinfektion: Im mikrobiologisch-diagnostischen Teils wurde anhand von 871 Proben zunächst die Genauigkeit des Urinprobenscreening – Systems Uro-Quick™ 60 (ALIFAX S.p.A.) überprüft. Das Gerät erreichte eine Gesamtsensitivität von 87,1%, eine Gesamtspezifität von 94,9%. Positiver und negativer prädiktiver Wert lagen bei 92,8% und 90,7%. Die Detektionsgenauigkeit war in erheblichem Maße keim- und keimzahlabhängig. Im zweiten Abschnitt des mikrobiologisch-diagnostischen Teils wurde in der Kombination Uro-Quick™ 60 und Agardiffusionstest ein Verfahren zur Erstellung von Schnellantibiogrammen aus Urinproben getestet. Insgesamt traten an Fehlern auf: 1 VMF (0,4%), 1 MF (0,4%) und 14 mF (5,9%). Im klinisch-therapeutischen Teil wurden Patienten hauptsächlich mit Chinolonen behandelt. Eine antibiotische Therapie wurde für zehn Patienten durch mikrobiologische Vorbefunde (Klassifizierung kultivierter Keime über das Gram-Verhalten) initiiert. Das Antibiogramm stand nur in einem Fall in Zusammenhang mit der Umstellung einer Therapie. Die Bedeutung eines diagnostischen mikrobiologischen Schnellverfahrens für die antiinfektiöse Behandlung der Sepsis ist hoch. Der Zeitgewinn eines solchen Verfahrens lässt trotz leicht höherer Fehlerrate desselben gegenüber der standardisierten Routinediagnostik positive klinische Effekte erwarten. Für die antibiotische Behandlung einer Harnwegsinfektion hat eine mikrobiologische Schnelldiagnostik eine untergeordnete Bedeutung.

Background. Gram-negative bacteria are common germs in patients with urinary tract infections and sepsis. An adequate antibiotic treatment is an essential part of a successful therapy. For rapid identification and susceptibility testing of gram-negative bacteria from blood cultures and urine samples we used new methods to receive results faster than using standard methods. Material and methods. We evaluated blood culture results and their effect on antibiotic treatment of the corresponding patients. Specially processed fluid from positive blood culture bottles from Bactec® 9240 (Becton Dickinson) containing gram-negative bacteria were directly inoculated into Vitek® 2 system cards (BioMérieux). For rapid microbiology testing of bacteria from urine samples we developed a new method using the screening system Uro-Quick™ 60 (ALIFAX S.p.A.). We performed direct agar diffusion tests for samples showing gram-negative rods for rapid susceptibilty testing. Results. 75 blood cultures containing gram-negative rods have been tested. Compared to standard methods the new method identified 62 (83%) correctly, 12 (16%) were not identified and one germ was misidentified. Compared to standard susceptibilty testing the new method showed one (0,1%) VME („very major error”), two (0,2%) ME („major error”) and 20 (1,9%) mE („minor error”). All VME and ME arose from the results of testing penicillins with beta-lactamase inhibitors. With the new method results were available earlier (saving an average time of 24.6 hours). Chinolons, penicillins with beta-lactamase inhibitors and meropenem were mostly used to treat patients with positive blood cultures. In 31 (53%) clinical cases we found correlations between microbiology results and changing an antibiotic treatment. With these results we estimated a clinical effect of the VME at 0,11%. For rapid microbiology testing of bacteria from urine we first evaluated the efficacy of the Uro-Quick™ 60 system with 871 samples. The values obtained were: sensibility = 87,1%, especifity = 94,9%, positive predictive value = 92,8%, negative predictive value = 90,7%. These values highly varied between different microorganisms and germ counts. For rapid susceptibility testing we performed direct agar diffusion tests for 22 samples showing gram-negative rods. Compared to standard methods the new method showed one VME (0,4%), one ME (0,4%) and 14 mE (5,9%). Patients with urinary tract infections were mainly treated with chinolons. We found little correlation between microbiology results and changing an antibiotic treatment. Conclusions. Rapid microbiology testing of gram-negative bacteria is very important for the antibiotic treatment of patients with positive blood cultures. Despite of a higher error rate we expect positive clinical effects because of earlier results compared to standard methods. The meaning of rapid microbiology testing for the antibiotic treatment of patients with positive urine samples was not that relevant in this study.