Клебсиелла относится к лактозонегативным энтеробактериям, количество клебсиеллы не должно превышать: У детей
Клебсиелла относится к лактозонегативным энтеробактериям, количество клебсиеллы не должно превышать:
У детей — менее чем 10*4 клеток в 1 г фекалий.
У взрослых – менее чем 10*4 клеток в 1 г фекалий.
Повышенное содержание клебсиеллы в кишечнике у ребенка может быть вызвано дисбиозом кишечника. Клебсиелла растет с превышением нормы только при снижении количества бифидо- и лактобактерий.
Превышение нормы по клебсиелле
Симптомы превышения нормы по клебсиелле: диарея, жидкий стул с примесью слизи, боли в животе, ребенок беспокоен, не прибавляет в весе. В бактериологическом анализе кала выявляется соответствующий тип клебсиеллы. Повышенное количество клебсиелл приводит к развитию аллергий, запоров, проявлениям лактазной недостаточности.
Косвенный признак превышения нормы по клебсиелле — зеленый стул со слизью, кислый запах кала (симптомы бродильной диспепсии).
Клебсиелла является одним из возбудителей кишечных инфекций, а также пневмонии в детском возрасте. Заражение может также происходить через пищу и воду
Клебсиелла у новорожденных
У новорожденного Клебсиелла может вызывать симптомы инфекционного заболевания, протекающего в лёгкой форме, а может, в зависимости от силы иммунитета, приводить к тяжёлому течению: с повышением температуры, ознобом, лихорадкой, болями в животе, диареей и сильным обезвоживанием организма. При появлении таких симптомов необходимо обратиться к врачу, а также сдать кал малыша на исследования.
Вытеснение клебсиеллы
Прием жидких пробиотиков Бифидум БАГ и Трилакт курсом 3-4 месяца вытесняет клебсиеллу со слизистых оболочек кишечника, устраняет запоры и боли в животе, восстанавливает микробный пейзаж до нормы.
Трилакт (концентрат лактобактерий) – прямой антагонист клебсиеллы, надежно вытесняет ее из кишечника.
Препараты Бифидум БАГ и Трилакт можно принимать до результата анализа, так как клебсиелла активно растет только при дефиците бифидобактерий и лактобактерий.
ВИРУЛЕНТНОСТЬ И АНТИБИОТИКОРЕЗИСТЕНТНОСТЬ ИЗОЛЯТОВ KLEBSIELLA PNEUMONIAE У НОВОРОЖДЕННЫХ С ЛОКАЛИЗОВАННЫМИ И ГЕНЕРАЛИЗОВАННЫМИ ФОРМАМИ КЛЕБСИЕЛЛЕЗНОЙ ИНФЕКЦИИ | Хаертынов
1. Verma P., Berwal P.K., Nagaraj N., Swami S., Jivaji P., Narayan S. Neonatal sepsis: epidemiology, clinical spectrum. Recent antimicrobial agents and their antibiotic susceptibility pattern. Int J Contemp Pediatr 2015; 2: 176–180. DOI: 10.18203/2349-3291.ijcp20150523
2. Camacho-Gonzales A., Spearman P.W., Stoll B.J. Neonatal infectious diseases: evaluation of neonatal sepsis. Pediatr Clin North A 2013; 60: 367–389. DOI: 10.1016/j.pcl.2012.12.003
3. Borghesi A., Stronati M. Superbugs and antibiotics in the newborn. Journal of Pediatric and Neonatal Individualized Medicine 2015; 4(2): e040253.
DOI: 10.7363/040253
5. Dong Y., Speer C.P. Late-onset neonatal sepsis: recent developments. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed 2015; 100(3): F257–263. DOI: 10.1136/archdischild-2014-306213
6. Zea-Vera A., Ochoa T.J. Challenges in the diagnosis and management of neonatal sepsis. J Trop Pediatr 2015; 61: 1–13. DOI: 10.1093/tropej/fmu079
7. Podschun R., Ullmann U. Klebsiella spp. As Nosocomial Pathogens: Epidemiology, Taxonomy, Typing Methods, and Pathogenicity Factors.
8. Haller S., Eller C., Hermes J., Kaase M., Steglich M., Radonic A. et al. What caused the outbreak of ESBL-producing Klebsiella pneumoniae in a neonatal intensive care unit, Germany 2009 to 2012? Reconstucting transmission with epidemiological analysis and whole-genome sequencing. BMJ 2015; 5: e007397. DOI: 10.1136/bmjopen-2014-007397
9. Хаертынов Х.С., Анохин В.А., Николаева И.В., Семенова Д.Р., Любин С.А., Агапова И.В. и др. Клебсиеллезный неонатальный сепсис. Медицинский вестник Северного Кавказа 2016; 11(1): 82–86. DOI: 10.14300/mnnc.2016.11004
10. Broberg C.A., Palacios M., Miller V.L. Klebsiella: a long way to go towards understanding this enigmatic jet-setter. F1000Prime Reports 2014; 6: 64: DOI: 10.12703/P6-64
11.
Li B., ZhaoY., Liu C., Zhou D. Molecular pathogenesis of Klebsiella pneumonia. Future Microbiol 2014; 9: 9: 1071–1081. DOI: 10.2217/fmb.14.48
12. Liu Y.C., Cheng D.L., Lin C.L. Klebsiella pneumoniae liver abscess associated with septic endophthalmitis. Arch Intern Med 1986; 146: 1913–1916.
13. Cheng D.L., Liu Y.C., Yen M.Y., Liu C.Y., Wang R.S. Septic metastatic lesions of pyogenic liver abscess. Their association with Klebsiella pneumoniae bacteremia in diabetic patients. Arch Intern Med 1991; 151: 1557–1559.
14. Wang J.H., Liu Y.C., Lee S.S., Yen M.Y., Chen Y.S., Wang J.H. et al. Primary liver abscess due to Klebsiella pneumoniae in Taiwan. Clin Infect Dis 1998; 26: 1434–1438.15./GettyImages-168516611-5715061f5f9b588cc20e80e0.jpg)
Shon A.S., Bajwa R.P., Russo T.A. Hypervirulent (hypermucoviscous) Klebsiella pneumoniae: a new and dangerous breed. Virulence 2013; 4: 2: 107–118. DOI: 10.4161/viru.22718
16. Decré D., Verdet C., Emirian A., Le Gourrierec T., Petit J.C., Offenstadt G. et al. Emerging severe and fatal infections due to Klebsiella pneumoniaein two university hospitals in France. J Clin Microbiol 2011; 49: 3012–3014. DOI: 10.1128/JCM.00676-11
18. Surgers L., Boyd A., Girard P.M., Arlet G., Decré D. ESBLProducing Strain of Hypervirulent Klebsiella pneumoniae K2, France.
Emerging Infectious Diseases 2016; 22(9): 1687–1688. DOI: 10.3201/eid2209.160681
19. Khaertynov Kh.S., Anokhin V.A., Davidyuk Y.N., Nicolaeva I.V., Khalioullina S.V., Semyenova D.R., Alatyrev E.Yu., Skvortsova N.N., Abrahamyan L.G. Case of meningitis in a neonate caused by an extended-spectrum-beta-lactamaseproducing strain of hypervirulent Klebsiella pneumoniae. Frontiers in Microbiology 2017; 8: 1576. DOI: 10.3389/fmicb.2017.01576
20. Алексеев В.В., Алипов А.Н., Андреев В.А., Антонов В.Г., Асеев М.В., Бадиков В.Д. и др. Медицинские лабораторные технологии: руководство по клинической лабораторной диагностике. 3-е издание. Под редакцией А.И.Карпищенко. М: ГЭОТАР-Медиа 2013; 792.
21. Collee J.G., Mackie T.J., McCartney J.E. Practical medical microbiology, 14th edn.
New York, Churchill Livingstone, 1996; 978.
Бактериофаг клебсиелл пневмонии очищенный инструкция по применению: показания, противопоказания, побочное действие – описание Bacteriophage klebsiella pneumoniae purified р-р д/приема внутрь, местн. и наружн. прим. 20 мл: фл. 4 шт. (36380)
Препарат используют для приема внутрь (через рот), в виде клизм, аппликаций, орошений, введения в полости ран, вагины, матки, носа, пазух носа, а также в дренированные полости: абсцессов, брюшную, плевральную, мочевого пузыря, почечной лоханки.
Bнутрь препарат принимают натощак за 0,5-1 час до приема пищи.
Рекомендуемые дозы препарата
| Возраст пациента | Доза на 1 прием при различных способах введения препарата | |
| внутрь (мл) | в клизме (мл) | |
| 0-6 мес | 5 | 10 |
| 6-12 мес | 10 | 20 |
| От 1 года до 3 лет | 15 | 20-30 |
| От 3 до 8 лет | 20 | 30-40 |
| От 8 лет и старше | 20-30 | 40-50 |
Лечение гнойно-воспалительных заболеваний с локализованными поражениями должно проводиться одновременно как местно, так и приемом препарата внутрь.
В случае обработки полости гнойного очага химическими антисептиками перед применением бактериофага она должна быть промыта стерильным 0,9 % раствором натрия хлорида.
При лечении ангин, фарингитов, ларингитов препарат используют для полосканий полости рта и глотки 3 раза в день по 10-20 мл, курс лечения 7-10 дней.
При лечении бронхитов, пневмоний препарат принимают внутрь 3 раза в день по 10-20 мл, а также применяют в виде ингаляций (без подогрева и использования ультразвука), курс лечения 15-20 дней.
При лечении отитов препарат используют для промывания и введения в полость среднего уха по 2-5 мл 1-3 раза в день. Курс лечения 7-15 дней.
При лечении воспалений пазух носа препарат используют для промывания полости носа, носоглотки и пазух носа в дозе 5-10 мл и введения в пазухи 2-3 мл. Процедуру повторяют ежедневно однократно в течение 7-10 дней. Кроме того, препарат вводят в полость носа в виде турунд, смоченных бактериофагом, по очереди в каждый носовой ход и оставляют в течение 0,5-1 часа.
При лечении стоматитов и хронических генерализованных пародонтитов препарат используют в виде полосканий полости рта 3-4 раза в день в дозе 10-20 мл, а также введением в пародонтальные карманы турунд, пропитанных бактериофагом клебсиелл, на 5-10 мин, курс лечения 7-10 дней.
При конъюнктивитах и кератоконъюнктивитах, препарат применяют по 2-3 капли 4-5 раз в день, курс лечения 5-7 дней; при гнойной язве роговицы — по 4-5 капель в день в течение 7-10 дней, при гнойных иридоциклитах — по 6-8 капель каждые 3 часа в сочетании с приемом внутрь в терапевтических дозировках в течение 7-10 дней.
При абсцессах после вскрытия и удаления гнойного содержимого препарат вводят в количестве меньшем, чем объем удаленного гноя ежедневно однократно, курс лечения 7-10 дней.
При перитонитах и плевритах препарат вводят в дренированные полости -брюшную и плевральную через дренажные трубки ежедневно однократно 20-70 мл, курс лечения 10-15 дней.
При остеомиелитах препарат вводят в полость раны через турунды, дренажи в количестве 10-30 мл ежедневно однократно, курс лечения 15-20 дней.
При лечении нагноений ран препарат применяют в виде орошения, аппликаций, повязок, введения в дренаж в дозе 5-50 мл в зависимости от очага пораженияне менее одного раза в день, курс лечения 10-15 дней.
При лечении гнойно-воспалительных гинекологических заболеваний (нагноений ран, эндометритов, вульвитов, бартолинитов, кольпитов, сальпингоофоритов) препарат используют для орошений, аппликаций, вводят в полости ран, вагины, матки по 5-20 мл один раз в день в течение 7-10 дней.
При циститах, пиелонефритах, уретритах
При гастроэнтероколитах, панкреатитах, холециститах, а также дисбактериозах кишечника бактериофаг принимают внутрь в возрастных дозировках 3 раза в день за 1 час до еды в течение 7-15 дней (по клиническим показаниям). При неукротимой рвоте препарат применяют в виде высоких клизм 2-3 раза в день по 20-40 мл. При дисбактериозе кишечника препарат может применяться с препаратами нормофлоры.
Для профилактики внутрибольничных хирургических инфекций препарат используют для обработки послеоперационных и свежеинфицированных ран в дозе 5 -50 мл в зависимости от очага поражения ежедневно однократно в течение 5-7 дней.
Применение препарата у детей до 1 года (включая недоношенных детей).
При гастроэнтероколите, пневмонии и сепсисе новорожденных препарат применяют через рот 2-3 раза в сутки по 3-5 мл за 30 минут до кормления. В случаях неукротимой рвоты препарат применяют в виде высоких клизм (через газоотводную трубку или катетер) ежедневно однократно в дозе 5-10 мл.
Возможно сочетание ректального (в виде высоких клизм) и пероралыюго применения препарата. Курс лечения 7-15 дней (по клиническим показаниям). При рецидивирующем течении заболевания возможно повторное проведение курсов лечения.
С целью профилактики возникновения внутрибольничной инфекции у новорожденных детей бактериофаг применяют по эпидемическим показаниям внутрь по 3-5 мл 3 раза в день за 30 минут до кормления в течение всего срока пребывания в стационаре.
При лечении омфалитов, пиодермии, инфицированных ран бактериофаг применяют в виде аппликаций по 5-10 мл 2-3 раза в день (марлевую салфетку смачивают бактериофагом и накладывают на пупочную ранку или пораженный участок кожи) в течение 7-15 дней.
Применение препарата не исключает использование других антибактериальных и противовоспалительных препаратов.
В облздраве прокомментировали информацию телеграм-канала «БелЗдрав» о трёх инфицированных детях в областной больнице
Информация об инфицировании новорождённых появилась 3 декабря в телеграм-канале «БелЗдрав».
В публикации авторы приводили слова одной из возможных рожениц, которая сообщала что её младенец и другие дети были инфицированы в больнице после родов в августе 2018 года.
