Assessing a potential to improve data quality for accelerated identification of microorganisms derived from positive blood cultures

封面

如何引用文章

全文:

详细

Diagnostics of blood-borne infections is still an urgent problem of modern medicine. The main causative agents of septic conditions are gram-positive microorganisms particularly Staphylococcus aureus, enterococci, etc., whereas clinical significance of isolated coagulase-negative staphylococci is ambiguous. Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae and other enterobacteria, as well as Acinetobacter baumannii prevail among the gram-negative flora. Modern possibilities of accelerated identification of microorganisms derived from positive blood cultures based on mass-spectrometry consist of two approaches. Firstly, the manufacturers’ developed consumables for mass spectrometry are proposed, and secondly, there are “domestic” developments of accelerated sample preparation protocols developed by microbiological laboratories. The approaches used have a number of advantages and disadvantages, but to summarize, the use of the proposed methods in routine practice is quite limited. At the same time, the need to accelerate the issuing a microbiological conclusion related to nosology is great being associated with improved outcomes. In this regard, the aim of the study was to evaluate convergence and accuracy of results for accelerated identification of microorganisms derived from positive blood cultures in blood-borne infections. The study included 87 positive blood cultures, the identification of pathogens from them occurred in four ways: the classical microbiological analysis of blood for sterility, pathogen identification directly from the vial without isolating a pure culture, as well as two sample preparation methods based on ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and potassium ethylenediaminetetraacetate disubstituted (EDTA-K2) as wash additives. It was found that gram-positive and gram-negative flora were isolated from the blood almost evenly often. When evaluating an influence of biomaterial used for mass spectrometry, it turned out that use of wash additives increases chances of successful identification of bacteria from a blood sample. The influence of tinctorial properties on the results of determining the species assignment of isolates was also evaluated. Identification of gram-positive flora is more accurate, since some pathogens were not identified without washing additives, and when using EDTA-K2 and the corresponding acid, assignment to the genus was obtained in the same samples. A similar pattern was also characteristic of gram-negative flora. At the same time, modern manufacturers of laboratory equipment and reagents allow to standardize sample preparation procedures in the protocols used. The effects of EDTA-K2, which allowing to use it as a washing component, are associated with the binding of calcium and magnesium ions in solution, which reduces the adhesion of bacterial cells to blood cells, thereby contributing to better mass spectrometry of microbial sediments with accelerated identification of microorganisms from positive blood cultures. Thus, use of the described additives can provide high quality, timely and adequate diagnostics of serious and life-threatening conditions such as blood-borne infections.

作者简介

Almaz Khaliulin

Samara State Medical University of MH RF

编辑信件的主要联系方式.
Email: a.v.haliulin@samsmu.ru

Senior Lecturer, Department of Fundamental and Clinical Biochemistry with Laboratory Diagnostics

俄罗斯联邦, Samara

Artem Lyamin

Samara State Medical University of MH RF

Email: a.v.haliulin@samsmu.ru

DSc (Medicine), Associate Professor, Professor of the Department of General and Clinical Microbiology, Immunology and Allergology

俄罗斯联邦, Samara

Oksana Gusyakova

Samara State Medical University of MH RF

Email: a.v.haliulin@samsmu.ru

DSc (Medicine), Associate Professor, Head of the Department of Fundamental and Clinical Biochemistry with Laboratory Diagnostics

