Bacterial Opportunist Pathogens in ICU Patients and COVID-19 Pandemic
Authors: Тонко О.В. 
Published: December 2022

Введение. Заболевание COVID-19 часто протекает тяжело и является причиной летальных исходов. Известно, что основным путем передачи коронавируса 2-го тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2) является воздушно-капельный. Исследования показали, что до 25% людей из групп риска с тяжелыми вирусными респираторными заболеваниями приобретают вторичные бактериальные инфекции. Сообщалось, что у этих людей были суперинфекции и коинфекции с SARS-CoV-2. У пациентов на фоне COVID-19 выявлялись многочисленные возбудители оппортунистических инфекций, включая основных бактериальных возбудителей, ответственных за инфекции, связанные с оказанием медицинской помощи. Распространенность, частота и характеристики бактериальных агентов, выделяемых у пациентов во время пандемии COVID-19, недостаточно изучены и рассматриваются как значительный пробел в знаниях. Поэтому представлялось целесообразным провести сравнительный анализ изменений структуры бактериальных этиологических агентов у госпитализированных в отделения реанимации и интенсивной терапии пациентов дои во время пандемии COVID-19. Цель. Изучить структуру выделяемых от госпитализированных пациентов оппортунистических бактериальных агентов и оценить особенности влияния пандемии COVID-19 на изменения частоты и характеристики основных возбудителей оппортунистических инфекций. Материалы и методы. Бактерии выделены и идентифицированы классическим бактериологическим методом с применением пестрых биохимических рядов, тест-систем для идентификации, а также с использованием автоматического гемокультиватора, микробиологического анализатора и масс-спектрометра. В анализ включены данные из базы WHONET централизованной микробиологической лаборатории г. Минска по результатам исследования проб крови и респираторных образцов от взрослых госпитализированных в отделения реанимации и интенсивной терапии пациентов. Сравнительный анализ структуры этиологических агентов проведен поквартально за 2 равнозначных временных периода. Любые бактерии, обнаруженные из источников, не относящихся к дыхательным путям или кровотоку, были исключены. Данные из отделений реанимации и интенсивной терапии были проанализированы отдельно от данных других отделений. Результаты. Изучены результаты респираторных проб и проб крови 52 530 пациентов. Проведен сравнительный анализ структуры микроорганизмов, выделенных из 33 539 образцов (63,8%, CI95% 63,6–64,0). Изоляты, отнесенные к оппортунистическим бактериальным патогенам, выделены из проб 20 053 пациентов (59,8%, CI95% 59,5–61,1). Установлено, что во время пандемии COVID-19 в 2,6 раза возросло количество пациентов, у которых исследованы пробы крови, и в 1,8 раза – с исследованием респираторных образцов. Наиболее часто выделяемым как из крови (до пандемии – 20,2% (CI95% 19,0–21,4), во время пандемии – 19,9% (CI95% 19,3–20,5)), так и из респираторных образцов (до пандемии – 39,0% (CI95% 38,0–40,0) и 40,6% (CI95% 39,9–41,3) во время пандемии) изолятом являлась K. pneumoniae. При этом структура бактериальных агентов изменилась за счет увеличения частоты неферментирующих грамотрицательных бактерий. Так, в 1,8 раза увеличилась частота A. baumannii, выделенных из крови, и в 1,3 раза – из респираторных образцов. Для K. pneumoniae установлено нарастание частоты устойчивости в отношении пенициллинов, цефалоспоринов 3-го и 4-го поколений, карбапенемов, фторхинолонов, колистина, тетрациклина, тигециклина; для A. baumannii, выделенных из крови, – к гентамицину, тобрамицину, колистину, а из респираторных образцов – к имипенему, меропенему, тетрациклину во время пандемии. Заключение. Установлено нарастание частоты выделения грамотрицательныхпатогенов. Косвенно подтверждено, что коинфицирование и/или суперинфицирование K. pneumoniae и A. baumannii и другими оппортунистическими бактериями, которые характеризуются множественной устойчивостью к антибактериальным препаратам, может увеличивать риски тяжелого течения основного заболевания и летальных исходов. Для профилактики вторичных бактериальных инфекций у пациентов отделений реанимации и интенсивной терапии, в том числе с диагнозом COVID-19, требуется совершенствование профилактических программ, практик инфекционного контроля и систем управления антибиотикотерапией.

