Pediatrik hematoloji/onkoloji hastalarında mikrobiyolojik olarak kanıtlanmış bakteriyel enfeksiyonların değerlendirilmesi
Evaluation of microbiologically proven bacterial infections in pediatric hematology/oncology patients
Yazar: ZEHRA ASLI İŞERİ KÜSKÜ
Danışman: PROF. DR. ZEYNEP KARAKAŞ
İstanbul Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları = Child Health and Diseases
Dizin: Antibiyotikler = Antibiotics ; Bakteriyel enfeksiyonlar = Bacterial infections ; Enfeksiyonlar = Infections ; Hematoloji = Hematology ; Kan hastalıkları = Hematologic diseases ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Çocuklar = Children ; İlaçlara direnç = Drug resistance ; İlaçlara direnç-bakteriyel = Drug resistance-bacterial

Özet:
Amaç: Bu çalışmada Çocuk Hematoloji/Onkoloji servisinde yatan hastalardan ateş ve/veya enfeksiyon şüphesi durumunda alınan kan akımı, idrar, yara yeri ve beyin omurilik sıvısı (BOS) örneklerinden izole edilmiş bakteriyel enfeksiyonların özelliklerinin ve antibiyotik direnç paterninin belirlenmesini amaçladık. Materyal ve Metod: Bu çalışmada, 1 Ocak 2011 ile 30 Haziran 2021 tarihleri arasında, İstanbul Üniversitesi İstanbul Tıp Fakültesi Çocuk Hematoloji ve Onkoloji Bilim Dalı servisinde yatan malign (hematolojik malignite, solid tümör) veya non-malign hastalığa sahip 0-18 yaş arası 322 hastadan izole edilen kan akımı, idrar, yara yeri, BOS kültür örnekleri retrospektif olarak incelenmiştir. Kan kültürü şişeleri, BACTEC-FX (Beckton Dickinson-USA) otomatize kan kültürü sisteminde 5 gün süre ile inkübe edilmiştir. İdrar örnekleri koyun kanlı agar ve MacConkey agar veya kromojenik agar besi yerine ekilerek 37oC'de 24-48 saat etüvde inkübe edilmiştir. Yara yeri örneklerinin geldiği eküvyon 1-2 ml serum fizyolojik ile sulandırılıp veya sıvı besiyerine inoküle edilip vortekslendikten sonra kanlı agar, çikolatamsı agar besiyerlerine ekim yapılmıştır. BOS örnekleri önce 3000 rpm'de 15 dakika santrifüj sonrası çökeltiden Gram boyama yapılarak PNL ve mikroorganizma varlığı açısından incelenmiş, ardından Triptik Soy Broth ve Brain Heart Infusion broth sıvı besiyerlerine ekim yapılarak en az üç gün süreyle etüvde inkübe edilmiş, bulanıklık gözlendiğinde kanlı ve çukulatamsı agara ekim yapılmıştır. Bakterilere, Kirby Bauer disk difüzyon yöntemi ile antimikrobiyal duyarlılık testi uygulanmış ve Clinical and Laboratory Standars Institute (CLSI) ve European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST) kılavuzlarına göre değerlendirilmiştir. Her hasta için aynı türden ilk izole edilen bakteri dahil edilmiş, kontamine kültürler ve mantarlar çalışma dışı bırakılmıştır. Antibiyotiklere orta düzeyde duyarlı olan bakteriler dirençli olarak kabul edilmiştir.
