Hematolojik malignensisi olan hastalarda karbapenem dirençli gram negatif enfeksiyonlar için risk faktörlerinin belirlenmesi
Determination of risk factors for carbapenem-resistant gram negative infections in patients with hematological malignancy
Yazar: SARE MERVE BAŞAĞA
Danışman: PROF. DR. AYŞEGÜL ULU KILIÇ
Erciyes Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2021
Konu: Klinik Bakteriyoloji ve Enfeksiyon Hastalıkları = Clinical Microbiology and Infectious Diseases
Dizin: Antibiyotikler = Antibiotics ; Enfeksiyonlar = Infections ; Hematoloji = Hematology ; Hematolojik neoplazmlar = Hematologic neoplasms ; Kan hastalıkları = Hematologic diseases ; Karbapenemler = Carbapenems ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Risk faktörleri = Risk factors ; İlaçlara direnç-mikrobiyal = Drug resistance-microbial

Özet:
Giriş ve amaç: Son yıllarda, karbapenemlere karşı bakteriyel dirençte küresel artışlar gözlemlenmiştir [1]. Karbapenem dirençli gram negatif bakteriyel enfeksiyon (GNBE)'ların kısıtlı tedavi seçenekleri göz önünde alındığında risk faktörlerinin tanımlanması mortalite, hastanede yatış süresi ve ilişkili maliyetleri azaltmak için önemlidir. Bu çalışmada hematolojik malignitesi olan hastalarda karbapenem dirençli  GNBE'lerin  risk faktörlerini belirlemek amaçlanmıştır. Risk faktörleriyle  oluşturulan 'karbapenem direnci skoru' ile yatak başı değerlendirme yapıp karbapenem dirençli enfeksiyon riski yüksek hastalarda erken etkin tedavide doğru antibiyotiği seçmesi için klinisyene yardımcı olmak hedeflenmiştir. Ayrıca karbapenem direnç genleri dağılımı ile ilgili lokal epidemiyolojik veri toplanması amaçlanmıştır.
Hastalar ve Yöntem: Bu çalışma, Erciyes Üniversitesi Mehmet Kemal Dedeman Hematoloji Onkoloji Hastanesi ve  Şahinur Dedeman Kemik İliği Nakil ve Kök Hücre Tedavi Merkezinde yatan tüm GNBE gelişen hematolojik maligniteli hastalar dahil edilmiştir. Çalışma iki koldan oluşmaktadır. Çalışmanın ilk kolunda, Şubat 2019-Şubat 2021 tarihleri arasında prospektif, Ocak 2018-Ocak 2019 yılları arasında retrospektif olarak çalışmaya dahil edilen karbapenem dirençli ve duyarlı GNBE'si olan hastalar risk faktörleri açısından karşılaştırılmıştır. Karbapenem direnci risk faktörlerinin belirlenmesi için yapılan tek ve çok değişkenli analizlerde istatistiksel olarak anlamlı olan değişkenlerle aşamalı bir eleme işlemi ile 3 model "karbapenem direnci risk skoru" oluşturulmuştur. Çalışmanın ikinci kolunda  Şubat 2019- Şubat 2021 tarihleri arasında hematolojik malignitesi olan ve olmayan yatan hastaların kan kültürlerinden izole edilen karbapenem dirençli bakterilerde retrospektif olarak karbapenem direnci ile ilişkili olduğu bilinen VIM-tip, IMP-tip, NDM-tip, KPC-tip, SPM-tip, AIM-tip, GES tip, SME tip ve OXA-48-tip gen varlığı bakımından Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PZR) ile test edilmiştir.
