Diagnosticul precoce al infecțiilor tractului urinar și tratamentul țintit al acestora – beneficiile inovațiilor tehnologice

Introducere

La nivel mondial, infecțiile tractului urinar (ITU) afectează anual circa 150 milioane de persoane, fiind unul dintre cele mai frecvente tipuri de infecții bacteriene [1]. Acest număr impresionant de infecții duce la un număr de milioane de consultații medicale, atât pentru pacienții internați cât și pentru cei care se prezintă în ambulator, dar și la costuri ridicate din bugetul alocat sănătății, precum și la costuri sociale semnificative [2]. Calea patogenică a infecției urinare poate fi atât extraluminală, prin contaminarea microbiană a zonei periuretrale și colonizarea ulterioară spre vezica urinară, sau intraluminală, prin colonizarea tractului urinar de la cateterele urinare [2], astfel încat ITU reprezintă unele dintre infecțiile nozocomiale majore [2].

Infecțiile tractului urinar, atât ale tractului urinar înalt cât și infecțiile urinare joase, pot avea o simptomatologie diversă sau pot fi asimptomatice, astfel încât, pentru un diagnostic corect, sunt necesare atât anamneza pacientului cât și investigații de laborator.

Cu toate acestea, diagnosticul clinic se folosește pe scară largă în multe țări, deși nu este întotdeauna exact [5].

Escherichia coli uropatogenă este cea mai frecventă bacterie care provoacă ITU, atât în varianta complicată cât și necomplicată, însă alături de aceasta dau infecții urinare o serie de bacterii Gram negative și Gram pozitive, precum și o serie de fungi. (Fig. 1; [3]).

Fig. 1 Epidemiologia infecțiilor tractului urinar complicate (diagrama din stânga) și necomplicate (diagrama din dreapta).

Probele cu suspiciune de infecție a tractului urinar aglomerează activitatea laboratorului clinic, deși, de cele mai multe ori, până la 80% dintre acestea se dovedesc a fi negative [6]. Acești pacienți vor fi tratați inutil și empiric cu antibiotice de spectru larg, ceea ce favorizează apariția microorganismelor rezistente la antibiotic. Doar aproximativ 17% dintre pacienții cu suspiciune de ITU și care primesc tratament cu antibiotic au fost testate anterior printr-un examen de urină corect, astfel încât adesea se recomandă un alt antibiotic pentru tratarea adecvată a infecției [7].

Detecția particulelor urinare prin citometrie în flux cu fluorescență

Seria de analizoare Sysmex UF (UF-4000 și UF-5000) utilizează citometria în flux cu fluorescență și focusarea hidrodinamică pentru detecția celulelor și particulelor urinare, inclusiv bacterii, levuri, eritrocite, leucocite și alte elemente din urină, precum și lichide biologice de puncție în cele 2 canale de măsură (surface SF & core CR). Printr-o tehnologie similară aparatelor automate de hematologie Sysmex, dar adaptată diluției și compoziției urinei, seria de analizoare UF clasifică particulele celulare și acelulare din urină pe baza unor semnale obținute prin interacțiunea acestora cu o rază laser și apoi decodarea semnalelor care măsoară dimensiunea particulei, complexitatea structurii interne, conținutul de acid nucleic ale acestora. Eritrocitele sunt în mod special diferențiate de cristalele prezente în urină cu ajutorul unui filtru de depolarizare din structura sistemului optic al aparatelor UF.

Un screening mai bun al infecțiilor tractului urinar (ITU)

În mai puțin de 1 minut analizoarele UF furnizează informații calitative și cantitative referitoare la prezența bacteriilor în proba de urină, inclusiv numărătoarea bacteriilor și informații despre clasificarea Gram.

Un studiu reprezentativ, realizat de De Rosa et al. și publicat în Clinica Chimica Acta în 2018 a arătat o performanță a numărătorii bacteriilor de 0,973 AUC, astfel: 0,988 pentru bărbați și 0,959 pentru femei.

Cercetând mai multe valori-prag, autorii studiului au constatat că un număr de bacterii din urină ≥ 58 celule/µl reprezintă cel mai sensibil prag pentru eliminarea diagnosticului de infecție a tractului urinar cu o sensibilitate de 99,4% (VPN 99,7%) și o specificitate de 78,2 % (VPP 65,4%) [11]. Autorii recomandă stabilirea valorii prag optime în funcție de caracteristicile populației de pacienți analizate.

Probele de urină cu suspiciune ITU sunt marcate cu flagul UTI-info, generat pe baza numărătorii bacteriilor și a leucocitelor din probă, pentru finalizarea cu acuratețe a diagnosticului.