İstatistiksel analiz için IBM SPSS 20 (Statistical Package for the Social Sciences) programı kullanılmıştır. Normal dağılıma uygunluk, Kolmogorov-Smirnov Testi ile değerlendirilmiş, normal dağılım göstermeyen sayısal değişkenler medyan, kategorik değişkenler ise frekans olarak verilmiştir. Kategorik değişkenler arasındaki ilişkiler ise Pearson Ki-Kare testi veya Fisher Exact Test ile belirlenmiştir. İstatistiksel anlamılılık için p<0.05 yeterli kabul edilmiştir. Bulgular: Çalışmaya 143 kız (%44,4), 179 erkek (%55,6) erkek, yaşları 0-214 ay arasında değişen toplam 322 hasta dahil edildi. Median yaş 55 ay, ortalama 76,43±64,47 ay ve erkek/kız oranı 1,25:1 idi. Yaş aralıklarına göre sınıflandırıldığında 0-60 ay arasındaki hasta grubunun daha fazla olduğu (n=170, %52,8) saptandı. Hastaların %79,2'sinde malign hastalık, %20,8'inde non-malign hastalık vardı. Malign hastalıkların %66,3'ünde hematolojik malignite, %33,7'sinde solid tümör tanısı vardı. En sık primer hastalık ALL (n=84, %26,1), ikinci NHL (n=24, %7,5) ve üçüncü nöroblastom (n=22, %6,8) idi. Hastalardan alınan 4632 kan kültürü örneğinin 620 tanesinde (%13,4) BACTEC-FX pozitif alarm verdi, 298'i ise değerlendirilmeye alındı. Bakterilerin 175'i (%58,7) Gram pozitif, 123'ü (%41,3) Gram negatif idi. Bakteri izolatlarının yıllık dağılımı değerlendirildiğinde sadece 2016 yılında Gram negatif bakterilerin daha fazla (%58,5) izole edildiği görüldü. Gram pozitif bakteriler arasında en sık izole edilen etken %58,9 (n=103) oranında Metisiline dirençli Kogülaz Negatif Stafilokok (MRKNS) iken bunu %14,9 (n=26) oranında MSKNS ve %9,7 (n=17) oranında Enterococcus cinsinin izlediği saptandı. Gram negatif bakteriler arasında en sık izole edilen etken %28,5 (n=35) oranında Klebsiella pneumoniae iken bunu %18,7 (n=23) Escherichia coli ve %11,4 (n=14) oranında Pseudomonas aeruginosa'nın izlediği saptandı. Gram pozitif bakterilerde linezolide direnç saptanmadı. Enterococcus spp. için vankomisin direnci %41,2 oranında saptandı. Diğer Gram pozitif bakterilerde vankomisin direnci saptanmadı. Teikoplanin direnci ise Enterococcus spp. için %40, MRKNS için %4,3 oranında saptandı. Diğer Gram pozitif bakterilerde teikoplanin direnci saptanmadı. Gram negatif bakterilerin sefepime duyarlılığı K. pneumoniae için %36,4, E. coli için %38,1, P. aeruginosa için %50 oranında bulundu. Piperasilin/tazobaktam duyarlılığı K. pneumoniae için %44,1, E. coli için %54,5, P. aeruginosa için ise %57,1 olarak saptandı. Meropeneme duyarlılık K. pneumoniae için %67,6, E. coli için %86,4, P. aeruginosa için ise %35,7 oranında bulundu. Meropeneme duyarlılık oranının Gram negatif bakteriler için %35,7-100 arasında, imipenem duyarlılık oranının ise %57,1-100 arasında olduğu saptandı. Amikasine duyarlılık Gram negatif bakterilerde %36,4-100 arasında gentamisine duyarlılık ise %44,4-100 arasında saptandı. Gram negatif bakterilerde kolistin direnci saptanmadı. Genişletilmiş spektrumlu beta laktamaz (GSBL) üretimi K. pneumoniae için %68,7, E. coli için %73,9 oranında saptandı. Çoklu ilaç direnci (ÇİD) K. pneumoniae için %51,4, E. coli için %39,1, P. aeruginosa için ise %42,8 oranında bulundu. Değerlendirilen 298 kan kültür örneğinin 170'inde (%57) enfeksiyon odağı bulunamadı ve primer bakteriyemi olarak değerlendirildi. Primer bakteriyemilerin %57,6'sı ise kateterle ilişki bakteriyemi idi. Kalan 128 (%43) bakteriyemide ise enfeksiyon odağı saptandı ve sekonder bakteriyemi olarak değerlendirildi. En