Utilidad del panel FilmArray® BCID en la detección de bacteriemia: estudio multicéntrico latinoamericano

Usefulness of the FilmArray® BCID panel in the detection of bacteremia: Latin American multicenter study

Utilidade do painel FilmArray® BCID na detecção de bacteremia: estudo multicêntrico latino-americano

Los ensayos moleculares realizados a partir de hemocultivos positivos brindan resultados de identificación y detección de ciertos genes de resistencia en un tiempo significativamente más corto que las técnicas tradicionales, lo que permite adecuar la terapia antimicrobiana en las primeras horas del episodio de bacteriemia. El tratamiento empírico de los mismos puede ser erróneo en hasta un 40% de los episodios, en un 50% de las bacteriemias nosocomiales y en un 70% de las fungemias, y esto se asocia con mayor mortalidad en pacientes con sepsis o con shock séptico (1) (2) (3).

El sistema de PCR múltiple FilmArrayTM (BioFire Diagnostic LLC, Salt Lake City, EE.UU.) con el panel BCID (Blood Culture Identification Panel) permite la detección simultánea de 24 microorganismos y de 3 genes de resistencia en pacientes con bacteriemia y los resultados se obtienen en 1 h con solo 2 a 3 min de preparación a partir del hemocultivo positivo; es un sistema automatizado y totalmente cerrado por lo que la posibilidad de contaminación cruzada es muy baja. Los microorganismos o mecanismos detectados por el panel de hemocultivos BCID incluyen a Staphylococcus aureus, Staphylococcus spp., Enterococcus spp., Streptococcus pyogenes, Streptococcus agalactiae, Streptococcus pneumoniae, Listeria monocytogenes, Neisseria meningitidis, Haemophilus influenzae, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae/Klebsiella oxytoca, Enterobacter cloacae, Proteus spp., Serratia marcescens, Enterobacteriaceae, Candida albicans, Candida tropicalis, Candida krusei, Candida glabrata, Candida parapsilosis y los genes de resistencia mecA (Staphylococcus), KPC (bacilos gram negativos), y VanA/B (Enterococcus spp.).

El rendimiento publicado de dicho sistema se encuentra entre el 88-91% del global de las bacteriemias y en el 96-97% con respecto a los microorganismos incluidos en el panel (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10).

Los objetivos de este trabajo fueron:

a) Determinar el rendimiento del panel BCID para identificar microorganismos y genes de resistencia a partir de hemocultivos positivos de pacientes internados en 11 hospitales de Latinoamérica.

b) Establecer el impacto en la adecuación terapéutica del resultado rápido comunicado inmediatamente al servicio de Infectología de dichos hospitales.

En el período comprendido entre agosto y diciembre del año 2020 se realizó un estudio prospectivo observacional colaborativo entre el Servicio de Microbiología y el de Infectología de los siguientes hospitales: Hospital Naval “Pedro Mallo”, Hospital Juan Fernández y Hospital “Francisco J. Muñiz”, todos de la ciudad de Buenos Aires, Hospital Interzonal de Agudos “Evita” de Lanús y Hospital de Alta Complejidad en Red “El Cruce Dr. Néstor C. Kirchner” SAMIC de Florencio Varela, ambos de la Provincia de Buenos Aires, Clínica Regional del Sud de Río Cuarto (Córdoba), todos de la Argentina, Hospital Maciel y Centro Hospitalario Pereira Rossell (ambos de Montevideo, Uruguay), Hospital San Juan de Dios (San José de Costa Rica), Hospital de Clínicas (Asunción del Paraguay) y Hospital General del Norte (Guayaquil, Ecuador).

Para los hemocultivos se utilizaron, dependiendo del hospital, los sistemas automatizados: BacT/Alert (bioMérieux, Marcy, Francia) y BACTEC (Becton Dickinson, Sparks, MD, EE.UU.).

Cuando un hemocultivo fue identificado como positivo por el software, se realizó una coloración de Gram, un subcultivo en agar sangre, agar chocolate y CLDE y luego el test de BCID por medio del sistema de FilmArray™ con el software 2.0 (BioFire Diagnostic LLC, Salt Lake City, EE.UU.) acorde a las indicaciones del fabricante. En el caso de que el subcultivo mostrara un solo microorganismo y el resultado de BCID correspondiera a dos o más, se procedió a repetir el subcultivo sobre medios de cultivo con discos de antibióticos para permitir el desarrollo de los microorganismos no detectados por cultivo; los medios de cultivo y los discos de antibióticos dependían de la cepa que crecía en el primer subcultivo.