Introduction. The COVID-19 infection caused by SARS-CoV-2 is often severe and can lead to fatal outcomes. It is known that the main route of transmission of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is airborne. Studies revealed that up to 25% of subjects from at-risk groups who have been affected by severe viral respiratory infections acquired secondary bacterial infections. These individuals have been reported to have superinfections and co-infections with SARS-CoV-2. Numerous opportunistic infections have been identified in patients with COVID-19, including the major bacterial pathogens responsible for healthcare-associated infections. The prevalence, frequency, and characteristics of bacterial agents isolated in patients during the COVID-19 pandemic are poorly understood and are considered to be a significant gap in knowledge. Therefore, it seemed appropriate to perform a comparative analysis of changes in the structure of bacterial etiological agents in patients hospitalized in intensive care units before and during the COVID-19 pandemic. Purpose. To review research and to study the structure of opportunistic bacterial agents isolated in hospitalized patients and to evaluate the impact of the COVID-19 pandemic impact on changes in incidence and characteristics of the main opportunistic infectious agents compared to the same period before the pandemic. Materials and methods. Bacteria were isolated and identified by conventional bacteriological methods using a variety of biochemical series, test systems for identification, as well as with the use of an automatic hemocultivator, a microbiological analyzer, and a mass spectrometer. The analysis includes data from the WHONET database of the centralized microbiological laboratory of the city of Minsk regarding the test results of blood and respiratory samples from adult patients hospitalized in intensive care units. A comparative analysis of the structure of etiological agents was carried out quarterly for two equal time periods. It’s important to note that any bacteria detected from sources other than the respiratory tract or bloodstream was excluded from this data. In addition, all the data received from the intensive care units (ICUs) were analyzed apart from data obtained in other units. Results. The results of respiratory and blood samples of 52,530 patients have been analyzed. A comparative analysis of the structure of microorganisms isolated from 33,539 samples (63.8%, CI95% 63.6–64.0) was performed. In addition, isolates classified as of opportunistic bacterial pathogens were identified in samples of 20,053 patients (59.8%, CI95% 59.5–61.1). It was found that during the COVID-19 pandemic there was a 2.6–fold increase in the number of patients with blood samples tested and a 1.8–fold increase in the number of patients with respiratory specimens tested. The most frequent isolate from both blood samples (pre-pandemic 20.2% (CI95% 19.0–21.4) and 19.9% (CI95% 19.3–20.5) during the pandemic) and respiratory specimens (pre-pandemic 39.0% (CI95% 38.0–40.0) and 40.6% (CI95% 39.9–41.3) during the pandemic) was K. pneumoniae. At the same time, the structure of bacterial agents was modified due to increasing prevalence of non- fermenting gram-negative bacteria. Thus, the frequency of A. baumannii isolated from blood samples increased by 1.8 times, and those isolated from respiratory specimens by 1.3 times. For K. pneumoniae an increase in resistance frequency against penicillins, 3rd- and 4th-generation cephalosporins, carbapenems, fluoroquinolones, colistin, tetracycline, and tigecycline was established; for A. baumannii isolated from blood samples an increase in resistance frequency against gentamicin, tobramycin, and colistin was revealed, and for those from respiratory specimens an increase in resistance frequency against imipenem, meropenem, and tetracycline was revealed during the pandemic. Conclusion. An increase in frequency of isolation of gram-negative pathogens was established. It was indirectly confirmed that co-infection and/or superinfection with K. pneumoniae and A. baumannii and other opportunistic bacteria characterized by multiple resistance to antibacterial drugs, could increase the risks of severe course of underlying disease and lead to lethal outcomes. Prevention of secondary bacterial infections in ICU patients, including those diagnosed with COVID-19, requires an improvement in prevention programs, infection control practices and antibiotic therapy management systems.