— В августе 2018 года в нашей семье родился ребенок в перинатальном центре областной больницы. Во время пребывания в перинатальном центре ребёнок был дважды инфицирован с серьёзными последствиями — сепсис, поставлен диагноз менингоэнцифалит. Инфицирован первый раз Klebsiella pneumoniae, повторно — Klebsiella variicola. Во время нахождения в перинатальном центре, конкретно в отделении патологии новорождённых, в ходе общения с мамами нами сделан вывод о неединичном случае инфицирования (очень много, практически все) конкретно данной инфекцией, а также стафилококком. Наши обращения к руководству больницей, в департамент, а также в Роспотребнадзор были бесполезны. Обращения в головные структуры — отписки, основанием которых являлась опять же информация белгородских врачей и контролёров (Роспотребнадзора).На сегодняшний день уже есть родители, которые готовы присоединиться к коллективным обращениям. Их мало — три семьи. Многие с кем мы общались, боялись что-то заявлять, находясь в стенах роддома. Их контактов, к сожалению, у нас нет. Ситуация с ребёнком не позволяла тогда думать об этом, — приводит «БелЗдрав» слова одной из рожениц.
На сегодняшний день уже есть родители, которые готовы присоединиться к коллективным обращениям. Их мало — три семьи. Многие с кем мы общались, боялись что-то заявлять, находясь в стенах роддома. Их контактов, к сожалению, у нас нет. Ситуация с ребёнком не позволяла тогда думать об этом, — приводит «БелЗдрав» слова одной из рожениц.В департаменте здравоохранения и соцзащиты Белгородской области не стали называть, сколько детей были инфицированы в перинатальном центре Белгородской областной клинической больницы Святителя Иоасафа. Чиновники объяснили, что эти данные относятся к врачебной тайне, и их не могут разгласить без согласия гражданина, несмотря на то, что в запросе говорилось лишь о статистике заболеваемости, а не о конкретных роженицах.
— Причины смерти новорождённых детей напрямую зависят от состояния здоровья женщины, течения беременности, так как здоровье ребёнка формируется начиная с внутриутробного периода. Согласно статье 13-й вышеуказанного Федерального закона [323-ФЗ «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации»]‚ врачебную тайну составляют «сведения о факте обращения гражданина зa оказанием медицинской помощи, состоянии его здоровья и диагнозе, иные сведения, полученные при его медицинском обследовании и лечении».
Предоставление сведений, составляющих врачебную тайну, без согласия гражданина или его законного представителя не допускается. Ha основании вышеизложенного и во исполнение соблюдения гарантированных конституционных прав граждан и недопущения их нарушения предоставление сведений о детях, информации о состоянии их здоровья оказанной медицинской помощи представлена быть не может, — ответила первый заместитель начальника регионального департамента здравоохранения и соцзащиты Людмила Крылова.
По информации депздрава, в 2018 году в областной больнице Святителя Иоасафа умерло десять детей. В департаменте утверждают, что 90 процентов трагических случаев произошли сразу после рождения, потому что дети родились раньше срока в состоянии крайней степени незрелости с массой тела от 490 до 940 граммов, несовершенством функционирования всех органов и «тяжёлой органической патологией».
— Основные причины смерти новорождённых: внутриутробная инфекция, множественные пороки развития, врождённый вирусный гепатит c исходом в цирроз, респираторный дистресс-синдром новорождённых, внутрижелудочковые кровоизлияния.
Зарегистрирован один случай смерти ребенка c массой тела при рождении 3 080 граммов c установленным диагнозом «множественные врождённые пороки развития», — ответили на редакционный запрос в департаменте.
С июня по сентябрь 2018 года с диагнозом «внутриутробная инфекция» и массой тела при рождении 490 и 660 граммов, как утверждают в областном правительстве, умерло только два ребёнка.
Напомним что в начале августа 2018 года сразу несколько семей заявили о гибели их новорождённых детей в перинатальном центре городской больницы № 2. Следователи возбудили уголовное дело по данному факту. О результатах расследования пока не сообщалось.
Нашли опечатку? Выделите текст и нажмите Ctrl + Enter.
Использование антибактериальных препаратов у недоношенных новорождённых: опыт создания формуляра | Ивжиц
Антибиотики уникальные препараты, которые произвели революцию в борьбе с инфекциями. Однако с момента начала их использования возникли и до сих пор не решены проблемы всё более и более растущей резистентности микроорганизмов.
Это стало одной из основных глобальных проблем общественного здравоохранения. Врачи всех специальностей порой чрезмерно и неправильно используют антибактериальные средства, что ставит под угрозу эффективность противомикробных препаратов для будущих поколений.
Основными проблемными микроорганизмами в условиях реанимаций и детских отделений являются Гр(+) кокки и Гр(-) Enterobacteriaceae, грибы рода Candida albicans и non-albicans, отличающиеся особой резистентностью.
В последние 5-8 лет отмечается драматический рост стафилококковых и стрептококковых инфекций, вызванных полирезистентными штаммами, устойчивыми ко всем b-лактамным антибиотикам (пенициллинам, цефалоспоринам, монобактамам и карбапенемам), а также к макролидам, аминогликозидам, тетрациклинам и другим антибактериальным препаратам. Такой полирезистентностью характеризуются так называемые метициллинрезистентные (или окса- циллинрезистентные) стафилококки (MRSA) S.aureus, в том числе коагулазонегативные (CNS) S.epidermidis, пенициллин-резистентные стрептококки Streptococcus pneumoniae, S.
viridans, полирезистентные энтерококки Enterococcus faecalis и E.faecium. В клинической практике это означает, что целый ряд известных заболеваний, вызванных такими возбудителями, не поддаются традиционным схемам лечения. Препаратами выбора для лечения такого рода инфекций выступают гликопептиды, высокоактивные в отношении названных проблемных микроорганизмов. Гликопептиды — ванкомицин и тейкопланин (не зарегистрирован в России), антибиотики узкого спектра действия, являются общепризнанными препаратами выбора для лечения инфекций, вызванных проблемными полирезистентными грамположительными кокками: стафилококками, стрептококками и энтерококками. Механизм действия гликопептидов отличен от других антибиотиков и представляет собой блокирование синтеза пептидогликана клеточной стенки грамположительных бактерий путём необратимого связывания с концевым участком аминокислотного мостика, участвующего в образовании поперечных сшивок между полисахаридными цепями D-Ala -D-Ala [1]. Гликопептиды неактивны в отношении практически всех грамотрицательных микроорганизмов, так как крупная молекула гликопептидных антибиотиков не способна проникать через их внешнюю мембрану, поэтому ванкомицин часто используют в комбинациях с препаратами активными в отношении ГР(-) возбудителей, например, с антисинегнойными цефалоспоринами 3-4 поколения, карбапенемами.
Совместное применение с аминогликозидами потенцирует нефротоксические эффекты обоих препаратов, следует избегать такого рода комбинации. Второй препарат, активный в отношении MRSA и ванкомицин-резистентных (VRSA) инфекций, антибиотик класса оксазолидинонов — линезолид. Считают, что линезолид обладает бактериостатическим действием против большинства микроорганизмов (то есть, он останавливает их рост и размножение, фактически не убивая их), но также обладает бактерицидным действием в отношении стрептококков [2, 3]. Некоторые авторы отмечают, что, несмотря на его бактериостатическое действие in vitro, линезолид «ведёт себя» как бактерицидный антибиотик in vivo, поскольку он ингибирует образование токсинов стафилококков и стрептококков [4]. Он также обладает пост-антибиотическим действием на большинство бактерий от одного до четырёх часов, что означает временное подавление роста бактерий даже после прекращения приёма препарата [5].
Ведущим ГР(-) микроорганизмами, отличающимися полирезистентностью, является P.
aeruginosa. Общими подходами при лечении данной инфекции являются следующие правила: комбинированная антибактериальная терапия, воздействующая на разные мишени (клеточная стенка, рибосомы), а, следовательно, это могут быть комбинации антисинегнойных цефалоспоринов 3 поколения + ами- ногликозиды, карбапенемы + аминогликозиды. К аминогликозидам синегнойная палочка сохраняет высокий уровень чувствительности, а комбинации АБ помогают преодолеть механизмы резистентности, так как P. aeruginosa сложнее одновременно приспосабливаться к действию сразу 2 антибактериальных препаратов и мутировать в разных направлениях. В настоящее время восстанавливается чувствительность к пиперациллину/тазобактаму — препарату из группы защищенных пенициллинов. Высокую антисинегнойную активность показывают полимиксины группы В (вилимиксин) и М. Это одни из ранних классов природных антимикробных препаратов, открытый в 1947 г. Полимиксины (полимиксин В, полимиксин М, колистин (полимиксин Е)) являются циклическими полипептидами, синтезируемыми спорообразующей палочкой Bacillus polymixa.
Полимиксины обладают уникальным механизмом бактерицидного действия, основанном на нарушении структуры наружной клеточной мембраны грамотрицательных бактерий за счёт вытеснения катионов кальция и магния из образующих их липосахаридов (ЛПС), что приводит к дестабилизации и повышению проницаемости мембраны и последующей гибели микробной клетки [6]. Благодаря такому механизму полимиксины, помимо антибактериального действия, обладают способностью нейтрализовать активность эндотоксина грамотрицательных бактерий, представляющего собой липидную часть молекулы ЛПС. Характеризуются узким спектром активности и высокой токсичностью. Полимиксины достаточно редко (в основном — при муковисцидозе) применялись с начала 80-х гг. ХХ века из-за выраженной нефро- и нейротоксичности и появления более безопасных антисинегнойных антимикробных препаратов. Однако в последнее время рост частоты инфекций, вызванных полирезистентными штаммами грамотрицательных бактерий (в первую очередь, P. aeruginosa, Acinetobacter spp.
) потребовал пересмотра отношения к полимиксинам и возвращения данной группы антибиотиков в широкую клиническую практику в основном как препаратов глубокого резерва для лечения панрезистентных Enterobacteriaceae и ГОНФБ. С учётом профиля безопасности следует избегать совместного применения полимиксинов с другими нефротоксичными препаратами (петлевыми диуретиками, аминогликозидами), так как потенцируется нефротоксический эффект.
Крайне проблемным возбудителем тяжёлых инфекций является Acinetobacter spp., который обладает природной резистентностью ко многим антибиотикам. Природными резервуарами данного микроорганизма являются почва, богатая грибами, вырабатывающими природные антибиотики, поэтому эволюционно Acinetobacter приспособился инактивировать различные антибиотики, однако при этом сохраняет природную чувствительность к сульбактаму. Поэтому препаратами выбора могут выступать цефоперазон/сульбактам, из расчёта по сульбактаму, карбапенемы, фторхинолоны. Acinetobacter baumannii способен колонизировать обычно стерильные объекты, выживать как в сухих, так и во влажных условиях госпитальной среды.
Переносчиками инфекции могут выступать руки медперсонала, панели мобильных телефонов, фонендоскопы. Колонизации обычно подвергаются предметы, окружающие пациента (матрацы, постельное белье, кровати, прикроватные столики и тумбочки, кислородные и водопроводные краны, вода, использующаяся в аппаратах ИВЛ или для назогастрального введения), а также использующиеся для ухода за ним, контроля его состояния, осуществления лечебных манипуляций. Как правило, суперинфекция с участием Acinetobacter baumannii развивается после или на фоне терапии карбапенемами (то есть Acinetobacter baumannii занимает все освободившиеся локусы в организме на фоне мощного селективного давления карбапенемов). Изначально этот микроб считался сапрофитом с низкими вирулентными свойствами, но в настоящее время это один из самых устойчивых к антимикробной терапии госпитальных микроорганизмов [7].
Klebsiella pneumoniae — вид грамотрицательных факультативно-анаэробных условно-патогенных бактерий. Входит в состав нормальной микрофлоры кишечника, кожи, ротовой полости человека.
Klebsiella pneumoniae колонизирует кишечник человека в первые 5-6 дней жизни, причём основным источником Klebsiella pneumoniae являются мать и персонал родильных домов. Обнаружение Klebsiella pneumoniae в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) человека, в общем случае, не требует лечения. У здорового человека в 1 г кала насчитывается до 105 Klebsiella pneumoniae.
В то же время, при нарушении функционирования органов ЖКТ или в результате внешних воздействий, возможно значительное увеличение количества Klebsiella pneumoniae в организме и развитие инфекции. В частности, при назначении антибиотиков не всегда учитывается их влияние на микробную флору, заселяющую кишечник. Антибактериальные препараты подавляют рост не только патогенных микроорганизмов, но и нормальную микрофлору. В результате размножаются сапрофитные микробы (клебсиелла, стафилококки, протей, дрожжевые грибы, энтерококки, синегнойная палочка и др.) приобретающие патогенные свойства. Препаратами выбора для лечения инфекции, вызванной Klebsiella pneumoniae, являются защищенные цефалоспорины 3 поколения, цефалоспорины 4 поколения, карбапенемы.
В случае панрезистентных Klebsiella pneumoniae возможно сочетать карбапенемы с аминогликозидами, с защищенными цефалоспоринами 3 поколения (с целью защиты карбапенема от бета-лактамаз за счёт сульбактама). В качестве антибиотиков глубокого резерва возможно использование полимиксинов.
Candida spp. Грибковые инфекции занимают 3 место среди госпитальных инфекций в ОРИТ новорождённых и недоношенных детей. Частота инвазивного кандидоза от 2,6 до 18% у детей с очень низкой массой тела (ОНМТ) и экстремально низкой массой тела (ЭНМТ). Инвазивный кандидоз — грибковая инфекция, которая возникает при проникновении (инвазии) грибов Candida spp. в кожу, слизистые оболочки, в кровь (кандидемия), а также в случаях диссеминации возбудителя в ткани головного мозга и других внутренних органов. Инвазивный кандидоз обусловлен внедрением нитчатой формы гриба Candida spp. в ткани. Инвазивный кандидоз чаще наблюдается в органах, выстланных многослойным плоским эпителием (полость рта, пищевод), и реже цилиндрическим эпителием (желудок, кишечник), что, вероятно, связано с особенностями местной иммунной защиты.
Наиболее часто используемые препараты для лечения кандидоза — это флуконазол и вориканозол (производные триазола). В настоящий момент к флуконазолу появился высокий уровень резистентности Candida spp, в связи с чем на первый план выходит применение противогрибковых препаратов других групп, таких как эхинокандины, отличающихся более широким спектром действия и преодолевающих имеющуюся резистентность.
Особенно сложной проблемой является назначение антибиотиков у новорождённых и недоношенных детей. Это связано с физиологическими процессами, влияющими на фармакокинетику лекарств (всасывание, выведение и другие) у детей, в связи с чем в большинстве случаев требуется изменение дозировки препарата и кратности введения.
