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Method Article
A EUCAST desenvolveu um protocolo direto de teste de suscetibilidade antimicrobiana (AST) para hemoculturas automatizadas. No entanto, sua dependência da identificação microbiana baseada em espectrometria de massa pode ser evitada usando um protocolo de preparação direta de inóculo em um sistema automatizado de identificação microbiana. Essa abordagem pode fornecer relatórios de AST dentro de 24 horas após a coleta da amostra.
A sepse Gram-negativa (GN) é uma emergência médica em que o manejo em ambientes com recursos limitados depende de técnicas convencionais de cultura microbiológica que fornecem resultados em 3-4 dias. Reconhecendo esse atraso no tempo de resposta (TAT), tanto o EUCAST quanto o CLSI desenvolveram protocolos para determinar os resultados da AST diretamente de frascos de hemocultura automatizados sinalizados positivamente (+aBCs). O protocolo EUCAST rapid AST (RAST) foi introduzido pela primeira vez em 2018, onde podem ser relatados pontos de interrupção do diâmetro da zona para quatro agentes etiológicos comuns da sepse GN, ou seja, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa e complexo Acinetobacter baumannii . No entanto, os laboratórios clínicos que implementaram esse método em seu fluxo de trabalho de rotina dependem da identificação microbiana baseada em espectrometria de massa, que não está facilmente disponível, impedindo assim sua implementação em ambientes com recursos limitados. Para contorná-lo, avaliamos um protocolo de inóculo direto (DIP) usando um sistema comercial automatizado de identificação microbiana e teste de suscetibilidade antimicrobiana (aMIAST) para permitir a identificação microbiana precoce dentro de 8 h após a sinalização positiva de aBC. Avaliamos este protocolo de janeiro a outubro de 2023 para identificar os quatro GN relatáveis RAST (RR-GN) no aBC sinalizado positivamente. Os resultados da identificação microbiana na DIP foram comparados com o protocolo de preparação de inóculo padrão (SIP) em aMIAST. De 204 +aBCs com GN monomórfico (+naBC), um dos 4 RR-GN foi identificado em 105 +naBCs por SIP (E. coli: 50, K. pneumoniae: 20, P. aeruginosa: 9 e complexo A. baumannii : 26). Destes, 94% (98/105) foram corretamente identificados pelo DIP, enquanto as taxas de erro maior e muito maior foram de 6% (7/105) e 1,7% (4/240), respectivamente. Quando a DIP para identificação microbiana é feita usando o método EUCAST RAST, relatórios clínicos provisórios podem ser fornecidos dentro de 24 horas após o recebimento da amostra. Essa abordagem tem o potencial de reduzir significativamente o TAT, permitindo a instituição precoce de terapia antimicrobiana apropriada.
A sepse, um importante problema de saúde global, é definida como disfunção orgânica com risco de vida devido a uma resposta desregulada do hospedeiro à infecção. O Global Burden of Diseases Study estimou que houve 48,9 milhões de casos de sepse e 11 milhões de mortes relacionadas à sepse em todo o mundo em 2017, o que representou quase 20% de todas as mortes globais1. Cercade 2 /3 das infecções da corrente sanguínea (ICS) que causam mortalidade são devidas a patógenos bacterianos gram-negativos2. As principais causas de mortalidade entre gram-negativos (GN) são Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa e Acinetobacter baumannii, que respondem por cerca de 40% dos casos entre 33 patógenos bacterianos2.
As hemoculturas continuam sendo o padrão-ouro para o diagnóstico de BSI, e a rápida identificação microbiana, juntamente com os resultados do teste de suscetibilidade antimicrobiana (AST), é a chave para o tratamento. Estima-se que haja um aumento de 9% nas chances de mortalidade com cada hora de atraso na instituição de antimicrobianos apropriados na sepse3. O tempo de resposta (TAT) de relatórios de hemocultura microbiologicamente positivos com resultados AST é de cerca de 48-72 h com as ferramentas microbiológicas disponíveis em ambientes com recursos limitados, mesmo com sistemas automatizados. Como resultado desse TAT abaixo da média, antimicrobianos de amplo espectro são usados empiricamente, contribuindo para o crescente problema da resistência antimicrobiana (AMR). Reconhecendo essa extrema necessidade de reduzir o TAT para técnicas de cultura microbiológica para sepse, o EUCAST e o CLSI estão se movendo para a realização de AST diretamente de frascos de hemocultura sinalizados positivamente (+aBC)4,5.
