Case-Control Study of Clostridium Innocuum Infection, Taiwan Ⅱ

Resultater

Deltagere og demografiske oplysninger

Ved MALDI-TOF massespektrometrisystemet gav 180 prøver vækst af C. innocuum. Vi udelukkede 22 af dem fra yderligere analyse på grund af manglende adgang til klinisk information og 6 på grund af samtidig isolering af C. inoculum og C. dif-fil fra samme prøve (CI-gruppe). Vi matchede kontrolgruppen med C. inoculum-prøver efter undersøgelseskriterierne. Fra 1.134 tilfælde af C. difficile i løbet af undersøgelsesperioden indskrev vi 304 tilfælde som kontroller (CD-gruppe). Alle kontroltilfælde blev matchet præcist på diagnostisk år og alder (+2 år); 25 kontroller blev ikke matchet på køn. Den gennemsnitlige patientalder for de 456 tilfælde var 66,7 år, og 58,3 % af patienterne var mænd (tabel 1). Begge grupper var ens med hensyn til alder, køn og Charlson Comorbidity Index-score (5.7 + 3.2 for CI og 6.2 + 3.3 for CD). Undergruppeanalyse af hver aldersgruppe (<50, 50–60, 60–70, 70–80, and >80 år) afslørede heller ingen statistisk forskel. Samlet blev 8 pædiatriske patienter rekrutteret, 3 i CI-gruppen og 5 i CD-gruppen. Med hensyn til underliggende systemiske sygdomme viste CD-gruppen flere patienter med kronisk nyresygdom (18,4 % vs. 30,9 %; p=0.005) (tabel 1). Det skal bemærkes, at flere patienter erhvervede infektionen i samfundet i CI-gruppen (33,6 % vs. 16,8 %; odds ratio [OR] 2,5, 95 % CI 1,6-3,9; p<0.001) (Table 1).

EN NY URT TIL NYRESYGDOM

Sygdommens karakteristika og sværhedsgrad

Vi observerede bemærkelsesværdige forskelle i sygdomskarakteristika mellem de 2 grupper. De i CI-gruppen havde en 6,5 gange højere risiko for at udvikle EICI, inklusive bakteriæmi, intraabdominal infektion, galdevejsinfektion, hud- og bløddelsinfektion, pyospermi og bakteriel vaginitis (36,8 % for CI vs. 8,2 % for CD) OR 6,5, 95 % CI 3,9 –11.0;<0.001) (Table 1). On the contrary, most disease manifestations in the CD group were confined to the intestine and colon, mainly C. difficile–associated diarrhea. Most patients had antibiotic exposure 30 days before the CI or CD infection event. CD group showed a higher 30-day antibiotic exposure rate (95.1%) than the CI group (79.6%; p<0.001) (Table 2) and longer duration (mean 15.6 days, SD 8.3) than the CI group (mean 13.7 days, SD 8.6; p<0.001). Patients in the CD group received more penicillins, cephalosporins, carbapenems, and fluoroquinolones (Table 2).

Med hensyn til sygdommens sværhedsgrad krævede de fleste af patienterne i begge grupper hospitalsindlæggelse (93,4 % i CI-gruppen og 97,7 % i CD-gruppen; p=0.03) (tabel 1). Selvom de fleste patienter i CD-gruppen havde tarminfektioner, forekom mave-tarmkanalen-relaterede komplikationer af ileus, tarmperforation, klinisk sepsis og shock hyppigere i CI-gruppen (26,3 %) end CD-gruppen (11,2 %; ELLER 2,8, 95 % CI 1,7-4,7;<0.001). CI group also showed a higher rate of intensive care unit (ICU) admission (23.6% vs. 9.5%; OR 2.9, 95% CI 1.7–5.0; p<0.001) (Table 1). All the data indicated that the disease severity at the acute stage was more severe and invasive in the C. innocuum–infected patients. Furthermore, we saw no recurrence of infection in the CI group but a recurrence of infection in 4.9% of the CD group (p = 0.005).

