Comparison of culture and polymerase chain reaction methods for the detection of haemophilus influenzae,streptococcus pneumoniae and moraxella catarrhalis in cerebrospinal fluids and middle aer effusions

Orta kulak efüzyon ve beyin omurilik sıvılarında haemophilus influenzae, streptococcus pneumoniae ve morazella catarrhalis'in saptanmasında kültür ve polimeraz zincir reaksiyonu yöntemlerinin karşılaştırılması

İbrahim JBABA,MEHMET BAYSALLAR,Abdullah KILIÇ,Sertaç YETİŞER,BÜLENT ÜNAY,Cengizhan AÇIKEL,Mehmet YAPAR,Levent DOĞANCI

Abstract

Although the availability of effective antimicrobial therapy, both otitis media with effusion (OME) and acute bacterial meningitis (ABM) are still important infections for children, leading serious health problems. The most frequently isolated bacteria from cerebrospinal fluid (CSF) of ABM patients are Haemophilus influenzae type b, Neisseria meningitidis and Streptococcus pneumoniae, and middle ear effusion (MEE) samples of OME patients are H.influenzae, S.pneumoniae, Moraxella catarrhalis, respectively. Since they are fastidious bacteria, various problems may arise in the rapid diagnosis in both ABM and OME settings. In this study, the diagnostic value of polymerase chain reaction (PCR) has been searched for the detection of bacterial DNA in CSF and MEE specimens and evaluated in comparison to conventional culture method accepted as the “gold standard”. A total of 75 samples (53 CSF, 22 MEE) collected from meningitis and OME suspected children were included in the study. With the conventional culture method, one S.pneumoniae strain was isolated from a CSF sample, and one H.influenzae (non-type b) and two M.catarrhalis strains were isolated from three of MEE samples (total isolation rate: %5.3; 4/75). Standard PCR protocol was applied for the detection of H.influenzae, while multiplex PCR protocol was used for M.catarrhalis and S.pneumoniae, since H.influenzae and S.pneumoniae amplification products were of similar size. PCR revealed genomic DNA sequences of S.pneumoniae from five of the CSF samples, while three H.influenzae, three M.catarrhalis and two S.pneumoniae+M.catarrhalis were detected from MEE samples (total detection rate: %17.3; 13/75). Sensitivity and specificity rates of PCR method were found as 100% and 92.3% for CSF samples, and 100% and 73.7% for MEE samples, respectively, with a total sensitivity of 100%, specificity of 87.3%, positive predictive value of 30.8%, and negative predictive value of 100%. As a result it was concluded that PCR method could be considered as a rapid, reliable and feasible method for the detection of the most common fastidious bacteria that lead to meningitis and OME.

Özet

Etkin tedavinin varlığına rağmen efüzyonlu orta kulak iltihabı (EOKİ) ve akut bakteriyel menenjit (ABM), çocuklarda halen önemli sağlık sorunları oluşturmaya devam eden enfeksiyonlardır. ABM’li çocukların beyin omurilik sıvısı (BOS) örneklerinden sıklıkla sırasıyla Haemophilus influenzae tip b, Neisseria meningitidis ve Streptococcus pneumoniae; EOKİ olan çocuklardan alınan orta kulak efüzyonu (OKE) örneklerinden ise H.influenzae, S.pneumoniae ve Moraxella catarrhalis izole edilmektedir. Bu mikroorganizmaların konvansiyonel kültür yöntemleri ile üretilmeleri zor ve zaman alıcı olduğundan hızlı tanıda sorunlar ortaya çıkmaktadır. Sunulan çalışmada, kültür yöntemi altın standart olarak kabul edilmek suretiyle bu etkenlerin BOS ve OKE örneklerinde polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ile saptanmasının tanısal değeri araştırılmıştır. Bu amaçla, ABM ve EOKİ şüpheli çocuklardan alınan toplam 75 örnek (53 BOS, 22 OKE) çalışmaya dahil edilmiştir. Konvansiyonel yöntemle yapılan BOS kültürlerinin birinden S.pneumoniae, OKE kültürlerinin ise birinden H.influenzae (tip b dışı) ve ikisinden M.catarrhalis suşu izole edilmiştir (toplam izolasyon oranı: %5.3; 4/75). PCR yöntemi ise, H.influenzae’nın amplifikasyon ürün boyutunun S.pneumoniae’ya yakın olması nedeniyle, M.catarrhalis ve S.pneumoniae için multipleks PCR, H.influenzae için standart PCR şeklinde uygulanmıştır. PCR ile BOS örneklerinin beşinde S.pneumoniae, OKE örneklerinin ise üçünde H.influenzae, üçünde M.catarrhalis ve ikisinde S.pneumoniae ve M.catarrhalis birlikte tanımlanmıştır (toplam saptama oranı: %17.3; 13/75). PCR yönteminin duyarlılık ve özgüllüğü BOS örnekleri için sırasıyla %100 ve %92.3, OKE örnekleri için sırasıyla %100 ve %73.7 olarak hesaplanmıştır. Tüm örnekler birlikte değerlendirildiğinde duyarlılık %100, özgüllük %87.3, pozitif öngörü değeri %30.8, negatif öngörü değeri %100 olarak saptanmıştır. Çalışmamızın verileri, PCR yönteminin, menenjit ve EOKİ etiyolojisinde rol oynayan ancak zor üreyen bakterilerin tespit edilmesinde hızlı, güvenilir ve kolay uygulanabilen bir yöntem olarak kabul edilebileceğini düşündürmektedir.