Toplum kökenli ve nozokomiyal kökenli menenjit hastalarının beyin omurilik sıvılarında çeşitli biyomarkerların araştırılması
Evaluation of various biomarkers in cerebrospinal fluid from patients with community acquired and nosocomial meningitis patients
Yazar: GÜLNUR KUL
Danışman: PROF. DR. İRFAN ŞENCAN
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Ankara Dışkapı Yıldırım Beyazıt Eğitim Ve Araştırma Hastanesi / Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2018
Konu: Klinik Bakteriyoloji ve Enfeksiyon Hastalıkları = Clinical Microbiology and Infectious Diseases
Dizin: Biyobelirteçler = Biomarkers ; Laktatlar = Lactates ; Menenjitler = Meningitis ; Merkez sinir sistemi = Central nervous system ; Serebrospinal sıvı = Cerebrospinal fluid ; İnterferon-gamma = Interferon-gamma ; İnterlökinler = Interleukins

Özet:
Mayıs 2016-Kasım 2017 tarihleri arasında toplum kökenli ve nozokomiyal kökenli menenjit tanısı konulan hastaların beyin omurilik sıvılarında IL-8, IL-12, IL-13, IFN-γ ve laktat düzeylerinin tanı ve prognozda etkisini araştıran prospektif çalışma
Amaç: Çalışmamızda SSS enfeksiyonu belirti ve bulguları ile başvuran hastalarda menenjit tanısında ve bakteriyel, viral menenjit ayırıcı tanısında kullanılabilecek belirteçleri araştırmak amaçlandı. Cerrahi sonrası süreçte SSS enfeksiyonu bulgularına sahip ancak menenjit tanısı olmayan hastalarda gereksiz antibiyotik tedavisinin önüne geçilmesi amaçlandı. Ayrıca menenjit hastalarının demografik ve klinik özellikleri, hematolojik ve BOS bulguları incelenmesi planlandı.
Yöntem: Mayıs 2016-Kasım 2017 tarihleri arasında Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji servisi ile Beyin ve Sinir Cerrahisi servisi ve yoğun bakımında takip edilen menenjit tanılı hastalardan alınan BOS örnekleri ependorf tüplerine konulup Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji laboratuvarında -80 ºC'de derin dondurucuda arşivlendi. Arşivdeki BOS materyalleri sitokin (IL-8, IL-12, IL-13, IFN-γ) ve laktat düzeyleri ölçülmek üzere çalışmaya dahil edildi. Çalışmaya 173 BOS örneği ve 18 yaş üzeri 156 hasta alındı. Hastaların BOS direkt bakısı, BOS biyokimya değerleri (glukoz, eş zamanlı kan şekeri, protein), kültür sonuçları, tam kan sayımı, biyokimya değerleri ve klinik bulguları prospektif olarak kaydedildi. Örnekler pleositozu olan klinik ve laboratuvar olarak toplum kökenli menenjit tanısı alan (grup 1), nöroşirürjik cerrahi geçiren ve takip eden süreçte nozokomiyal kökenli menenjit tanısı alan (grup 2) pleositozu olmayan ancak menenjit klinik bulgu ve semptomlarına sahip veya mevcut hastalıkları nedeni ile LP yapılan kontrol grubu (grup 3) olarak üç gruba ayrıldı. Grup 1'de 37, grup 2'de 39 ve grup 3'de 61 BOS örneği çalışmaya alındı. Ayrıca toplum kökenli menenjit hastaları bakteriyel, viral, parsiyel tedavi edilmiş menenjit olarak 3 gruba ayrıldı. Tüm menenjit hastaları etkenin dökümante edilebildiği bakteriyel, viral menenjit olmak üzere 2 gruba ayrıldı. Hoen ve arkadaşlarının tanımladığı formülle toplum kökenli menenjit hastalarının BOS ve laboratuvar değerleri hesaplanarak bakteriyel, viral menenjit olarak sınıflandırıldı. Yine tüm menenjit hastaları Tunkel tarafından tanımlanan kriterlere göre bakteriyel menenjit ve viral menenjit gruplarına ayrıldı. Tüm bu gruplar kendi aralarında kan laboratuvar ve BOS bulguları yönünden karşılaştırıldı.

