Enterobacteriaceae in ventilated PICU-patients: impact of drug resistances and influence on VAP-acquisition

Abstract

Summary MDR gram-negative bacteria are an emerging problem in Germany and worldwide. The family of Enterobacteriaceae in particular is a common cause for various nosocomial infections. One important way of acquiring nosocomial bacteria is endotracheal intubation, during which potentially drug resistant bacteria can be transported into the lower respiratory tract and eventually cause severe infections such as ventilator-associated pneumonia (VAP). Against this background, we conducted a retrospective single-centre study to investigate the epidemiology of Enterobacteriaceae in tracheal aspirate of 123 ventilated PICU (paediatric intensive care unit) patients between 2005 and 2014. The study aimed to describe the frequency, distribution and resistance-status of Enterobacteriaceae in the lower respiratory tract of ventilated PICU patients; to identify risk factors and to analyse the clinical outcome of endotracheal colonization or infection with multidrug resistant Enterobacteriaceae. Furthermore, we identified patients who had a VAP due to Enterobacteriaceae and investigated risk factors and outcome with special attention to VAPs caused by MDR bacteria. A total of 167 isolates of Enterobacteriaceae were detected in the tracheal aspirate of 123 patients. The most frequently isolated species were Enterobacter spp, E.coli and Klebsiella spp with an overall MDR-proportion of 30.5%. Both incidence of Enterobacteriaceae and proportion of MDR organisms have markedly increased over the study period. Analysis by a CRT model revealed, that colonization or infection with E.coli, presence of gastrointestinal comorbidity and antibiotic exposure of more than 6.5 days prior to tracheal aspirate were the most important independent risk factors for isolation of MDR Enterobacteriaceae in the tracheal aspirate. Clinical outcome did not differ between MDR and non-MDR patients. 19 of the patients included in the study acquired a VAP, mostly caused by Enterobacter spp. VAP patients were younger, with a higher proportion of females compared to males. The most important risk factors for VAP were prolonged stay on PICU, mechanical ventilation and antibiotic pre-treatment. 47.4% of the VAPs were MDR, however, the MDR-status of the causative organism did not affect the clinical outcome of the VAP. The number of VAPs is too small to draw a final conclusion about risk factors and impact of MDR Enterobacteriaceae causing VAP on PICU. The trend of emerging MDR gram-negative organisms in the PICU setting should raise increased awareness. Surveillance, adapted screening- and treatment guidelines as well as new antibiotic agents are needed. Furthermore, the possibility of a respiratory tract infection caused by potentially drug resistant Enterobacteriaceae should be kept in mind whenever a child is on mechanical ventilation. The subject of VAP caused by MDR Enterobacteriaceae on PICU is not yet well investigated and more research is needed to assess epidemiology, risk factors and treatment options.

Nosokomiale Infektionen werden häufig durch gramnegative Bakterien, insbesondere durch Enterobacteriaceae, ausgelöst. Leider zeichnete sich in den letzten Jahren in Deutschland und weltweit eine deutliche Zunahme an Antibiotikaresistenzen bei dieser Erregergruppe ab. Eine nosokomiale Infektion durch multiresistente Enterobacteriaceae birgt das Risiko vermehrter Komplikationen und eines schlechteren Outcomes, da die empirische Antibiotikatherapie nicht greift und eine adäquate antibiotische Therapie häufig erst verzögert eingesetzt wird. Da Kinder, insbesondere Säuglinge und Intensivpatienten, ein erhöhtes Risiko für nosokomiale Infektionen haben, wurde in dieser retrospektiven Studie die Epidemiologie von Enterobacteriaceae im Trachealsekret beatmeter Kinder auf der pädiatrischen Intensivstation der Universitätsklinik Tübingen untersucht. Die Studie hatte folgende Ziele: 1. (a) Bestimmung der Prävalenz und des Spektrums von Enterobacteriaceae im Trachealsekret beatmeter Kinder (b) Bestimmung des Anteils an multiresistenten Bakterien in den Isolaten 2. Identifikation von Risikofaktoren für endotracheale Besiedlung oder Infektion durch multiresistente Enterobacteriaceae 3. Vergleich des Outcomes von Patienten mit sensiblen Keimen gegenüber Patienten mit multiresistenten Keimen 3. Identifikation von Risikofaktoren für beatmungsassoziierte Pneumonien bei Kindern mit endotrachealer Besiedlung durch Enterobacteriaceae

Ergebnisse: Es wurden retrospektiv alle Patienten identifiziert, in deren Trachealsekret zwischen 2005 und 2014 Enterobacteriaceae nachgewiesen wurden. Insgesamt wurden 167 Isolate von 123 Patienten ausgewertet. Die am häufigsten isolierten Gattungen waren dabei Enterobacter spp, E.coli und Klebsiella spp mit einem Anteil an multiresistenten Keimen von insgesamt 30.5%. Sowohl die Inzidenz von Enterobacteriaceae im Trachealsekret als auch der Anteil resistenter Keime stiegen im Verlauf der Studie deutlich an. Die statistische Analyse mittels CRT Model ergab, dass endotracheale Besiedlung und Infektion durch E.coli, gastrointestinale Komorbiditäten sowie antibiotische Vorbehandlung von mehr als 6.5 Tagen vor der Entnahme des Trachealsekrets unabhängige Risikofaktoren für eine endotracheale Besiedlung oder Infektion durch multiresistente Enterobacteriaceae darstellten. In diesem Setting unterschied sich das klinische Outcome von Patienten mit resistenten Erregern nicht signifikant vom Outcome der Patienten mit sensiblen Erregern. 19 Patienten erfüllten die Kriterien einer beatmungsassoziierten Pneumonie (ventilator-associated pneumonia, VAP). 58% dieser VAPs wurden durch Enterobacter spp hervorgerufen. Die VAP-Patienten waren signifikant jünger und häufiger weiblich als die Gesamtheit der Patienten. Unabhängige Risikofaktoren für eine VAP bei Kindern mit Enterobacteriaceae im Trachealsekret waren ein langer Aufenthalt auf der Intensivstation, eine lange Beatmungsdauer und eine lange antibiotische Vorbehandlung. 47% der beatmungsassoziierten Pneumonien wurden durch multiresistente Erreger ausgelöst, das klinische Outcome änderte sich dadurch jedoch nicht. Aufgrund der geringen Zahl an VAPs sind diese Ergebnisse allerdings nur eingeschränkt verwertbar.

Fazit: Die in vielen Studien beschriebene steigende Inzidenz multiresistenter gramnegativer Erreger ließ sich auch in unserem Setting beobachten. Diese Entwicklung ist besorgniserregend und erfordert adäquate Screening- und Behandlungsschemata. Im klinischen Alltag sollte bei allen intubiert beatmeten Kindern die Möglichkeit einer endotrachealen Besiedlung durch multiresistente Enterobacteriaceae berücksichtigt werden. Dies gilt insbesondere bei Vorhandensein von entsprechenden Risikofaktoren, wie endotrachealer Besiedlung durch E.coli oder gastrointestinaler Komorbiditäten. Antibiotika sollten so restriktiv wie möglich eingesetzt werden, um einer Entwicklung von Resistenzen bei endotrachealer bakterieller Besiedlung vorzubeugen. Die Datenlage zu beatmungsassoziierte Pneumonien durch multiresistente Enterobacteriaceae im pädiatrischen Setting ist derzeit nicht ausreichend und erfordert weitere Forschung.