В период новорождённости влияние лекарств на организм ребёнка особенно велико. Это связано с недостаточностью ферментов, незрелостью многих систем, в том числе центральной нервной системы. Весь путь лекарства в организме человека любого возраста можно разделить на четыре этапа: всасывание, распределение, биотрансформация и экскреция.
И каждый из этих этапов в детском организме имеет свои особенности, которые врач должен учитывать при назначении лекарств.
Всасывание лекарств у детей происходит по тем же законам, что и у взрослых, однако имеет некоторые особенности. Например, из-за малой мышечной массы и недостаточности периферического кровообращения трудно предсказать, какие результаты могут дать внутримышечное и подкожное введение лекарств. Препарат может оставаться в мышце и всасываться медленнее, чем ожидалось. Но в какой-то момент возможна активация кровообращения (использование грелки, физические упражнения), и тогда в общий кровоток быстро и неожиданно поступает большое количество лекарства. Это может привести к созданию высоких и даже токсических концентраций лекарственного вещества в организме. Примерами препаратов, наиболее опасных в таких ситуациях, являются: сердечные гликозиды, антибиотики аминогликозидного ряда и противосудорожные средства. Применение внутрь гиперосмолярных растворов опасно развитием некротического энтероколита, но и в/в использование гиперосмолярных растворов может привести к таким же результатам.
Поэтому применение 10% растворов глюкозы в/в в неонатологии как растворителя ограничено из за риска развития некротического энтероколита.
У новорождённых наблюдается повышенная проницаемость кожи, поэтому местное применение лекарств или их случайное попадание на тело ребёнка могут вызвать системные и токсические эффекты из-за всасывания препарата прямо через кожные покровы.
Свои особенности у детей, в том числе раннего возраста, имеет и распределение лекарств. Детский организм отличается повышенным содержанием воды, а соответственно и большим объёмом распределения, что требует коррекции доз лекарственных средств. У новорождённого вода составляет 70-75% массы тела, в то время как у взрослых этот показатель равен лишь 50-55%. Межтканевой жидкости у детей также больше — 40% от массы тела, по сравнению с 20% у взрослых. Это следует учитывать при определении дозировок.
У недоношенных новорождённых в возрасте менее 7 дней (беременность менее 34 недель) системный клиренс линезолида ниже, а значения AUC выше, чем у большинства новорождённых и детей.
К 7 дню после рождения клиренс линезолида и значения AUC у недоношенных новорождённых приближается к таковым у доношенных новорождённых и детей. Отличительной особенностью фармакокинетики линезолида является очень хорошая тканевая проницаемость, более высокие концентрации препарата в тканях организма нежели в кровотоке, бактериостатический эффект.
Другим фактором, влияющим на распределение лекарств, является их связывание с белками плазмы крови. Как правило, у новорождённых связывание с белками ослаблено, поэтому концентрация свободного препарата в плазме повышается. Поскольку именно свободное (несвязанное) вещество оказывает фармакологическое действие, это может привести к усилению действия лекарства или даже к проявлениям токсичности.
Биотрансформация большинства лекарств происходит в печени. У новорождённых и детей до 4 лет активность ферментов печени, ускоряющих и облегчающих превращение лекарств, более низкая, чем у взрослых, поэтому многие препараты медленно разрушаются и долго циркулируют в организме.
Период полувыведения, который характеризует время нахождения лекарства в организме, у детей раннего возраста в 2-3 раза выше, чем у взрослых.
Выведение лекарств из организма происходит главным образом с участием почек. Мочевыделительная система у новорождённых детей развита недостаточно, её функция достигает значений, характерных для взрослых (из расчёта на единицу площади поверхности тела), только к концу первого года жизни. Поэтому выведение лекарств почками у новорождённых происходит медленнее, чем у взрослых, что также учитывается при подборе дозы. На примере ванкомицина можно продемонстрировать, как снижается нефротоксичность препарата из-за незрелости канальцевой реабсорбции, таким образом, нефротоксичность ванкомицина у детей меньше, чем у взрослых у которых канальцевая реабсорбция способствует накоплению препарата в ткани почек, и реализация нефротоксичности происходит чаще.
Другой особенностью раннего детского возраста является незрелость гематоэнцефалического барьера, защищающего центральную нервную систему, что создаёт опасность проникновения лекарств из крови через этот барьер и, соответственно, повышает вероятность токсического воздействия на центральную нервную систему, которая и так еще не до конца сформировалась [14].
В основе высоких показателей заболеваемости и младенческой смертности до сегодняшнего дня лежат проблемы детей, родившихся раньше срока. Известно, что недоношенные дети подвержены высокому риску инфекционных осложнений. Особенно актуальными являются проблемы инфекционной патологии у незрелых детей в связи с изменением особенностей макроорганизма, что отражается на течении инфекционного процесса. Также происходит утяжеление течения фоновых состояний, создающих благоприятную основу для манифестации и прогрессирования инфекции, таких как: перинатальные поражения мозга, пневмопатии, врождённые пороки развития. В связи с увеличением количества детей с перинатальной патологией, существенно вырос процент новорождённых, состоящих в группе высокого риска по развитию бактериальных инфекций. В большинстве перинатальных центров новорождённым высокого риска проводится превентивная антибактериальная терапия: при любом подозрении на бактериальную инфекцию назначаются антибиотики.
Многие врачи-неонатологи считают, что раннее назначение антибиотиков широкого спектра действия предотвращает развитие гнойно-септического заболевания у детей с ослабленным иммунитетом и внутриутробно инфицированных.
Большая часть детей, поступающих на выхаживание и лечение в палаты интенсивной терапии новорождённых, получает антибиотики с первого дня жизни. Как показывает практика, подобная тактика лечения не приводит к снижению частоты развития тяжёлых форм бактериальных инфекций. Более того, нерациональная антибактериальная терапия новорождённых имеет ряд негативных последствий. Бесконтрольное применение антибиотиков широкого спектра действия приводит к формированию антибиотикорезистентных штаммов микроорганизмов. При ослаблении иммунитета ребёнка эти микроорганизмы являются причиной тяжёлой бактериальной инфекции на фоне проводимой терапии. Кроме того, на сегодняшний день крайне ограничена информация о дозах применяемых антибактериальных препаратов у недоношенных новорождённых, сроках проведения антибактериальной терапии.
В доступной литературе нами найдены единичные исследования, посвящённые разработке и оценке режимов дозирования антибактериальных препаратов у глубоко недоношенных новорождённых.
В ретроспективном исследовании [8] по терапии неонатального сепсиса рассматривались результаты лечения колистином у новорождённых. Проведён анализ 21 случая лечения неонатального сепсиса. Диагноз сепсиса во всех случаях был подтверждён положительной гемокультурой и клиническими признаками сепсиса. Средний гестационный возраст и вес при рождении был 33 недели (26-39) и 1700 г (700-3600), соответственно. Девять новорождённых (43%) были с очень низкой массой тела при рождении. Восемнадцать новорождённых (86%) были недоношенные. Девятнадцать (91%) новорождённых детей выжили. Ни в одном случае не наблюдалось развития почечной недостаточности. Исследование показало, что колистин был эффективным и безопасным для лечения неонатального сепсиса, вызванного Acinetobacter с множественной лекарственной устойчивостью.
Итак, с учётом растущей частоты появления полирезистентных штаммов, нельзя ограничиваться отдельными схемами лечения. Необходимо постоянно опираться на фармакокинетические и фармакодинамические характеристики используемых препаратов.
Кроме того, важно постоянно учитывать данные локального мониторинга этиологической структуры нозокомиальных инфекций в ОРИТ, антибиотико-резистентности проблемных патогенов.
В этой связи для оптимизации антибиотикотерапии у недоношенных новорождённых нами систематизированы режимы применения антибактериальных препаратов у этой группы детей в зависимости от гестационного возраста, массы тела и постконцептуального возраста [9-13] (табл. 1).
Выводы
Таким образом, лечение инфекционного процесса у недоношенных новорождённых представляет зачастую крайне сложную задачу, связанную как с анатомо-физиологической незрелостью макроорганизма, наличием фоновых состояний, так и недостаточными знаниями режима использования антибактериальных препаратов у детей разной степени недоношенности.
Проведение специальных исследований, направленных на изучение фармакокинетики антибактериальных препаратов и их дозирования будет способствовать повышению эффективности и безопасности их лечения, а также снижение риска селекции резистентных штаммов.
Клебсиелла у грудничка 🚩 как лечить клебсиеллу 🚩 Заболевания
Клебсиелла – одна из наиболее распространенных внутрибольничных инфекций. Она успешно размножается в воде, почве, пыли и пище. Ее принадлежность к условно-патогенной флоре, означает, что клебсиелла может жить в организме абсолютно здорового ребенка. Кроме того, её считают элементом нормальной флоры кишечника.Активное размножение клебсиеллы начинается в организме с очень низким иммунитетом. В результате возникают воспалительные процессы в органах: конъюнктивит, кишечные инфекции, воспаление лёгких, менингит и другие. Особенно часто она поражает грудничков, поскольку у последних наблюдается недостаточность нормальной микрофлоры на коже, в кишечнике, в дыхательных путях.
Определение палочки в организме может вызвать затруднения, поскольку симптомы имеют сходство с дисбактериозом. О растущем количестве палочки говорит вздутие живота, срыгивание, колики и метеоризм.
Стоит обратить внимание и на стул малыша.
Если он жидкий со слизью, иногда даже с кровью, имеет неприятный кисломолочный запах, время приниматься за лечение. Нередко у ребенка повышается температура, которая не опускается ниже отметки 37,2 и сопровождается лихорадкой.
Если малыш имеет сильный иммунитет, у родителей есть время на самостоятельную борьбу с палочкой. Если же ребенок недавно болел, принимал антибиотики и имеет слабый иммунитет, клебсиелле достаточно нескольких часов, чтобы для спасения ребенка потребовалась срочная госпитализация.
Запущенная форма заболевания и отсутствие квалифицированной помощи может спровоцировать развитие пневмонии, гайморита, менингита и различных кишечных инфекций.
Вопрос о лечении поднимают на основе результатов анализов, на которые отправляют кал ребенка и матери. Своевременное выявление палочки позволяет ограничиться легкими методами лечения, в основе которых лежит употребление синбиотиков, пребиотиков и бактериофагов. С помощью препаратов восстанавливается микрофлора кишечника, кроме того, они оказывают антисептическое действие.
В тяжелых случаях показана антибиотическая терапия, которую проводят под наблюдением врачей.
Часто клебсиелла, находясь в организме, не проявляется внешними признаками. В этой ситуации назначают препараты, которые способствуют вытеснению из кишечника лишних микроорганизмов и нормализуют его работу.
Epidemiology and Infectious Diseases » Epidemiological evaluation of healthcare-associated infections found in a Khabarovsk obstetric hospital
1. Ковтунова О.Ф., Обухова Т.М., Быкова И.В. Особенности эпидемиологии внутрибольничных инфекций родильниц и новорожденных в Омском областном родильном доме. Эпидемиол. и инфекц. бол. 2009; (1): 8–11.
Kovtunova O.F., Obuhova T.M., Bykova I.V. [The specific features of the epidemiology of nosocomial infections of puerperas and neonates at maternity hospital]. Epidemiologiya i infekcionnye bolezni 2009; (1): 8–11. (In Russ.).
2. Сергевнин В.И., Зуева Н.Г., Маркович Н.И. Варецкая Т.А. Роль совместного пребывания новорожденного и родильницы в послеродовой палате акушерского стационара в формировании кожного микробиоценоза ребенка и профилактике гнойно-септических инфекций. Эпидемилогия и вакцинопрофилактика 2010; 2(51): 51–4.
Sergevnin V.I., Zueva N.G., Markovich N.I. Vareckaja T.A. [Role of rooming in in formation of child’s cutaneous microbiocenosis and prevention of purulent-septic infections]. Epidemilogiya i vakcinoprofilaktika 2010; 2(51): 51–4. (In Russ.).
3 Корначев А.С., Семина Н.А., Грибоедова В.В., Брынза Н.С. Оценка результативности и эффективности системы профилактики внутрибольничных инфекций в акушерских стационарах, опирающейся на микробиологический мониторинг новорожденных и семейно-ориентированные технологии ведения родов. Эпидемиол. и инфекц. бол. 2008; (6): 23–7.
Kornachev A.S., Semina N.A., Griboedova V.V., Brynza N.S. [Evaluation of the potency and effectiveness of a nosocomial infections prevention system at obstetric hospitals, based on neonatal microbiological monitoring and family-oriented labor management technologies]. Epidemiologiya i infekcionnye bolezni 2008; (6): 23–7. (In Russ.).
4. Благонравова А.С., Шкарин В.В., Алексеева И.Г., Княгина О.Н., Окунь И.Н., Благонравова А.С., Алексеева И.Г., Бахтина Л.М. Проблема обеспечения безопасности новорожденных и родильниц в учреждениях Нижнего Новгорода и Нижегородской области. Эпидемиол. и инфекц. бол. 2010; (5): 9–15.
Blagonravova A.S., Shkarin V.V., Alekseeva I.G., Knjagina O.N., Okun’ I.N., Blagonravova A.S., Alekseeva I.G., Bahtina L.M. [The safety problem for neonates and puerperas in the facilities of Nizhni Novgorod and its region]. Epidemiologiya i infekcionnye bolezni 2010; (5): 9–15. (In Russ.).
5. Кудрявцева Л.Г., Зуева Н.Г., Сергевнин В.И. Пейзаж и частота выделения возбудителей гнойно-септических инфекций от новорожденных в течение первого года функционирования перинатального центра. Эпидемиол. и инфекц. бол. 2013; (4): 61–4.
Kudryavceva L.G., Zueva N.G., Sergevnin V.I. [Landscape and isolation rate of septic-purulent nosocomial infections in infants during the first year of functioning of the perinatal center]. Epidemiologiya i infekcionnye bolezni 2013; (4): 61–4. (In Russ.).
6. Magiorakos A.P., Srinivasan A., Carey R.B., Carmeli Y., Falagas M.E., Giske C.G. et al. Multidrag-resistant, extensively drug-resistant and pandrug-resistant international expert proposal for interim standard definitions for resistance. Clin. Microbiol. Infect. 2012; 18(3): 268–81. DOI:10.1111/j2011.03570
7. Комиссарова Е.В., Воложанцев Н.В. Гипервирулентная Klebsiella pneumoniae – новая угроза. Инфекционные болезни 2019; 17(3): 81–9.
