Nuovi metodi diagnostici per identificare le infezioni associate al drenaggio ventricolare esterno (EVD Infect II)

In letteratura l'incidenza riportata varia dall'1 al 35% dei drenaggi inseriti. Questa disparità deriva dalla mancanza di un consenso internazionale su una definizione di EVDI e dall'uso di vari criteri diagnostici tra gli studi. In un contesto di terapia neurointensiva, i sintomi clinici sono spesso difficili da valutare a causa della malattia di base. La coltura batterica del liquido cerebrospinale (CSF) è l'attuale standard d'oro della diagnostica EVDI. Tuttavia, le colture batteriche del liquor richiedono spesso diversi giorni per essere finalizzate e l'uso precedente di antibiotici può prolungare ulteriormente il tempo di incubazione della coltura o causare colture falsamente negative. Raramente è possibile ritardare il trattamento fino al completamento delle colture batteriche. Inoltre, a causa dell'eziologia di queste infezioni, la contaminazione e i veri positivi possono essere difficili da distinguere sulla base dei soli batteri in coltura. Pertanto, l'identificazione precoce degli EVDI si basa su segni indiretti di infezione batterica, vale a dire l'analisi CSF di glucosio, lattato, proteine, leucociti ed eritrociti. Nei malati neurocritici, i parametri del CSF sono spesso confusi dall'emorragia intraventricolare (IVH). I leucociti e gli eritrociti in particolare possono variare notevolmente a seconda del volume IVH.

Per regolare l'IVH, il rapporto tra leucociti ed eritrociti (rapporto LE) nel liquido cerebrospinale è comunemente utilizzato ed è una delle metriche principali nell'identificazione degli EVDI. Il rapporto LE si basa sul presupposto che eritrociti e leucociti siano distribuiti in modo omogeneo nel liquido cerebrospinale. Questa ipotesi non è stata precedentemente messa in discussione. Tuttavia, è chiaro dalle scansioni di tomografia computerizzata (TC) che il sangue sedimenta nei ventricoli, suggerendo che una distribuzione omogenea è improbabile. Il rapporto LE non tiene conto del fatto che il sangue provoca di per sé un'infiammazione asettica, con conseguente immigrazione di leucociti. Inoltre, i leucociti, in particolare i granulociti, possono presentare flottazione verso l'alto, o antisedimentazione, una proprietà che si è dimostrata esacerbata nei pazienti critici. Pertanto, i leucociti possono sedimentare a una velocità inferiore rispetto agli eritrociti, il che può distorcere ulteriormente la distribuzione del CSF/sangue intraventricolare verso l'eterogeneità.

A causa dei patogeni specifici, delle caratteristiche del paziente e dei fattori confondenti, l'identificazione precoce degli EVDI si è dimostrata difficile e nessun parametro CSF, da solo o in aggregato, ha ancora dimostrato di prevedere o identificare in modo affidabile gli EVDI. In quanto tali, gli algoritmi basati su parametri e sintomi clinici del liquor analizzati di routine sono ambigui e la diagnosi si basa spesso su "opinioni di esperti". Ciò si traduce in un uso eccessivo di antibiotici ad ampio spettro e in una grande variabilità nella pratica clinica, con fino a 10-20 pazienti trattati per ogni vera infezione. Inoltre, la metrica principale nella diagnostica EVDI, il rapporto LE, si basa sul presupposto incerto che le cellule siano distribuite in modo omogeneo nel liquido cerebrospinale. Se, e come, ciò influisca sui parametri del CSF analizzati di routine, deve ancora essere studiato. Tenendo presente la discutibile precisione degli attuali metodi indiretti per identificare gli EVDI, vi è la necessità di strumenti più rapidi e accurati per il rilevamento e l'identificazione microbiologici diretti nella diagnostica dell'EVDI.