La identificación final se llevó a cabo a partir de colonias aisladas del subcultivo, por sistemas automatizados como el Vitek 2C (bioMérieux, Marcy, Francia) o el Phoenix (Becton Dickinson, Sparks, MD, EE.UU.) o por espectrometría de masas (MALDI-TOF MS). Los métodos tradicionales usados para determinar la sensibilidad a los distintos antimicrobianos fueron realizados, dependiendo del hospital, por uno de los dos sistemas mencionados en primer lugar y, cuando correspondió, se agregaron métodos adicionales para confirmar la presencia de carbapenemasas del tipo KPC y MBL por medio de sinergia de discos de ácido borónico y EDTA (Laboratorios Britania, Argentina) con imipenem y meropenem (Oxoid Ltd., Basingstoke, Reino Unido) o por métodos cromatográficos (NG-Test CARBA 5, NG Biotech, Guipry, Francia).

El test de BCID fue realizado solo cuando el servicio de Infectología consideró que el paciente tenía un cuadro clínico compatible con bacteriemia y se encontraba vivo al momento de la positivización del cultivo de sangre. Se consideró que los pacientes presentaban una bacteriemia clínicamente significativa cuando reunían al menos dos de los siguientes criterios: hipertermia (≥38 °C), hipotermia (≤36 °C), hipotensión (presión arterial sistólica <100 mm Hg), leucocitosis (≥10 000 leucocitos/µL) con desviación a la izquierda hacia formas inmaduras, leucopenia (<1 000 leucocitos/µL), escalofríos, taquicardia (>100 latidos/min), taquipnea (>22 inspiraciones/min) y acidosis metabólica (pH<7,35)(11). Además, cuando se aislaron microorganismos habituales de piel (estafilococos coagulasa negativos, difteroides, micrococos, Bacillus spp., Cutibacterium acnes), se requirió que la misma cepa (misma especie y mismo antibiotipo) fuera aislada en al menos dos hemocultivos diferentes para ser incluida como bacteriemia; en caso contrario se descartó como contaminante. Para el resto de los microorganismos (Staphylococcus aureus, estreptococos β-hemolíticos, Streptococcus pneumoniae, enterococos, Enterobacterales, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, Neisseria meningitidis, Haemophilus influenzae, Listeria monocytogenes y levaduras) se consideró que un solo hemocultivo positivo era significativo si correlacionaba con la presentación clínica. Para las bacteriemias polimicrobianas se analizó cada microorganismo en particular en base a los criterios mencionados previamente y al potencial foco infeccioso asociado.

Los resultados fueron comunicados inmediatamente por el servicio de Microbiología al médico responsable y al servicio de Infectología.

Se realizó el cálculo de sensibilidad, especificidad, del valor predictivo positivo y del valor predictivo negativo.

Se incluyeron 397 episodios de bacteriemia correspondientes a 366 pacientes y se identificaron 551 microorganismos; se documentó un 27,7% (110/397) de bacteriemias polimicrobianas dentro de las cuales no se consideraron a microorganismos contaminantes. La mediana de edad de los pacientes fue de 51 años (rango 2 días a 97 años) y el 57,9% correspondió al sexo masculino.

El promedio de botellas utilizadas por cultivo fue de 2 con un rango de 2-4 por episodio.

Se identificaron 551 aislados; 511 de ellos estaban incluidos en la base de datos, y la detección global por BCID fue del 91,4% (504/551) y la correspondiente a los microorganismos incluidos en la base de datos fue del 98,6% (504/511), con una especificidad entre el 99% y el 100% en comparación a la identificación obtenida por métodos tradicionales de los microorganismos aislados por subcultivo.

Tabla I.
Rendimiento del panel BCID en la identificación de los microorganismos incluidos en la base de datos.

