A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
طورت EUCAST بروتوكول اختبار الحساسية لمضادات الميكروبات (AST) المباشر لمزارع الدم الآلية. ومع ذلك ، يمكن تجنب اعتماده على التحديد الميكروبي القائم على قياس الطيف الكتلي باستخدام بروتوكول تحضير اللقاح المباشر في نظام تحديد الميكروبات الآلي. يمكن أن يوفر هذا النهج تقارير AST في غضون 24 ساعة من جمع العينات.
الإنتان سالب الجرام (GN) هو حالة طبية طارئة حيث تعتمد الإدارة في البيئات المحدودة الموارد على تقنيات الاستزراع الميكروبيولوجي التقليدية التي توفر النتائج في 3-4 أيام. إدراكا لهذا التأخير في وقت الاستجابة (TAT) ، طور كل من EUCAST و CLSI بروتوكولات لتحديد نتائج AST مباشرة من زجاجات زراعة الدم الآلية التي تم الإبلاغ عنها بشكل إيجابي (+aBCs). تم تقديم بروتوكول EUCAST السريع AST (RAST) لأول مرة في عام 2018 ، حيث يمكن الإبلاغ عن نقاط توقف قطر المنطقة لأربعة عوامل مسببة شائعة لإنتان GN ، أي الإشريكية القولونية ، والكلبسيلة الرئوية ، والزائفة الزنجارية ، ومركب Acinetobacter baumannii . ومع ذلك ، فإن تلك المختبرات السريرية التي نفذت هذه الطريقة في سير عملها الروتيني تعتمد على تحديد الميكروبات القائم على قياس الطيف الكتلي ، وهو أمر غير متاح بسهولة ، مما يحول دون تنفيذها في بيئات محدودة الموارد. للتحايل عليه ، قمنا بتقييم بروتوكول اللقاح المباشر (DIP) باستخدام نظام تجاري آلي لتحديد الميكروبات واختبار الحساسية لمضادات الميكروبات (aMIAST) لتمكين التعرف المبكر على الميكروبات في غضون 8 ساعات من الإبلاغ الإيجابي عن aBC. قمنا بتقييم هذا البروتوكول من يناير إلى أكتوبر 2023 لتحديد أربعة RAST GN (RR-GN) التي يمكن الإبلاغ عنها في aBC الذي تم وضع علامة إيجابية عليه. تمت مقارنة نتائج تحديد الميكروبات في DIP مع بروتوكول تحضير اللقاح القياسي (SIP) في aMIAST. من بين 204 + aBCs مع GN أحادي الشكل (+ naBC) ، تم تحديد واحد من 4 RR-GN في 105 + naBCs بواسطة SIP (E. coli: 50 ، K. pneumoniae: 20 ، P. aeruginosa: 9 و A. baumannii complex: 26). من بين هؤلاء، تم تحديد 94٪ (98/105) بشكل صحيح من قبل DIP في حين كانت معدلات الخطأ الرئيسي والخطأ الكبير جدا 6٪ (7/105) و 1.7٪ (4/240)، على التوالي. عندما يتم إجراء DIP لتحديد الميكروبات باستخدام طريقة EUCAST RAST ، يمكن تقديم تقارير سريرية مؤقتة في غضون 24 ساعة من استلام العينة. وينطوي هذا النهج على إمكانية الحد بدرجة كبيرة من مهلة التنفيذ التكنولوجية، مما يتيح في وقت مبكر إجراء العلاج المناسب المضاد للميكروبات.
يتم تعريف الإنتان ، وهو مشكلة صحية عالمية مهمة ، على أنه خلل وظيفي في الأعضاء يهدد الحياة بسبب استجابة المضيف غير المنظمة للعدوى. قدرت دراسة العبء العالمي للأمراض أن هناك 48.9 مليون حالة تعفن الدم و 11 مليون حالة وفاة مرتبطة بالإنتان في جميع أنحاء العالم في عام 2017 ، وهو ما يمثل ما يقرب من 20٪ من جميع الوفيات العالمية1. حوالي 2/3الثالثة من التهابات مجرى الدم (BSI) التي تسبب الوفيات ناتجة عن مسببات الأمراض البكتيرية سالبةالجرام 2. الأسباب الرئيسية للوفيات بين سلبية الجرام (GN) هي الإشريكية القولونية ، الكلبسيلة الرئوية ، الزائفة الزنجارية ، و Acinetobacter baumannii ، والتي تمثل حوالي 40 ٪ من الحالات بين 33 من مسببات الأمراضالبكتيرية 2.