Komissarova E.V., Volozhancev N.V. [Hypervirulent Klebsiella pneumoniaе – a new infectious threat]. Infekcionnye bolezni 2019; 17(3): 81–9. (In Russ.).
8. Hennequin C., Robin F. Correlation between antimicrobial resistance and virulence in Klebsiella pneumoniae. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. 2016; 35(3): 333–41. DOI: 10.1007/s10096-015-2559-7
9. Тапальский Д.В., Петренев Д.Р. Распространенность Klebsiella pneumoniae – продуцентов карбапенемаз в Беларуси и их конкурентоспособность. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия 2017; 19(2): 139–144.
Tapal’skiy D.V., Petrenyov D.R. [Prevalence of carbapenemase-producing Klebsiella pneumoniae isolates in Belarus and their competitive ability]. Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya himioterapiya 2017; 19(2): 139–144. (In Russ.).
10. Анганова Е.В., Ветохина А.В., Распопина Л.А. Состояние антибиотикорезистентности Klebsiella pneumoniae. Журнал эпидемиологии, микробиологии и иммунобиологии 2017; 5: 70–7.
Anganova E.V., Vetohina A.V., Raspopina L.A. [State of antibiotics resistance of Klebsiella pneumoniae]. Zhurnal epidemiologii, mikrobiologii i immunobiologii 2017; 5: 70–7. (In Russ.).
11. Woodford N., Turton J.F., Livermore D.M. Multiresistant Gram-negative bacteria: the role of high-risk clones in the dissemination of antibiotic resistance. FEMS Microbiol. Rev. 2011; 35(5): 736–55. DOI: 10.1111/j.1574-6976.2011.00268.x
12. Hsu C.R., Lin T.L., Chen Y.C. The role of Klebsiella pneumoniae rmpA in capsular polysaccharide synthesis and virulence revisited. Microbiology 2011; 157(Pt 12): 3446–57. DOI: 10.1099/mic.0.050336-0
13. Shon A.S., Bajwa R.P., Russo T.A. Hypervirulent (hypermucoviscous) Klebsiella pneumoniae: a new and dangerous breed. Virulence 2013; 4(2): 107–18. DOI: 10.4161/viru.22718
14. Yu W.L., Ko W.C., Cheng K.C., Lee C.C., Lai C.C., Chuang Y.C. Comparison of prevalence of virulence factors for Klebsiella pneumoniae liver abscesses between isolates with capsular K1/K2 serotypes. Diagn. Microbiol. Infect. Dis. 2008; 62(1): 1–6. DOI: 10.1016/j.diagmicrobio.2008.04.007
15. Lin Y.C., Lu M.C., Tang H.L., Liu H.C., Chen C.H., Liu K.S. et al. Assessment of hypermucoviscosity as virulence factor for experimental Klebsiella pneumoniae infections: comparative virulence analysis with hypermucoviscosity-negative strain. BMC Microbiol. 2011; 11: 50. DOI: 10.1186/1471-2180-11-50
16. Скачкова Т.С., Шипулина О.Ю., Шипулин Г.А., Шеленков А.А., Янушевич Ю.Г., Михайлова Ю.В., Замятин М.Н., Гусаров В.Г., Петрова Н.В., Лашенкова Н.Н., Фомина В.С., Шагин Д.А. Изучение генетического разнообразия штаммов Klebsiella pneumoniae, выделенных в многопрофильном медицинском центре г. Москвы, с помощью секвенирования нового поколения. Клин. микробиол. антимикроб. химиотер. 2019; 21(1): 69–74.
Skachkova T.S., Shipulina O.Yu., Shipulin G.A., Shelenkov A.A., Janushevich Ju.G., Mihajlova Ju.V., Zamjatin M.N., Gusarov V.G., Petrova N.V., Lashenkova N.N., Fomina V.S., Shagin D.A. [Characterization of genetic diversity of the Klebsiella pneumoniae strains in a Moscow tertiary care center using next-generation sequencing]. Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya himioterapiya 2019; 21(1): 69–74. (In Russ.).
17. Брико Н.И., Брусина У.Б., Зуева Л.П., Ковалишена О.В., Ряпис Л.А. Госпитальный штамм – нераспознанная реальность. Эпидемиология и вакцинопрофилактика 2013; 1(68): 30–5.
Briko N.I., Brusina U.B., Zueva L.P., Kovalishena O.V., Ryapis L.A. [Hospital strain – mysterious reality]. Epidemiologiya i vakcinoprofilaktika 2013; 1(68): 30–5. (In Russ.).
18. Захарова Ю.А., Фельдблюм И.В. Стандартное эпидемиологическое определение внутрибольничного штамма (эковара) лечебно-профилактического учреждения. Эпидемиол. и инфекц. бол. 2008; (6): 19–23.
Zaharova Yu.A., Feldblum I.V. [Standard epidemiological determination on a nosocomial strain (ecovar) at a therapeutic-and-prophylactic institution]. Epidemiologiya i infekcionnye bolezni 2008; (6): 19–23. (In Russ.).
19. Фельдблюм И.В., Захарова Ю.А. Внутрибольничные инфекции: вопросы терминологии и современной классификации. Эпидемиология и вакцинопрофилактика 2009; 1(44): 19–24.
Feldblum I.V., Zaharova Yu.A. [Healthcare acquired infections: issues of terminology and modern classification]. Epidemiologiya i vakcinoprofilaktika 2009; 2009; 1(44): 19–24. (In Russ.).
20. Голубкова А.А., Смирнова С.С. Заболеваемость родильниц при вспышке внутрибольничных инфекций новорожденных. Эпидемиол. и инфекц. бол. 2009; (6): 12–5.
Golubkova A.A., Smirnova S.S. [Puerpural morbidity at outbreak of neonatal nosocomial infections]. Epidemiologiya i infekcionnye bolezni 2009; (6): 12–5. (In Russ.).
21 Сергевнин В.И., Маркович Н.И., Савелова А.М. Шарипова И. С., Авдеева Н. С., Балкова О. Ю., Клюкина Т. В., Волкова Э. О., Батуева Л. Г. Эпидемиологическая оценка результатов санитарно-бактериологических исследований медицинских отходов акушерского и хирургического стационаров. Эпидемиол. и инфекц. бол. 2009; (6): 15–21.
Sergevnin V.I., Markovich N.I., Savelova A.M., Sharipova I.S., Avdeeva N.S., Balkova O.Yu., Klyukina T.V., Volkova Ye.O., Batueva L.G. [Epidemiological assessment of the results of sanitary and bacteriological studies of medical waste from obstetric and surgical hospitals]. Epidemiologiya i infekcionnye bolezni 2009; 2009; (6): 15–21. (In Russ.).
22. Орлова О.А., Семененко Т.А., Акимкин В.Г. Сравнительный анализ эффективности использования бактериологических и молекулярно-биологических методов для оценки микробной обсемененности объектов внутрибольничной среды. Журнал эпидемиологии, микробиологии и иммунобиологии 2019; (4): 73–8.
Orlova O.A., Semenenko T.A., Akimkin V.G. [Comparative analysis of efficiency of bacteriological and molecular-biological methods for the assessment of microbial contamination of hospital environment objects]. Zhurnal epidemiologii, mikrobiologii i immunobiologii 2019; (4): 73–8. (In Russ.).
23. Гриценко В.А., Мавзютов А.Р., Пашкова Т.М., Карташова О.Л., Тяпаева Я.В., Белозерцева Ю.П. Генетический профиль Staphylococcus aureus, выделенных от бактерионосителей и больных с инфекционно-воспалительной патологией. Журнал эпидемиологии, микробиологии и иммунобиологии 2018; (4): 56–62.
Gricenko V.A., Mavzjutov A.R., Pashkova T.M., Kartashova O.L., Tjapaeva Ya.V., Belozerceva Yu.P. [Genetic profile of Staphylococcus aureus isolated from bacilli carriers and patients with infectious inflammatory pathology]. Zhurnal epidemiologii, mikrobiologii i immunobiologii 2018; 2018; (4): 56–62. (In Russ.).
24. Сергевнин В.И., Ключарева Н.М. Предэпидемическая диагностика заболеваемости внутрибольничными гнойно-септическиими инфекциями. Здоровье населения и среда обитания 2018; 1(298): 27–9.
Sergevnin V.I., Klyucharyova N.M. [Pre-epidemic diagnosis of healthcare acquired purulent-septic infections incidence]. Zdorov’e naseleniya i sreda obitaniya 2018; 1(298): 27–9. (In Russ.).
25. Брусина Е.Б., Рычагов И.П. Общие закономерности эпидемического процесса внутрибольничных инфекций. Эпидемиол. и инфекц. бол. 2008; (6): 9–11.
Brusina E.B., Rychagov I.P. [General regulations of an epidemic process of nosocomial infections]. Epidemiologiya i infekcionnye bolezni 2008; (6): 9–11. (In Russ.).
Клинический профиль септицемии клебсиелл у новорожденных
Khatua SP, Das AK, Chatterjee BD et al. Неонатальная септицемия. Indian J Pediatr 1986; 53: 509–514.
PubMed CAS Google Scholar
Гуха Д.К., Джаспал Д., Кришан Дас М.С. и др. Исход неонатального сепсиса, клинико-бактериологический профиль. Indian Pediatr 1978; 15: 423–427.
PubMed CAS Google Scholar
Laing IA, Hume R, Tonkin RW et al. Инфекция клебсиелл в отделении интенсивной терапии новорожденных. Scot Med J 1984; 29: 218–221.
PubMed CAS Google Scholar
Cichon NJ, Craig CP, Sargen J et al. Нозокомиальные клебсиеллезные инфекции в отделении интенсивной терапии. South Med J 1977; 70: 33–35.
PubMed CAS Google Scholar
Пьерог С., Ниграм С., Лала Р.В. и др. Септицемия новорожденных, вызванная klebsiella pneumoniae типа 60. Эпидемия необычно низкой вирулентности. NY State J Med 1977; 77: 737.
CAS Google Scholar
Джон Дж. Ф. младший, Макки К. Т. младший, Твитти Дж. А. и др. Молекулярная эпидемиология последовательных детских эпидемий, вызванных полирезистентными клебсиеллами пневмонии. J Pediatr 1983; 102: 825–830.
PubMed Статья Google Scholar
Бхутта З.А., Накви С.Х., Музаффар Т. и др. Неонатальный сепсис в Пакистане. Acta Paediatr Scand 1991; 80: 596–601.
PubMed CAS Google Scholar
Gluck L, Wood HF, Fousek MD, Септицемия у новорожденного. Pediatr Clin North Am 1966; 13: 1131–1147.
PubMed CAS Google Scholar
Sharma PP, Halder D, Dutta AK et al.Бактериологический профиль неонатального сепсиса. Indian Pediatr 1987; 24: 1011–1017.
PubMed CAS Google Scholar
Монга К., Фернандес А., Деодхар Л. Изменение бактериологии при неонатальной сепсисе. Indian J Pediatr 1986; 53: 505–508.
PubMed CAS Google Scholar
Джарвис В.Р., Манн Ван П., Хайсмит А.К. и др. Эпидемиология внутрибольничных инфекций, вызываемых клебсиеллами пневмонии. Inf Control 1985; 6: 68–74.
CAS Google Scholar
Xanthou M. Картина крови лейкоцитов у здоровых доношенных и недоношенных детей в неонатальном периоде. Arch Dis Child 1970; 45: 242–249.
PubMed CAS Google Scholar
Стокс Дж. Клиническая бактериология . 4-е изд. Лондон: Эдвин Арнольд 1975: 216–222.
Google Scholar
Джайкишан, Мир Н.А., Эльзуки А.Ю. Холестатическая желтуха новорожденных с клебсиеллезной септицемией. Indian Pediatr 1984; 21: 865–868
Google Scholar
Саксена С., Ананд Н.К., Миттал СК. Бактериальная инфекция среди новорожденных, родившихся в домашних условиях. Клиническая картина и бактериологический профиль. Indian Pediatr 1980; 17: 17–24.
PubMed CAS Google Scholar
Курувилла AC. Неонатальная септицемия. Indian J Pediatr 1988; 55: 225–233.
PubMed Статья CAS Google Scholar
Весикери Т., Янас М., Гронросс П. и др. Неонатальная септицемия. Arch Dis Child 1985; 6: 542–546.
Артикул Google Scholar
Buetow KC, Klein SW, Lane RB. Септицемия у недоношенных детей. Am J Dis Child 1965; 110: 29–41.
PubMed CAS Google Scholar
Свеннингсен Н.В., Бекассы А.Н., Кристенсен П. и др. Нозокомиальная инфекция, вызванная клебсиеллами пневмонии. Лечебно-гигиенические мероприятия в отделении интенсивной терапии новорожденных. Scand J Infect Dis 1984; 16: 29–35.
PubMed CAS Статья Google Scholar
Морган МЭИ, Харт Калифорния, Кук, Род-Айленд. Клебсиеллезные инфекции в отделении интенсивной терапии новорожденных. Роль бактериального надзора. J Hosp Inf 1984; 5: 377–385.
Артикул CAS Google Scholar
Трехлетнее исследование в педиатрической больнице Тебриза, Иран
128
младенцев (16), а Бруун и Паэррегад — 7% из 81
датских новорожденных (27). В нашем исследовании все пациенты с
полимикробной инфекцией крови были недоношенными, у
был какой-то катетер.Более широкое использование внутрисосудистых катетеров
у новорожденных привело к увеличению положительных посевов крови
, особенно на коагулазонегативные стафилококки
, и неопределенности в отношении значимости результатов посева
(28). В нашем исследовании факторами риска бактериемии были
катетеризация, переедание и механическая вентиляция
. Большинство младенцев (особенно младенцев с очень низкой массой тела при рождении)
подвергаются одной или нескольким процедурам, которые подвергают их риску инфицирования
.Преобладание младенцев мужского пола очевидно в
почти всех исследованиях сепсиса у новорожденных (29). В нашем исследовании
более высокая восприимчивость младенцев мужского пола еще более очевидна в случаях сепсиса, вызванного грамотрицательными кишечными палочками
, чем в случае сепсиса, вызванного грамположительными кокками (P <0,05).
Ключевым выводом этого исследования является то, что K. pneumoniae является наиболее распространенным грамотрицательным бактериальным агентом сепсиса у новорожденных.
