Nye diagnostiske metoder for å identifisere eksterne ventrikulære dren-assosierte infeksjoner (EVD Infect II)

I litteraturen varierer den rapporterte forekomsten mellom 1-35 % av innsatte sluk. Denne forskjellen skyldes mangelen på en internasjonal konsensus om en definisjon for EVDI-er og bruken av ulike diagnostiske kriterier på tvers av studier. I en nevrointensiv setting er kliniske symptomer ofte vanskelige å evaluere på grunn av underliggende sykdom. Cerebrospinalvæske (CSF) bakteriekultur er den gjeldende gylne standarden for EVDI-diagnostikk. Imidlertid tar CSF-bakteriekulturer ofte flere dager å fullføre, og tidligere bruk av antibiotika kan forlenge kulturinkubasjonstiden ytterligere eller forårsake falske negative kulturer. Det er sjelden mulig å utsette behandlingen til bakteriekulturene er ferdige. I tillegg, på grunn av etiologien til disse infeksjonene, kan kontaminering og sanne positive være vanskelig å skille basert på de dyrkede bakteriene alene. Derfor er tidlig identifisering av EVDI-er basert på indirekte tegn på bakteriell infeksjon, nemlig CSF-analyse av glukose, laktat, protein, leukocytter og erytrocytter. Hos nevrokritisk syke blir CSF-parametere ofte forvirret av intraventrikulær blødning (IVH). Spesielt leukocytter og erytrocytter kan variere mye avhengig av IVH-volumet.

For å justere for IVH, er forholdet mellom leukocytter og erytrocytter (LE ratio) i CSF ofte brukt og er en av hovedmålene for å identifisere EVDI. LE-forholdet er basert på antakelsen om at erytrocytter og leukocytter er homogent fordelt i CSF. Denne antakelsen har ikke tidligere blitt stilt spørsmål ved. Imidlertid er det tydelig fra computertomografi (CT) skanner at blodsedimenterer i ventriklene, noe som tyder på at en homogen fordeling er usannsynlig. LE-forholdet klarer ikke å forklare det faktum at blodet forårsaker en aseptisk betennelse i seg selv, noe som resulterer i immigrasjon av leukocytter. I tillegg kan leukocytter, spesielt granulocytter, vise oppoverflytning, eller antisedimentering, en egenskap som har vist seg å være forverret hos kritisk syke pasienter. Dermed kan leukocytter sedimentere med en langsommere hastighet enn erytrocytter, noe som ytterligere kan skjeve den intraventrikulære CSF/blodfordelingen mot heterogenitet.

På grunn av de spesifikke patogenene, pasientkarakteristikkene og forvirrende faktorene, har tidlig identifisering av EVDI-er vist seg vanskelig, og ingen CSF-parameter, i seg selv eller samlet, har ennå vist seg å pålitelig forutsi eller identifisere EVDI-er. Som sådan er algoritmer basert på rutinemessig analyserte CSF-parametere og kliniske symptomer tvetydige, og diagnosen er ofte basert på "ekspertmening". Dette resulterer i overdreven bruk av bredspektrede antibiotika og stor variasjon i klinisk praksis, med opptil 10-20 pasienter som behandles for hver ekte infeksjon. I tillegg er hovedmetrikken i EVDI-diagnostikk, LE-forholdet, basert på den usikre antagelsen om at celler er homogent fordelt i CSF. Om og hvordan dette påvirker rutinemessig analyserte CSF-parametere har ennå ikke blitt studert. Med den tvilsomme presisjonen til gjeldende indirekte metoder for å identifisere EVDI-er i tankene, er det behov for raskere og mer nøyaktige verktøy for direkte mikrobiologisk deteksjon og identifikasjon i diagnostikk av EVDI.

Bruken av nye bakterielle DNA-sekvenseringsteknikker i infeksjonsmedisin øker. Dessverre er disse teknikkene for CSF med primere som dekker de spesifikke bakteriene som finnes i EVDI-er ennå ikke verifisert. På grunn av mangelen på etablerte døgnkontinuerlige arbeidsflyter rundt disse metodene, er resultatene fra disse teknikkene ennå ikke lett tilgjengelige innenfor tidsrammen som trengs for å avgjøre om behandling skal startes. Vanlige PCR-metoder har imidlertid vist seg å identifisere bakterier hos en stor del av klinisk mistenkte pasienter med alvorlig sepsis som viser negative blodkulturer. Interessant nok hadde denne gruppen den høyeste dødeligheten, noe som tyder på at de positive bakteriefunnene ikke bare skyldes bruken av en overfølsom teknikk. Teknikker for sekvensering av bakterielle DNA kan ha potensial til å vise en høyere følsomhet sammenlignet med konvensjonelle bakteriekulturer innen en kortere tidsramme.

16s ribosomal ribonukleinsyre (16s rRNA) er en komponent av den prokaryote ribosomale 30s underenheten og finnes i alle prokaryote livsformer. Bruken av 16s rRNA-sekvensering har vist seg å pålitelig identifisere bakterier i normalt sterile kroppsvæsker, slik som CSF, sammenlignet med bakteriekulturer. 16s rRNA har også fordelen av å kunne identifisere ikke-levedyktige bakterier, og dermed potensielt vise en større følsomhet hos pasienter som har vært utsatt for antibiotikabehandling før prøvetaking, noe som gjør det til et lovende mål for bakteriell DNA-sekvensering. Imidlertid har 16s rRNA-sekvensering ikke blitt studert mye for EVDI-er.

Optotracing er en ny metode for identifikasjon av bakterier og bakterielle biofilmer. Metoden er basert på luminescerende konjugerte oligotiofener (LCO), en polymer som har optoelektriske egenskaper. Interaksjon mellom LCO-er og biofilmprodukter eller bakterier fører direkte til målspesifikk fluorescerende emisjon som muliggjør optisk deteksjon. Metoden har nylig blitt funnet å pålitelig identifisere biofilm som produserer uropatogen E. Coli hos pasienter med urinveisinfeksjon. Videre var metoden i stand til å skille mellom sunn og infisert urin uavhengig av påvisning av biofilmprodukter. Optoelektriske polymerer er allsidige molekyler som muliggjør enkel modifikasjon som kan tillate skreddersydd målspesifikk interaksjon, som potensielt lar optosporing brukes som en metode for spesifikk rask bakteriell identifikasjon i EVDI-diagnostikk.

I tillegg til optosporing, har elektrokjemisk sensing av bakteriell metabolsk aktivitet (REDOX) nylig blitt undersøkt som en ny metode for bakteriell deteksjon. REDOX utnytter de reduserende egenskapene til bakterier. Denne egenskapen har gjort det mulig å lage en rask, svært følsom testgruppe ved bruk av polymerer med halvledende egenskaper som fungerer som en elektronakseptor. Denne metoden gjør det mulig å måle den metabolske aktiviteten til bakterier i sanntid ved å måle strømmen indusert ved direkte overføring av elektroner fra bakteriene til polymeroverflaten eller indirekte ved frigjøring av redoksaktive forbindelser. Bruken av ledende og optoletriske polymerer for å oppdage bakterier representerer et spennende nytt forskningsfelt med lovende kliniske anvendelser som kan muliggjøre direkte, presis og rask mikrobiologisk diagnostikk og muliggjøre sanntidsovervåking av bakterievekst.

Det overordnede målet med dette prosjektet er å studere nye metoder for direkte bakteriell deteksjon i EVDI-diagnostikk for å vurdere om disse metodene kan brukes til å veilede behandling for å redusere overdreven behandling med bredspektret antibiotika hos nevrokritisk syke pasienter.