Em 2018, a EUCAST introduziu pela primeira vez o método AST rápido (RAST) para determinar AST pelo método de difusão de disco Kirby-Bauer em tempos de incubação curtos, ou seja, 4 h, 6 h e 8 h, diretamente de +aBC 6,7. O método está atualmente validado para determinar AST para +aBCs contendo uma das 8 causas mais comuns de ICS, a saber, E. coli, K. pneumoniae, P. aeruginosa e complexo A. baumannii entre gram-negativos e Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, E. faecium e Streptococcus pneumoniae entre gram-positivos8. Os pontos de interrupção para determinação de AST em vários intervalos de tempo são fornecidos de acordo com as espécies microbianas listadas acima. Portanto, antes da interpretação categórica dos resultados da AST, a identificação microbiana é necessária. No entanto, o padrão RAST não especifica o método para permitir a identificação microbiana dentro desse período de tempo.
A maioria dos estudos que avaliam o método EUCAST RAST em seu cenário usou a identificação microbiana baseada em espectrometria de massa após curta incubação em meio plaqueado para identificar microrganismos 9,10,11,12,13,14,15,16,17 . No entanto, os instrumentos de espectrometria de massa não estão amplamente disponíveis, especialmente em países de baixa e média renda (LMICs), o que limita muito a utilidade potencial desse método. Poucos estudos relataram a implementação desse método em seus centros sem o uso de espectrometria de massa 18,19,20. Tayşi et al.18 relataram uma ampla categorização de GN entre Enterobacterales, Pseudomonas e Acinetobacter spp. com base na morfologia da coloração de Gram e no teste da oxidase antes de interpretar os resultados da AST. Em outros estudos desse centro, de Gupta et al.19 e Siddiqui et al.20, a identificação microbiana em nível de espécie foi feita preparando um pellet bacteriano a partir da mistura de caldo de sangue sinalizada positivamente e inoculando-o nos testes bioquímicos convencionais. Embora Tayşi et al.18 não tenham comentado sobre a precisão da identificação microbiana com sua abordagem, Gupta et al.19 relataram que, com sua abordagem, em 165/176 (94%) casos, um Gram-negativo relatável por RAST (RR-GN), ou seja, de E. coli, K. pneumoniae, P. aeruginosa e A. baumannii complexo. No entanto, com a última abordagem, a leitura dos resultados do RAST foi feita retrospectivamente usando pontos de interrupção de 8 h de diâmetro de zona somente após a incubação completa dos resultados bioquímicos convencionais, ou seja, 18-24 h após a inoculação, e o tempo médio para relatório foi de cerca de 2 dias.
Para reduzir ainda mais o TAT dos relatórios clínicos, propomos uma metodologia alternativa para permitir a identificação precoce de GN presente em +aBCs usando aMIAST. Antes da introdução de sistemas de identificação microbiana baseados em espectrometria de massa, esses sistemas de identificação automatizados eram considerados o padrão de atendimento para identificação microbiana, onde a identificação era possibilitada por alterações colorimétricas e/ou fluorométricas induzidas por bactérias de teste quando inoculadas em testes bioquímicos miniaturizados abrigados em um e combinando os resultados com seu banco de dados de isolados. O tempo médio de identificação nesses sistemas é de cerca de 4 h a 8 h, no entanto, eles são limitados pelo fato de que os fabricantes recomendam o crescimento noturno de micróbios antes que seus respectivos cartões de identificação possam ser inoculados. Esse requisito limita muito sua utilidade na redução do tempo de relatório.
