Diagnostyka zakażeń u noworodka. Jerzy Szczapa Uniwersytet Medyczny Poznań

Transkrypt

1 Diagnostyka zakażeń u noworodka Jerzy Szczapa Uniwersytet Medyczny Poznań

2 Epidemiologia zakażeń u noworodków Rocznie 4 mln. zgonów dzieci w tym 35% z powodu sepsy (Lawn I.E. i wsp. Int. J. Epidemiol. 2006) Zakażenie w.maciczne - 35% ryzyko ciężkiego zakażenia u wcześniaków (Goldenberg R.I. NEJM 2000) 50% wcześniaków wymaga diagnostyki w kierunku zakażenia i leczenia antybiotykami (Stoll. B. Semin. Perinatol. 2003) W USA około 600 tys. noworodków rocznie badanych w kierunku sepsy z nich leczona antybiotykami (Escobar G.I. Pediatrics 1999)

3 Idealny biomarker zakażenia Pewna laboratoryjna i kliniczna charakterystyka Wymogi laboratoryjne - Biochemicznie stabilny nie wymagający specjalnych warunków transportu i przchowywania - W pełni automatyczne oznaczanie Wymogi kliniczne - Zdolność potwierdzenia i wykluczenia zakażenia - Wysoka czułość (>99%) i wysoka specyficzność i ujemna wartość predykcyjna (>85%) - Zdolność do oceny rozwoju choroby i zastosowania właściwego antybiotyku

4 Definicje stosowane w ocenie stosowanych wskaźników zakażenia Czułość badania: - Jeżeli zakażenie jest obecne, jak często wynik testu jest nieprawidłowy Miara zdolności testu do wykrycia choroby Swoistość badania: - Jeżeli zakażenia brak, jak często wynik testu jest prawidłowy (ujemny) Miara zdolności testu do potwierdzenia braku zakażenia Dodatnia wartość predykcyjna: - Jeżeli wynik testu jest nieprawidłowy jak często infekcja jest obecna Ujemna wartość predykcyjna: Jeżeli wynik testu jest prawidłowy jak często zakażenie jest nieobecne

5 Biomarkery zakażenia Całkowity i odsetkowy obraz krwinek białych oraz ich morfologia - całkowita liczba leukocytów oraz ich odsetki z morfologią - całkowita liczba neutrofili - całkowita liczba neutrofili niesegmentarnych - stosunek neutrofili niedojrzałych/dojrzałych Liczba płytek Białka fazy ostrej - Białko fazy c (CRP) - Amyloid A w surowicy - Prokalcytonina (PCT) - Białka wiążące lipopolisacharydy - Białka hamujące inter-alfa (IαIps)

6 Biomarkery zakażenia (c.d.) Cytokiny Rodzina Interleukiny 1 (IL-1 α, IL-1β, IL-1ra) Interleukina 6 Interleukina 8 Rodzina Interleukiny 10 (IL-10, 19, 20, 22, 24, 26, 28, 29) Kachektyna (TNF) Czynnik stymulujący granulocyty (G-CSF)

7 Biomarkery zakażenia (c.d.) Chemokiny CC (C-c motif Ligand-4 c-c motif ligand-5) Białko 10 indukowane przez interferon α Markery powierzchniowe - CD64, CD 11b, CD25, CD69 i inne Inne - Trombopoetyna - Selektyny - Elastaza neutrofilowa - cząsteczki adhezyjne (ICAM, VCAM-1) - Białka uwalniania w zakażeniu np. proapolipoproteina CII - Fibronektyna - Wskaźnik sedymentacji erytrocytów - Haptoglobina Badanie mikroskopowe łożyska pępowiny, płynu żołądkowego, płynu z przewodu słuchowego zewnętrznego

8 Testy diagnostyczne u noworodka z podejrzeniem zakażenia Mikrobiologiczne Posiewy (posiew z krwi złoty standardt) - Bezpośrednia identyfikacja - Wykrycie antygenów bakteryjnych (Imunoelektrofareza, ELISA, aglutynacja) Laboratoryjne Całkowity i odsetkowy obraz krwinek białych - Neutrofile; niedojrzałe/całkowitych - Białko fazy C - Fibrynogen, płytki krwi - Prokalcytonina - Amyloid A w surowicy - Cytokiny i rozpuszczalne receptory (IL-6, IL-8, SCD-14, STREM) Diagnostyka molekularna - Wykrycie i amplifikacja bakteryjnego DNA metodą PCR