Nozokomiyal santral sinir sistemi enfeksiyonu tanımı CDC tanımları doğrultusunda belirlendi. Çalışma günü arşivdeki BOS örnekleri oda sıcaklığına getirilip eritildikten sonra ELISA yöntemi ile sitokin (IL-8, IL-12, IL-13, IFN-γ) ve otomatize yöntemle laktat düzeyleri ölçüldü. Ayrıca olguların yaş, cinsiyet, Glasgov Koma Skoru, eş zamanlı serum lökosit, serum platelet, serum CRP düzeyleri ve tedavi süreleri incelendi.
Bulgular: Çalışmamızda toplum kökenli menenjit hasta grubunda otuz yedi, nozokomiyal menenjit hasta grubunda otuz dokuz ve kontrol hasta grubunda seksen hasta vardı. Vaka grubunda başvuru şikayetleri arasında ateş, baş ağrısı ve bulantı-kusmanın sık olduğu görüldü. Ayrıca bilinç değişikliği %67,6 ense sertliği %32,4 saptandı. Laboratuar bulguları arasında serum beyaz küre sayısı, nötrofil yüzdesi ve CRP'de yükselme gözlendi. Toplum kökenli menenjit hastalarında BOS lökosit ortalaması 626 /mm3, BOS protein ortalaması 302 mg/dl, nozokomiyal menenjit hasta grubunda BOS lökosit ortalaması 754 /mm3, BOS protein ortalaması 483 mg/dl idi. Toplum kökenli menenjit hasta grubunda IL-8 ortalaması 77,9 ng/L, IL-12 ortalaması 14,9 ng/L, IL-13 ortalaması 61,6 ng/L, IFN-γ ortalaması 34,5 ng/L ve laktat ortalaması 6,7 mmol/L, nozokomiyal menenjit hasta grubunda IL-8 ortalaması 96,5 ng/L, IL-12 ortalaması 10,1 ng/L, IL-13 ortalaması 32,7 ng/L, IFN-γ ortalaması 73,3 ng/L ve laktat ortalaması 5,9 mmol/L olup kontrol grubuna göre tüm çalışılan biyomarkerlarda istatistiksel olarak anlamlı fark saptandı. (p<0,001) Bakteriyel/viral menenjit ayırıcı tanısında IFN-γ ve laktat düzeylerinin yardımcı olabileceği görüldü. Toplum kökenli menenjit tanısı olan on yedi hastanın tedavi sonu laboratuar bulgularında serum beyaz küre sayısı, nötrofil yüzdesi ve CRP değerlerinde azalma görüldü. BOS bulgularında BOS lökosit sayısı ve BOS protein düzeylerinde azalma görüldü. Tedavi sonu sitokin düzeylerinde ise IL-8, IL-13 ve laktatta azalma istatistiksel olarak anlamlı saptandı. (p<0,001). Çalışmamızda nozokomiyal kökenli menenjit hastalarını sağkalımı etkileyen faktörler yönünden incelediğimizde BOS laktat ≥4,8 mmol/L iken duyarlılık ve özgüllük değerleri, %75 ve %64 saptandı. Aynı değer tüm menenjit hastaları(n=76) için irdelendiğinde duyarlılık ve özgüllük %72,2 ve %63,8 idi.
Sonuç: Çalışmamızda menenjit tanısında IL-12 için %97 duyarlılık %73 özgüllük, IFN-γ için %100 duyarlılık %99 özgüllük ve laktat için %83 duyarlılık %63 özgüllük bulunmuştur. Toplum kökenli ve nozokomiyal kökenli menenjit hastalarında incelenen IL-8, IL-12, IL-13, IFN-γ ve laktat düzeylerinin istatistiksel olarak anlamlı arttığı, bakteriyel/viral menenjit ayırıcı tanısında ve mortalite ön görmede ise laktatın önemli bir marker olduğu görülmüştür. İncelenen biyomarkerlar arasında tanı, tedavi takibi ve mortalite ön görmede laktatın anlamlı bir gösterge olduğu görülmüştür. Rutinde kullanılan BOS bulgularına ek olarak laktatın eş zamanlı olarak kullanılabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
In this prospective study we investigated CSF IL-8, IL-12, IL-13, IFN-γ and lactate levels effect on diagnosis and prognosis in community acquired and nosocomial meningitis patients diagnosed between May 2016-November 2017
Aim: The aim of our study was to investigate biomarkers that can be utilized for differential diagnosis of bacterial and viral meningitis in patients presenting with CNS infection signs and symptoms. Also we would like to prevent unnecessary antibiotic treatment in patients with CNS infection sypmtoms but not diagnosed with meningitis in the postoperative period. Also we planned to evaluate demographic and clinical characteristics, hematological and CSF findings of meningitis patients.
