Nové diagnostické metody k identifikaci infekcí spojených s externím komorovým drenážním systémem (EVD Infect II)

V literatuře se udávaná incidence pohybuje mezi 1–35 % zavedených drénů. Tento rozdíl vyplývá z nedostatku mezinárodního konsenzu o definici EVDI a používání různých diagnostických kritérií napříč studiemi. V prostředí neurointenzivní péče je často obtížné vyhodnotit klinické příznaky kvůli základnímu onemocnění. Kultivace bakterií z mozkomíšního moku (CSF) je současným zlatým standardem diagnostiky EVDI. Dokončení bakteriálních kultur CSF však často trvá několik dní a předchozí použití antibiotik může dále prodloužit inkubační dobu kultury nebo způsobit falešně negativní kultury. Zřídkakdy je možné odložit léčbu, dokud nejsou bakteriální kultury dokončeny. Navíc kvůli etiologii těchto infekcí může být obtížné rozlišit kontaminaci a skutečné pozitivity pouze na základě kultivovaných bakterií. Včasná identifikace EVDI je tedy založena na nepřímých známkách bakteriální infekce, jmenovitě na CSF analýze glukózy, laktátu, proteinu, leukocytů a erytrocytů. U neurokriticky nemocných jsou parametry CSF často zkresleny intraventrikulárním krvácením (IVH). Zejména leukocyty a erytrocyty se mohou velmi lišit v závislosti na objemu IVH.

Pro úpravu IVH se běžně používá poměr leukocytů a erytrocytů (LE ratio) v CSF a je jednou z hlavních metrik při identifikaci EVDI. Poměr LE je založen na předpokladu, že erytrocyty a leukocyty jsou v CSF homogenně distribuovány. Tento předpoklad nebyl dříve zpochybněn. Ze skenů počítačové tomografie (CT) je však zřejmé, že krev sedimentuje v komorách, což naznačuje, že homogenní distribuce je nepravděpodobná. Poměr LE nezohledňuje skutečnost, že krev sama o sobě způsobuje aseptický zánět, který vede k imigraci leukocytů. Kromě toho mohou leukocyty, zejména granulocyty, vykazovat vztlak nahoru nebo antisedimentaci, což je vlastnost, která se u kriticky nemocných pacientů zhoršuje. Leukocyty tedy mohou sedimentovat pomaleji než erytrocyty, což může dále vychýlit intraventrikulární distribuci CSF/krev směrem k heterogenitě.

Kvůli specifickým patogenům, charakteristikám pacienta a matoucím faktorům se včasná identifikace EVDI ukázala jako obtížná a žádný parametr CSF, sám o sobě nebo v souhrnu, dosud nedokázal spolehlivě předpovědět nebo identifikovat EVDI. Algoritmy založené na rutinně analyzovaných parametrech CSF a klinických příznacích jsou jako takové nejednoznačné a diagnóza je často založena na „odborném názoru“. To má za následek nadměrné používání širokospektrých antibiotik a velké rozdíly v klinické praxi, přičemž na každou skutečnou infekci je léčeno až 10–20 pacientů. Kromě toho hlavní metrika v diagnostice EVDI, poměr LE, je založena na nejistém předpokladu, že buňky jsou homogenně distribuovány v CSF. Jestli a jak to ovlivňuje rutinně analyzované parametry CSF, je třeba ještě prostudovat. Vzhledem k pochybné přesnosti současných nepřímých metod identifikace EVDI existuje potřeba rychlejších a přesnějších nástrojů pro přímou mikrobiologickou detekci a identifikaci v diagnostice EVDI.

Stále více se využívá nových technik sekvenování bakteriální DNA v medicíně infekčních chorob. Bohužel tyto techniky pro CSF ​​s primery pokrývajícími specifické bakterie nalezené v EVDI nebyly dosud ověřeny. Navíc, vzhledem k nedostatku zavedených nepřetržitých pracovních toků kolem těchto metod, výsledky z těchto technik ještě nejsou snadno dostupné v časovém rámci potřebném k rozhodnutí, zda zahájit léčbu. Bylo však prokázáno, že běžné metody PCR identifikují bakterie u velké části pacientů s klinickým podezřením na těžkou sepsi s negativními hemokulturami. Je zajímavé, že tato skupina měla nejvyšší mortalitu, což naznačuje, že pozitivní bakteriální nálezy nebyly způsobeny pouze použitím přecitlivělé techniky. Techniky sekvenování bakteriální DNA mohou mít potenciál vykazovat vyšší citlivost ve srovnání s konvenčními bakteriálními kulturami v kratším časovém rámci.

16s ribozomální ribonukleová kyselina (16s rRNA) je součástí prokaryotické ribozomální 30s podjednotky a je přítomna ve všech prokaryotických životních formách. Ukázalo se, že použití sekvenování 16s rRNA spolehlivě identifikuje bakterie v normálně sterilních tělesných tekutinách, jako je CSF, ve srovnání s bakteriálními kulturami. 16s rRNA má také tu výhodu, že je schopna identifikovat neživotaschopné bakterie, čímž potenciálně vykazuje větší citlivost u pacientů, kteří byli před odběrem vzorků podrobeni léčbě antibiotiky, což z ní činí slibný cíl pro sekvenování bakteriální DNA. Sekvenování 16s rRNA však nebylo pro EVDI rozsáhle studováno.

Optotracing je nová metoda pro identifikaci bakterií a bakteriálních biofilmů. Metoda je založena na luminiscenčních konjugovaných oligothiofenech (LCO), polymeru, který vykazuje optoelektrické vlastnosti. Interakce mezi LCO a biofilmovými produkty nebo bakteriemi přímo vede k cílové specifické fluorescenční emisi, která umožňuje optickou detekci. Nedávno bylo zjištěno, že tato metoda spolehlivě identifikuje biofilm produkující uropatogenní E. coli u pacientů s infekcí močových cest. Dále byla metoda schopna rozlišit mezi zdravou a infikovanou močí bez ohledu na detekci biofilmových produktů. Optoelektrické polymery jsou všestranné molekuly umožňující snadnou modifikaci, která může umožnit přizpůsobenou cílově specifickou interakci, což potenciálně umožňuje použití optotrace jako metody pro specifickou rychlou bakteriální identifikaci v diagnostice EVDI.

Kromě optotracingu bylo v poslední době zkoumáno elektrochemické snímání metabolické aktivity bakterií (REDOX) jako nová metoda detekce bakterií. REDOX využívá redukční schopnosti bakterií. Tato vlastnost umožnila vytvoření rychlého, vysoce citlivého testovacího pole využívajícího polymery s polovodivými vlastnostmi působícími jako akceptor elektronů. Tato metoda umožňuje měření metabolické aktivity bakterií v reálném čase měřením proudu indukovaného přímým přenosem elektronů z bakterií na povrch polymeru nebo nepřímo uvolňováním redox aktivních sloučenin. Použití vodivých a optoelektrických polymerů k detekci bakterií představuje novou oblast výzkumu se slibnými klinickými aplikacemi, které mohou umožnit přímou, přesnou a rychlou mikrobiologickou diagnostiku a umožnit sledování růstu bakterií v reálném čase.

Celkovým cílem tohoto projektu je studovat nové metody přímé bakteriální detekce v diagnostice EVDI s cílem zhodnotit, zda lze tyto metody použít jako vodítko pro léčbu za účelem snížení nadměrné léčby širokospektrými antibiotiky u neurokriticky nemocných pacientů.