9 Badania diagnostyczne w podejrzeniu Chorioammionitis i wczesnej postaci sepsy w sali porodowej R-K-Z k.mlekowy, glukoza, ciepłota ciała, czas rekapilaryzacji (> 3 sek.) Wymaz z nosa, gardła, przewodów słuchowych, łożyska, naczyń pępowinowych W przypadku klinicznych objawów sepsy: - posiewy z krwi (na bakterie tlenowe i beztlenowe) pobranej na obwodzie i centralnie Wykonać badania laboratoryjne; CRP, PCT leukocyty IL-6/IL-8, badanie koagulologiczne, grupę krwi Sprawdzić posiew z szyjki macicy u matki

10 Rozpoznanie IAI W następstwie zespołu wewnątrzowodniowego zapalenia dochodzi do zespołu płodowej reakcji zapalnej (FIRS), która potwierdza - dodatni posiew bakteryjny z okolicy odbytu - wzrost IL-6, IL-8 w płynie owodniowym - zapalenie naczyń pępowinowych - Dodatni posiew we krwi noworodka

11 Rozpoznanie FIRS u noworodka Objawy kliniczne zaburzeń w ciągu 72 godzin po urodzeniu Tachypnoe (> 60 min.) + stękanie wydechowe/wciąganie lub desaturacja krwi Niestabilność ciepłoty ciała (< 36 o C - > 37 o C) Czas rekapilaryzacji > 3 sec. WBC (< 4000 x 10 9 /L) lub > x 10 9 /L) CRP > 10 mg/dl IL-6 lub IL 8 > 70 pg/ml Gen 165r RNA, PCR - dodatni Hague K.N., Pediatr. Crit. Care 2005

12 Zakażenie perinatalne u noworodka Brak wczesnych specyficznych objawów Objawy związane z FIRS Często brak oczywistych objawów źródła zakażenia lub miejsca wniknięcia drobnoustroju Infekcja często szybko prowadzi do sepsy i wstrząsu septycznego Opóźnienie zastosowania antybiotykoterapii zwiększa ryzyko wstrząsu, zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych oraz złych następstw neurologicznych Jeżeli noworodek po urodzeniu wymagał resuscytacji i zaburzenia oddychania utrzymują się nadal należy rozważyć możliwość infekcji wczesnej i konieczności antybiotykoterapii

13 Częstość występowania objawów sepsy u noworodków (%) Bezdech 55 Zaburzenia żołądkowo-jelitowe 43 Zaburzenia oddychania 29 Letarg/hipotonia 23 Zaburzenia liczby krwinek białych 4-6 Kwasica metaboliczna 11 Hiperglikemia (>140mg%) 10 (Fanaroff A.A. NIH DN, 1998)

14 Badania diagnostyczne w oddziale intensywnej terapii w podejrzeniu sepsy Posiewy z krwi (b.tlenowe i beztlenowe) przed antybiotykoterapią Rozmazy z gardła, przewodu słuchowego nosa, płynu żołądkowego, smółki Badanie moczu na posiew (na drodze sterylnego założenia cewnika do pęcherza lub nakłucia nadłonowego) Rozważyć badanie płynu mózgowo-rdzeniowego Wykonać badania laboratoryjne; Badanie koagulologiczne IL-6/IL-8, CRP, mleczany, RKZ rozmaz krwi, poziom glukozy, stężenie bilirubiny (pośredniej/bezpośredniej) transaminazy, kreatynina, alkaliczna fosfataza, elektrolity (po 6 g. życia) grupę krwi

15 Wskazania do nakłucia lędźwiowego Objawy neurologiczne Przy podejrzeniu sepsy po 48 godzinie życia Przy wzroście stężenia CRP > 2 mg/dl w ciągu pierwszych 4 godzin życia Objawach klinicznych zakażenia: hipotonia, hipotensia Laboratoryjnych objawach zakażenia; leukopenia, zmianach stężeń glukozy, dodatnim wyniku posiewu w krwi Posiew z krwi może być ujemny u 15-38% noworodków z zapaleniem opon mózgowo-rdzeniowych (Pickering L.K. Red. Book 2006) Zrezygnować z nakłucia lędźwiowego u pacjentów niestabilnych hemodynamicznie

