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Method Article
EUCAST ha desarrollado un protocolo de pruebas directas de susceptibilidad a los antimicrobianos (AST) para hemocultivos automatizados. Sin embargo, su dependencia de la identificación microbiana basada en espectrometría de masas puede evitarse mediante el uso de un protocolo de preparación directa de inóculo en un sistema automatizado de identificación microbiana. Este enfoque puede proporcionar informes AST dentro de las 24 horas posteriores a la recolección de la muestra.
La sepsis gramnegativa (GN) es una emergencia médica en la que el tratamiento en entornos de recursos limitados se basa en técnicas convencionales de cultivo microbiológico que proporcionan resultados en 3-4 días. Reconociendo este retraso en el tiempo de respuesta (TAT), tanto EUCAST como CLSI han desarrollado protocolos para determinar los resultados de AST directamente a partir de frascos de hemocultivo automatizados (+aBC) marcados positivamente. El protocolo EUCAST rapid AST (RAST) se introdujo por primera vez en 2018, donde se pueden informar puntos de corte de diámetro de zona para cuatro agentes etiológicos comunes de la sepsis GN, es decir, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aerugintosa y Acinetobacter baumannii complex. Sin embargo, los laboratorios clínicos que han implementado este método en su flujo de trabajo rutinario confían en la identificación microbiana basada en espectrometría de masas, que no está fácilmente disponible, lo que impide su implementación en entornos con recursos limitados. Para evitarlo, evaluamos un protocolo de inóculo directo (DIP) utilizando un sistema comercial automatizado de identificación microbiana y pruebas de susceptibilidad antimicrobiana (aMIAST) para permitir la identificación microbiana temprana dentro de las 8 h posteriores a la señalización positiva de aBC. Evaluamos este protocolo de enero a octubre de 2023 para identificar los cuatro GN DE NOTIFICACIÓN OBLIGATORIA DE RAST (RR-GN) en el aBC marcado positivamente. Los resultados de la identificación microbiana en DIP se compararon con el protocolo estándar de preparación de inóculo (SIP) en aMIAST. De 204 +aBCs con GN monomórfica (+naBC), una de las 4 RR-GN fue identificada en 105 +naBCs por SIP (E. coli: 50, K. pneumoniae: 20, P. aeruginosa: 9 y A. baumannii complex: 26). De estos, el 94% (98/105) fueron identificados correctamente por DIP, mientras que las tasas de error mayor y error muy grave fueron del 6% (7/105) y 1,7% (4/240), respectivamente. Cuando la DIP para la identificación microbiana se realiza utilizando el método EUCAST RAST, se pueden proporcionar informes clínicos provisionales dentro de las 24 horas posteriores a la recepción de la muestra. Este enfoque tiene el potencial de reducir significativamente el TAT, lo que permite la instauración temprana de una terapia antimicrobiana adecuada.
La sepsis, un importante problema de salud mundial, se define como una disfunción orgánica potencialmente mortal debido a una respuesta desregulada del huésped a la infección. El Estudio sobre la Carga Mundial de Enfermedades estimó que en 2017 hubo 48,9 millones de casos de sepsis y 11 millones de muertes relacionadas con la sepsis en todo el mundo, lo que representó casi el 20% de todas las muertes mundiales1. Alrededor de 2/3 delas infecciones del torrente sanguíneo (ISB) que causan mortalidad se deben a patógenos bacterianos gramnegativos2. Las principales causas de mortalidad entre los gramnegativos (GN) son Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa y Acinetobacter baumannii, que representan alrededor del 40% de los casos entre 33 patógenos bacterianos2.
Los hemocultivos siguen siendo el estándar de oro para el diagnóstico de la BSI, y la identificación microbiana rápida junto con los resultados de las pruebas de susceptibilidad a los antimicrobianos (AST) es la clave para el tratamiento. Se ha estimado que hay un aumento del 9% en las probabilidades de mortalidad con un retraso de cada hora en la instauración de antimicrobianos apropiados en la sepsis3. El tiempo de respuesta (TAT) de los informes de hemocultivos microbiológicamente positivos con resultados de AST es de alrededor de 48-72 h con las herramientas microbiológicas disponibles en entornos de recursos limitados, incluso con sistemas automatizados. Como resultado de este TAT deficiente, los antimicrobianos de amplio espectro se utilizan empíricamente, lo que contribuye al creciente problema de la resistencia a los antimicrobianos (RAM). Reconociendo esta urgente necesidad de reducir el TAT para las técnicas de cultivo microbiológico para la sepsis, EUCAST y CLSI están avanzando hacia la realización de AST directamente a partir de frascos de hemocultivo con marca positiva (+aBC)4,5.