В этом исследовании, хотя коагулазонегативные стафилококки были
наиболее распространенными патогенами, из-за самой высокой смертности
грамотрицательных микроорганизмов (40 из 66 случаев, почти
60%), наши данные предполагают, что эмпирические антибиотики, выбранные для лечения подозрения на сепсис у младенцев
, должны покрывать отрицательные патогены Gram-
, особенно K.пневмония.
ССЫЛКИ
1. Arbo, M.D.J. и Снидман, Д. (1994): Влияние результатов посева крови
на выбор антибиотиков при лечении бактериемии. Arch. Междунар.
Мед., 154, 2641-2645.
2. Biendebach, D.J., Moet, G.J. и Джонс, Р. (2004): Сравнение встречаемости и паттернов устойчивости к противомикробным препаратам
среди изолятов инфекции кровотока
из программы
(1997-2002) по надзору за антимикробными препаратами SENTERY.Диаг. Microbiol. Заразить. Дис., 50, 59-69.
3. Moor, D.L. (1996): Внутрибольничные инфекции в отделениях для новорожденных и отделении интенсивной терапии новорожденных
. п. 175-195. В C.G. Мэйхилл (ред.), Госпиталь
Эпидемиология и инфекционный контроль. Maple Press, Балтимор.
4. Royle, J., Halasz, S., Eagles, G., et al. (1999): Вспышка β-лактамазы расширенного спектра
, продуцирующая Klebsiella pneumoniae, в неонатальном отделении
. Arch. Дис. Ребенок. Фетальный новорожденный.Изд., 80, F64-F68.
5. Kim, Y.K., Pai, H., Lee, H.J., et al. (2002): Инфекции кровотока от
продуцирующих лактамазы расширенного спектра Escherichia coli и Klebsiella
pneumoniae у детей: эпидемиология и клинические исходы. Противомикробный.
Agents Chemother., 46, 1481–1491.
6. Hart, C.A. (1993): клебсиелла и новорожденные. J. Hosp. Инфекция., 23, 83-86.
7. Kuhn, I., Ayling-Smith, B., Tullus, K., et al. (1993): Использование показателя колонизации
и эпидемического индекса в качестве инструментов для иллюстрации эпидемиологии
фекальных штаммов Enterobacteriaceae в неонатальных отделениях Швеции.J. Hosp.
Инфекция., 23, 287-297.
8. Podschun, R., Acktun, H., Okpara, J., et al. (1998): Изоляция
Klebsiella planticola от новорожденных в неонатальном отделении. J. Clin.
Microbiol., 36, 2331-2332.
9. Корвик Дж. А., Брайан К. С., Фарбер Б. и др. (1992): проспективное наблюдение —
vational исследование бактериемии Klebsiella у 230 пациентов: результат для
комбинаций антибиотиков по сравнению с монотерапией. Противомикробный. Агенты
Chemother., 36, 2639-2644.
10. Гарнер, Дж. С., Джарвис, В. Р., Эмори, Т. Г., и др. (1988): CDC определения
для нозокомиальных инфекций. Являюсь. J. Infect. Контрольная, 16, 128-140.
11.Farmer, J.J. (2002): Enterobacteriacae: введение и идентификация.
стр. 438-449. В P.R. Murray (ed.), Manual of Clinical Microbiology. 6-е
изд. ASM Press, Вашингтон, округ Колумбия,
12. Национальный комитет по клиническим лабораторным стандартам (2000): Стандарт Perfor-
для тестов на чувствительность дисков к антимикробным препаратам.7-е изд.
Утвержденный стандарт M2-A7. Национальный комитет клинических лабораторий —
tory Standards, Wayne, Pa.
13. Klein, J.O. (2001): Бактериальный сепсис и менингит. п. 943-984. В J.S.
Ремингтон и Дж. Кляйн (ред.), Инфекции, болезни плода и
новорожденных. 5-е изд. WB Saunders Co., Филадельфия.
14. Karlowicz, M.G., Buescher, E.S. и Surka, A.E. (2000): Fulminant
поздний сепсис в отделении интенсивной терапии новорожденных, 1988–1997 гг., и влияние
на отказ от эмпирической терапии вакомицином.Педиатрия, 106, 1387-1390.
15. Гладстон И.М., Эренкранц Р.А., Эдберг С.С. и др. (1990): Обзор неонатального сепсиса за десять
лет и сравнение с предыдущим опытом за пятьдесят
лет. Педиатр. Заразить. Дис. J., 9, 819.
16. Весикари, Т., Изолаури, Э. и Туппурайнен, Н. (1989): Неонатальный сепсис —
миа в Финляндии, 1981-85. Acta Pediatr. Сканд., 78, 44-50.
17. Winfred, I. (1984): Заболеваемость новорожденными инфекциями в отделении
в учебной больнице Университета Амаду Белло, Зария, Нигерия.
Восток. Afr. Med. J., 61, 197-202.
18. Хэнси, О.Дж., Харт, К.А. и Cooke, R.W. (1985): Серьезная инфекция в отделении интенсивной терапии новорожденных
: двухлетнее исследование. J. Hyg. (Камб), 95,
289-297.
19. Ohlsson, A., Bailey, T. и Takieddine, F. (1986): Изменение этиологии
и исхода сепсиса в Эр-Риясе, Саудовская Аравия. Acta Pediatr. Сканд.,
75, 540-544.
20. Saloojee, H., Liddle, B., Gous, H., et al. (1998): Изменение структуры устойчивости к антибиотику
в неонатальном отделении и его значение для использования антибиотика
.(Абстрактный). Представлено на Международном педиатрическом конгрессе
Хирургия и педиатрия. Кейптаун, Южная Африка. 1-6 февраля.
21. Лейбовиц, Э., Флидель-Римон, О., Юстер-Райхер, А., и др. (1997): Сепсис
в отделении интенсивной терапии новорожденных: четырехлетнее ретроспективное исследование (1989 —
,, 1992). Isr. J. Med. Sci., 33, 734-738.
22. Мартинес-Агилар, Г., Алпуч-Аранда, К.М., Анайя, К. и др. (2001):
Вспышка внутрибольничного сепсиса и пневмонии в отделении интенсивной терапии новорожденных
, вызванная мультирезистентной бета-лактамазой расширенного спектра действия
Klebsiella pneumoniae: большое влияние на смертность.Заразить. Control Hosp.
Epidemiol., 22, 725-728.
23. Гиоргис Б. (1997): Неонатальный сепсис в Аддис-Абебе, Эфиопия: обзор
151 новорожденного с бактериальной инфекцией. Эфиоп. Med. J., 35, 169-176.
24. Talwar, V., Ramachandran, V.G., Kaul, P.B., et al. (1993): Клинический профиль
септицемии клебсиелл у новорожденных. Indian J. Pediatr., 60, 565-572.
25. Аггарвал Р., Саркар Н., Деорари А. К. и др. (2001): Сепсис у новорожденного
.Индиан Дж. Педиатр., 68, 1143–1147.
26. Тессин И., Троллфорс Б., Тирингер К. и др. (1991): Ампициллин-
комбинации аминогликозидов в качестве начального лечения неонатального сепсиса-
миа или менингита, ретроспективная оценка 12-летнего опыта.
Acta Paediatr. Сканд., 80, 911-916.
27. Bruun, B. и Paerregaard, A. (1991): Септицемия в датском отделении интенсивной терапии новорожденных
, 1984-1988 гг. Педиатр. Заразить. Дис. J., 10, 159-160.
28. Rello, J., Ochagavia, A., Sabanes, E., et al. (2000): Оценка
случаев инфекций, связанных с внутривенным катетером, у пациентов в критическом состоянии.
Am. J. Crit. Care Med., 162, 1027-1030.
29. Кордеро, Л., Рау, Р., Тейлор, Д. и др. (2004): Кишечные грамотрицательные
бациллярные инфекции кровотока: 17-летний опыт работы в отделении интенсивной терапии новорожденных. Являюсь. J. Infect. Контроль, 32, 189–195.
Шестой младенец умер во время вспышки клебсиеллы
Новорожденный.(Фото: Getty Images / Gallo)
Шестой ребенок умер во вторник после вспышки пневмонии, вызванной клебсиеллой, в региональной больнице Телле Могоеран в Вослоорусе, подтвердил департамент здравоохранения Гаутенга.
По данным отдела, с июля у 12 новорожденных был обнаружен положительный результат посева крови на антибиотикоустойчивые клебсиеллы. Трое новорожденных были выписаны после лечения, а еще трое, которые в настоящее время проходят лечение, находятся в стабильном состоянии.
Вспышка унесла свою первую жизнь в больнице 1 июля, еще один смертельный случай был зарегистрирован 1 августа. 25 августа два младенца умерли, а еще один умер через три дня.
ЧИТАТЬ: Зонд проводится после того, как 5 младенцев умирают в результате вспышки клебсиелл в больнице Гаутенг.
Клебсиелла пневмония — это бактерия, которая живет в кишечнике человека.
Национальный институт инфекционных заболеваний (NICD) заявил, что Klebsiella pneumoniae, как известно, вызывает различные типы инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи, такие как пневмония, менингит, сепсис, инфекции ран или хирургических участков.
Люди с тяжелыми заболеваниями, хирургические пациенты, те, кто находится в больнице в течение длительного времени, пациенты, перенесшие трансплантацию органов или стволовых клеток, пациенты интенсивной терапии и люди, находящиеся на искусственной вентиляции легких, подвержены риску заражения устойчивыми к карбапенемам организмами, такими как «Клебсиелла», — пояснила она.
Меры, принятые для предотвращения перекрестного заражения
NICD подтвердил News24 во вторник, что провинциальный департамент здравоохранения попросил провести расследование три недели назад.
«Расследование в настоящее время координируется NICD и Управлением по профилактике и контролю инфекций (IPC) департамента здравоохранения провинции Гаутенг. Целью текущего расследования является проверка числа пострадавших и проведение аудита IPC «, — говорится в сообщении.
По данным областного отделения здравоохранения, в неонатальном отделении больницы в настоящее время находится в общей сложности 70 младенцев, 19 из которых являются «новыми госпитализированными во вновь очищенном районе».
«Под тщательным наблюдением находится 51 новорожденный с июля и августа 2018 года», — подтвердил он.
«Все госпитализированные после начала сентября госпитализированы во вновь стерилизованные зоны со специальным персоналом для предотвращения перекрестного заражения между предыдущими госпитализациями и новыми госпитализациями.
» Больница приняла упреждающие меры, усилив профилактику и контроль инфекций и внимательно наблюдая за Блок. Все дети, поступившие в палату, прошли обследование на предмет предотвращения дальнейших инфекций.«
Районный специалист, группа по профилактике и контролю инфекций и NICD были« вызваны для поддержки ».
Успешный контроль неонатальной вспышки, вызванной, главным образом, ST20 Klebsiella pneumoniae, продуцирующей SHV-5 с множественной лекарственной устойчивостью, Греция | BMC Pediatrics
Описание вспышки и меры инфекционного контроля
Начало вспышки было признано 5 -го марта 2012 г., когда два изолята ESBL-Kp были извлечены из образцов крови и мочи двух новорожденных-близнецов, родившихся в родильном отделении. УХЛ.Эти изоляты были извлечены на 13 -й и 18 -й день после помещения близнецов в отделение интенсивной терапии, что свидетельствует о приобретении этих изолятов в отделении интенсивной терапии. Еще один случай выявлен 30 -го марта г. и еще два случая — в начале апреля.
15 апреля была сформирована специальная группа (один микробиолог и две медсестры) для координации борьбы со вспышкой, предоставления конкретных рекомендаций, таких как группировка младенцев, ограниченная ротация персонала, поощрение эффективной гигиены рук, безопасная утилизация пеленок в специальные пакеты, ежедневная очистка поверхностей и загрязненных предметов водой с мылом с последующей дезинфекцией разбавленным раствором хлорсодержащего отбеливателя и хлоргексидина (Acrylan, Kosmidis Company, Афины, Греция).В период с мая по июнь новых случаев не было выявлено, и, несмотря на меры борьбы, с июля по август 2012 года было выявлено три новых случая. В течение этого периода мы отметили, что соотношение медсестер / пациентов на момент вспышки составляло 1: 7. из-за недоукомплектованности из-за летних листьев (обычное соотношение 1: 4). Таким образом, с марта по август 2012 г. у равного числа новорожденных было обнаружено в общей сложности 8 БЛРС-Kp.
1 st сентября 2012 г. еженедельно был внедрен протокол эпиднадзора для всех новорожденных, пораженных ESBL-Kp.С сентября по декабрь 2012 года было идентифицировано еще пять инфицированных новорожденных, в то время как 13 ESBL-Kp были извлечены от 12 колонизированных младенцев. Четыре ESBL-Kp были извлечены из посевов крови в течение первых трех недель ноября, поэтому меры инфекционного контроля были усилены. 1 декабря были сформированы три когорты младенцев: первая группа включала всех младенцев, инфицированных или колонизированных ESBL-Kp, которые находились под присмотром назначенных медсестер и находились на соблюдении контактных мер предосторожности до выписки из больницы в отдельной детской комнате, вторая группа включала младенцев. с контактом с младенцами, но с отрицательными культурами наблюдения, за которыми ухаживала другая группа назначенных медсестер, а третья группа вновь поступивших младенцев находилась под присмотром в отдельной комнате другой группой назначенных медсестер.Более того, политика в отношении антибиотиков в отделении интенсивной терапии изменилась; Ограничение цефалоспоринов третьего поколения было принудительным, и имипенем использовался для младенцев с подозрением на сепсис. Дважды в неделю проводились междисциплинарные встречи для обсуждения проводимых расследований и соблюдения мер инфекционного контроля. С сентября по декабрь 2012 г. в общей сложности 18 ESBL-Kp были обнаружены у 5 инфицированных и 12 колонизированных новорожденных.
ESBL-Kp не были изолированы от рук медперсонала и проб окружающей среды.Никаких других случаев заболевания до сих пор не было обнаружено, и мы предположили, что со вспышкой удалось успешно справиться.