Vi observerede ingen statistisk signifikante forskelle i kliniske præsentationer, men patienter med C. inoculum-infektion havde færre diarrésymptomer og mindre feber. I laboratorietestresultaterne oplevede patienterne anæmi mere almindeligt i CD-gruppen end i CI-gruppen; hæmoglobintal var 9,8 (2.0) g/dL i CD og 10.7 (2.4) g/dL i CI (p<0.001) (Table 3). We observed no difference in other systemic inflammatory markers. A limited number of patients received colonoscopy examination, and we found no pseudomembranous colitis in the CI group 

Figur. Kaplan-Meier-kurve for 30-dag (A), 90-dag (B) og overordnet (C) overlevelsesrater for patienter med Clostridioides difficile og Clostridium innocuum, Taiwan. I C. inoculum-gruppen var 30-dages overlevelsesraten 85,5 %, 90-dages overlevelsesraten var 84,2 %, og den samlede overlevelsesrate var 77,0%. 90-dages overlevelsesraten var lidt højere end C. difficile-gruppen (p-værdi af log-rank test=0.05), hvorimod 30-dagen og den samlede overlevelsesrate ikke gjorde det viser en signifikant forskel mellem de 2 grupper.

Udfald og risikofaktorer for dødelighed

{{0}}dages dødelighed i CI-gruppen var 14,5 %; 90-dagens sats var 15,8 %, og den samlede sats var 23,0 %. Selvom 90-dages dødelighedsraten var lidt højere i CD-gruppen med en signifikant forskel (p-værdi af log-rank test=0.05) i Kaplan-Meier overlevelsesanalyse, gjorde den samlede dødelighedsrate ikke viser en statistisk signifikant forskel mellem de 2 grupper (figur). Ved hjælp af logistisk regression identificerede vi kronisk nyresygdom (OR 8,6, 95% CI 2,6-28,4; p<0.001), solid tumor (OR 3.5, 95% CI 1.0–12.0; p = 0.051), ICU admission (OR 7.3, 95% CI 2.4–21.9; p<0.001), and shock status (odds ratio 8.0, 95% CI 2.4–27.2; p<0.001) as 4 independent risk factors for both 30-day and overall mortality rates in the patients with C. innocuous infection. We identified 7 bacteremias caused by C. innocuum in this study. Two of those patients experienced septic shock, and 1 needed ICU hospitalization. The 30-day mortality rate for the 7 patients was 42.9% (3/7) and the 90-day was 57.1% (4/7).

Mikrobiologiske resultater og antimikrobiel modtagelighed Blandt 152 C. inoculum-isolaterne fandt vi 96 (63,2 %) isolater fra afføringsprøver; resten var fra blodet (7), ascites (13), pus/absces (16), sår/dybt væv (16), galdesaft (2), livmoderhalsen (1) og sæd (1). Vi påviste 18 polymere mikrobielle infektioner i CI-gruppen, hvoraf de fleste var fra ascites og pus/abscesprøver. Flere C. inoculum-isolater (36,8 %) end C. difficile-isolater (8,2 %) var fra ekstraintestinale prøver (p.<0.001) (Table 3), which is compatible with our clinical observation. We performed antimicrobial susceptibility testing on limited isolates. In the C. inoculum isolates, we observed the highest susceptibility rate for metronidazole (20/20, 100%) and ampicillin/sulbactam (21/21, 100%), followed by penicillin (35/44, 79.5%) and clindamycin 30/44 (68.2%).

Diskussion

Slægten Clostridium er stor og heterogen; det omfatter<200 species. Accurate species identification has been difficult. In recent years, several new species have been recognized and others reclassified using newer molecular diagnostic methods, such as 16S rRNA gene sequencing (24). Among the medically important Clostridium spp., C. perfringens is the predominant species isolated from cases of bacteremia. The severity of EICI varies; for bacteremia, the mortality rate was found to be 48%–52% by different studies (25–27). The risk factors for disease acquisition and death were related to an underlying immunocompromised condition such as hemodialysis, malignancy, immunosuppressant use, and Crohn's disease (25). The main portal of entry is the hepatobiliary and gastrointestinal tract. We believe this is also the case in C. innocuum because stool was a common source for the C. innocuum isolates and gastrointestinal tract–related complications were not uncommon in C. innocuum–infected patients.