L'uso di tecniche emergenti di sequenziamento del DNA batterico nella medicina delle malattie infettive è in aumento. Sfortunatamente, queste tecniche per CSF con primer che coprono i batteri specifici trovati negli EVDI non sono state ancora verificate. Inoltre, a causa della mancanza di flussi di lavoro stabiliti 24 ore su 24 intorno a questi metodi, i risultati di queste tecniche non sono ancora prontamente disponibili entro il lasso di tempo necessario per decidere se iniziare il trattamento. Tuttavia, è stato dimostrato che i metodi PCR regolari identificano i batteri in un'ampia porzione di pazienti con sepsi grave clinicamente sospetti che presentano emocolture negative. È interessante notare che questo gruppo ha avuto la mortalità più alta, suggerendo che i risultati positivi sui batteri non erano dovuti solo all'uso di una tecnica ipersensibile. Le tecniche di sequenziamento del DNA batterico possono avere il potenziale per mostrare una maggiore sensibilità rispetto alle colture batteriche convenzionali in un lasso di tempo più breve.

L'acido ribonucleico ribosomiale 16s (rRNA 16s) è un componente della subunità ribosomiale procariotica 30s ed è presente in tutte le forme di vita procariotiche. È stato dimostrato che l'uso del sequenziamento dell'rRNA 16s identifica in modo affidabile i batteri nei fluidi corporei normalmente sterili, come il liquido cerebrospinale, rispetto alle colture batteriche. L'rRNA 16s ha anche il vantaggio di essere in grado di identificare batteri non vitali, esibendo quindi potenzialmente una maggiore sensibilità nei pazienti che sono stati sottoposti a trattamento antibiotico prima del prelievo, rendendolo un bersaglio promettente per il sequenziamento del DNA batterico. Tuttavia, il sequenziamento dell'rRNA 16s non è stato ampiamente studiato per gli EVDI.

Optotracing è un nuovo metodo per l'identificazione di batteri e biofilm batterici. Il metodo si basa su oligotiofeni coniugati luminescenti (LCO), un polimero che presenta proprietà optoelettriche. L'interazione tra LCO e prodotti di biofilm o batteri porta direttamente all'emissione fluorescente specifica del bersaglio che consente il rilevamento ottico. Recentemente è stato scoperto che il metodo identifica in modo affidabile biofilm che produce E. Coli uropatogeno in pazienti con infezione del tratto urinario. Inoltre, il metodo è stato in grado di distinguere tra urine sane e infette indipendentemente dal rilevamento di prodotti di biofilm. I polimeri optoelettrici sono molecole versatili che consentono una facile modifica che può consentire un'interazione specifica del bersaglio su misura, consentendo potenzialmente di utilizzare l'optotracing come metodo per l'identificazione batterica rapida specifica nella diagnostica EVDI.

Oltre all'optotracing, il rilevamento elettrochimico dell'attività metabolica batterica (REDOX) è stato recentemente studiato come nuovo metodo di rilevamento batterico. REDOX sfrutta le capacità riducenti dei batteri. Questa proprietà ha consentito la creazione di un array di test rapido e altamente sensibile utilizzando polimeri con proprietà semiconduttive che fungono da accettore di elettroni. Questo metodo consente la misurazione dell'attività metabolica dei batteri in tempo reale misurando la corrente indotta dal trasferimento diretto di elettroni dai batteri alla superficie del polimero o indirettamente, mediante rilascio di composti redox attivi. L'uso di polimeri conduttori e optoelettrici per rilevare i batteri rappresenta un nuovo campo di ricerca in uscita con promettenti applicazioni cliniche che possono consentire una diagnostica microbiologica diretta, precisa e rapida e consentire la sorveglianza in tempo reale della crescita batterica.

Lo scopo generale di questo progetto è studiare nuovi metodi di rilevamento batterico diretto nella diagnostica EVDI per valutare se questi metodi possono essere utilizzati per guidare il trattamento al fine di ridurre il trattamento eccessivo con antibiotici ad ampio spettro nei pazienti con malattie neurocritiche.