تظل مزارع الدم هي المعيار الذهبي لتشخيص BSI ، والتحديد السريع للميكروبات جنبا إلى جنب مع نتائج اختبار الحساسية لمضادات الميكروبات (AST) هو مفتاح الإدارة. تشير التقديرات إلى أن هناك زيادة بنسبة 9٪ في احتمالات الوفاة مع تأخير كل ساعة في إنشاء مضادات الميكروبات المناسبة في الإنتان3. الوقت المستغرق (TAT) لتقارير زراعة الدم الإيجابية ميكروبيولوجيا مع نتائج AST هو حوالي 48-72 ساعة مع الأدوات الميكروبيولوجية المتاحة في إعدادات محدودة الموارد ، حتى مع الأنظمة الآلية. ونتيجة لهذا النقص في الميكروبات، تستخدم مضادات الميكروبات واسعة الطيف تجريبيا، مما يسهم في تفاقم مشكلة مقاومة مضادات الميكروبات. إدراكا لهذه الحاجة الماسة إلى تقليل TAT لتقنيات الزراعة الميكروبيولوجية للإنتان ، تتجه EUCAST و CLSI نحو إجراء AST مباشرة من زجاجات زراعة الدم ذات العلامات الإيجابية (+aBC) 4,5.
في عام 2018 ، قدمت EUCAST لأول مرة طريقة AST السريعة (RAST) لتحديد AST بواسطة طريقة انتشار قرص Kirby-Bauer في أوقات حضانة قصيرة ، أي 4 ساعات و 6 ساعات و 8 ساعات ، مباشرة من + aBC 6,7. تم التحقق من صحة الطريقة حاليا لتحديد AST ل + aBCs التي تحتوي على واحد من أكثر 8 أسباب شيوعا ل BSI وهي E. coli و K. pneumoniae و P. aeruginosa و A. baumannii المعقدة بين سلبية الجرام والمكورات العنقودية الذهبية والمكورات المعوية البرازية و E. faecium والمكورات العقدية الرئوية بين إيجابيةالجرام 8. يتم توفير نقاط التوقف لتحديد AST على فترات زمنية مختلفة وفقا للأنواع الميكروبية المذكورة أعلاه. ومن ثم ، قبل التفسير القاطع لنتائج AST ، من الضروري تحديد الهوية الميكروبية. ومع ذلك ، لا يحدد معيار RAST طريقة تمكين التعرف الميكروبي خلال هذا الإطار الزمني.
استخدمت غالبية الدراسات التي تقيم طريقة EUCAST RAST في بيئتها التحديد الميكروبي القائم على قياس الطيف الكتلي بعد الحضانة القصيرة على الوسائط المطلية لتحديد الكائنات الحية الدقيقة9،10،11،12،13،14،15،16،17. ومع ذلك ، فإن أدوات قياس الطيف الكتلي ليست متاحة على نطاق واسع ، خاصة في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل (LMICs) ، مما يحد بشكل كبير من الفائدة المحتملة لهذه الطريقة. أفادت دراسات قليلة عن تنفيذ هذه الطريقة في مراكزها دون استخدام قياس الطيف الكتلي18،19،20. أبلغ Tayşi et al.18 عن تصنيف واسع ل GN بين Enterobacterales و Pseudomonas و Acinetobacter spp. بناء على مورفولوجيا صبغة الجرام واختبار أوكسيديز قبل تفسير نتائج AST. في دراسات أخرى من هذا المركز ، بواسطة Gupta et al.19 و Siddiqui et al.20 ، تم تحديد الميكروبات على مستوى الأنواع عن طريق تحضير حبيبات بكتيرية من خليط مرق الدم ذي العلم الإيجابي وتلقيحه في الاختبارات الكيميائية الحيوية التقليدية. في حين أن Tayşi et al.18 لم يعلقوا على دقة تحديد الميكروبات مع نهجهم ، أفاد Gupta et al.19 أنه مع نهجهم في 165/176 (94٪) الحالات ، فإن RAST سلبي الجرام الذي يمكن الإبلاغ عنه (RR-GN) ، أي من الإشريكية القولونية ، K. الرئوية ، P. aeruginosa ، و A. baumannii معقد. ومع ذلك ، مع النهج الأخير ، تم إجراء قراءة نتائج RAST بأثر رجعي باستخدام نقاط توقف قطرها 8 ساعات فقط بعد الحضانة الكاملة للنتائج الكيميائية الحيوية التقليدية ، أي 18-24 ساعة بعد التلقيح ، وكان متوسط وقت الإبلاغ حوالي يومين.