En la Tabla I se muestra la comparación de la identificación por medio de BCID con la obtenida por métodos tradicionales para microorganismos incluidos en el panel y aislados a partir del subcultivo del frasco de hemocultivo. El panel detectó adicionalmente al cultivo a K. pneumoniae (n=3), P. aeruginosa (n=2), S. aureus (n=2), enterococos (n=6), Proteus spp. (n=1), C. albicans (n=1), C. parapsilosis (n=1) y C. tropicalis (n=2); por otro lado, no se detectaron 3 cepas de A. baumannii, 2 de E. cloacae y 2 de K. oxytoca y tampoco a otras 40 cepas no incluidas en la base de datos (5 Stenotrophomonas maltophilia, 4 Pseudomonas putida, 4 Morganella morganii, 3 Providencia rettgeri, 3 Salmonella spp., 2 Campylobacter spp., 2 Corynebacterium amycolatum, 1 Haemophilus parainfluenzae, 1 Neisseria mucosa, 1 Criptococcus neoformans, 1 Acinetobacter lwoffi, 1 Providencia stuartii, 1 Corynebacterium urealyticum, 1 Candida ciferrii, 1 Kluyvera sp., 1 Finegoldia sp., 1 Trichosporon sp., 1 Klebsiella aerogenes, 1 Citrobacter freundii, 1 Micrococcus sp., 1 Abiotrophia sp., 1 Bacillus sp., 1 Pasteurella canis y 1 Corynebacterium sp.).

En comparación con los métodos fenotípicos, la sensibilidad en la detección de los genes mecA, vanA/B y blaKPC fue del 100%; los valores de especificidad fueron 97%, 100% y 99,6% respectivamente. En la Tabla II se muestran los resultados discriminados por el mecanismo de resistencia.

El resultado comunicado inmediatamente al equipo médico llevó a cambios terapéuticos en 242/397 (60,9%) episodios. Se produjo desescalamiento en el tratamiento en 124/397 (31,2%) y escalamiento en 122/397 (30,7%) esquemas.

De acuerdo a lo publicado, el rendimiento global del panel BCID en la detección de microorganismos a partir de hemocultivos positivos se encuentra entre el 88% y el 91,6%, en tanto que la detección de microorganismos incluidos en la base de datos se halla entre el 96-97%, por lo que la mayoría de los aislados no detectados en distintos estudios fueron contaminantes ambientales o de piel o bien microorganismos que se aíslan en baja frecuencia a partir de la sangre de los pacientes (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10). Uno de los trabajos con mayor número de aislados analizados fue el de Salimnia et al. (6) que sobre 2207 hemocultivos positivos detectaron el 88% del total de microorganismos y el 97-98% de los incluidos en la base de datos. Todas estas publicaciones fueron realizadas en un solo centro, lo que podría ser una limitación basada en la epidemiología local; el presente estudio, en cambio, incluyó a 11 hospitales de 5 países de Latinoamérica. Los resultados obtenidos son comparables a los publicados previamente dado que la detección global fue del 91,4% en tanto que la correspondiente a los microorganismos incluidos en la base de datos fue del 99%. Al igual que otros autores, los microorganismos que no fueron detectados correspondieron principalmente a aquellos no incluidos en la base de datos por ser causa poco frecuente de bacteriemia o bien por tratarse de contaminantes ambientales. El panel no detectó a 5 aislados de Stenotrophomonas maltophilia, 3 de Salmonella spp., 1 de K. aerogenes y a 1 de Cryptococcus neoformans, todos los cuales ahora están incorporados en una nueva versión del panel (BCID2) y tampoco a otros microorganismos no incluidos en ninguna de las dos bases de datos (Haemophilus parainfluenzae, Pseudomonas putida, Neisseria mucosa, Providencia stuartii, Providencia rettgeri, Morganella morganii, Campylobacter, Corynebacterium spp., Finegoldia, Candida ciferri, Trichosporon, Micrococcus, Bacillus, Kluyvera, Citrobacter freundii, Abiotrophia y Acinetobacter lwoffi) y también falló en la detección de 3 aislados de A. baumannii, 2 de K. oxytoca y 2 de E. cloacae (todos aislados en bacteriemias polimicrobianas) que están en la base de datos. Esto posiblemente se debió a un inóculo inicial de los mismos por debajo del límite de detección del panel, dado que la presencia de inhibidores como hipoclorito de sodio, pueden llevar a un resultado inválido del mismo. Hay que señalar que no existe un patrón de oro para la sepsis o las bacteriemias, por lo tanto no es posible dilucidar con absoluta seguridad cuál método está equivocado cuando hay discrepancias. En este trabajo la detección a partir de BCID de algunos microorganismos y subcultivo del frasco negativo, como ocurrió con muy pocas cepas de K. pneumoniae, S. aureus, P. aeruginosa, C. parapsilosis, C. albicans y Enterococcus spp., pudo deberse a la mayor sensibilidad de la PCR, a la detecdetección de ADN de bacterias no viables o a la liberación de ADN desde un foco infeccioso sin estar presente el microorganismo en sangre, al antagonismo entre bacterias (todos estos casos correspondieron a bacteriemias polimicrobianas) o a un falso positivo del BCID.