Poucos estudos avaliaram métodos para identificar diretamente micróbios de +aBCs usando esses sistemas automatizados 21,22,23,24,25,26,27. No caso de +aBCs contendo GN monomórfico, a maioria dos estudos mostrou excelente concordância entre a inoculação direta de pellets bacterianos feitos de mistura de caldo de sangue positiva e incubação de colônias padrão. No entanto, no caso dos gram-positivos, as taxas de concordância foram abaixo do ideal. Como o tempo médio para positividade de +aBCs está entre 8 h e 16 h e a identificação de GN leva ~4 h a 8 h em um sistema automatizado de identificação microbiana, levantamos a hipótese de que, empregando o protocolo de inoculação direta na identificação microbiana automatizada, podemos concluir o relatório clínico de +aBCs com GN tendo um RR-GN dentro de 24 h após o recebimento da amostra.
Cenário para o estudo
O presente estudo foi realizado no laboratório de bacteriologia clínica de um instituto acadêmico de cuidados terciários de importância nacional (INI) com 950 leitos na Índia Central, de janeiro a outubro de 2023. O laboratório está equipado com um sistema de monitorização contínua da hemocultura (CBCMS) e aMIAST. O laboratório de bacteriologia funciona 24 horas por dia, com a disponibilidade de técnicos e microbiologistas para processar e relatar qualquer frasco de hemocultura sinalizado positivamente (+aBCs).
Métodos microbianos usados aqui
O fluxo de trabalho do estudo é mostrado na Figura 1. Os +aBCs que mostram GNs monomórficos (+naBC) foram processados por inoculação direta dos cartões de identificação correspondentes para permitir a identificação e AST usando o protocolo EUCAST RAST. Esses resultados foram comparados com o método padrão de tratamento (SoC) para +aBCs, ou seja, subcultura em meio convencional plaqueado por meio de ágar sangue de ovelha (SBA), ágar chocolate (CA) e ágar MacConkey (MA), incubado aerobicamente por 16 h a 24 h, seguido de cartões de identificação e AST dados por aMIAST quando colônias isoladas aparecem. Hemoculturas mostrando cocos gram-positivos, bacilos gram-positivos, células de levedura em brotamento e ≥2 microrganismos diferentes na coloração inicial de Gram ou em meio plaqueado foram excluídas do estudo.
O estudo, financiado pela bolsa de pesquisa interna concedida ao Dr. Ayush Gupta pelo AIIMS Bhopal, foi aprovado pelo Comitê de Ética Humana Institucional (IHEC) vide carta nº: IHEC- LOP/2022/IL072.
NOTA: Um volume amostral de 5 ml foi utilizado com base nos estudos realizados por Quesada et al.25 e Munoz-Davila et al.27.
1. Protocolo de inóculo padrão (SIP) para identificação bacteriana usando aMIAST
2. Protocolo de inóculo direto (DIP) para identificação bacteriana usando aMIAST
3. AST pelo protocolo EUCAST RAST4
4. Controle de qualidade
5. Análise estatística
Resultados gerais
Durante o período do estudo, 240 +naBCs foram identificados por aMIAST usando DIP e SIP. Destes, 15% (36/240) +naBCs foram considerados polimicrobianos após incubação noturna no meio plaqueado. Dos 204 +naBCs, a proporção de NR-GN identificada pelo SIP foi de 51,5% (105/204). Dentre eles, 47,6% (50/105) eram E. coli, 19% (20/105) K. pneumoniae, 8,6% (9/105) P. aeruginosa e 24,8% (26/105) complexo A. baumannii . Uma descrição detalhada de to...
Usando o DIP, identificamos com sucesso os RR-GNs com considerável precisão diagnóstica. O TTI médio após sinalização positiva de aBC foi de apenas 507 min (~ 8,5 h). Assim, quando feito em conjunto com o método EUCAST RAST para determinação de AST, ele pode fornecer identificação isolada em 8 h de tempo de leitura de AST. Esta abordagem tem o potencial de implementar o método EUCAST RAST, evitando a necessidade de identificação baseada em espectrometria de massa. Isso é uma bênção para os ambientes de...
Os autores não têm nada a divulgar.
O estudo foi financiado pela bolsa de pesquisa interna concedida ao Dr. Ayush Gupta pela AIIMS Bhopal. Reconhecemos a contribuição dos técnicos de laboratório e médicos residentes que realizaram e leram os testes diligentemente durante o horário de rotina e emergência.
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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