لتقليل مهلة التنفيذ للتقارير السريرية بشكل أكبر ، نقترح منهجية بديلة لتمكين التحديد المبكر ل GN الموجود في +aBCs باستخدام aMIAST. قبل إدخال أنظمة تحديد الهوية الميكروبية القائمة على قياس الطيف الكتلي ، كانت أنظمة تحديد الهوية الآلية هذه تعتبر معيار الرعاية لتحديد الهوية الميكروبية ، حيث تم تمكين تحديد الهوية من خلال التغيرات اللونية و / أو الفلورومترية التي تسببها بكتيريا الاختبار عند تلقيحها في اختبارات كيميائية حيوية مصغرة محفوظة في شريط ومطابقة النتائج مع قاعدة بيانات العزل الخاصة بهم. يبلغ متوسط الوقت اللازم لتحديد الهوية في هذه الأنظمة حوالي 4 ساعات إلى 8 ساعات ، ومع ذلك ، فهي محدودة بحقيقة أن الشركات المصنعة توصي بنمو الميكروبات بين عشية وضحاها قبل أن يتم تلقيح بطاقات الهوية الخاصة بها. وهذا الشرط يحد كثيرا من فائدتها في تقليل الوقت اللازم لتقديم التقارير.
قامت دراسات قليلة بتقييم طرق التعرف المباشر على الميكروبات من + aBCs باستخدام هذه الأنظمة الآلية21،22،23،24،25،26،27. في حالة +aBCs التي تحتوي على GN أحادي الشكل ، أظهرت غالبية الدراسات توافقا ممتازا بين التلقيح المباشر من الحبيبات البكتيرية المصنوعة من خليط مرق الدم الإيجابي وحضانة المستعمرة القياسية. ومع ذلك ، في حالة إيجابية الجرام ، كانت معدلات التوافق دون المستوى الأمثل. نظرا لأن متوسط الوقت اللازم لإيجابية + aBCs يتراوح بين 8 ساعات و 16 ساعة ويستغرق تحديد GN ~ 4 ساعات إلى 8 ساعات في نظام تحديد الميكروبات الآلي ، فإننا نفترض أنه من خلال استخدام بروتوكول التلقيح المباشر في التعرف الآلي على الميكروبات ، يمكننا إكمال التقارير السريرية ل + aBCs مع وجود GN RR-GN في غضون 24 ساعة من استلام العينة.
الإعداد للدراسة
أجريت الدراسة الحالية في مختبر علم الجراثيم السريري التابع لمعهد رعاية أكاديمي من الدرجة الثالثة بسعة 950 سريرا ذا أهمية وطنية (INI) في وسط الهند من يناير إلى أكتوبر 2023. تم تجهيز المختبر بنظام مراقبة مستمرة لثقافة الدم (CBCMS) و aMIAST. يعمل مختبر الجراثيم على مدار الساعة مع توفر الفنيين وعلماء الأحياء الدقيقة لمعالجة والإبلاغ عن أي زجاجة مزرعة دم تم الإبلاغ عنها بشكل إيجابي (+aBCs).