sık saptanan enfeksiyon odakları alt solunum yolu enfeksiyonu (%30,5), mukozit (%15,6) ve üst solunum yolu enfeksiyonu (%13,3) idi. Kan kültürlerinden izole edilen bakterilerin 98'i (%32,9) kateterden, 200'ü (%67,1) periferik venden alınan kültürlerde izole edildi. Üreme yeri ile bakterilerin gram özelliği arasında istatistiksel olarak anlamlı fark saptanmadı (p=0,910). Bakterilerin 128'inin (%43) febril nötropeni (FN) döneminde izole edildiği saptandı. FN'de izole edilen bakterilerin 66'sı (%51,6) Gram pozitif, 62'sinin (%48,4) Gram negatif olduğu bulundu. MRKNS, FN'de en sık (%65,2) izole edilen Gram pozitif bakteri, K. pneumoniae ise en sık (%33,9) izole edilen Gram negatif bakteri olarak bulundu. FN ile Gram negatif bakteriyel enfeksiyon arasında istatistiksel olarak anlamlı ilişki saptandı (p=0,029). FN'nin küçük yaş grubunda (p=0,003) ve hematolojik malignitesi olanlarda (p=0,001) belirgin olarak daha sık geliştiği saptandı. Bakteriyemi epizodlarının 102'sinde (%34,8) sepsis, 21'inde (%7,2) ise septik şok geliştiği saptandı. Sepsis gelişen hastaların 56'sında (%54,9) ve septik şok gelişen hastaların 17'sinde (%81) Gram negatif bakteriler izole edildi. Sepsis ve septik şok ile Gram negatif bakteriyemi arasında istatistiksel olarak anlamlı ilişki saptandı (p<0,001). Enfeksiyona bağlı mortalite oranı %4,4 (n=13) bulundu ve bunların %92,3'ünde (n=12) Gram negatif bakteriler izole edildi. Mortaliteye en sık neden olan bakteri P. aeruginosa (n=4) olarak saptandı. Gram negatif bakteriyel enfeksiyon ve mortalite arasında istatistiksel olarak anlamlı ilişki bulundu (p<0,001). Mortaliteye sebep olan K. pneumoniae (n=3) ve E. coli (n=2) suşlarının tamamında GSBL saptandı. K. pneumoniae suşlarının tamamı, E. coli ve Pseudomonas cinsi bakterilerin yarısı ve P. aeruginosa'ların %75'i ÇİD olarak saptandı. Değerlendirilen bakterilerin büyük kısmı malign hastalığı olan hastalardan (n=264, %88,6), bunun da %70,1'i (n=185) hematolojik malignitesi olan hastalardan izole edildi. En sık bakteriyemi gelişen hastalık grubu ALL olarak saptandı (n=98, %32,9). Lökosit (p<0,001), nötrofil (p=0,001), lenfosit (p<0,001) ve trombosit (p<0,001) sayısı Gram negatif bakteriyemilerde daha düşük, CRP (p<0,001) değeri ise istatistiksel anlamlı olarak daha yüksek saptandı. Toplamda 1447 idrar kültürü örneğinin 76 tanesi değerlendirilmeye alındı. İdrar örneklerinin %92,1'inde (n=70) Gram negatif, %7,9'unda (n=6) Gram pozitif bakteriler izole edildi. Gram pozitif bakterilerin beşi (%83,3) Enterecoccus spp. olarak belirlendi ve dördünün (VRE) olduğu saptandı. VRE'lerin birinde (%25) linezolid direnci belirlendi. Gram negatif bakterilerden en sık izole edilen Gram negatif bakteri E. coli (n=26, %37,1) ve ikinci sıklıkta K. penumoniae (n=14, %20) olup her ikisinin de yarısında GSBL saptandı. P. aeruginosa izolatlarının (n=12, %17,1) yarısı ÇİD olarak saptandı. FN hastalarında idrarda en sık (%45,5) izole edilen bakterinin K. pneumoniae idi. Toplam 271 yara yeri kültürü gönderildi ve 82'si (%30,2) tanesi değerlendirilmeye alındı. Yara yeri kültürlerinin %56,1'inde (n=46) Gram pozitif, %43,9'unda (n=36) Gram negatif bakteriler izole edildi. Gram pozitif bakteriler arasında MRKNS (n=31, %67,4), Gram negatif bakteriler arasında P. aeruginosa (n=9, %25) en sık olarak saptandı. Yara kültürlerinden izole edilen yedi Enterococcus spp. bakterinin üçünün (%42,9) VRE olduğu belirlendi. Yedi K. pneumoniae suşunun beşinde ve yedi E. coli suşunun dördünde