Bulgular: Çalışmanın ilk koluna, hematolojik malignitesi ve GNBE'si olan 94 hasta profpektif, 60 hasta retrospektif olarak toplam 154 hasta dahil edilmiştir. Bu hastaların 64'ünde (%42) karbapenem dirençli, 90'nında (%58)  karbapenem duyarlı GNB üremesi saptanmıştır. Karbapenem dirençli ve duyarlı GNBE'si olan hastalar risk faktörleri açısından karşılaştırılmıştır. Hastaların yaş ortalaması karbapenem dirençli grupta 49.3±16.1, karbapenem duyarlı grupta ise 52.2±13.0 olarak saptanmıştır. Karbapenem dirençli grubunun %53.1'i, duyarlı grubun ise %53.3'ü erkekti. Karbapenem dirençli GNBE'si olan hasta grubunun başka hastane ya da bölümden nakil edilme oranının, duyarlı gruba göre daha yüksek olduğu görülmüştür (p:0.038). Tüm hastaların %57.2'sinde Akut lösemi (%49.4'ü Akut Miyeloid Lösemi, %7.8'i Akut Lenfositik Lösemi), %24.7'sinde lenfoma (%21.4'ü Non- Hodgkin Lenfoma, %3.3'ü Hodgkin Lenfoma), %7.1'inde Aplastik Anemi ve %7.1'inde Multiple Myelom primer hematolojik malignite olarak saptanmıştır. Enfeksiyon öncesi son altı ayda karbapenem (p:0.001), kinolon (p:0.009), B-laktam/B-laktamaz inhibitörü (p:0.001) ve kolistin (p<0.001) kullanan hastalarda karbapenem dirençli enfeksiyonlar daha sık saptanmıştır. Karbapenem dirençli olan grupta, enfeksiyon esnasında rektal K.pneumoniae kolonizasyonu (p<0.001), son altı ayda karbapenem dirençli enfeksiyon öyküsü (p<0.001) ve YBÜ yatış öyküsü (p:0.007)  daha fazla saptanmıştır . Karbapenem dirençli GNBE'si olan hastaların enfeksiyon öncesi hastane yatış süresinin (≥14 gün, ≥21 gün, ≥30 gün) karbapenem duyarlı gruba göre daha uzun olduğu saptanmıştır (sırasıyla, p:0.005, p:0.004, p:0.001). Karbapenem dirençli enfeksiyonu olan grupta, üriner kateter takılma oranı ve GNBE öncesi kullanılan kümülatif steroid dozu daha yüksek bulunmuştur (p:0.002 ve p:0.021). Karbapenem dirençli üremesi olan hasta grubuna tek ve çok değişkenli analizlerde istatistiksel olarak anlamlı şekilde fazla eritrosit süspansiyonu verildiği tespit edilmiştir (p<0.001 ve (β= 1.164 (%95 GA 1.058-1.280) p= 0.002). Hastalar enfeksiyon odakları açısından değerlendirildiğinde, hematolojik malignite tanılı hastalarda en sık KDE (%87, p:0.002) görüldüğü saptanmıştır. Aynı anda iki enfeksiyon odağı bulunan hastalarda karbapenem dirençli enfeksiyonların daha fazla görüldüğü tespit edilmiştir (p:0.024). Karbapenem dirençli GNBE'si olan hastaların %42'sine, karbapenem duyarlı GNBE'si olan hastaların %16'sına  etkin ampirik tedavi başlanmadığı tespit edilmiştir (p:0.001). Karbapenem dirençli üremesi olan hastalarda kültürlerde en sık üreyen mikroorganizma K. pneumoniae (%43.8), karbapenem duyarlı üremesi olan hastalarda ise E. coli (%58.9) olarak bulunmuştur. Aynı anda iki gram negatif mikroorganizma üremesi karbapenem dirençli enfeksiyonu olan hastalarda daha sık saptanmıştır (p:0.002).
Karbapenem dirençli enfeksiyonu olan hastaların 14 günlük mortalitesi karbapenem duyarlı enfeksiyonu olan hastalara göre istatistiksel anlamlı daha yüksek bulunmuştur (p<0.001). Çok değişkenli analiz sonuçlarına göre, 30 gün ve üzeri hastane yatışının 2.6 kat, GNBE esnasında rektal K.pneumoniae kolonizasyonu varlığının 11 kat, son 6 ay içinde kolistin kullanım öyküsünün 4 kat, son 6 ayda karbapenem dirençli enfeksiyon öyküsünün 9 kat, üriner kateter varlığının ise 3.4 kat karbapenem direnç riskini arttırdığı saptanmıştır. Son 6 ayda kinolon kullanımı, GNBE esnasında rektal K.pneumoniae kolonizasyonu, üriner kateter varlığı  her üç modelde de  risk faktörü olarak yer almıştır. Model 1'de hastane ya da servisten nakil olmak, Model 2'de son 6 ay içinde karbapenem dirençli enfeksiyon öyküsü, Model 3'de ≥30 gün hastane yatışı dördüncü değişkeni oluşturmuştur. Karbapenem direncini öngörerek hazırlanan modellerin EAA'ları Model 1 için 0.830 [%95 güven aralığı (CI), (0.762-0.898; P<0,001], Model 2 için 0.826 [%95 güven aralığı (CI), 0.759-0.893; P<0,001] ve Model 3 için 0.831 [%95 güven aralığı (CI), (0.764-0.899; P<0,001] olarak bulunmuştur. Her üç model için de pozitif ve negatif kestirim değerleri yüksek olan>2.5 kesim değeri karbapenem direnci riski için eşik değer kabul edilmiştir. Eşik değeri geçen hastalar karbapenem dirençli enfeksiyon için yüksek riskli kabul edilmiştir.Çalışmaya alınan bakterilerin 44 tanesi bla-OXA-48 tip gen varlığı açısından pozitif bulunmuştur. Hematolojik malignitesi olan hastalarının %95.2'sinde (20/21), malignitesi olmayan hastaların ise %92.5'inde (25/27) bla-OXA-48 geni pozitif saptanmıştır. Hematolojik malignitesi olan bir, olmayan dört  hastada VIM, bir hastada IMP, bir hastada da SPM geni pozitif bulunmuştur.Gram negatif suşların hiçbirinde AIM, GES, SME, KPC,  NDM tip genleri saptanamamıştır. 