En nylig undersøgelse af Ha et al. (28) fandt også, at C. inoculum er en af ​​de mest almindelige bakterier, der kunne translokere fra tarmen til mesenterisk væv hos patienter med Crohns sygdom og yderligere inducere adipogenese og lokal fibrose, sammen kendt som krybende fedt. Vi fandt ud af, at blandt anaerobe clostridiale arter er C. inoculum længe blevet overset som et humant patogen. Vores undersøgelse er til dato den mest omfattende observationsundersøgelse til at afbilde de kliniske manifestationer og resultatet af C. inoculum-infektion; Det er ikke kun mere invasivt end de fleste Clostridium-arter, men det kan forårsage flere komplikationer i mave-tarmkanalen efter tarminfektion. Caserapporter om EICI relateret til C. inoculum-infektion er blevet offentliggjort i USA, Spanien, Japan og Taiwan (10,29-32) (tabel 4). Bakteriæmi og intraabdominal infektion var de mest almindelige manifestationer, hvilket er foreneligt med vores observationer. Alle infektionerne forekom hos patienter med underliggende tilstande; langvarig antimikrobiel behandling var påkrævet for at behandle disse patienter, hvis dødelighed (20 %) svarede til den, der blev observeret i vores undersøgelse (23 %). Sammenlignet med C. difficile, som er kendt for at være et nosokomielt patogen, forekom næsten en tredjedel af C. inoculum-infektionerne i samfundet. Denne observation indikerer, at C. inoculum kunne være mere virulent og kompetitiv end C. difficile.

Among the EICI, bacteremia is the most severe form of infection. In a recent study by Morel et al. (33), non–C. difficile Clostridium bacteremia requiring ICU hospitalization showed an aggressive clinical course and was usually life-threatening. The 28-day mortality rate was 55% and the 90-day mortality rate was 71% (33). This report is compatible with our findings of 30-day (42.9%) and 90-day (57.1%) mortality rates in CI bacteremic patients. Identifying C. inoculum infection is important because the microorganism expresses intrinsic resistance to vancomycin, because of the synthesis of peptidoglycan precursors with low affinity for vanvancomycin (MIC 4–16 mg/L) (8,26). Moreover, highly vancomycin-resistant strains (MIC >16 mg/L) kunne udvikles, hvis bakterierne tidligere var udsat for vancomycin (34). Fordi oral vancomycin er blevet anbefalet som førstevalgsbehandling for C. difficile-infektion, bliver det afgørende at skelne C. inoculum fra andre clostridiale arter for at undgå behandlingssvigt forårsaget af uhensigtsmæssig brug af antimikrobielle midler. Metronidazol og clindamycin ser ud til at være passende valg til behandling af C. inoculum-infektion ifølge vores antimikrobielle følsomhedstestresultater.

Hovedbegrænsningen af ​​vores undersøgelse er det retrospektive studiedesign og de uundgåelige manglende data. Manglen på et standardiseret journalformat forhindrede os i præcist at definere hver enkelt case-patientdiagnose, især antibiotika-associeret diarré og akut colitis, som har lignende kliniske beskrivelser i journalerne. Nogle objektive data var ikke tilgængelige, hvilket potentielt kan kompromittere nøjagtigheden af ​​de estimerede rater af præsentationer og diagnoser blandt patienterne. Andelen af ​​manglende data forekom dog lille og burde ikke påvirke undersøgelsens resultater signifikant. For det andet blev ikke alle C. inoculum-isolater fra de indskrevne patienter testet for antimikrobiel modtagelighed, og denne test inkluderede ikke varebil. For det tredje fremmer undersøgelsen ikke vores forståelse af virulensmekanismen for C. i vakuum. C. inoculum kan have en unik virulensmekanisme til at forårsage gastrointestinale såvel som ekstraintestinale infektioner, såsom den lipopolysaccharid-lignende struktur, vi beskrev i vores tidligere undersøgelse (9). C. difficile indeholder også sur face lipo-kulhydrat, som har en lignende biologisk aktivitet som lipopolysaccharidet i gramnegative bakterier (35); denne hypotese kræver yderligere eksperimentel verifikation. Som konklusion bør C. inoculum betragtes som en vigtig Clostridium-art, der forårsager EICI og gastrointestinal infektion, som har en risiko for alvorlige komplikationer og en høj dødelighed hos immunkompromitterede patienter; læger bør anerkende det som et patogen til klinisk behandling. Flere undersøgelser er nødvendige for at forstå virulensmekanismen af ​​C. innocuum. Præcis identifikation af C. inoculum vil vejlede passende og rettidig antimikrobiel behandling for patienter på grund af dets iboende vancomycinresistens.