16 Zmiany w płynie mózgowo-rdzeniowym w bakteryjnym zapaleniu opon mózgowo-rdzeniowym Białko całkowite > 150 mg/dl (u wcześniaków może być > 170 mg/dl) WBC > 10 µl (często > 100 µl) Dodatni rozmaz Gramma Stosunek glukozy w CSF/glukozy w surowicy często < 0,4 w meningitis Dodatni posiew bakteryjny

17 Przydatność badania CRP w wczesnej postaci sepsy Wzrost CRP 4-6 godzin od początku zapalenia Podwojenie stężenia co 8 godzin Najwyższe stężenie między 36 a 50 godziną Szybkie obniżenie stężenia w przypadku cofania się objawów infekcji czas połowiczego rozpadu 4-7 godz. W celu wykluczenia infekcji konieczne seryjne badanie CRP Fałszywie dodatnia wartość CRP, PCT jest stwierdzona u 8% noworodków (Benitz W.E. Pediatrics 1998) Równoczesne oznaczenie CRP i cytokin (IL 6/8) obniża konieczność antybiotykoterapii

18 Prokalcytonina (PCT) Pre-prokalcytonina Sekwencja sygnalna Prokalcytonina (PCT) - 116AA region N-końcowy Kalcytonina - 32AA Katakalcyna FIZJOLOGIA: Synteza PCT w komórkach neuroendokrynnych (komórki C tarczycy) ZAKAŻENIE BAKTERYJNE: Wzrost stężenia PCT poprzez: 1. Sekrecja poza tarczycą (wątroba, płuca, jelita) oraz w monocytach i leukocytach 2. Nieaktywna proteoliza proteoliza kalcytonina endo- i egzotoksyny, cytokiny NORMA ZAKAŻENIE WIRUSOWE ZAKAŻENIE BAKTERYJNE < 0,1 ng/ml < 1,0 ng/ml > ng/ml Al.-Nawas B., Eur J Med. Res 1996; Monneret G., Infection 1999, Muller B. J.Clin Metab. 2001

19 Rozkład wartości PCT (95% CI) u zdrowych noworodków w ciągu pierwszych 48 godzin życia Chiesa C.Clin.Inf.Dis.1998

20 Zmiany stężenia PCT u noworodków w ciągu pierwszych 48 godzin po urodzeniu (95% CI) Wiek (godziny) PCT (µg/l)

21 Rozkład wartości PCT z wczesną postacią posocznicy w ciągu pierwszych 48 godzin życia noworodków Chiesa C.Clin.Inf.Dis.1998

22 Kinetyka PCT u noworodków Wzrost stężenia po 2 godzinach od zakażenia Różnicowanie zapalenia o etiologii zakaźnej i niezakaźnej Różnicowanie zakażenia o etiologii bakteryjnej od wirusowej Różnicowanie stopnia nasilenia posocznicy, uogólnionej reakcji zapalnej, niewydolności narządowej Obniżenie stężenia o 50% po 2 dobach po zastosowania leczenia C.Chiesa et al., Clin Inf Dis, 1998, 26:

23 Wartość diagnostyczna PCT u dzieci z podejrzeniem sepsy w porównaniu z liczbą neutrofilli i CRP Materiał: 80 dzieci ( wiek 3.1 lat) z podejrzeniem sepsy Metoda: oznaczenia w 6, 12, 24 i 48 godzinie Oznaczenia PCT metoda imunolumimetryczną Wyniki: - wysokie wartości PCT (1,0-722 µg/ml w pierwszym badaniu; Brak istotnego dalszego wzrostu - w okresie późniejszym Wzrost wartości niezależnie od wieku pacjentów Najwyższe wartości w wstrząsie septycznym, MODS i u tych którzy zmarli Wnioski: Stężenie PCT wzrasta gwałtownie u dzieci z sepsą i ma lepszą wartość prognostyczną niż CRP i liczba neutrofili Flores-Casado I. i wsp. Pediatr.Crit.Care.Med. 2003