Informații privind clasificarea Gram a bacteriilor

În cazul probelor cu bacteriurie, flagul BACT-Info furnizează informații suplimentare din punct de vedere al clasificării Gram, astfel încât pe baza distribuției în diagrama de dispersie (scatergrama) pot apărea următoarele comentarii: Gram Positive? (sugerează prezența bacteriilor Gram pozitive), Gram Negative? (sugerează prezența bacteriilor Gram negative), Gram Pos/Neg? (sugerează prezența bacteriilor Gram pozitive și Gram negative), Unclassified (bacteriile din probă nu au putut fi clasificate pe baza distribuției din diagrama de dispersie).

Fig. 2 Detecția bacteriilor Gram pozitive și Gram negative prin citometria în flux cu fluorescență pe analizorul UF-5000

Diferențierea între bacterii Gram pozitive și bacterii Gram negative se face pe baza compoziției peretelui celular al acestora: bacteriile Gram pozitive au un perete celular complex, astfel încât colorantul fluorescent intră în cantitate mai mică în citoplasma bacteriei, rezultând un semnal fluorescent de intensitate mai redusă.

Un alt studiu realizat de Jurankova J et al. și prezentat în 2018 în cadrul congresului ECCMID a raportat o detecție a bacteriilor Gram pozitive cu o sensibilitate de 78% și o specificitate de 96%, în timp ce bacteriile Gram negative au fost detectate cu o sensibilitate și, respectiv, o specificitate de 89%. Aceste niveluri înalte ale sensibilității și specificității detecției bacteriilor Gram pozitive și Gram negative în screeningul probelor de urină înainte de efectuarea uroculturii permit inițierea precoce a antibioterapiei și un diagnostic țintit [12].

Diferențierea ITU înalte de cele joase

Prezența în urină a celulelor epiteliale tubulare renale (RTEC) este un indicator al afectării renale sau a injuriei tubulare și reprezintă un potențial marker de diagnostic, atunci când alți parametri nu sunt concludenți [16]. Un studiu efectuat de Oyaert M et al și publicat în 2020 în Clin Chem Lab Med a arătat că parametrul RTEC la pacienții cu infecție urinară confirmată reprezintă un indicator potențial al prezenței infecției urinare înalte (fig. 3 [17]). Este un parametru sensibil, influențat de o serie de variabile preanalitice, cum ar fi: timpul de stocare al probei (cel mult două ore), temperatura, pH probă [17]. Valoarea RTEC are o acuratețe în diagnostic de 0,923 (AUC), mult mai bună față de alți parametri precum α1-microglobulina (0,735) și γ-glutamil transferaza (0,586).

Fig. 3 Numărătoarea celulelor epiteliale tubulare renale (RTEC) la pacienții non-urologici/ nefrologici și la pacienții cu infecție confirmată a tractului urinar superior sau inferior

Testarea sensibilității la antibiotic cu seria de analizoare UF

Realizarea antibiogramei este obligatorie pentru identificarea antibioticului potrivit în tratarea unei infecții și evitarea dezvoltării rezistenței antimicrobiene. De cele mai multe ori această procedură este însă de lungă durată.

O soluție propusă pentru accelerarea identificării antibioticului potrivit pentru tratarea țintită a unui pacient este utilizarea analizoarelor UF: se folosesc alicoturi din medii de cultură lichide pentru bacterii în care se adaugă diferite antibiotice de testat, și apoi se inoculează cu culturi bacteriene de la pacienții de testat. Se lasă la incubat până la 4 ore, apoi se determină pe UF concentrația bacteriană din fiecare probă. În studiul efectuat de Liste I et al în 2019 [18] s-a obținut o sensibilitate de 83,3 % (VPP = 100%) și o specificitate de 100% (VPN = 91,3%) care au permis diferențierea între E. coli și Klebsiella pneumoniae colistin rezistente și cele sensibile, în decurs de două ore, cu ajutorul analizorului UF-5000 [18].

Alte abordări combină diagnosticul bacteriuriei pe analizorul UF-5000 cu testarea moleculară pentru detecția genelor rezistenței bacteriene [19] sau cu spectrometria de masă pentru identificarea bacteriilor și a mediatorilor rezistenței la antibiotic [20], permițând astfel ințierea antibioterpiei țintite în decurs de șase ore.

Concluzii

Ținând cont de numărul mare de pacienți cu suspiciune de ITU care se prezintă la medic și care în final nu se confirmă, se consideră că diagnosticul diferențial al acestora se poate îmbunătăți prin utilizarea citometrului în flux UF, care scurtează timpul de obținere a diagnosticului etiologic. De asemenea, prin includerea analizorului UF în fluxul de diagnostic al ITU, se previne administrarea în orb a antibioticelor și se susține utilizarea țintită și rațională a antibioticelor adecvate, conform cerințelor OMS de combatere a rezistenței la antibiotice.