GSBL saptandı. P. aeruginosa'ların ise ikisi ÇİD olarak değerlendirildi. Yara yeri kültürlerindeki üremelerinin %45,1'i (n=37) kateter giriş yerinden izole edildi. Toplam 924 BOS kültürü gönderildi ve altısı (%0,65) değerlendirilmeye alındı. BOS kültür üremelerinin dördünden Gram pozitif, ikisinden Gram negatif bakteriler izole edildi. Gram pozitif bakterilerin üçünün MRKNS, birinin Metisiline duyarlı Staphylococcus aureus (MSSA) olduğu saptandı. Gram negatif bakterilerin ise K. pneumoniae ve non-fermantatif Gram negatif çomak olduğu saptandı. Sonuç: Hematoloji/onkoloji hastalarında gelişen enfeksiyonlar özellikle nötropenik hastalarda morbidite ve mortalite nedenidir. Enfeksiyona neden olan etken bilinmese bile uygun antibiyotiği başlamak mortaliteyi azaltmakadır. Çalışmamızda Gram pozitif bakteriler üriner sistem enfeksiyonları hariç baskın olarak bulunmuştur. Ancak Gram negatif bakterilerin FN, sepsis ve mortalite ile daha çok ilişkili olduğu görülmüştür. E. coli ve K. pneumoniae izolatlarında yüksek GSBL oranı dikkat çekicidir. Her merkezin kendi bakteri profilini ve antibiyotik direnç paternlerini belirlemesi önemlidir.
Anahtar Kelimeler: Bakteriyel enfeksiyon, hematoloji ve onkoloji, antibiyotik direnci

Abstract:
Introduction: Bacterial infections are important causes of morbidity and mortality in pediatric hematology/oncology patients. Aim: In this study, we aimed to determine the characteristics and antibiotic resistance pattern of bacterial infections isolated from bloodstream, urine, wound site and cerebrospinal fluid (CSF) samples taken from patients hospitalized in the Pediatric Hematology/Oncology service in case of fever and/or suspected infection. Methods: This study was conducted in 322 patients between the ages of 0-18 years, by retrospectively analyzing the isolated bloodstream, urine, wound and CSF culture samples of patients who were diagnosed with malignant (hematological malignancy, solid tumor) or non-malignant disease, hospitalized in Istanbul University, Istanbul Medical Faculty in the Department of Pediatric Hemotology and Oncology, between January 1, 2011 and June 30, 2021. Blood culture bottles were incubated for 5 days in the BACTEC-FX (Beckton Dickinson-USA) automated blood culture system. Urine samples were inoculated on sheep blood agar and MacConkey agar or chromogenic agar medium and incubated at 37°C for 24-48 hours. The swab from which the wound samples came was diluted with 1-2 ml of physiological saline or inoculated into liquid medium and vortexed, and then inoculated on blood agar and chocolate agar media. CSF samples were first examined for the presence of PNL and microorganisms by Gram staining of the precipitate after centrifugation at 3000 rpm for 15 minutes, then inoculated into Tryptic Soy Broth and Brain Heart Infusion broth mediums for at least three days and incubated in an oven for at least three days and when turbidity was observed, it was inoculated on blood and chocolate agar. Antimicrobial susceptibility test was applied to the bacteria by Kirby Bauer disk diffusion method and evaluated according to the Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) and European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST) guidelines. For each patient, the first isolated bacteria of the same species were included, contaminated cultures and fungi were excluded. Bacteria that were moderately sensitive to antibiotics were considered resistant.