24 Krzywe ROC określające optymalne wartości odcięcia dla CRP i PCT w diagnostyce inwazyjnych i nieinwazyjnych zakażeń u dzieci gorączkujących Lopez A.F. i wsp. Pediatr.Infect.Dis. J.2003

25 CRP a PCT w diagnostyce zakażeń PCT ma wyższość diagnostyczną nad CRP w różnicowaniu między zakażeniami wirusowymi a bakteryjnymi oraz wykrywaniu inwazyjnych zakażeń bakteryjnych między 1 a 36 m. życia PCT jest doskonałym wczesnym markerem infekcji bakteryjnych potwierdzającym inwazyjne zakażenie w ciągu pierwszych 12 godzin u dzieci gorączkujących Lopez A. Pediatr. Infect.Dis.J.2003

26 Metaanaliza wartości diagnostycznej PCT w sepsie u noworodków Materiał - Analiza 16 badań (1,959 noworodków) u noworodków z potwierdzoną klinicznie lub mikrobiologicznie sepsą w porównaniu z wartościami PCT w grupach chorych dzieci z innych powodów Metoda: - Metaanaliza (bivariate) czułości swoistości w oparciu o krzywe ROC

27 Metaanaliza wartości diagnostycznej PCT w sepsie u noworodków (c.d.) Wyniki - Czułość (95% CI) 81% (74-87%) - Swoistość (95% CI) 79% (69-87%) - Krzywa ROC określająca wartość diagnostyczną wynosiła 0,87 - Dokładność diagnostyczna PCT wyższa u noworodków z późną postacią sepsy (AUC 0,95) (< 72g. życia) v.s. wczesną postacią (AUC 0,78) - wysoka heterogeniczność statystyczna Wnioski - Stężenie PCT u noworodków z sepsą w surowicy krwi wykazuje bardzo dobrą wartość diagnostyczną (AUC = 0,87) Vouloumanou E.K. i wsp. Intensive Care Med. 2011

28 Leukocyty WBC (G/l) ,25 SD 19,11 21,43 SD 16,63 23,93 SD 17,70 16,45 SD 7, POSOCZNICA ZAPALENIE DZIECI DZIECI PŁUC CHORE ZDROWE POS:ZDROWE* Z.PŁUC:ZDROWE CHORE:ZDROWE* POS: Z.PŁUC *p<0,05

29 Wskaźnik leukocytarny I:T 0,25 0,20 0,15 0,10 0,5 0,153 SD 0,10 0,093 SD 0,93 0,119 SD 0,10 0,055 SD 0,05 POSOCZNICA ZAPALENIE DZIECI DZIECI PŁUC CHORE ZDROWE POS:ZDROWE* Z.PŁUC:ZDROWE CHORE:ZDROWE* POS: Z.PŁUC *p<0,05

30 Przydatność oznaczeń leukocytów w diagnostyce zakażeń u noworodków Neutropenia (< 1750 k/mm 3 ) lepszym wskaźnikiem zakażenia niż neutrofilia Wskaźnik I/T (>0,16) ma wartość ograniczoną Ograniczona przydatność wyłącznej wartości całkowitej liczby leukocytów Podsumowanie: Ocena ilości neutrofili jest przydatnym pośrednim testem w ocenie zakażenia jeżeli jest powtarzana co godzin (Haris M.C. 2010)

31 Płytki krwi PLT 350 (G/l) ,8 SD 73,25 241,5 SD 81,20 200,91 SD 90,31 259,97 SD 92, POSOCZNICA ZAPALENIE DZIECI DZIECI PŁUC CHORE ZDROWE POS:ZDROWE* Z.PŁUC:ZDROWE CHORE:ZDROWE* POS: Z.PŁUC* *p<0,05

32 Białko C-reaktywne CRP (mg/l) ,34 SD 52,05 31,82 SD 39,35 45,33 SD 47,24 5,20 SD 18,78-25 POSOCZNICA ZAPALENIE DZIECI DZIECI PŁUC CHORE ZDROWE POS:ZDROWE* Z.PŁUC:ZDROWE* CHORE:ZDROWE* POS: Z.PŁUC *p<0,05