Materials & Method: CSF samples were collected into ependorf tubes from patients admitted in the Infectious Diseases and Clinical Microbiology ward, Neurosurgery ward and ICU between May 2016-November 2017. Samples were archived in a -80 ºC freezer in the Infectious Diseases and Clinical Microbiology Laboratory. Archived CSF samples were included in the study for measurement of cytokines (IL-8, IL-12, IL-13, IFN-γ) and lactate. 156 patients older than 18 years of age and 173 CSF samples were included in the study. Direct CSF microscopy, CSF biochemical parameters (glucose, concomitant blood glucose, protein), culture results, complete blood count, biochemical parameters and clinical findings were recorded prospectively. Samples were into divided into three groups; Group 1 consisted of samples from patients with pleocytosis, and a clinical and laboratory diagnosis of community acquired meningitis, Group 2 consisted of samples from patients who underwent neurosurgery and diagnosed with nosocomial meningitis during postoperative period and Group 3 was control group, which consisted samples from patients without pleocytosis but presenting with clinical signs and symptoms of meningitis or patients who received an LP for their existing conditions. Also group 1 was divided into four different subgroups as: Bacterial meningitis, viral meningitis and partially treated meningitis, cases with a documented causative agent, bacterial meningitis and viral meningitis according to Hoen classification and Tunkel's criteria. Nosocomial central nervous system infection was defined according to CDC definitions (106). CSF samples were thawed at room temperature on the day of analysis; cytokine levels (IL-8, IL-12, IL-13, IFN-γ) were measured using ELISA and lactate levels were measured with an automated device. Also age, gender, Glasgow Coma Scale, concomitant serum leucocyte count, serum platelet count, serum CRP levels and treatment duration were assessed.
Results: In our study we had thirty-seven patients in the community acquired meningitis group, thirty-nine patients in the nosocomial meningitis and eighty patients in the control group. In the patient group fever, headache, and nausea-vomiting were most common presenting complaints. Also in 67.6% altered state of consciousness and in 32,4% nuchal rigidity was detected. Serum WBC count, neutrophil percentage and CRP were among increased laboratory findings. In community acquired meningitis patients average CSF leukocyte count was 626/mm3, average CSF protein concentration was 302 mg/dl; in nosocomial patients average CSF leukocyte count was 754/mm3, average CSF protein concentration was 483mg/dl. In community acquired meningitis patient group average IL-8 was 77.9ng/L, average IL-12 was 14.9ng/L, average IL-13 was 61.6ng/L, average IFN-γ was 34,5ng/L and average lactate was 6.7mmol/L; in nosocomial patient group IL-8 was 96.5ng/L, average IL-12 was 10.1ng/L, average IL-13 was 32.7ng/L, average IFN-γ was 73.3ng/L and average lactate was 5.9mmol/L and for all biomarkers there was a statistically significant difference (p ≤0,001). It has been observed that IFN-γ and lactate levels can assist in differential diagnosis of bacterial and viral meningitis. In seventeen patients diagnosed with community-acquired meningitis at the end of treatment serum WBC, neutrophil percentage and CRP levels were decreased. In CSF analysis, CSF leukocyte count and CSF protein levels were decreased. There was a significant decrease in cytokine levels of IL-8, IL-13 and lactate at the end of treatment (p ≤ 0,001). When factors affecting morbidity and survival in all community acquired and nosocomial meningitis patients were studies, when lactate ≥4.8 mmol/L sensitivity was 72.2%, 75% and specificity was %63.8 and %64 respectively.
Conclusion: In our study we have found that for IL-12 sensitivity was %97 and specificity was %73, for IFN-γ sensitivity was %100 and specificity was %99, and for lactate sensitivity was %83 and specificity was %63. It has been found that IL-8, IL-12, IL-13, IFN-γ and lactate levels were significantly increased in community acquired and nosocomial meningitis patients; and lactate is an important marker for differential diagnosis of bacterial/viral meningitis and predicting mortality. Among the studied biomarkers, lactate was found out to be a significant indicator diagnosis, treatment follow-up and for predicting mortality. We advise that lactate can be used in conjunction with CSF findings.