Nye diagnostiske metoder til at identificere eksterne ventrikulære dræn-associerede infektioner (EVD Infect II)

I litteraturen ligger den rapporterede forekomst mellem 1-35 % af indsatte dræn. Denne forskel skyldes manglen på en international konsensus om en definition af EVDI'er og brugen af ​​forskellige diagnostiske kriterier på tværs af undersøgelser. I en neurointensiv pleje er kliniske symptomer ofte vanskelige at evaluere på grund af underliggende sygdom. Cerebrospinalvæske (CSF) bakteriekultur er den nuværende gyldne standard for EVDI-diagnostik. Imidlertid tager CSF-bakteriekulturer ofte flere dage at færdiggøre, og forudgående brug af antibiotika kan forlænge kulturinkubationstiden yderligere eller forårsage falsk negative kulturer. Det er sjældent muligt at udsætte behandlingen, indtil bakteriekulturerne er færdige. På grund af ætiologien af ​​disse infektioner kan forurening og sande positive derudover være vanskelige at skelne baseret på de dyrkede bakterier alene. Således er tidlig identifikation af EVDI'er baseret på indirekte tegn på bakteriel infektion, nemlig CSF-analyse af glucose, laktat, protein, leukocytter og erytrocytter. Hos neurokritisk syge er CSF-parametre ofte forvirrede af intraventrikulær blødning (IVH). Leukocytter og erytrocytter i særdeleshed kan variere meget afhængigt af IVH volumen.

For at justere for IVH er forholdet mellem leukocytter og erytrocytter (LE ratio) i CSF almindeligvis brugt og er en af ​​de vigtigste målinger til at identificere EVDI'er. LE-forholdet er baseret på den antagelse, at erytrocytter og leukocytter er homogent fordelt i CSF. Denne antagelse er ikke tidligere blevet sat spørgsmålstegn ved. Det er dog tydeligt fra computertomografi (CT) scanninger, at blod sedimenterer i ventriklerne, hvilket tyder på, at en homogen fordeling er usandsynlig. LE-forholdet tager ikke højde for det faktum, at blodet forårsager en aseptisk betændelse i sig selv, hvilket resulterer i immigration af leukocytter. Derudover kan leukocytter, især granulocytter, udvise opadgående floatation eller antisedimentering, en egenskab, der har vist sig at være forværret hos kritisk syge patienter. Således kan leukocytter sedimentere med en langsommere hastighed end erytrocytter, hvilket yderligere kan fordreje den intraventrikulære CSF/blodfordeling mod heterogenitet.

På grund af de specifikke patogener, patientkarakteristika og forvirrende faktorer har tidlig identifikation af EVDI'er vist sig vanskelig, og ingen CSF-parameter, hverken i sig selv eller samlet, har endnu vist sig at kunne forudsige eller identificere EVDI'er pålideligt. Som sådan er algoritmer baseret på rutinemæssigt analyserede CSF-parametre og kliniske symptomer tvetydige, og diagnosen er ofte baseret på "ekspertudtalelse". Dette resulterer i en overdreven brug af bredspektrede antibiotika og en stor variation i klinisk praksis, hvor op til 10-20 patienter behandles for hver ægte infektion. Derudover er hovedmetrikken i EVDI-diagnostik, LE-forholdet, baseret på den usikre antagelse om, at celler er homogent fordelt i CSF. Hvis og hvordan dette påvirker rutinemæssigt analyserede CSF-parametre, er endnu ikke undersøgt. Med den tvivlsomme præcision af nuværende indirekte metoder til at identificere EVDI'er i tankerne, er der behov for hurtigere og mere præcise værktøjer til direkte mikrobiologisk påvisning og identifikation i diagnostik af EVDI.

Brugen af ​​nye bakterielle DNA-sekventeringsteknikker i medicin mod infektionssygdomme stiger. Desværre er disse teknikker til CSF med primere, der dækker de specifikke bakterier, der findes i EVDI'er, endnu ikke blevet verificeret. På grund af manglen på etablerede arbejdsgange døgnet rundt omkring disse metoder er resultaterne fra disse teknikker endnu ikke umiddelbart tilgængelige inden for den tidsramme, der er nødvendig for at beslutte, om der skal iværksættes behandling. Imidlertid har almindelige PCR-metoder vist sig at identificere bakterier i en stor del af klinisk mistænkte patienter med alvorlig sepsis, der udviser negative blodkulturer. Interessant nok havde denne gruppe den højeste dødelighed, hvilket tyder på, at de positive bakteriefund ikke kun skyldtes brugen af ​​en overfølsom teknik. Bakterielle DNA-sekventeringsteknikker kan have potentialet til at udvise en højere følsomhed sammenlignet med konventionelle bakteriekulturer inden for en mindre tidsramme.

16s ribosomal ribonukleinsyre (16s rRNA) er en komponent i den prokaryote ribosomale 30s underenhed og er til stede i alle prokaryote livsformer. Brugen af ​​16s rRNA-sekventering har vist sig pålideligt at identificere bakterier i normalt sterile kropsvæsker, såsom CSF, sammenlignet med bakteriekulturer. 16s rRNA har også den fordel at være i stand til at identificere ikke-levedygtige bakterier og dermed potentielt udvise en større følsomhed hos patienter, der har været udsat for antibiotikabehandling forud for prøvetagning, hvilket gør det til et lovende mål for bakteriel DNA-sekventering. Imidlertid er 16s rRNA-sekventering ikke blevet undersøgt grundigt for EVDI'er.

Optotracing er en ny metode til identifikation af bakterier og bakterielle biofilm. Metoden er baseret på luminescerende konjugerede oligothiophener (LCO'er), en polymer, som udviser optoelektriske egenskaber. Interaktion mellem LCO'er og biofilmprodukter eller bakterier fører direkte til målspecifik fluorescerende emission, som muliggør optisk detektion. Metoden har for nylig vist sig at identificere biofilm, der producerer uropatogene E. Coli hos patienter med urinvejsinfektion. Desuden var metoden i stand til at skelne mellem sund og inficeret urin uanset påvisning af biofilmprodukter. Optoelektriske polymerer er alsidige molekyler, der muliggør nem modifikation, som kan give mulighed for skræddersyet målspecifik interaktion, hvilket potentielt gør det muligt at bruge optosporing som en metode til specifik hurtig bakteriel identifikation i EVDI-diagnostik.

Ud over optotracing er elektrokemisk sansning af bakteriel metabolisk aktivitet (REDOX) for nylig blevet undersøgt som en ny metode til bakteriel detektion. REDOX udnytter bakteriernes reducerende egenskaber. Denne egenskab har gjort det muligt at skabe et hurtigt, meget følsomt test-array ved hjælp af polymerer med halvledende egenskaber, der fungerer som en elektronacceptor. Denne metode giver mulighed for måling af bakteriers metaboliske aktivitet i realtid ved at måle strømmen induceret ved direkte overførsel af elektroner fra bakterierne til polymeroverfladen eller indirekte ved frigivelse af redoxaktive forbindelser. Brugen af ​​ledende og optoletriske polymerer til at detektere bakterier repræsenterer et spændende nyt forskningsfelt med lovende kliniske anvendelser, der kan muliggøre direkte, præcis og hurtig mikrobiologisk diagnostik og give mulighed for realtidsovervågning af bakterievækst.

Det overordnede formål med dette projekt er at studere nye metoder til direkte bakteriel detektion i EVDI-diagnostik for at vurdere, om disse metoder kan bruges til at vejlede behandlingen for at reducere overdreven behandling med bredspektret antibiotika hos neurokritisk syge patienter.