俄罗斯联邦, Samara

Dmitry Alekseev

Samara State Medical University of MH RF

Email: a.v.haliulin@samsmu.ru

Student, Institute of Clinical Medicine
俄罗斯联邦, Samara

Vsevolod Stepanov

Samara State Medical University of MH RF

Email: a.v.haliulin@samsmu.ru

Student, Institute of Clinical Medicine
俄罗斯联邦, Samara

参考

  1. Гумилевский Б.Ю., Котив Б.Н., Орлова Е.С., Суборова Т.Н., Иванов Ф.В., Сидельникова О.П., Шуклина А.А. Характеристика спектра и чувствительности к антибиотикам бактерий, выделенных из крови пациентов многопрофильной военно-медицинской организации // Вестник новых медицинских технологий. 2022. Т. 29, № 2. С. 32–37. [Gumilevskij B.Ju., Kotiv B.N., Orlova E.S., Suborova T.N., Ivanov F.V., Sidel’nikova O.P., Shuklina A.A. Characteristics of the spectrum and sensitivity to antibiotics of bacteria isolated from the blood of patients of a multidisciplinary military medical organization. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologii = Journal of New Medical Technologies, vol. 29, no. 2, pp. 32–37. (In Russ.)] doi: 10.24412/1609-2163-2022-2-32-37
  2. Козлов И.А., Овезов А.М., Раутбарт С.А., Тюрин И.Н., Александровский А.А., Скрипкин Ю.В. Анализ ранних факторов риска летального исхода абдоминального сепсиса как показаний к началу инвазивного мониторинга центральной гемодинамики: ретроспективное обсервационное исследование // Вестник интенсивной терапии им. А.И. Салтанова. 2022. № 2. С. 70–79. [Kozlov I.A., Ovezov A.M., Rautbart S.A., Tjurin I.N., Aleksandrovskij A.A., Skripkin Ju.V. Analysis of heart attack risk of fatal abdominal sepsis as indicated in the initial phase of invasive hemodynamic monitoring: a retrospective observational study. Vestnik intensivnoi terapii im. A.I. Saltanova = Annals of Critical Care, no. 2, pp. 70–79. (In Russ.)] doi: 10.21320/1818-474X-2022-2-70-79
  3. Петухова И.Н., Дмитриева Н.В., Григорьевская З.В., Багирова Н.С., Терещенко И.В. Инфекции, связанные с образованием биопленок // Злокачественные опухоли. 2019. Т. 9, № 3s1. С. 26–31. [Petuhova I.N., Dmitrieva N.V., Grigor’evskaja Z.V., Bagirova N.S., Tereshhenko I.V. Infections associated with biofilm formation. Zlokachestvennye opukholi = Malignant Tumoursis,2019, vol. 9, no. 3s1, pp. 26–31. (In Russ.)] doi: 10.18027/2224-5057-2019-9-3s1-26-31
  4. Патент № 2766185 C1 Российская Федерация, МПК C12Q 1/04 (2006.01), G01N 33/48 (2006.01). Способ пробоподготовки для ускоренной идентификации микроорганизмов из положительных гематологических культур; № 2021121607; заявлено 20.07.2021: опубликовано 09.02.2022 / Халиулин А.В., Лямин А.В., Гусякова О.А., Козлов А.В., Балдина О.А.; Патентообладатель: Халиулин А.В. 8 с. [Patent No. 2766185 C1 Russian Federation, IPC C12Q 1/04 (2006.01), G01N 33/48 (2006.01). Sample preparation method for accelerated identification of microorganisms from positive hematological cultures: No. 2021121607; application: 07.20.2021; date of publication 02.09.2022 / Khaliulin A.V., Lyamin A.V., Gusyakova O.A., Kozlov A.V., Baldina O.A. Proprietor: Khaliulin A.V. 8 p.]
  5. Ashizawa K., Murata S., Terada T., Ito D., Bunya M., Watanabe K., Teruuchi Y., Tsuchida S., Satoh M., Nishimura M., Matsushita K., Sugama Y., Nomura F. Applications of copolymer for rapid identification of bacteria in blood culture broths using matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry. J. Microbiol. Methods, 2017, vol. 139, pp. 54–60. doi: 10.1016/j.mimet.2017.04.013
  6. Caspar Y., Garnaud C., Raykova M., Bailly S., Bidart M., Maubon D. Superiority of SDS lysis over saponin lysis for direct bacterial identification from positive blood culture bottle by MALDI-ToF MS. Proteomics Clin. Appl., 2017, vol. 11, no. 5–6: 1600131 doi: 10.1002/prca.201600131
  7. Finnegan S., Percival S.L. EDTA: an antimicrobial and antibiofilm agent for use in wound care. Adv. Wound Care, 2015, vol. 4, no. 7, pp. 415–421. doi: 10.1089/wound.2014.0577
  8. Kato H., Yoshimura Y., Suido Y., Shimizu H., Ide K., Sugiyama Y., Matsuno K., Nakajima H. Mortality and risk factor analysis for Candida blood stream infection: a multicenter study. J. Infect. Chemother., 2019, vol. 25, no. 5, pp. 341–345. doi: 10.1016/ j.jiac.2019.01.002
  9. Naik M.T., Suree N., Ilangovan U., Liew C.K., Thieu W., Campbell D.O., Clemens J.J., Jung M.E., Clubb R.T. Staphylococcus aureus sortase A transpeptidase. Calcium promotes sorting signal binding by altering the mobility and structure of an active site loop. J. Biol. Chem., 2006, vol. 281, no. 3, pp. 1817–1826. doi: 10.1074/jbc.M506123200
  10. Ponderand L., Pavese P., Maubon D., Giraudon E., Girard T., Landelle C., Maurin M., Caspar Y. Evaluation of Rapid Sepsityper® protocol and specific MBT-Sepsityper module (Bruker Daltonics) for the rapid diagnosis of bacteremia and fungemia by MALDI-ToF-MS. Ann. Clin. Microbiol. Antimicrob., 2020, vol. 19, no. 1, pp. 60–75. doi: 10.1186/s12941-020-00403-w
  11. Schieffer K.M., Tan K.E., Stamper P.D., Somogyi A., Andrea S.B., Wakefield T., Romagnoli M., Chapin K.C., Wolk D.M., Carroll K.C. Multicenter evaluation of the Sepsityper™ extraction kit and MALDI-ToF MS for direct identification of positive blood culture isolates using the BD BACTEC™ FX and VersaTREK® diagnostic blood culture systems. J. Appl. Microbiol., 2014, vol. 116, no. 4, pp. 934–941. doi: 10.1111/jam.12434
  12. Sharma M., Visai L., Bragheri F., Cristiani I., Gupta P.K., Speziale P. Toluidine blue-mediated photodynamic effects on staphylococcal biofilms. Antimicrob. Agents Chemother., 2008, vol. 52, no. 1, pp. 299–305. doi: 10.1128/AAC.00988-07
  13. Spirig T., Weiner E.M., Clubb R.T., Sortase enzymes in Gram-positive bacteria. Mol. Microbiol., 2011, vol. 82, no. 5., pp. 1044–1059. doi: 10.1111/j.1365-2958.2011.07887.x
  14. Walsh S.E, Maillard J.Y., Russell A.D., Catrenich C.E., Charbonneau D.L., Bartolo R.G. Activity and mechanisms of action of selected biocidal agents on Gram-positive and-negative bacteria. J. Appl. Microbiol., 2003, vol. 94, no. 2, pp. 240–247. doi: 10.1046/j.1365-2672.2003.01825.x
  15. Yuan Y., Wang J., Zhang J., Ma B., Gao S., Li Y., Wang S., Wang B., Zhang Q., Jing N. Evaluation of an optimized method to directly identify bacteria from positive blood cultures using MALDI-ToF mass spectrometry. J. Clin. Lab. Anal., 2020, vol. 34: e23119. doi: 10.1002/jcla.23119

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Khaliulin A.V., Lyamin A.V., Gusyakova O.A., Alekseev D.V., Stepanov V.M., 2023

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».