Sonuç: Bu çalışma hematolojik malignite tanısı ile yatan hastalarda, son altı ayda kullanılan antibiyotikler (karbapenem, piperasilin/tazobaktam, kolistin, kinolon), YBÜ yatışı ve karbapenem dirençli gram negatif enfeksiyon öyküsü, 30 gün ve üstü hastane yatışı, enfeksiyon esnasında rektal K.pneumoniae  kolonizasyonu, GNBE önceki eritrosit replasmanı almak ve üriner katateri olması karbapenem dirençli gram negatif enfeksiyonlar için risk faktörü olarak bulmuştur. Bu çalışmada anlamlı çıkan risk faktörleri ile hazırlanan ''Karbapenem direnci skoru'' ile her hasta yatak başı değerlendirilerek, karbapenem dirençli enfeksiyon riski yüksek hastalarda erken etkin tedavide karbapenem dirençli etkenlerin kapsanması ve en az bir aktif ilaçla kombinasyon tedavisi verilmesi prognoza katkıda bulunarak mortalitenin azaltılmasında etkili olacaktır. Giderek artan karbapenem direnci nedeni ile daha kapsamlı çalışmalarla karbapenemazların taranması, tespit edilmesi ve yayılımının önlenmesi konularında yeni yöntemlerin geliştirilmesi ve lokal epidemiyolojik veri toplanması gerekmektedir.

Abstract:
Introduction and aim: In recent years, global increases in bacterial resistance to carbapenems have been observed [1]. Considering the limited treatment options of carbapenem resistant gram negative bacterial infections (GNBIs), identifying risk factors is essential to reduce mortality, length of hospital stay, and associated costs. This study aimed to determine the risk factors of carbapenem resistant GNBIs in patients with hematological malignancies. It aims to help the clinician choose the right antibiotic for early effective treatment in patients with a high risk of carbapenem resistant infection by making bedside evaluation with the 'carbapenem resistance score' created by risk factors. In addition, it was aimed to collect local epidemiological data on the distribution of carbapenem resistance genes.
Patients and Methods: In this study, all patients with hematological malignancy who developed GNBI in Erciyes University Mehmet Kemal Dedeman Hematology Oncology Hospital and Şahinur Dedeman Bone Marrow Transplantation and Stem Cell Treatment Center were included. The study consists of two arm. In the first arm of the study, patients with carbapenem resistant and susceptible GNBI were included in the study prospectively between February 2019-February 2021 and retrospectively between January 2018-January 2019 were compared in terms of risk factors. In the univariate and multivariate analyzes performed to determine the risk factors for carbapenem resistance, three models of "carbapenem resistance risk scores" were created by a gradual elimination process with statistically significant variables. In the second arm of the study; VIM-type, IMP-type, NDM-type, KPC-type, SPM-type, AIM-type, GES-type, SME-type, and OXA-48-type genes were tested by PCR which is known to be associated with carbapenem resistance retrospectively in carbapenem-resistant bacteria isolated from blood cultures of hospitalized patients with and without hematological malignancies between February 2019 and February 2021. 