الطرق الميكروبية المستخدمة هنا
يظهر سير عمل الدراسة في الشكل 1. تمت معالجة +aBCs التي تظهر GNs أحادية الشكل (+ naBC) عن طريق التلقيح المباشر لبطاقات الهوية المقابلة لتمكين تحديد الهوية و AST باستخدام بروتوكول EUCAST RAST. تمت مقارنة هذه النتائج مع طريقة معيار الرعاية (SoC) ل + aBCs ، أي الاستزراع الفرعي على الوسائط المطلية التقليدية من خلال أجار دم الأغنام (SBA) ، وأجار الشوكولاتة (CA) ، وأجار MacConkey (MA) ، المحتضن هوائيا لمدة 16 ساعة إلى 24 ساعة متبوعا ببطاقات التعريف و AST التي تقدمها aMIAST عند ظهور مستعمرات معزولة. تم استبعاد مزارع الدم التي تظهر المكورات إيجابية الجرام ، والعصيات إيجابية الجرام ، وخلايا الخميرة الناشئة ، و ≥2 الكائنات الحية الدقيقة المختلفة على تلطيخ الجرام الأولي أو الوسائط المطلية من الدراسة.
تمت الموافقة على الدراسة ، الممولة من منحة البحث الداخلي المقدمة للدكتور أيوش غوبتا من قبل AIIMS Bhopal ، من قبل لجنة الأخلاقيات الإنسانية المؤسسية (IHEC) برسالة رقم: IHEC- LOP / 2022 / IL072.
ملاحظة: تم استخدام حجم عينة من 5 مل بناء على الدراسات التي أجراها Quesada et al.25 و Munoz-Davila et al.27.
1. بروتوكول اللقاح القياسي (SIP) لتحديد البكتيريا باستخدام aMIAST
2. بروتوكول التلقيح المباشر (DIP) لتحديد البكتيريا باستخدام aMIAST
3. AST بواسطة بروتوكول EUCAST RAST4
4. مراقبة الجودة
5. التحليل الإحصائي
النتائج العامة
خلال فترة الدراسة ، خضع 240 + naBCs لتحديد الهوية بواسطة aMIAST باستخدام كل من DIP و SIP. من بين هؤلاء ، تم العثور على 15٪ (36/240) + naBCs لتكون متعددة الميكروبات بعد الحضانة الليلية على الوسائط المطلية. ومن بين 204 +naBCs، كانت نسبة RR-GN التي حددتها SIP 51.5٪ (105/204). من بينها ، 47.6 ٪ (50/105) كانت ?...
باستخدام DIP ، نجحنا في تحديد RR-GNs بدقة تشخيصية كبيرة. كان متوسط TTI بعد الإبلاغ الإيجابي عن aBC 507 دقيقة فقط (~ 8.5 ساعة). وبالتالي ، عندما يتم ذلك بالاقتران مع طريقة EUCAST RAST لتحديد AST ، يمكن أن يعطي تحديد العزل في وقت قراءة 8 ساعات AST. هذا النهج لديه القدرة على تنفيذ طريقة EUCAST RAST التي تغني عن الحاجة إلى ...
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
تم تمويل الدراسة من خلال منحة البحث الداخلي المقدمة للدكتور أيوش جوبتا من قبل AIIMS Bhopal. نحن نعترف بمساهمة فنيي المختبرات والأطباء المقيمين الذين أجروا الاختبارات وقرأوها بجد خلال ساعات الروتين والطوارئ.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
ANTIMICROBIAL DISKS | |||
Amikacin disk 30 µg | Himedia, Mumbai, India | SD035-1VL | Antimicrobial susceptibility testing |
Amoxyclav disk (20/10 µg) | Himedia, Mumbai, India | SD063-1VL | Antimicrobial susceptibility testing |
Cefotaxime disk 5 µg | Himedia, Mumbai, India | SD295E-1VL | Antimicrobial susceptibility testing |
Ceftazidime disk 10 µg | Himedia, Mumbai, India | SD062A-1VL | Antimicrobial susceptibility testing |
Ciprofloxacin disk (5 µg) | Himedia, Mumbai, India | SD060-1VL | Antimicrobial susceptibility testing |
Co-Trimoxazole disk (23.75/1.25 µg) | Himedia, Mumbai, India | SD010-1VL | Antimicrobial susceptibility testing |
Gentamicin disk 10 µg | Himedia, Mumbai, India | SD016-1VL | Antimicrobial susceptibility testing |
Imipenem disk 10 µg | Himedia, Mumbai, India | SD073-1VL | Antimicrobial susceptibility testing |
Levofloxacin disk 5 µg | Himedia, Mumbai, India | SD216-1VL | Antimicrobial susceptibility testing |
Meropenem disk 10 µg | Himedia, Mumbai, India | SD727-1VL | Antimicrobial susceptibility testing |
Piperacillin-tazobactam disk (30/6 µg) | Himedia, Mumbai, India | SD292E-1VL | Antimicrobial susceptibility testing |