33 Prokalcytonina PCT (ng/ml) ,06 SD 53,15 24,35 SD 38,69 49,51 SD 48,49 2,65 SD 3,97-25 POSOCZNICA ZAPALENIE DZIECI DZIECI PŁUC CHORE ZDROWE POS:ZDROWE* Z.PŁUC:ZDROWE* CHORE:ZDROWE* POS: Z.PŁUC* *p<0,05

34 Wartość diagnostyczna badanych wskaźników zakażenia Czułość % (95% CI) Swoistość % (95% CI) PPV% NPV% LR PCT>2 85,8 82,3 78,5 79,8 1,0 CRP 79,0 78,9 73,4 83,6 1,0 PLT 26,5 96,6 48,9 89,5 0,2 WBC 29,0 90,7 48,4 81,0 0,3 I:T 34,5 94,1 51,3 88,8 0,3 PPV - dodatnia wartość predykcyjna NPV - ujemna wartość predykcyjna LR - wskaźnik wiarygodności

35 Borkowska M. Szczapa J Wnioski Noworodki z zakażeniem wczesnym wykazywały istotnie wyższą wartość prokalcytoniny w porównaniu z noworodkami niezakażonymi Przydatność diagnostyczna Prokalcytoniny wykazuje wysoką czułość i swoistość w rozpoznaniu zarówno zakażeń wczesnych jak i późnych, przewyższającą rutynowo stosowane wskaźniki infekcji

36 Przydatność PCT w podejmowaniu decyzji o zastosowaniu antybiotykoterapii w podejrzeniu wczesnej postaci sepsy u noworodków Grupa standardowa (WBC, stosunek neutrofilii I:T, CRP) Grupa PCT (seryjne oznaczanie PCT prawidłowa wartość PCT w ciągu pierwszych godz. życia < 10 ng/ml Wyniki - czas antybiotykoterapii 72 godzin - grupa standardowa 82% - grupa PCT 55% Redukcja ryzyka 27% OR 0,27 (95%CI 0,12-0,62) P = 0,002 - Wnioski: Oznaczenia PCT pozwoliły na skrócenie czasu antybiotykoterapii o 22,4 godziny Stocken M. Neonatology 2010

37 PCT-Podsumowanie PCT jest czułym i specyficznym markerem zakażeń bakteryjnych łącznie z sepsą Szybki wzrost stężeń PCT, krótki okres półtrwania oraz szybka normalizacja poziomu po ustaniu działania czynnika infekcyjnego pozwala na monitorowanie przebiegu zakażenia bakteryjnego oraz ocenę skuteczności i bezpieczne ograniczenie czasu prowadzenia antybiotykoterapii PCT pozwala na różnicowanie zakażeń bakteryjnych i wirusowych Utrzymywanie się wzrostu wartości PCT jest niezależnym wskaźnikiem zgonu w ciężkich zakażeniach bakteryjnych PCT jest cennym markerem zakażeń bakteryjnych, który winien być szeroko stosowany w praktyce klinicznej W przyszłości należy wyjaśnić mechanizmy regulacji i biologicznego działania PCT w zakażeniach Borkowska M., Szczapa J. 2008

38 Cytokiny IL-6 Indukcja białek ostrej fazy Aktywacja limfocytów T Różnicowanie cytotoksycznych limfocytów T i limfocytów B Stymulacja produkcji leukocytów Stymulacja syntezy Prokalcytoniny

39 Cytokiny IL-8 Uwalnianie neutrofili ze szpiku Aktywacja neutrofili Chemotaksja Uwalnianie zawartości ziarnistości neutrofili Terashima Blood 1998;92:1062-9

40 Cytokiny Kachektyna Wczesna odpowiedź immunologiczna Rekrutacja leukocytów, aktywacja makrofagów i neutrofili Biosynteza i uwalnianie GM-CSF,innych cytokin Moshage J Pathol 1997;181:257-66