Results: A total of 154 patients with hematological malignancies and GNBI were included in the first arm of the study, 94 patients prospectively and 60 patients retrospectively. In 64 (42%) of these patients carbapenem resistant GNB growth, and in 90 (58%) patients, carbapenem sensitive GNB growth was detected. Patients with carbapenem resistant and susceptible GNBI were compared in terms of risk factors. The mean age of the patients was 49.3±16.1 years in the carbapenem resistant group and 52.2±13.0 in the carbapenem sensitive group. 53.1% of the carbapenem resistant group and 53.3% of the susceptible group were males. It was observed that the rate of transfer from another hospital or department in the patient group with carbapenem resistant GNBI was higher than the susceptible group (p:0.038). Acute leukemia  in 57.2% (49.4% Acute Myeloid Leukemia, 7.8% Acute Lymphocytic Leukemia) of all patients, lymphoma in 24.7% (21.4% Non-Hodgkin Lymphoma, 3.3% Hodgkin Lymphoma), Aplastic Anemia in 7.1%, and Multiple Myeloma in 7.1% were found to be primary hematological malignancies.  Carbapenem-resistant infections were found more frequently in patients using carbapenem (p:0.001), quinolone (p:0.009), B-lactam/B-lactamase inhibitor (p:0.001) and colistin (p<0.001) in the last six months before infection. In the carbapenem resistant group, rectal K.pneumoniae colonization during infection (p<0.001), carbapenem-resistant infection history in the last six months (p<0.001), and ICU hospitalization history (p:0.007) were found to be higher. It was determined that patients with carbapenem resistant GNBI had a longer hospital stay (≥14 days, ≥21 days, ≥30 days) before infection compared to the carbapenem sensitive group (p:0.005, p:0.004, p:0.001 respectively). The rate of urinary catheterisation and the cumulative steroid dose used before GNBI were higher in the group with carbapenem resistant infection (p:0.002 and p:0.021). It was determined that the patient group with carbapenem resistant growth was given a statistically significant excess of erythrocyte suspension in univariate and multivariate analyzes (p<0.001 and p= 0.002 (β= 1.164 (95% CI 1.058-1.280)). When the patients were evaluated in terms of focus of infection; It was determined that bloodstream infection (BSI) was most common in patients with hematologic malignancy (87%, p:0.002). Carbapenem resistant infections were found to be more common in patients with two focus of infection at the same time (p:0.024). It was determined that 16% of the patients with carbapenem susceptible GNBI did not receive effective empirical treatment, 42% for carbapenem resistant GNBI respectively (p:0.001). In patients with carbapenem resistant group, the most common microorganism was K. pneumoniae (43.8%) and E. coli (58.9%) in patients with carbapenem susceptible group. The growth of two gram negative microorganisms at the same time was found more frequently in patients with carbapenem resistant infections (p:0.002).The 14 day mortality of patients with carbapenem resistant infection was statistically significantly higher than patients with carbapenem susceptible infection (p<0.001). According to the results of multivariate analysis, hospitalization for 30 days or more was 2.6 times, the presence of rectal K. pneumoniae colonization during GNBI was eleven times, the history of colistin use in the last six months was four times, the history of carbapenem resistant infection in the last six months was nine times, the presence of urinary catheters 3.4 times increase the risk of carbapenem resistance. Quinolone use in the last six months, rectal K. pneumoniae colonization during GNBI, and the presence of a urinary catheter were included as risk factors in all three models. Transfer from another hospital or service in Model 1, history of carbapenem resistant infection in the last six months in Model 2, and hospitalization for ≥30 days in Model 3 constituted the fourth variable. AUCs of models prepared to predict carbapenem resistance were 0.830 for Model 1 [95% confidence interval (CI), 0.762-0.898; P<0.001]), for Model 2 0.826 [95% confidence interval (CI), 0.759-0.893; P< 0.001] and 0.831 [95% confidence interval (CI), 0.764-0.899; P<0.001]) for Model 3. Cutoff value >2.5 with high positive and negative predictive values for all three models is the threshold value for the risk of carbapenem resistance. Patients who passed the cutoff value were considered to be at high risk for carbapenem resistant infection. Forty-four of the bacteria included in the study were found to be positive for the presence of bla-OXA-48 type gene. The bla-OXA-48 gene was positive in 95.2% (20/21) of patients with hematological malignancies and 92.5% (25/27) of patients without malignancy. One patient with hematological malignancy and four patients without hematologic malignancy had VIM, one patient had IMP gene positive, and one patient had SPM gene positive. None of the gram-negative strains had AIM, GES, SME, KPC, NDM type genes.
Conclusion: This study was carried out in patients hospitalized with a diagnosis of hematological malignancy, antibiotics used in the last six months (carbapenem, piperacillin/tazobactam, colistin, quinolone), ICU admission and carbapenem resistant gram negative infection history, prolonged hospitalization for 30 days or more, rectal K. Pneumonia colonisation during enfection, erythrocyte replacement prior to GNBI, and urinary catheterization were risk factors for carbapenem resistant gram negative infections. By the help of "Carbapenem resistance score" prepared as a result of this, determination of patients with the high risk factors for carbapenem resistant GNBI, early effective treatment covering carbapenem resistant bacteria contribute to prognosis and reduce mortality. Due to the increasing carbapenem resistance, it is necessary to develop new methods and collect local epidemiological data on the screening, detecting, and preventing carbapenemases with more comprehensive studies.