IBM SPSS 20 (Statistical Package for the Social Sciences) program was used for statistical analysis. Compliance with normal distribution was evaluated with the Kolmogorov Smirnov Test, numerical variables that did not show normal distribution were given as median, and categorical variables were given as frequency. Relations between categorical variables were determined by the Pearson Chi-Square test or the Fisher Exact Test. P<0.05 was considered sufficient for statistical significance. Results: A total of 322 patients, 143 female (44.4%), 179 male (55.6%), aged 0-214 months were included in the study. The median age was 55 months, mean 76.43±64.47 months and the male/female ratio was 1.25:1. When classified according to age ranges, it was found that the patient group between 0-60 months was more frequent than other age groups (n=170, 52.8%). 79.2% of the patients had malignant disease and 20.8% had non-malignant disease. Hematological malignancy was diagnosed in 66.3% of malignant diseases and solid tumor diagnosis was found in 33.7%. The most common primary disease was ALL (n=84, 26.1%), second NHL (n=24, 7.5%), and third neuroblastoma (n=22, 6.8%). BACTEC-FX gave positive alarm in 620 (13.4%) of 4632 blood culture samples taken from the patients, and 298 were evaluated. Of the bacteria, 175 (58.7%) were Gram positive and 123 (41.3%) were Gram negative. When the annual distribution of bacterial isolates was evaluated, it was seen that Gram negative bacteria were isolated more (58.5%) only in 2016. It was detected that among Gram positive bacteria, Methicillin resistant Cogulase Negative Staphylococci (MRCNS) was the most frequently isolated agent with a rate of 58.9% (n=103), followed by MSCNS at a rate of 14.9% (n=26) and Enterococcus spp. at a rate of 9.7% (n=17). It was detected that Klebsiella pneumoniae was the most frequently isolated agent among gram negative bacteria at a rate of 28.5% (n=35), followed by Escherichia coli at a rate of 18.7% (n=23) and Pseudomonas aeruginosa at a rate of 11.4% (n=14). No resistance to linezolid was detected in Gram positive bacteria. Vancomycin resistance was found to be 41.2% for Enterococcus species. No vancomycin resistance was detected in other Gram-positive bacteria. Teicoplanin resistance was detected in 40% for Enterococcus spp. and 4.3% for MRCNS. Teicoplanin resistance was not detected in other Gram positive bacteria. The susceptibility of gram negative bacteria to cefepime was 36.4% for K. pneumoniae, 38.1% for E. coli and 50% for P. aeruginosa. Piperacillin/tazobactam susceptibility was 44.1% for K. pneumoniae, 54.5% for E. coli, and 57.1% for P. aeruginosa. Sensitivity to meropenem was 67.6% for K. pneumoniae, 86.4% for E. coli, and 35.7% for P. aeruginosa. It was found that the susceptibility rate to meropenem was between 35.7-100% for Gram negative bacteria, and the susceptibility rate to imipenem was between 57.1-100%. In Gram negative bacteria, sensitivity to amikacin was between 36.4-100%, and susceptibility to gentamicin was between 44.4-100%. Colistin resistance was not detected in Gram-negative bacteria. Extended-spectrum beta-lactamase (ESBL) production was detected in 68.7% for K. pneumoniae and 73.9% for E. coli. Multi-drug resistance (MDR) was 51.4% for K. pneumoniae, 39.1% for E. coli, and 42.8% for P. aeruginosa. No focus of infection was found in 170 (57%) of the 298 blood culture samples evaluated and it was considered as primary bacteremia. Catheter-associated bacteremia were 57.6% of the primary bacteremias. In the remaining 128 (43%) bacteremia, a focus of infection was detected and evaluated as secondary bacteremia. The most common focuses of infection were lower respiratory tract infection (30.5%), mucositis (15.6%), and upper respiratory tract infection (13.3%). Of the bacteria isolated from blood cultures, 98 (32.9%) were isolated from the catheter, and 200 (67.1%) from the cultures taken from the peripheral vein. There was no statistical signifacant difference between the growth site and gram characteristics of bacteria (p=0.910). It was found that 128 (43%) of bacteria were isolated in the period of febrile neutropenia (FN). It was found that 66 (51.6%) of the bacteria isolated in FN were Gram positive and 62 (48.4%) were