Tobramycin disk 10 µg | Himedia, Mumbai, India | SD044-1VL | Antimicrobial susceptibility testing |
ATCC Escherichia coli 25922 | Microbiologics, Minnesota USA | 0335A | Recommended Gram negative bacterial strain for quality control in RAST |
BacT-Alert 3D 480 | bioMerieux, Marcy d’ Etoille, France | 412CM8423 | Continuous automated blood culture system |
Biosafety cabinet II Type A2 | Dyna Filters Pvt. Limited, Pune, India | DFP-2/21-22/149 | For protection against hazardous and infectious agents and to maintain quality control |
Blood agar base no. 2 | Himedia, Mumbai, India | M834-500G | Preparation of blood agar and chocolate agar |
Clinical Centrifuge Model SP-8BL | Laby Instruments, Ambala, India | HLL/2021-22/021 | Centrifugation at low and high speed for separation of supernatant |
Dispensette S Analog-adjustable bottle-top dispenser | BrandTech, Essex CT, England | V1200 | Dispensing accurate amount of saline |
MacConkey agar | Himedia, Mumbai, India | M008-500G | Differential media for Lactose fermenters/ non-fermenters Gram negative bacilli |
Micropipette (100-1000 µL) | Axiflow Biotech Private Limited, Delhi, India | NJ478162 | Transferring supernatant after first centrifugation, discarding supernatant after second centrifugation |
Micropipette tips (200-1000 µL) | Tarsons Products Pvt. Ltd., Kolkata, India | 521020 | Transferring supernatant after first centrifugation, discarding supernatant after second centrifugation |
Mueller-Hinton agar | Himedia, Mumbai, India | M173-500G | Antimicrobial susceptibility testing by Kirby-Bauer method of disk diffusion |
Nichrome loop D-4 | Himedia, Mumbai, India | LA019 | For streaking onto culture media |
Nichrome straight wire | Himedia, Mumbai, India | LA022 | For stab inoculation |
Nulife sterile Gloves | MRK healthcare Pvt Limited, Mumbai, India | For safety precautions | |
Plain vial (Vial with red top), Advance BD vacutainer | Becton-Dickinson, Cockeysville, MD, USA | 367815 | Obtaining pellet after second centrifugation |
Sheep blood | Labline Trading Co., Hyderabad, India | 70014 | Preparation of blood agar and chocolate agar |
SST II tube, Advance BD vacutainer | Becton-Dickinson, Cockeysville, MD, USA | 367954 | Supernatant separation in first centrifugation |
Sterile cotton swab (w/Wooden stick) | Himedia, Mumbai, India | PW005-1X500NO | Lawn culture of blood culture broth for antimicrobial susceptibility testing |
Sterile single use hypodermic syringe 5ml/cc | Nihal Healthcare, Solan, India | 2213805NB2 | Preparing aliquots from +aBC |
VITEK DensiCHEK McFarland reference kit | bioMerieux, Marcy d’ Etoille, France | 422219 | Densitometer to check the turbidity of suspension |
VITEK saline solution (0.45% NaCl) | bioMerieux, Marcy d’ Etoille, France | V1204 | Adjustment of McFarland Standard turbidity |
VITEK tube stand | bioMerieux, Marcy d’ Etoille, France | 533306-4 REV | Stand for proper placement of tubes before ID card inoculation |
VITEK tubes | bioMerieux, Marcy d’ Etoille, France | Tubes for inoculum preparation | |
VITEK-2 Compact 60 | bioMerieux, Marcy d’ Etoille, France | VKC15144 | Automated identification and AST system |
VITEK-2 GN card | bioMerieux, Marcy d’ Etoille, France | 21341 | Identification of Gram negative bacilli |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved