Klebsiella pneumoniae Infections in the Intensive Care Unit: Risk Factors Related to Carbapenem Resistance and Patient Mortality

Yoğun Bakım Ünitesinde Gelişen Klebsiella pneumoniae Enfeksiyonları: Karbapenem Direnci ve Hasta Mortalitesi ile İlgili Risk Faktörleri

Seyit Ali BÜYÜKTUNA,Mürşit HASBEK,Cem ÇELİK,Meltem ÜNLÜSAVURAN,Onur AVCI,Sevgi BALTACI,Kübra FIRTINA TOPCU,Nazif ELALDI

Abstract

Klebsiella pneumoniae is the cause of complicated and difficult-to-treat nosocomial infections such as sepsis, urinary tract infection, catheter related infections, pneumonia and surgical site infections in intensive care units. The biggest problem in infections with K.pneumoniae is that treatment options are limited due to multiple antibiotic resistance and consequently the increased morbidity and mortality. The widespread and improper use of carbapenems can lead to epidemics that are difficult to control, especially in intensive care units because of the acquired resistance to this group of antibiotics. Outbreaks and sporadic cases caused by carbapenem resistant K.pneumoniae (CRKP) species have been reported all over the world in recent years with increased frequency. The aim of this study was to determine the risk factors related to carbepenem resistance and mortality caused by K.pneumoniae infections in a university hospital anesthesia intensive care unit. The study was conducted between January 1st, 2016, and December 31st, 2018. Retrospective data were obtained from the patient and laboratory-based surveillance records. Adult patients (≥ 18 years) with K.pneumoniae growth in the blood, urine, abscess and tracheal aspirate samples collected 48 hours after admission to the intensive care unit were considered as the relevant infection locus-related agent and treated with antibacterial therapy. Clinical samples collected from patients were inoculated onto 5% sheep blood and eosin-methylene-blue (EMB) agar except the blood samples. Blood samples were cultured in blood culture bottles and incubated in an automated system. Gram staining was performed for the samples showing growth signal within five days and then inoculated onto 5% sheep blood and EMB agar media and were incubated for 18-24 hours at 35.5-37°C. Identification of the isolates was performed using Bruker IVD MALDI Biotyper 2.3 (Bruker Daltonik GmbH, Bremen, Almanya) based on “matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-mass spectrometry (MALDI-TOF MS)”. K.pneumoniae isolates were identified by obtaining reliability scores of 2.0 and above in the study. Antibiotic susceptibility tests were performed with Phoenix 100 (BD, New Jersey, ABD) automated system. Interpretations were made according to the European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST) guidelines. Combination disk diffusion test and polymerase chain reaction based tests were used to show the presence of carbapenemase in CRKP isolates. A total of 88 patients with K.pneumoniae infection were included in the study. The mean age of the patients was 74 ± 15 (range= 21-93) years and 60.2% were female. CRKP was detected in 32 patients (36.4%) and carbapenem-sensitive K.pneumoniae (CSKP) was detected in 56 patients. The presence of OXA-48 was found to be 68.8% in the carbapenem screening test performed by combination disc method in patients with CRKP. Multivariate logistic regression analysis showed that previous use of colistin [Odds ratio (OR)= 19.108; 95% confidence interval (CI)= 2.027-180.133; p= 0.010] and aminoglycoside (OR= 12.189; 95% CI= 1.256-118.334; p= 0.031) was an independent risk factor in terms of CRCP among the patients with K.pneumoniae infection. The 28-day mortality rates were 71.9% in the CRKP group (23/32) and 37.5% in the CSKP group (21/56). Presence of CRKP in terms of 28-day mortality (OR= 5.146; 95% CI= 1.839-14.398; p= 0.002) was an independent risk factor. The data obtained in this study will guide for conducting effective and continuous surveillance studies and implementing rational antibiotic programs to prevent the increase in CRKP.