En 2018, EUCAST introdujo por primera vez el método rápido de AST (RAST) para determinar AST mediante el método de difusión en disco de Kirby-Bauer a tiempos de incubación cortos, es decir, 4 h, 6 h y 8 h, directamente desde +aBC 6,7. El método está validado actualmente para determinar AST para +aBCs que contienen una de las 8 causas más comunes de BSI, a saber, E. coli, K. pneumoniae, P. aeruginosa y el complejo A. baumannii entre los gramnegativos y Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, E. faecium y Streptococcus pneumoniae entre los grampositivos8. Los puntos de corte para la determinación de AST en varios intervalos de tiempo se proporcionan según las especies microbianas enumeradas anteriormente. Por lo tanto, antes de la interpretación categórica de los resultados de AST, es necesaria la identificación microbiana. Sin embargo, el estándar RAST no especifica el método para permitir la identificación microbiana dentro de este período de tiempo.
La mayoría de los estudios que evalúan el método EUCAST RAST en su entorno han utilizado la identificación microbiana basada en espectrometría de masas después de una incubación corta en medios plateados para identificar microorganismos 9,10,11,12,13,14,15,16,17 . Sin embargo, los instrumentos de espectrometría de masas no están ampliamente disponibles, especialmente en los países de ingresos bajos y medianos, lo que limita en gran medida la utilidad potencial de este método. Pocos estudios han reportado la implementación de este método en sus centros sin utilizar espectrometría de masas 18,19,20. Tayşi et al.18 reportaron una categorización amplia de GN entre Enterobacterales, Pseudomonas y Acinetobacter spp. basada en la morfología de la tinción de Gram y la prueba de oxidasa antes de interpretar los resultados de AST. En otros estudios de este centro, realizados por Gupta et al.19 y Siddiqui et al.20, la identificación microbiana a nivel de especie se realizó mediante la preparación de un pellet bacteriano a partir de la mezcla de sangre y caldo marcado positivamente y su inoculación en las pruebas bioquímicas convencionales. Mientras que Tayşi et al.18 no comentaron sobre la precisión de la identificación microbiana con su enfoque, Gupta et al.19 informaron que con su enfoque en 165/176 (94%) casos, un RAST gramnegativo notificable (RR-GN), es decir, de E. coli, K. pneumoniae, P. aeruginosa y A. baumannii complejo. Sin embargo, con este último enfoque, la lectura de los resultados de RAST se realizó retrospectivamente utilizando puntos de corte de 8 h de diámetro de zona solo después de la incubación completa de los resultados bioquímicos convencionales, es decir, 18-24 h después de la inoculación, y el tiempo promedio para el informe fue de alrededor de 2 días.
Para reducir aún más el TAT de los informes clínicos, proponemos una metodología alternativa que permita la identificación temprana de GN presente en +aBCs utilizando aMIAST. Antes de la introducción de los sistemas de identificación microbiana basados en espectrometría de masas, estos sistemas de identificación automatizados se consideraban el estándar de atención para la identificación microbiana, donde la identificación era posible mediante cambios colorimétricos y/o fluorométricos inducidos por bacterias de prueba cuando se inoculaban en pruebas bioquímicas miniaturizadas alojadas en un casete y comparaban los resultados con su base de datos de aislados. El tiempo promedio de identificación en estos sistemas es de alrededor de 4 h a 8 h, sin embargo, están limitados por el hecho de que los fabricantes recomiendan el crecimiento nocturno de microbios antes de que sus respectivas tarjetas de identificación puedan ser inoculadas. Este requisito limita en gran medida su utilidad para reducir el tiempo de presentación de informes.