Характеристика содержания бета-лактамаз и гена вирулентности
Все 26 неонатальных ESBL-Kp были положительными только для бета-лактамаз SHV-5 и TEM-1, как показали ПЦР и IEF. Среди 38 ESBL-Kp, собранных из других отделений больницы, 18 изолятов были продуцентами SHV-12 (n = 12) или SHV-5 (n = 6), 19 изолятов были CTX-M-15 (n = 16) или Производители CTX-M-3 (n = 3) и один изолят совместно продуцировали SHV-5 и CTX-M-15.Все неонатальные ESBL-Kp были также положительными на присутствие генов вирулентности fimH , ugeE , wabG и ureA , но отрицательными для генов вирулентности magA , allS и rmpA .
Тестирование чувствительности к противомикробным препаратам и молекулярное типирование
64 ESBL-Kp были отнесены к 15 различным профилям BOX-PCR. Среди 32 репрезентативных изолятов основных профилей BOX-PCR и всех изолятов с уникальными профилями мы идентифицировали 13 MLST ST; пять из них были новыми ST.Паттерны чувствительности к противомикробным препаратам изолятов и ST четырех основных профилей BOX-PCR, идентифицированных среди 64 ESBL-Kp, показаны в таблице 1.
Таблица 1 Паттерны чувствительности к противомикробным препаратам четырех основных профилей BOX-PCR ESBL-Kp в отделении интенсивной терапии, Лариса, ГрецияВсе неонатальные ESBL-Kp проявляли фенотипы множественной лекарственной устойчивости, включая устойчивость к пенициллинам, цефтазидиму и азтреонаму, тобрамицину и гентамицину (таблица 1).ST20 (BOX-PCR pattern P1) был идентифицирован среди 16 ESBL-Kp, выделенных у 13 инфицированных и трех колонизированных новорожденных. ST20 был ранее идентифицирован среди новорожденных, пораженных ESBL-Kp, который продуцировал CTXM-15 в Испании [20]. Новый ST (ST1114) был идентифицирован у девяти новорожденных, колонизированных ESBL-Kp (n = 10) паттернов BOX-PCR P2 (n = 8), P3 (n = 1) и P4 (n = 1) (рис. ). 38 ESBL-Kp, извлеченные из других отделений УХЛ, были разделены на два основных кластера, профили P5 (n = 12) и P6 (n = 16) (таблица 1, рисунок 1), которые были отнесены к ST258 и ST101 соответственно. .ST258 был идентифицирован в основном среди продуцирующих карбапенемазу K. pneumoniae во всем мире (включая Грецию), тогда как ST101 ранее был обнаружен среди продуцирующих карбапенемазу K. pneumoniae в Италии и Корее [3, 21–23].
Рисунок 1Дерево соседних соединений ЗБ 32 репрезентативных ESBL-Kp. Для каждого изолята указаны MLST ST, профиль BOX-PCR и содержание бета-лактамазы.
Neonatal ESBL-Kp из ST20 и ST1114 не были генетически связаны, каждая составляла отдельную линию на дереве соединения соседей (Рисунок 1).Кроме того, ST20 и ST1114 не были обнаружены среди не продуцирующих карбапенемазу ESBL-Kp, извлеченных из других палат больницы. Хотя продуценты SHV-5 были распределены по шести различным ST MLST, не было генетического родства между неонатальными и другими штаммами (рис. 1). Таким образом, передача продуцентов SHV-5 из отделения интенсивной терапии в другие отделения или наоборот не была задокументирована.
Различия в профилях устойчивости к антибиотикам неонатального ESBL-Kp с таковыми, полученными из других отделений больницы (Таблица 1), и наличие двух различных бактериальных клонов среди ESBL-Kp в отделении интенсивной терапии, клонов ST20 и ST1114 ( соответствующие профилям P1 и P2 BOX-PCR соответственно), которые не были генетически связаны друг с другом или с другими ESBL-Kp, выделенными из других отделений больницы (Таблица 1, Рисунок 1), указывают на то, что ESBL-Kp должны были быть импортированы в двух разных случаях и распространяется только в отделении интенсивной терапии.
Поскольку все инфицированные новорожденные и только три колонизированных новорожденных были поражены ST20 ESBL-Kp, мы сочли, что этот клон был основной причиной вспышки в отделении интенсивной терапии. Динамика вспышки ST20 ESBL-Kp показана на рисунке 2. ESBL-Kp из ST1114 были идентифицированы в отделении интенсивной терапии с сентября по декабрь 2012 г., когда у новорожденных были получены культуры для наблюдения. Однако мы не можем исключить возможность того, что ST1114 ESBL-Kp циркулировал в отделении интенсивной терапии среди колонизированных младенцев до периода наблюдения.Тем не менее, нам не удалось идентифицировать источник импорта ESBL-Kp в отделении интенсивной терапии, так как ESBL-Kp не был изолирован ни от рук медперсонала, ни от окружающей среды. Можно предположить, что некоторые матери новорожденных были носителями ESBL-Kp и что они были источником неонатальных инфекций или колонизаций. Однако скрининг на колонизацию матерей новорожденных в этом исследовании не проводился.
Рисунок 2Время вспышки ST20 ESBL-Kp. Указывается пол (F: женский, M: мужской) и статус инфекции (I) или колонизации (C) каждого младенца. Корпус 4, обозначенный другой цветовой схемой, умер. Звездочкой указано время первого выделения продуцентов ST20 SHV-5 для каждого младенца.
Клиническая характеристика вспышки
Был проведен ретроспективный обзор клинических данных новорожденных, пораженных БЛРС-Кр (таблица 2). Из 16 (13 инфицированных и 3 колонизированных) новорожденных, пораженных штаммом вспышки ST20 ESBL-Kp, 11 новорожденных родились в родильном отделении УХЛ, тогда как остальные новорожденные были госпитализированы в УХЛ из больницы общего профиля Ларисы или другого частного учреждения. родильные дома префектуры Фессалия.Один инфицированный новорожденный умер. Четырнадцать из 16 новорожденных были доставлены путем кесарева сечения, и у них был низкий гестационный возраст (≤32 недели) и низкая масса тела при рождении (≤1500 г). Все новорожденные получали парентеральное питание. Также были задокументированы несколько факторов риска, таких как интубация (n = 13), установка центральных венозных катетеров (n = 11) и дренажная трубка (n = 4). Ранее сообщалось о низком гестационном возрасте, низком весе при рождении и использовании инвазивных устройств среди факторов риска приобретения ESBL-продуцирующих Enterobacteriaceae в отделениях интенсивной терапии интенсивной терапии [6, 24–27].
Таблица 2 Клинические характеристики новорожденных с поражением ESBL-Kp в отделении интенсивной терапии, Лариса, ГрецияКак упоминалось ранее, из 25 новорожденных, пораженных ESBL-Kp, и 16 новорожденных, пораженных ST20 ESBL-Kp, у 13 (52% и 81,2% соответственно) развилась инфекция, тогда как ST1114 был идентифицирован только среди колонизированных пациентов (Таблица 2) . Таким образом, ST20 ESBL-Kp показал высокую инфекционность по сравнению с ST1114 ESBL-Kp. Кроме того, четыре из 16 (25%) ST20 ESBL-Kp были восстановлены от инфекций кровотока.Эти наблюдения можно объяснить различиями либо в потенциале вирулентности ST, либо в клинических характеристиках младенцев, пораженных ST20 и ST1114 ESBL-Kp. Никаких различий в содержании гена вирулентности среди ESBL-Kp, принадлежащих к ST20 и ST1114, не наблюдалось, но несколько других характеристик вирулентности (например, мукоидный фенотип, продукция аэробактина, капсульный серотип) связаны с типом инфекции у K. pneumoniae , как сообщалось ранее [28].Как показано в таблице 2, никаких различий в клинических характеристиках новорожденных, пораженных ST20 и ST1114 ESBL-Kp, не наблюдалось.
В нашем исследовании контрольные культуры были получены в период вспышки (с сентября по декабрь 2012 г.). Доля новых носителей из общего количества, которые были проверены в период перерыва (12 колонизированных младенцев из 62 младенцев, проверенных с сентября по декабрь 2012 г.), составила 19,35%. Эпиднадзор был прекращен к концу декабря 2012 г., поскольку после конца декабря 2012 г. и далее не было обнаружено новых случаев инфицирования ESBL-Kp, только небольшой процент ST20 ESBL-Kp был обнаружен у колонизированных младенцев (3 из 16 ST20 ESBL-Kp) во время периода вспышки, и инфекции ST1114 ESBL-Kp не вызывались.Спорный вопрос о том, когда лучше всего проводить скрининг новорожденных, и строгое соблюдение протокола наблюдения имеет важное значение для успеха. Тем не менее, недавно было показано, что непрерывное долгосрочное наблюдение и когортирование новорожденных связаны с заметным снижением распространения ESBL-KP в отделениях интенсивной терапии интенсивной терапии [27].
Журнал детской гастроэнтерологии и питания
Введение: МИК часто диагностируется клинически у младенцев, когда они проявляются ректальным кровотечением, диареей и различной степенью боли.Они реагируют на изменение белка в их смеси или на полное исключение молочного белка из рациона матери у младенцев, вскармливаемых грудью. Посев кала, скорее всего, не проводится, потому что считается, что в этой возрастной группе инфекции встречаются нечасто. Эндоскопия, биопсия и диетические проблемы обычно не выполняются. Недавно Y. Davies и др. Представили ребенка старшего возраста с хронической диареей, вздутием живота и болями в животе. (VSL # 3 сателлитный симпозиум NASPGHAN на встрече в Монреале, 22 октября 2003 г.) Было показано, что у патината кишечная инфекция, вызванная токсигенным штаммом Ко.Ко выращивали из стула. Токсин был продемонстрирован. Пациент ответил на терапию пробиотиками. Здесь мы сообщаем о двух младенцах, у которых наблюдалась явная МИК, и в культуре их стула выросло Ко.
Методы: Все культуры стула из практики автора (BB), проведенной за последние 3 года, были проанализированы, и два были признаны положительными на Ко. Краткое описание клинических случаев: 1. L.A., доношенный продукт нормальной беременности и делевери, представленный в возрасте 4 недель с сильными болями во время кормления, раздражительностью и гнойным газом с различной реакцией на выведение молочного белка из рациона матери и консервативным лечением.Через 3 недели у него развился сильный понос со спазмами с кровяными пятнами и слизью. Подозревали колит, вызванный молоком; стул с / х рос Ко. 2. О. доношенный продукт нормальной беременности и родов, представленный 3-месячным анамнезом перемежающегося ректального кровотечения, начавшегося в 10-недельном возрасте, с очевидной временной реакцией на устранение молочного белка из рациона матери, а затем устранение соевого белка. Стул стал более кровавым от слизи. Табурет с / х рос Ко.
Результаты: Ко обычно считается сапрофитом кишечника.В редких случаях считается, что он вызывает диарею или колит, вызванную приемом антибиотиков. Показано, что клинически изолированные штаммы Ко продуцируют низкомолекулярный цитотоксин, который вызывает геморрагический колит на модели подвздошной петли кролика и цитотоксические изменения в культурах клеток.
Заключение: Насколько нам известно, это первый отчет об ассоциации Ко с очевидным MIC. Эпидемиологические и проспективные клинические исследования с соответствующими бактериологическими исследованиями и исследованиями токсинов необходимы для дальнейшего определения их роли в МПК, и они планируются.Посев кала следует рассматривать в МПК и должен включать посев на все потенциальные и редкие патогены из-за относительно подавленного иммунного состояния новорожденного.
Ссылка (S): нет
Младенцы слишком поздно получают лечение от неонатальных инфекций, говорит Ницца | Health
Согласно новому руководству Национальной службы здравоохранения США, некоторые новорожденные, заразившиеся инфекцией во время родов, получают лечение слишком поздно, а другим назначают антибиотики, даже если они им не нужны.
Каждый четвертый ребенок с бактериальной инфекцией в первые часы жизни умрет от нее, даже если им будут давать антибиотики, говорит Национальный институт здравоохранения и клинического мастерства (Ницца), который выдвинул ряд рекомендаций по профилактике. смерть и ущерб, вызванные инфекциями.
Стрептококк группы B (GBS) и другие инфекции, такие как E coli , Pseudomonas и Klebsiella , могут невольно переноситься матерью в ее половых путях.Около половины всех женщин и мужчин носят СГБ, который в большинстве случаев безвреден.
Но если новорожденные инфицированы, это может убить или стать причиной инвалидности. Это также основная причина мертворождений.
Участники кампании призывали всех беременных женщин проходить обследование на наличие бактерий.
Найс говорит, что новорожденным с подозрением на инфекцию необходимы более быстрая диагностика и немедленное лечение антибиотиками новорожденных. Младенцы должны получить лекарства в течение часа после принятия решения о лечении.
Но, хотя лечение нуждающихся младенцев идет слишком медленно, слишком многим детям, у которых нет инфекции, дают антибиотики, говорит Найс. Это вызывает беспокойство, потому что чрезмерное использование антибиотиков подрывает их эффективность, поскольку бактерии развиваются и вырабатывают резистентность.
«Ранняя неонатальная инфекция может быть очень серьезной, и в настоящее время существует много вариантов лечения, иногда с ненужными задержками в распознавании и лечении больных детей», — сказал профессор Марк Бейкер, директор Центра клинической практики. в Ницце.
«Многие дети получают антибиотики без надобности, и, следовательно, есть опасения, что эффективность антибиотиков снижается из-за развития к ним устойчивости».
Найс также рекомендует лучше определять детей с риском заражения при рождении и назначать антибиотики матерям во время родов, если предполагается, что они могут быть носителями потенциально вредных бактерий.
Некротическому энтероколиту предшествует усиленная репликация кишечных бактерий, клебсиелл и бактерий, кодирующих фимбрии.
Abstract
Некротический энтероколит (НЭК) — разрушительное кишечное заболевание, которое чаще всего встречается у недоношенных детей.Мы провели метагеномный анализ с разрешением генома 1163 образцов кала недоношенных детей, чтобы определить микробные особенности, позволяющие прогнозировать НЭК. Рассматриваемые характеристики включают гены, типы бактериальных штаммов, эукариоты, бактериофаги, плазмиды и скорость роста. Классификатор машинного обучения обнаружил, что образцы, собранные до диагностики NEC, содержали значительно больше Klebsiella , бактерий, кодирующих фимбрии, и бактерий, кодирующих кластеры генов вторичных метаболитов, связанных с распознаванием кворума и производством бактериоцина.Примечательно, что скорость репликации всех бактерий, особенно Enterobacteriaceae, была значительно выше за 2 дня до постановки диагноза NEC. Результаты раскрывают биомаркеры, которые могут привести к раннему обнаружению NEC и мишеней для лечения на основе микробиома.