Tabla II.
Rendimiento del panel BCID en la detección de mecanismos de resistencia.

No solo la identificación del microorganismo responsable es necesaria para adecuar la terapia antimicrobiana, sino también es fundamental determinar la presencia de genes de resistencia críticos que podrían llevar al fracaso terapéutico y al aumento de la mortalidad. La detección del mecA/C es importante para sustentar el uso de vancomicina o, en caso contrario, para cambiar el tratamiento a penicilinas antiestafilocócicas o a cefalosporinas de primera generación; en el mencionado trabajo de Salimnia et al. (6) la sensibilidad para detectar mecA fue del 98% y la especificidad del 99%. Otros trabajos como los de Zheng et al. (5), Southern et al (7), Bhatti et al. (8), Blaschke et al. (9), Ray et al. (10) y Verroken et al. (12) llegaron a resultados y conclusiones similares en cuanto a identificación y detección de resistencia a meticilina. Los datos del presente trabajo indicaron una sensibilidad del 100% y una especificidad del 97%, lo que podría haberse debido a la falta de expresión del gen mecA, a dos subpoblaciones diferentes que no se pudieron separar, o bien a que el gen mecA pudo provenir de un estafilococo coagulasa negativo no detectado. Este último punto se soluciona con el panel BCID2, dado que para que en un cultivo mixto o puro se le asigne la resistencia a S.aureus es necesaria la detección simultánea de los genes mecA/C y MREJ (methicillin right extreme juntion) no presente en estafilococos coagulasa negativos. La detección de los genes vanA/B, por otro lado, podría hacer necesario el uso de linezolid. En el presente trabajo la sensibilidad y especificidad fue del 100% así como la detección de carbapenemasas de tipo KPC, en coincidencia con los resultados obtenidos por otros autores (6) (7) (8) (9). Hay que tener presente que el panel BCID no detecta a otras carbapenemasas (VIM, IMP, NDM, OXA-48) ni a β-lactamasas de espectro extendido ni a la resistencia plasmídica a colistina, todas las cuales están ahora incorporadas al panel BCID2.

El impacto clínico de estos resultados fue demostrado en los trabajos de Banerjee et al. (13), Pardo et al. (14), Messacar et al. (15), quienes fueron coincidentes en cuanto a reducir el tratamiento innecesario de contaminantes y del uso de vancomicina al tratarse de cepas de S. aureus sensibles a meticilina y a escalamiento o desescalamiento más rápido a antibióticos adecuados con respecto a las técnicas tradicionales. Nuestros datos son concordantes con lo mencionado dado que el resultado rápido comunicado inmediatamente al médico responsable llevó a cambios terapéuticos en 246 episodios (61,9%) con desescalamientos en el tratamiento en 124/397 (31%) esquemas y escalamiento en 122/397 (30,7%).

Una limitación de este estudio fue la incapacidad de realizar un análisis fármaco-económico del mismo debido a las múltiples variables que lo afectan.

El sistema de PCR múltiple de FilmArray con el panel BCID es una herramienta rápida y confiable para la detección de la mayoría de los microorganismos responsables de bacteriemia con resultados correctos en el 99% de los aislados contemplados en la base de datos y en el 91% del total de las cepas. Esto, sumado a la alta sensibilidad en la detección de mecanismos de resistencia incluidos en el panel y a la comunicación inmediata al médico responsable, lleva a una importante adecuación y optimización del tratamiento antimicrobiano.

Fuentes de financiación

No se contó con ningún tipo de financiamiento externo.

Conflictos de intereses

Rolando Soloaga se desempeña como Medical Science Liason de bioMérieux Argentina.

Correspondencia

DR. ROLANDO SOLOAGA

Cátulo Castillo 2975, 5C,

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Correo electrónico: rnsoloaga@yahoo.com