Referencer

1. Smith LD, King E. Clostridium innocuum, sp. n., en sporedannende anaerob isoleret fra humane infektioner. J Bacteriol. 1962;83:938-9. https://doi.org/10.1128/ jb.83.4.938-939.1962

2. Alexander CJ, Citron DM, Brazier JS, Goldstein EJ. Identifikation og antimikrobiel resistensmønstre for kliniske isolater af Clostridium clostridioforme, Clostridium innocuum og Clostridium ramosum sammenlignet med kliniske isolater af Clostridium perfringens. J Clin Microbiol. 1995;33:3209-15. https://doi.org/10.1128/jcm.33.12.3209- 3215.1995

3. Stokes NA, Hylemon PB. Karakterisering af delta 4-3-ketosteroid-5 beta-reduktase og 3 beta-hydroxysteroid dehydrogenase i celleekstrakter af Clostridium innocuum. Biochim Biophys Acta. 1985;836:255-61. https://doi.org/ 10.1016/0005-2760(85)90073-6

4. Carlier JP, Sellier N. Identifikation ved gaskromatografi massespektrometri af kortkædede hydroxysyrer produceret af Fusobacterium-arter og Clostridium innocuum. J Chromatogr A. 1987;420:121-8. https://doi.org/10.1016/ 0378-4347(87)80161-5

5. Johnston NC, Goldfine H, Fischer W. Ny polær lipidsammensætning af Clostridium inoculum som grundlag for en vurdering af dets taksonomiske status. Mikrobiologi (Læsning). 1994;140:105-11. https://doi.org/10.1099/13500872-140-1-105

6. Li Y, Shan M, Zhu Z, Mao X, Yan M, Chen Y, et al. Anvendelse af MALDI-TOF MS til hurtig identifikation af anaerobe bakterier. BMC Infect Dis. 2019;19:941. https://doi.org/10.1186/s12879-019-4584-0

7. Cutrona AF, Watanakunakorn C, Schaub CR, Jagetia A. Clostridium innocuum endocarditis. Clin Infect Dis. 1995;21:1306-7. https://doi.org/10.1093/clinids/21.5.1306

8. Chia JH, Wu TS, Wu TL, Chen CL, Chuang CH, Su LH, et al. Clostridium innocuum er et vancomycin-resistent patogen, der kan forårsage antibiotika-associeret diarré. Clin Microbiol Infect. 2018;24:1195–9. https://doi.org/ 10.1016/j.cmi.2018.02.015 9. Chia JH, Feng Y, Su LH, Wu TL, Chen CL, Liang YH, et al. Clostridium innocuum er et signifikant vancomycin-resistent patogen til ekstraintestinal clostridial infektion. Clin Micro biol Infect. 2017;23:560–6. https://doi.org/10.1016/ j.cmi.2017.02.025 10. Castiglioni B, Gautam A, Citron DM, Pasculle W, Goldstein EJC, Strollo D, et al. Clostridium innocuum bakteriæmi sekundært til inficeret hæmatom med gasdannelse hos en nyretransplanteret modtager. Transpl Inficer Dis. 2003;5:199-202. https://doi.org/10.1111/ j.1399-3062.2003.00037.x

11. David V, Bozdogan B, Mainardi JL, Legrand R, Gutmann L, Leclercq R. Mekanisme for iboende resistens over for vancomycin i Clostridium inoculum NCIB 10674. J Bacteriol. 2004;186: 3415-22. https://doi.org/10.1128/JB.186.11.3415-3422.2004 12. Peng Z, Ling L, Stratton CW, Li C, Polage CR, Wu B, et al. Fremskridt i diagnosticering og behandling af Clostridium difficile-infektioner. Emerg Microbes Infect. 2018;7:15. https://doi.org/10.1038/s41426-017-0019-4 13. Jewkes J, Larson HE, Price AB, Sanderson PJ, Davies HA. Ætiologi af akut diarré hos voksne. Tarm. 1981;22:388-92.https://doi.org/10.1136/gut.22.5.388 (på engelsk)

14. McDonald LC, Gerding DN, Johnson S, Bakken JS, Carroll KC, Coffin SE, et al. Retningslinjer for klinisk praksis for Clostridium difficile-infektion hos voksne og børn: 2017-opdatering af Infectious Diseases Society of America (IDSA) og Society for Healthcare Epidemiology of America (SHEA). Clin Infect Dis. 2018;66:987–94. https://doi.org/10.1093/cid/ciy149