ВВЕДЕНИЕ
Некротический энтероколит (НЭК) широко изучен, но мало изучен. Впервые описанный в начале 1800-х годов ( 1 ), НЭК представляет собой заболевание кишечного воспаления, которое может прогрессировать до некроза кишечника, сепсиса и смерти ( 2 ).NEC поражает 7% младенцев с очень низкой массой тела при рождении, рожденных в Соединенных Штатах каждый год, а уровень смертности в течение нескольких десятилетий остается на уровне от 20 до 30% ( 2 ). Прямая причина или причины NEC остаются неизвестными.
Основным фактором риска НЭК являются преждевременные роды ( 2 ). Незрелые энтероциты проявляют гиперактивные иммунные ответы через путь Toll-подобного рецептора 4 (TLR4) в ответ на бактериальный липополисахарид (LPS), что может привести к повреждению кишечника ( 3 ).Экспериментальная НЭК встречается у животных, выращиваемых традиционным способом, но не у животных, выращенных в стерильной среде ( 4 , 5 ). Эти наблюдения предполагают, что микробиом кишечника играет роль в заболевании, и приводят к преобладающей гипотезе о том, что чрезмерный иммунный ответ на аберрации в составе и функции кишечных микробных сообществ является наиболее вероятной основой патогенеза НЭК. Хотя ни один микроб не был последовательно идентифицирован в качестве биомаркера NEC, повышенное количество бактерий в типе Proteobacteria — это часто сообщаемый микробный образец у младенцев с NEC ( 6 ).В большинстве исследований профиля NEC на основе фекального микробиома используется секвенирование ампликона 16 S рибосомной РНК (рРНК), которое дает общий обзор присутствующих бактерий, но не выявляет метаболические особенности, которые могут способствовать патогенезу NEC.
Методы с разрешением генома могут дать новое понимание развития NEC. Этот подход имеет несколько преимуществ по сравнению с секвенированием ампликонов 16 S рРНК. Поскольку метод не зависит ни от амплификации полимеразной цепной реакции, ни от конкретных зондов, вся ДНК может быть секвенирована, что позволяет обнаруживать бактериофаги, плазмиды, эукариоты и вирусы.Биоинформатические методы также могут определять скорость репликации бактерий in situ непосредственно из метагеномных данных ( 7 ), что является важным показателем, поскольку некоторые заболевания, связанные с микробиомом, имеют сигнал, связанный с репликацией бактерий, но не относительную численность ( 8 ). Сборка и аннотация генома могут предоставить функциональную информацию о существующих организмах и, возможно, выявить гены, связанные с NEC. Кроме того, полногеномные сравнения обеспечивают различение штаммов и, таким образом, детальное тестирование постулатов Коха.Наконец, для обнаружения генома не требуется сопоставление с эталонными геномами, что позволяет обнаруживать новые бактериальные клады ( 9 ). В то время как идентификация одного штамма, вируса или токсина является наиболее действенным результатом для клиницистов, любые ассоциации потенциально могут использоваться в качестве биомаркеров для выявления ранних предупреждающих признаков NEC, а микробные сообщества, связанные с NEC, могут быть нацелены на изменение микробиома. такие методы, как пробиотики, пребиотики или другие подходы ( 10 ).
РЕЗУЛЬТАТЫ
Метагеномная характеристика образцов кала недоношенных детей
Мы проанализировали 1163 метагенома кала 34 недоношенных новорожденных, у которых развился НЭК, и 126 недоношенных детей без НЭК (рис. 1). Участники недоношенных новорожденных были сопоставлены по сроку гестации и календарной дате и набраны из больницы Magee-Womens при Университете Питтсбурга (Питтсбург, Пенсильвания) в течение 5-летнего периода. Образцы фекалий были собраны в банк, а затем были выбраны конкретные образцы для выделения ДНК и секвенирования, чтобы предпочтительно изучить образцы непосредственно перед началом NEC.Было секвенировано в среднем 7,2 образца на каждого младенца, в основном с первого месяца жизни, и в общей сложности было получено 4,6 тераосновных пар метагеномного секвенирования (таблица S1). Предоставляется подробная информация о последовательности (таблица S1) и метаданные пациента (таблица S2).
Рис. 1 Метагеномная характеристика 1163 образцов от 160 недоношенных детей.( A ) Схема метагеномики в сравнении с метагеномикой с разрешением генома. Метагеномика включает извлечение ДНК из образца микробиома с последующей подготовкой библиотеки и секвенированием.В метагеномике с разрешением генома за этим следует сборка последовательностей и биннинг для создания микробных геномов чернового качества. ( B ) Метагеномы были охарактеризованы с использованием методов без базы данных и на основе базы данных. Количество функций в каждой категории указано в скобках. Подробности см. В разделе «Материалы и методы». ( C ) Блок-схема 160 недоношенных детей, отобранных для включения в это исследование из одного и того же отделения интенсивной терапии новорожденных в течение 5-летнего периода. Образцы до NEC и контрольные образцы представляют собой подмножество общих образцов кала, соответствующих DOL, гестационному возрасту и недавнему введению антибиотиков (Ab), а для младенцев NEC образцы взяты в течение 2 дней до постановки диагноза NEC.Сообщаются медиана и стандартное отклонение сопоставленных показателей.
Мы провели обширный вычислительный анализ всех образцов, чтобы восстановить геномы de novo и определить их филогению, метаболический потенциал и скорость репликации [индекс репликации (iRep) ( 7 )]. Мы также провели поиск в образцах эукариотических вирусов, факторов вирулентности, кластеров генов вторичных метаболитов и ранее замешанных патогенов (рис. 1) ( 11 , 12 ). В результате этого анализа было получено 36 пар гига-оснований собранной последовательности, 2425 дереплицированных бактериальных геномов (в среднем 92% полноты и 1.1% загрязнения), 5218 геномов бактериофагов, 1183 генома плазмид, 7 геномов эукариот и 804 185 кластеров белков de novo (рис. 1B и таблица S3). Поскольку NEC может быть быстро прогрессирующим заболеванием, для большинства статистических тестов мы определили образцы NEC как образцы, взятые в течение 2 дней до постановки диагноза NEC (образцы «до NEC»). Для младенцев, у которых не развился НЭК, использовался только один образец периода, связанный с началом НЭК («контрольные» образцы). Образцы до NEC и контрольные образцы были сопоставлены по дню жизни (DOL), гестационному возрасту и недавнему введению антибиотиков (рис.1С и фиг. S1 и S2). Для других анализов, если это явно указано, мы использовали все образцы.
Klebsiella pneumoniae обогащена образцами от младенцев с NECВ микробиомах кишечника всех младенцев доминировали Proteobacteria, независимо от развития NEC (рис. 2, A и B). По сравнению с предыдущими исследованиями доношенных новорожденных ( 13 , 14 ), у недоношенных детей в этом исследовании было больше Enterobacteriaceae (семейство Proteobacteriaceae, к которому принадлежат многие нозокомиальные патогены) и заметно низкое количество Actinobacteria и Bacteroidetes.Факторы, которые можно выбрать для этих организмов, включают профилактические антибиотики, назначаемые всем недоношенным детям при рождении, высокую частоту родов путем кесарева сечения, преобладание искусственного вскармливания и незрелость кишечника и иммунной системы. По сравнению с контрольными младенцами микробиомы младенцев NEC демонстрировали более низкую численность Firmicutes ( P = 3,7 × 10 −7 , критерий суммы рангов Вилкоксона) и более высокую численность Enterobacteriaceae ( P = 8,9 × 10 −7 , Тест суммы рангов Вилкоксона), чем микробиомы младенцев контрольной группы (рис.2А). Общая ассоциация Enterobacteriaceae и младенцев, у которых развивается NEC, была описана ранее ( 15 ), но этот предыдущий анализ не ограничивался периодом непосредственно перед обнаружением NEC. В нашем исследовании микробиомы кишечника младенцев, у которых развился NEC, не были значительно обогащены Enterobacteriaceae в пробах до NEC по сравнению с контрольными образцами ( P = 0,15, критерий суммы рангов Вилкоксона), поэтому связь энтеробактерий и младенцев NEC в целом может быть обусловлена к размножению этих бактерий после приема антибиотиков для лечения НЭК (рис.S2B).
Рис. 2 Сравнение микробов у недоношенных детей, у которых есть и не развивается НЭК.( A ) Состав микробов, колонизирующих младенцев, у которых был и не был диагностирован НЭК. Бактерии классифицировались на основе их типов, а другие микробы классифицировались на основе их домена. Каждый цвет представляет процент считываний, отображаемых для всех организмов, принадлежащих к таксону, а сгруппированные прямоугольники для каждого образца показывают долю считываний в этом наборе данных, приходящуюся на геномы, собранные из образца.Протеобактерии были подразделены на семейство Enterobacteriaceae и другие. Все значения относительной численности были усреднены за 5-дневное скользящее окно. Коробчатые диаграммы показывают DOL, в котором были собраны образцы (вверху) и в каких младенцах был поставлен диагноз NEC (внизу). ( B ) Анализ основных компонентов (PCA) на основе взвешенного расстояния UniFrac для всех образцов от младенцев NEC (красный) и контрольных младенцев (черный). ( C и D ) Процент младенцев с NEC по сравнению с процентом младенцев без NEC, колонизированных штаммами (C) бактерий или (D) бактериофагов (золото) и плазмидами (синий).Приведены таксономии четырех штаммов с экстремальными значениями, из которых только K. pneumoniae штамм 242_2 значительно обогащены образцами NEC ( P <0,05, точный критерий Фишера). Колонизация бактериями определяется как присутствие штамма с относительной численностью ≥0,1%. Для обнаружения плазмид и бактериофагов требовалось ≥50% охвата генома на основе считывания. Каждая точка представляет собой штамм, а пунктирные линии показывают скорость колонизации 1: 1.
Мы провели анализ основных компонентов (PCA) на основе взвешенного расстояния UniFrac, чтобы сравнить микробиомы всех образцов из всех временных точек (рис.2Б). Первые два основных компонента объясняют 73% общей дисперсии, но образцы, собранные у младенцев с NEC (красный цвет), не группируются отдельно от контрольных младенцев (черные точки). Рассмотрение более высоких основных компонентов (до пятого главного компонента) не разделяло пробы до NEC и контрольные образцы, а образцы, закодированные с помощью клинических метаданных, также не группировались вместе (рис. S3).
Чтобы идентифицировать штаммы, обогащенные образцами pre-NEC, мы рассчитали процентное соотношение образцов pre-NEC по сравнению с контрольными образцами, несущими каждый собранный бактериальный, бактериофаговый и плазмидный геном (рис.2, В и Г). K. pneumoniae штамм 242_2 был наиболее ассоциирован с NEC и присутствовал выше порога обнаружения в 52% проб до NEC по сравнению с 23% контрольных образцов ( P = 0,008, точный критерий Фишера) (таблица S4) . Близкородственные бактерии [> 99% средней нуклеотидной идентичности (ANI)] колонизировали до 35% всех младенцев (рис. 2C). Вероятно, это результат колонизации одними и теми же бактериями, ассоциированными с больницей ( 16 ) у нескольких младенцев. Ни один из организмов в этом исследовании не удовлетворял постулату Коха о том, что болезнетворный организм должен быть обнаружен у всех младенцев с NEC и ни у одного здорового пациента.
Скорость репликации бактерий выше до развития NEC
Скорость репликации бактерий измеряется по метагеномным данным путем определения разницы в охвате секвенированием ДНК в начале и в конце репликации, что дает значение iRep, которое коррелирует с традиционными измерениями времени удвоения ( 7 , 8 ). Значения iRep бактерий в целом были значительно выше в образцах до NEC по сравнению с контрольными образцами ( P = 0,0003, критерий суммы рангов Вилкоксона) в когорте, сбалансированной по DOL, сроку беременности и недавнему введению антибиотиков (рис.3). Кроме того, значения iRep следовали заметному паттерну в отношении диагностики NEC: бактериальная репликация была стабильной за четыре или более дней до постановки диагноза NEC, увеличивалась ежедневно за 3 дня до постановки диагноза и падала после постановки диагноза (вероятно, из-за последующего введения антибиотиков) (рис. 3A). ). У отдельных видов не было достаточно точек данных для уверенного построения (минимум пять измерений на DOL), но геномы семейства Enterobacteriaceae показали даже более высокие значения iRep до NEC, чем бактерии в целом (рис.3, А и Б). Повышенная репликация бактерий до НЭК может способствовать началу заболевания или просто быть реакцией на изменение условий в кишечнике, которые привели к НЭК.
Рис. 3 Скорость репликации бактерий значительно выше до развития NEC.( A ) Частота репликации для бактериальных групп относительно дня постановки диагноза NEC. Точки представляют собой среднее значение для каждой группы на каждый день, а столбики ошибок представляют SEM. Показаны DOL, в которых темпы роста были рассчитаны по крайней мере для пяти младенцев.( B ) Скорость роста в контрольных (белый) образцах по сравнению с образцами до NEC (серый). P значения, полученные на основе критерия суммы рангов Вилкоксона.
Машинное обучение выявляет дополнительные различия между NEC и контрольными случаями
Мы измерили 2119 признаков для каждого из 1163 метагеномных образцов (рис. 1 и таблица S5). Чтобы оценить, какие функции наиболее различаются между образцами до NEC и контрольными образцами, мы разработали классификатор машинного обучения (ML). Были оценены несколько алгоритмов машинного обучения, и, хотя все они выполнялись с одинаковой точностью (таблица S4), в конечном итоге был выбран классификатор с усиленным градиентом из-за его известной способности справляться с дисбалансом классов.Классификатор был обучен всем 2119 функциям, чтобы предсказать, были ли образцы до NEC или контрольными, а точность была измерена путем перекрестной проверки на протяжении 100 итераций. Классификатор достиг средней точности 64% на сбалансированных подходах; На 14% лучше случайного. Хотя классификатор с такой точностью может иметь ограниченное применение в клинических условиях, он позволил нам выяснить, какие функции были наиболее информативными для дифференциации образцов до NEC и контрольных образцов.