Bibliografie:

[1] Stamm WE, Norrby SR (2001): Urinary tract infections: Disease paranormal and challenges. J Infect Dis 183 (Suppl. 1) S1–S4. [2] Foxman B (2014): Urinary Tract Infection Syndromes: Occurrence, Recurrence, Bacteriology, Risk Factors and Disease Burden. Infect Dis Clin North AM 28(1):1–13. [3] Flores-Mireles AL, Walker JN, Caparon M and Hultgren SJ (2015): Urinary tract infections: epidemiology, mechanisms of infection and treatment options. Nat Rev Microbiol 13(5):269–284. [4] Lane DR and Takhar SS (2011): Diagnosis and Management of Urinary Tract Infection and Pyelonephritis. Emerg Med Clin North Am 29(3):539–552. [5] Schmiemann G, Kniehl E, Gebhardt K, Matejczyk MM, Hummers-Pradier E (2010): The Diagnosis of Urinary Tract Infection – A Systematic Review. Dtsch Arztebl Int 107(21):361–367. [6] Fischer V (2019): Ein Schritt zur schnelleren Urinanalytik. Xtra 2:50–52. (article in German) [7] Pujades-Rodriguez M, West RM, Wilcox MH, Sandoe J (2019): Lower Urinary Tract Infections: Management, Outcomes and Risk Factors for Antibiotic Re-prescription in Primary Care. E Clinical Medicine 14:23–31. [8] Wilson ML and Gaido L (2004): Laboratory diagnosis of urinary tract infections in adult patients. Clin Infect Dis 38(8):1150–1158. [9] Bauer AW, Kirby WM, Sherris JC, Turck M (1966): Antibiotic susceptibility testing by a standardised single disk method. Am J Path 45(4):493–496. [10] Oyaert M and Delanghe JR (2019): Progress in automated urinalysis. Ann Lab Med 39:15–22. [11] De Rosa R, Grosso S, Lorenzi S, Bruschetta G, Camporese A (2018): Evaluation of the new Sysmex UF-5000 fluorescence flow cytometry analyser for ruling out bacterial urinary tract infection and for prediction of Gram-negative bacteria in urine cultures. Clinica Chimica Acta 484:171–178. [12] Juránkova J, Babušíková L, Protivínský J (2017): The importance of diagnosing Gram-negative/Gram-positive bacteria in urine in the pre-culture screening of urinary tract infections in the microbiology laboratory by fluorescence flow cytometry on the UF-4000 urine analyser for early initiation of targeted antibiotic therapy. Poster P2153 presented at ECCMID 2018. [13] Lee SW (2010): An aspergilloma mistaken for a pelviureteral stone on nonenhanced CT: a fungal bezoar causing ureteral obstruction. Korean J Urol 51:216. [14] Enko D, Stelzer I, Boeckl M, Derler B, Schnedl WJ, Anderssohn P, Meinitzer A and Herrmann M (2020): Comparison of the diagnostic performance of two automated urine sediment analyzers with manual phase-contrast microscopy. Clin Chem Lab Med 58(2):268–273. [15] Song D, Lee HJ, Jo SY, Lee SM and Chang CL (2018): Selection of unnecessary urine culture specimens using Sysmex UF-5000 urine flow cytometer. Ann Clin Microbiol 21(4):75–79. [16] Becker GJ, Garigali G, Fogazzi GB (2016): Advance in urine microscopy. Am J Kidney Dis 67:954–964. [17] Oyaert M, Speeckaert M, Boelens J, Delanghe JR (2020): Renal tubular epithelial cells add value in the diagnosis of upper urinary tract pathology. Clin Chem Lab Med 58(4):597–604. [18] Liste I, Cakar A, Sancak B, Hascelik G, Ozkuyumcu (2019): The rapid detection of colistin resistance by using a fluorescence flow cytometry analyser. Poster 4301 presented on ‘ASM Microbe 2019’. [19] Wagner K, Mancini S, Ritter C, Böttger EC, Keller PM (2019): Evaluation of the AID AmpC Line Probe Assay for Molecular Detection of AmpC-producing Enterobacterales. J Glob Antimicrob Resist 19:8–13. [20] Oviaño M, de la Luna Ramírez C, Pedro Barbeyto L, Bou G (2017): Rapid direct detection of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae in clinical urine samples by MALDI-TOF MS analysis. J Antimicrobial Chemotherapy 72(5):1350–1354. [21] Silberstein S (1924): Zur Frage der salvarsanresistenten Lues. Arch Derm Syph 147:116–130. (article in German) [22] Prestinaci F, Pezzotti P, Pantosti A (2015): Antimicrobial resistance: a global multifaceted phenomenon. Pathog Glob Health 109(7):309–318. [23] Review on Antimicrobial Resistance (2014): Antimicrobial Resistance: Tackling a Crisis for the Health and Wealth of Nations. [https://amr-review.org/sites/default/files/AMR%20Review%20Paper% 20-%20Tackling%20a%20crisis%20for%20the%20health%20and% 20wealth%20of%20nations_1.pdf] [24] World Health Organization (2015): Global plan on antimicrobial resistance.