Pocos estudios han evaluado métodos para identificar directamente microbios a partir de +aBCs utilizando estos sistemas automatizados 21,22,23,24,25,26,27. En el caso de los +aBCs que contenían GN monomórfica, la mayoría de los estudios mostraron una excelente concordancia entre la inoculación directa a partir de gránulos bacterianos hechos a partir de una mezcla positiva de sangre y caldo y la incubación estándar de la colonia. Sin embargo, en el caso de los grampositivos, las tasas de concordancia fueron subóptimas. Dado que el tiempo medio hasta la positividad de los +aBCs es de entre 8 h y 16 h y la identificación de la GN tarda ~4 h a 8 h en un sistema automatizado de identificación microbiana, planteamos la hipótesis de que al emplear el protocolo de inoculación directa en la identificación microbiana automatizada, podemos completar el informe clínico de los +aBCs con GN con un RR-GN dentro de las 24 h posteriores a la recepción de la muestra.
Entorno para el estudio
El presente estudio se llevó a cabo en el laboratorio de bacteriología clínica de un instituto académico de atención terciaria de importancia nacional (INI) de 950 camas en el centro de la India de enero a octubre de 2023. El laboratorio está equipado con un sistema de monitorización continua de hemocultivos (CBCMS) y aMIAST. El laboratorio de bacteriología está funcionando las 24 horas del día con la disponibilidad de técnicos y microbiólogos para procesar y reportar cualquier frasco de hemocultivo marcado positivamente (+aBCs).
Métodos microbianos utilizados aquí
El flujo de trabajo del estudio se muestra en la Figura 1. Los +aBCs que mostraban GNs monomórficas (+naBC) se procesaron mediante inoculación directa de las tarjetas de identificación correspondientes para permitir la identificación y AST utilizando el protocolo EUCAST RAST. Estos resultados se compararon con el método estándar de atención (SoC) para +aBCs, es decir, el subcultivo en medios convencionales sembrados a través de agar sangre de oveja (SBA), agar chocolate (CA) y agar MacConkey (MA), incubado aeróbicamente durante 16 h a 24 h seguido de tarjetas de identificación y AST dadas por aMIAST cuando aparecen colonias aisladas. Se excluyeron del estudio los hemocultivos que mostraran cocos grampositivos, bacilos grampositivos, células de levadura en ciernes y ≥2 microorganismos diferentes en la tinción inicial de Gram o en medios en placa.
El estudio, financiado por la beca de investigación interna otorgada al Dr. Ayush Gupta por AIIMS Bhopal, fue aprobado por el Comité Institucional de Ética Humana (IHEC) vide carta no: IHEC- LOP/2022/IL072.
NOTA: Se utilizó un volumen de muestra de 5 ml en base a los estudios realizados por Quesada et al.25 y Muñoz-Dávila et al.27.
1. Protocolo estándar de inóculo (SIP) para la identificación bacteriana mediante aMIAST
2. Protocolo de inóculo directo (DIP) para la identificación bacteriana mediante aMIAST
3. AST por el protocolo EUCAST RAST4
4. Control de calidad
5. Análisis estadístico
Resultados generales
Durante el período de estudio, 240 +naBCs se sometieron a la identificación por aMIAST utilizando DIP y SIP. De estos, se encontró que el 15% (36/240) de +naBCs eran polimicrobianos después de la incubación durante la noche en los medios sembrados. De los 204 +naBCs, la proporción de RR-GN identificados por SIP fue del 51,5% (105/204). De ellos, el 47,6% (50/105) fueron E. coli, el 19% (20/105) K. pneumoniae, el 8,6% (9/105) P. aeruginosa y el 24,8...
Utilizando DIP, identificamos con éxito los RR-GN con una precisión diagnóstica considerable. La media de TTI después del marcado positivo de aBC fue de solo 507 min (~ 8,5 h). Por lo tanto, cuando se realiza junto con el método EUCAST RAST para la determinación de AST, puede proporcionar una identificación aislada a las 8 h de tiempo de lectura de AST. Este enfoque tiene el potencial de implementar el método EUCAST RAST, obviando la necesidad de una identificación basada en espectrometría de masas. Esto es una...
Los autores no tienen nada que revelar.
El estudio fue financiado por la beca de investigación interna otorgada al Dr. Ayush Gupta por AIIMS Bhopal. Reconocemos la contribución de los técnicos de laboratorio y médicos residentes que realizaron y leyeron las pruebas diligentemente durante las horas de rutina y de emergencia.
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 |
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