41 Wartość diagnostyczna badanych wskaźników zakażenia Czułość (%) Swoistość (%) PPV (%) NPV (%) Il-6 >15,4 pg/ml 93,9 91,2 88,6 96,4 Il-8 >44 pg/ml 90,9 70,2 63,8 93,0 TNF-alfa >10 pg/ml 66,7 54,4 45,8 73,8 CRP >10,0 mg/l 48,4 96,6 88,2 78,1 I/T >0,19 9,7 88,1 30, WBC >31 G/l 22,6 90,9 70,0 70,0 PPV wartość predykcji dodatniej, NPV wartość predykcji ujemnej, WBC leukocytoza, I/T wskaźnik leukocytarny Banaszak I., Szczapa J., 2005

42 sensitivity Wartość diagnostyczna badanych wskaźników zakażenia crp it wbc il6 il8 tnf alfa specificity

43 Wnioski Noworodki z zakażeniem wczesnym wykazywały wyższą wartość interleukiny-6, interleukiny-8 i kachektyny w porównaniu z noworodkami niezakażonymi Przydatność diagnostyczna kachektyny, interleukiny-6 i interleukiny-8 w rozpoznawaniu zakażenia wewnątrzmacicznego przewyższa rutynowo stosowane wskaźniki jak leukocytoza, czy wskaźnik leukocytarny. Wartość kachektyny była niższa niż wartość CRP, natomiast czułość i swoistość interleukiny-6 i czułość interleukiny-8 przewyższają CRP Banaszak I. Szczapa J 2005

44 Wnioski Z czynników niezakaźnych jedynie wiek ciążowy i urodzeniowa masa ciała miały wpływ na wartość interleukiny-6 Niezakaźne choroby okresu noworodkowego jak zespół zaburzeń oddychania, zaburzenia oddychania o charakterze adaptacyjnym, niedotlenienie okołoporodowe, krwawienia śródczaszkowe, leukomalacja okołokomorowa oraz przewlekła choroba płuc nie wpływały na wartość badanych cytokin. Jedynym wyjątkiem było statystycznie istotne wyższe stężenie kachektyny w grupie noworodków z krwawieniem dokomorowym III i IV stopnia

45 Markery zakażenia u noworodka Test Czułość (%) Specyficzność (%) PPV (%) NPV (%) Hodowla z krwi WBC < 4000 > Stosunek I/T> CRP > 10 mg/dl IL 8>70 pg/ml I/T + CRP IL-8 + CRP spcr STREM-1>60ng/ml PPV dodatnia i NPV ujemna wartość predykcyjna: STREM-1-rozpuszczalny receptor komórek szpikowych Wg. Hague KN 2003

46 Wartość diagnostyczna biomarkerów stosowanych w diagnostyce zakażeń u noworodków (3,8) Biomarker Czułość Specyficzność PPV NPV CRP Amyloid A w surowicy Prokalcytonina IL IL-6 w krwi pępowinowej 83,3 80,6 Czynnik stymulujący granulocyty (GCSF>200pg/ml TNF 83,3 80,8 PPV-dodatnia wartość predykcyjna NPV-ujemna wartość predykcyjna

47 Wartość diagnostyczna biomarkerów stosowanych w diagnostyce zakażeń u noworodków (3,8) c.d. Biomarker Czułość Specyficzność PPV NPV IL Hodowla z krwi WBC <4000 > Stosunek I/T >

48 Wartość diagnostyczna biomarkerów stosowanych w diagnostyce zakażeń u noworodków (3,8) c.d. Połączenie biomarkerów IL6 + CRP IL 8 + CRP I/T + CRP

49 Podsumowanie Aktualnie brak pojedynczego biomarkera lub zestawu biomarkerów, które mają wystarczającą czułość i specyficzność pozwalającą na wykluczenie leczenia przeciw drobnoustrojom u noworodka podejrzanego o zakażenie (sepse) Zastosowanie kilku testów diagnostycznych zwiększa ich predykcyjną wartość w wczesnym rozpoznaniu zakażenia u noworodka Zastosowanie pojedynczego biomarkera lub ich zestawu pomaga w podjęciu decyzji o wczesnym przerwaniu leczenia przeciwkodrobnoustrojom u noworodka nie zakażonego Uwzględnienie w ustalaniu rozpoznania zakażenia, wywiadu perinatalnego badania fizykalnego i objawów klinicznych pozostają nadal istotną częścią klinicznej medycyny niezależnie od badań i leczenia

50