Gram negative. MRCNS was found to be the most common (65.2%) isolated Gram positive bacteria in FN, and K. pneumoniae was the most frequently (33.9%) isolated Gram negative bacteria. A statistically significant correlation was found between FN and Gram negative bacterial infection (p=0.029). It was found that FN developed significantly more frequently in the younger age group (p=0.003) and those with hematological malignancies (p=0.001). It was founded that sepsis developed in 102 (34.8%) of the bacteremia episodes and septic shock developed in 21 (7.2%) of the bacteremia episodes. Gram negative bacteria were isolated in 56 (54.9%) patients who developed sepsis and 17 (81%) patients who developed septic shock. A statistically significant correlation was found between sepsis and septic shock and Gram negative bacteremia (p<0.001). The mortality rate due to infection was 4.4% (n=13) and Gram negative bacteria were isolated in 92.3% (n=12) of them. The most common cause of mortality was P aeruginosa (n=4). A statistically significant correlation was found between gram negative bacterial infection and mortality (p<0.001). ESBL was detected in all of the K. pneumoniae (n=3) and E. coli (n=2) strains causing mortality. All K. pneumoniae strains, half of E. coli and Pseudomonas spp. bacteria, and 75% of P. aeruginosa were found to be MDR. Most of the evaluated bacteria were isolated from patients with malignant disease (n=264, 88.6%), of which 70.1% (n=185) were isolated from patients with hematological malignancies. The most common disease group that developed bacteremia was ALL (n=98, 32.9%). Leukocyte (p<0.001), neutrophil (p=0.001), lymphocyte (p<0.001) and thrombocyte (p<0.001) counts were found to be lower in Gram-negative bacteremias, while CRP (p<0.001) was statistically significantly higher. In total, 76 of 1447 urine culture samples were evaluated. Gram negative bacteria were isolated in 92.1% (n=70) and Gram positive bacteria in 7.9% (n=6) of the urine samples. Five of the Gram positive bacteria were identified as Enterecoccus spp. and four of them were found to be VRE. Linezolid resistance was determined in one of the VREs. E. coli (n=26, 37.1%) was the most frequently isolated from Gram-negative bacteria and K. penumoniae (n=14, 20%) was the second most common, and ESBL was detected in half of both. Half of P. aeruginosa isolates (n=12, 17.1%) were found to be MDR. The most common (45.5%) bacteria isolated in the urine of FN patients was K. pneumoniae. A total of 271 wound cultures were sent and 82 (30.2%) of them were evaluated. Gram positive bacteria were isolated in 56.1% (n=46) and Gram negative bacteria in 43.9% (n=36) of wound cultures. MRCNS (n=31, 67.4%) was the most common among Gram positive bacteria, and P. aeruginosa (n=9, 25%) among Gram negative bacteria. Three (42.9%) of seven Enterococcus spp. bacteria isolated from wound cultures were found to be VRE. ESBL was detected in five of the seven K. pneumoniae strains and in four of the seven E. coli strains. Two of the P. aeruginosas were evaluated as MDR. 45.1% (n=37) of the growths in wound cultures were isolated from the catheter insertion site.A total of 924 CSF cultures were sent and six (0.65%) were evaluated. Gram positive bacteria were isolated from four of the CSF culture growths and Gram negative bacteria from two of them. Three of the Gram positive bacteria were found to be MRCNS and one of them was   Methicillin sensitive Staphylococcus aureus (MSSA). Gram-negative bacteria were found to be K. pneumoniae and Non-fermentative Gram-negative rods. Conclusion: Infections developing in hematology/oncology patients are the cause of morbidity and mortality, especially in neutropenic patients. Even if the causative agent of the infection is unknown, starting the appropriate antibiotic reduces mortality. In our study, Gram positive bacteria were predominant except urinary tract infections. However, Gram negative bacteria were found to be more associated with FN, sepsis, and mortality. High ESBL rate in E.coli and K.pneumoniae isolates is remarkable. It is important for each center to determine its own bacterial profile and antibiotic resistance patterns.
Keywords: Bacterial infection, hematology and oncology, antibiotic resistance