Özet

Klebsiella pneumoniae, yoğun bakım ünitelerinde sepsis, üriner sistem enfeksiyonu, kateter ilişkili enfeksiyonlar, pnömoni ve cerrahi alan enfeksiyonları gibi komplike ve tedavisi zor nozokomiyal enfeksiyonlardan sorumludur. K.pneumoniae ile ortaya çıkan enfeksiyonlarda yaşanan en büyük problem çoklu antibiyotik direnci nedeniyle tedavi seçeneklerinin kısıtlı olması ve bunun sonucunda morbidite ve mortaliteninartmasıdır. Karbapenemlerin yaygın ve uygunsuz kullanımı sonrası bu grup antibiyotiklere karşı kazanılmışdirenç özellikle yoğun bakım ünitelerinde kontrolü zor salgınlara neden olabilmektedir. Karbapenemedirençli K.pneumoniae (KDKP) türlerinin neden olduğu salgınlar ve sporadik olgular son yıllarda tüm dünyada giderek artan sıklıkta bildirilmeye başlanmıştır. Bu çalışmada, bir üniversite hastanesi anestezi yoğunbakım ünitesinde gelişen K.pneumoniae ile ilişkili enfeksiyonlarda, karbapenem direnci ve hasta mortalitesi ile ilişkili risk faktörlerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu çalışma, 01.01.2016-31.12.2018 tarihleriarasında geriye dönük olarak, hasta ve laboratuvara dayalı sürveyans ile elde edilen veriler kullanılarakgerçekleştirilmiştir. Yoğun bakım ünitesine yatışından 48 saat sonra alınan kan, idrar, apse ve trakealaspirat örneklerinde K.pneumoniae üremesi olan, enfeksiyon odağı ile ilişkili etkene yönelik antibakteriyeltedavi başlanan erişkin hastalar (≥ 18 yaş) araştırmaya dahil edilmiştir. Kan örneği dışında kalan klinik örnekler, %5 koyun kanlı agar ve “eosin-methylene-blue (EMB)” agar besiyerlerine ekilmiştir. Kan örneklerikan kültür şişelerine ekilerek otomatize sistemde inkübe edilmiştir. Beş gün içerisinde üreme sinyali verenörnekler için Gram boyama yapılarak ön tanımlama yapılmış, daha sonra %5 koyun kanlı agar ve EMB agar besiyerlerine pasaj yapılarak 35.5-37°C’de 18-24 saat inkübe edilmiştir. İzolatların tanımlanması“matrix-assisted laser desorption/Ionization time-of-mass spectrometry (MALDI-TOF MS)” temelli BrukerIVD MALDI Biotyper 2.3 (Bruker Daltonik GmbH, Bremen, Almanya) cihazı kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Çalışmamızda yer alan K.pneumoniae izolatları 2.0 ve üzeri güvenilirlik skorları elde edilmesiyle tanımlanmıştır. K.pneumoniae izolatlarında antibiyotik duyarlılık testleri Phoenix 100 (BD, New Jersey, ABD)otomatize sistemiyle gerçekleştirilmiş ve sonuçlar “European Committee on Antimicrobial SusceptibilityTesting (EUCAST)” önerilerine göre yapılmıştır. KDKP izolatlarında karbapenemaz varlığını göstermekiçin kombine disk difüzyon testi ve polimeraz zincir reaksiyonu temelli testler kullanılmıştır. K.pneumoniaeenfeksiyonu gelişen toplam 88 hasta çalışmaya dahil edilmiştir. Hastaların yaş ortalaması 74 ± 15 (yaşaralığı: 21-93) yıl ve %60.2’si kadınlardan oluşmuştur. KDKP 32 (%36.4) hastada, karbapeneme duyarlı/hassas K.pneumoniae (KHKP) 56 hastada saptanmıştır. KDKP saptanan olgularda kombine disk difüzyonyöntemi ile yapılan tarama testinde %68.8 oranında OXA-48 varlığı saptanmıştır. K.pneumoniae enfeksiyonu gelişen hastalar arasından KDKP gelişimi açısından son 3 aylık dönem içerisinde kolistin [Odds oranı(OR)= 19.108; %95 güven aralığı (GA)= 2.027-180.133; p= 0.010] ve aminoglikozit (OR= 12.189; %95GA= 1.256-118.334; p= 0.031) kullanımı bağımsız risk faktörleri olarak bulunmuştur. Çalışma döneminde 28 günlük mortalite oranları KDKP grubunda (23/32) %71.9, KHKP grubunda (21/56) %37.5 olarakbulunmuştur. Yirmi sekiz günlük mortalite gelişimi açısından KDKP varlığı (OR= 5.146; %95 GA= 1.839-14.398; p= 0.002) bağımsız risk faktörü olarak saptanmıştır. Bu çalışmada elde edilen veriler KDKP’dekiartışın önlenmesi için etkili ve sürekli sürveyans çalışmalarını yürütmek ve akılcı antibiyotik programlarınıuygulamak adına yol gösterici olacaktır.