Наиболее важными индивидуальными характеристиками, используемыми классификатором ML, были скорость репликации (значения iRep), модули KEGG (Киотская энциклопедия генов и геномов), кластеры генов вторичных метаболитов и общая численность плазмид (рис.4). Значения iRep как конкретных бактериальных таксонов, так и медианные значения iRep в целом были одними из наиболее важных характеристик (рис. 4B), в то время как на модули KEGG приходилось более 50% общей важности признаков (рис. 4A и таблица S5). Подобное количество модулей KEGG было связано и антиассоциировано с NEC (рис. 4C), но описания модулей, связанных с NEC (например, системы транспорта эритрита и галактита) и антиассоциированных с NEC (например, натриевые и капсульные системы транспорта полисахаридов) не имеют очевидного отношения к заболеванию (таблица S5).Кластеры генов вторичных метаболитов были второй по важности категорией в целом (рис. 4A), но в отличие от модулей KEGG, очень немногие из них были антиассоциированными с NEC (рис. 4C). Наиболее значимый кластер генов вторичных метаболитов кодирует необычный оперон биосинтетических генов, обнаруженный в Klebsiella (кластер 416). У других видов подобные опероны участвуют в биосинтезе кворум-чувствительных бутиролактонов ( 17 ). Второй по значимости кластер генов встречается у Enterococcus и участвует в биосинтезе сактипептида, напоминающего субтилозин A1, антимикробного агента с известной гемолитической активностью (кластер 438) (таблица S3) ( 18 ).Другой кластер криптических вторичных метаболитов с высокой значимостью признаков (кластер 432) тесно связан с ранее охарактеризованным кластером на плазмиде, продуцирующей энтеротоксин Clostridium perfringens , рядом с геном энтеротоксина ( cpe ) и геном токсина β2 (). cpb2 ) ( 19 ). В целом, высокое содержание плазмид коррелировало с образцами до NEC (рис. 4B), и плазмиды K. pneumoniae , в частности, были значительно более многочисленными в образцах до NEC ( P = 0.03) (рис. S2E). Преобладание K. pneumoniae в образцах до NEC (рис. 2C) может объяснить высокую численность плазмид K. pneumoniae в этих образцах.
Рис. 4 ML определяет различия между образцами до NEC и контрольными образцами.( A ) Сумма всех индивидуальных значений для каждой категории функций. Количество функций в каждой категории указано в скобках. ( B ) Важность всех индивидуальных характеристик, связанных с NEC, с важностью классификатора более 1%.( C ) Подписанные значения всех отдельных модулей KEGG (вверху, красный) и кластеров вторичных метаболитов (внизу, синий). Отрицательные значения отрицательно связаны с образцами до NEC, а положительные значения положительно связаны с образцами до NEC. ( D и E ) Относительное количество геномов, обогащенных важными модулями KEGG (D) и геномами, обогащенными важными вторичными метаболитами (E), в пре-NEC по сравнению с контрольными образцами. P значения, полученные на основе критерия суммы рангов Вилкоксона.( F ) Распределение геномов, обогащенных важными модулями KEGG (красные звезды) и важными кластерами вторичных метаболитов (синие звезды), вокруг филогенетического дерева всех восстановленных бактериальных геномов. Геномы, обогащенные важными модулями KEGG, более сгруппированы на дереве, чем те, которые обогащены важными кластерами вторичных метаболитов.
Важность характеристик также была проанализирована в комбинации. Каждому штамму бактерий было присвоено значение важности на основе суммы баллов важности для модулей KEGG, кодируемых его геномом.Была построена гистограмма всех оценок важности генома (рис. S4), и было визуально определено, что 150 геномов имеют значения важности KEGG выше, чем типичное распределение (далее именуемое «представляющие интерес организмы») (таблица S3). Представляющие интерес организмы были значительно более многочисленны в образцах до NEC по сравнению с контрольными образцами ( P = 0,004) (фиг. 4D), и они группируются филогенетически (фиг. 4F). В общей сложности 97% принадлежали к семейству Enterobacteriaceae, из них 90% относились к роду Klebsiella .
Кластеры генов биосинтеза вторичных метаболитов, определенные классификатором ML как важные, встречаются у 218 организмов, которые в значительной степени связаны с образцами до NEC (рис. 4E). Несколько типов кластеров генов вторичных метаболитов были обогащены этими геномами ( P <0,01, точный тест Фишера), включая сактипептиды, бактериоцины и бутиролактоны (кодируемые 382, 286 и 11 геномами соответственно) (таблица S3). В отличие от интересующих организмов, эти бактерии были рассредоточены по филогенетическому дереву (рис.4F). Это может указывать на то, что сами кластеры связаны с выборками до NEC. В целом, результаты указывают на связь определения кворума и продукции антимикробных пептидов с началом NEC.
Бактерии, связанные с NEC, кодируют определенные типы фимбрий
Мы использовали информацию о содержании генов, полученную с помощью метагеномики с определением генома, для поиска белков, связанных с (i) образцами пре-NEC и (ii) интересующими организмами. Три алгоритма кластеризации были оценены на предмет их способности реконструировать известные кластеры рибосомных белков (таблица S4), и подход гибридного алгоритма кластеров Маркова ( 20 ) показал себя лучше всего.Применение алгоритма к 36 701 491 белкам, реконструированным в этом исследовании, дало 804 277 кластеров белков, ни один из которых не был статистически связан с NEC (точный тест Фишера с поправкой на частоту ложных открытий) (рис. 5A). Однако 85 белковых кластеров были связаны с интересующими организмами с высокой точностью и запоминаемостью (> 0,7) (рис. 5B). Наиболее распространенными аннотациями семейства белков (pFam) для этих кластеров были фимбрии и транспортные белки аденозинтрифосфат-связывающей кассеты (ABC) (таблица S6).Однако только геномы, кодирующие фимбриальные белки, также имели значительную связь с NEC ( P = 0,02, критерий суммы рангов Вилкоксона с поправкой на частоту ложных открытий Бенджамини-Хохберга; таблица S6).
Рис. 5 Геномы, кодирующие фимбрии, связаны с развитием NEC.( A и B ) Ассоциация кластеров белка с образцами до NEC (A) и интересующими организмами (B). Каждая точка представляет собой кластер белка. Напомним, это (A) количество образцов до NEC, в которых находится кластер, / общее количество образцов до NEC, и (B) количество организмов, представляющих интерес, в кластере / общее количество организмов, представляющих интерес.Точность — это (A) количество образцов до NEC, в которых находится кластер / количество общих образцов до NEC и (B) количество представляющих интерес организмов, в которых находится кластер / общее количество геномов, в которых находится кластер. Кластеры, помеченные как фимбрии, отмечены красными звездочками. Для обозначения плотности нанесены контурные линии. ( C ) Число бактериальных геномов, кодирующих каждый кластер фимбрий, филогенетический профиль видового уровня геномов, кодируемых каждым кластером фимбрий, и ассоциация каждого кластера с NEC.( D ) Филогенетическое дерево белков CU, построенное с использованием IQtree. В дерево были включены три аминокислотные последовательности из каждого кластера de novo CU и три эталонные аминокислотные последовательности из каждой определенной клады CU. Цветами обозначена филогенетическая широта, охватываемая ссылочными последовательностями, а звездочками обозначены de novo CU клады. Для всех кластеров de novo три случайно выбранные последовательности располагались на дереве очень близко друг к другу.
Сравнение фимбриальных оперонов с общедоступными базами данных показало, что большинство из них кодируют фимбрии шаперон-толкающего (CU) типа.Для фимбрий CU существует схема классификации, основанная на белке-инициаторе pFam [PF00577.19 ( 21 )]. 32646 белков-помощников, идентифицированных в наших данных секвенирования (таблица S6), были сгруппированы в группы на основе идентичности аминокислотных последовательностей, а 10 наиболее распространенных групп были помещены в филогенетическое дерево со ссылочными последовательностями из каждого подтипа фимбрий CU (рис. 5D). . Все 10 кластеров фимбрий вписываются в установленную таксономию фимбрий CU, причем 9 из 10 попадают в суперкладу γ, а 1 — в кладу π (рис.5D). Четыре кластера фимбрий, идентифицированные в этом исследовании, были значительно более многочисленными в образцах до NEC, а геномы, кодирующие кластер 49 (клады γ4), также имели значительно более высокие значения iRep в образцах до NEC (рис. 5C). Двадцать семь геномов, которые кодируют фимбриальный кластер 49, не были идентифицированы как представляющие интерес геномы, однако они имели значительно более высокую численность и значительно более высокие значения iRep при рассмотрении всех образцов от NEC по сравнению с контрольными младенцами ( P <0,01, критерий суммы рангов Вилкоксона ) (Рисунок.S4). Это указывает на то, что фимбриальный кластер 49 сам по себе может быть ассоциирован с NEC и не случайно ассоциирован с метаболически важными геномами.
Биомаркеры NEC наиболее информативны ближе к диагнозу NEC
Статистические тесты выявили четыре фактора, значимо связанных с образцами до NEC (образцы, взятые в течение 2 дней до постановки диагноза NEC): общие значения iRep (рис. 3B), геномы, кодирующие определенные типы кластеров генов вторичных метаболитов (сактипептидов, бактериоцинов и бутиролактонов) (таблица S3), Klebsiella (рис.2C) и кластер 49 фимбрий (рис. 5C). Мы выполняли аналогичный анализ каждый день за 8 дней до постановки диагноза НЭК (рис. 6). Геномы, кодирующие определенные типы кластеров генов вторичных метаболитов, и геномы Klebsiella всегда были значительно более многочисленными в образцах NEC, хотя величина эффекта различия стала немного выше ближе к диагностике NEC. С другой стороны, значения iRep и количество геномов, кодирующих кластер 49 фимбрий, были значительно выше только за 3 дня и 1 день до постановки диагноза, соответственно.
Рис. 6 Биомаркеры NEC наиболее информативны ближе к диагностике NEC.Величина эффекта различия каждой функции в выборках до NEC и в контрольных выборках показана на основе теста суммы рангов Уилкоксона в течение 2-дневного скользящего окна (например, -5 сравнивает выборки, собранные за период от -6 до -4 дней относительно NEC диагностика к контрольным образцам). Звездочками отмечены сравнения с P <0,05.
ОБСУЖДЕНИЕ
Учитывая, что мы не нашли единого предиктора NEC и определили несколько факторов, важных для ML, наши результаты подтверждают предварительные данные о том, что NEC является сложным и вероятным многофакторным заболеванием ( 2 , 22 ).Из четырех аспектов микробиома кишечника, которые различаются по pre-NEC по сравнению с контрольными образцами (рис. 6), значения iRep всех организмов в каждом образце имели самый высокий размер эффекта. Учитывая, что iRep является мерой размножения бактерий, а не относительной численности, результат подчеркивает, что расчет только на относительную численность может вводить в заблуждение. Это в значительной степени связано с тем, что показатели относительной численности сами по себе вводят в заблуждение, потому что организм может увеличиваться в относительной численности просто из-за уменьшения относительной численности других организмов.По этой причине также неясно, приводит ли усиление репликации к увеличению бактериальной биомассы, поскольку могут быть сопутствующие более высокие показатели смертности от повышенной воспалительной реакции во время НЭК, производства противомикробных препаратов и т. Д. Более высокая скорость репликации бактерий до постановки диагноза НЭК может быть поддержана высвобождение питательных веществ при распаде тканей кишечника. С другой стороны, усиление бактериальной репликации может вызвать начало НЭК, возможно, потому, что высокая активность конкретного организма приводит к дисбалансу концентраций соединений в кишечной среде.
Кластеры генов вторичных метаболитов определенных типов (бактериоцины, сактипептиды и бутиролактоны) были значительно обогащены пре-NEC по сравнению с контрольными образцами (таблица S3). Бактериоцины — это небольшие пептиды, которые убивают близкородственные бактерии, и при их продуцировании лизис клеток может способствовать возникновению NEC посредством высвобождения иммуностимулирующих соединений, таких как LPS. Сактипептиды представляют собой класс посттрансляционно модифицированных пептидов с различной биоактивностью ( 23 ). Сактипептид, имеющий наибольшее общее значение, связан с субтилозином (противомикробным агентом) с известной гемолитической активностью.Все сактипептиды, идентифицированные в этом исследовании, кодировались Firmicutes, включая C. perfringens и Clostridium difficile (рис. S2 и таблица S3). Продукция сактипептидов этими видами может запускать NEC через прямую токсичность для клеток человека или через высвобождение иммуностимулирующих бактериальных соединений после лизиса бактериальных клеток. Этот феномен может объяснить предыдущие сообщения, в которых упоминается Clostridium в развитии NEC ( 24 — 26 ).Необходимы последующие исследования, включающие протеомику и / или транскриптомику, чтобы установить, экспрессируются ли эти генные кластеры in situ в кишечнике младенца.
Бутиролактоны обычно участвуют в распознавании кворума у актинобактерий ( 17 ), но в этом исследовании было обнаружено, что в основном они закодированы в геномах Proteobacteria, и более половины были идентифицированы в геномах Klebsiella . В то время как известные системы контроля кворума у Proteobacteria ответственны за производство факторов вирулентности, включая фимбрии ( 27 , 28 ), функции бутиролактонов в Proteobacteria остаются неизученными.Более высокие пропорции Klebsiella были обнаружены у младенцев, у которых развилась NEC, и их способность продуцировать вторичные метаболиты и фимбрии может объяснить эту связь.
Организмы с геномами, кодирующими кластер 49 фимбрий, имели значительно более высокую численность как в день, так и за день до постановки диагноза NEC. Фимбрии — известные стимуляторы рецепторов TLR4 ( 29 ), иммунных рецепторов, которые сверхэкспрессируются у недоношенных детей и ранее были связаны с NEC в исследованиях на животных ( 30 , 31 ).Фимбрии являются отличительными факторами патогенности уропатогенной Escherichia coli ( 32 ), группы организмов, которые ранее считались возбудителем NEC ( 11 ). Уропатогенный E. coli был специально оценен в этом исследовании, и не было обнаружено, что он значительно обогащен pre-NEC по сравнению с контрольными образцами (таблица S5 и рис. 2C). Связи в предыдущей работе и текущем исследовании могут вместо этого отражать общую связь между фимбриями и стимуляцией рецептора TLR4.
Преимущество геномно-разрешенной метагеномики состоит в том, что она предоставляет информацию для всего сообщества, выходящую далеко за рамки того, что можно вывести из 16 исследований генов рРНК S , которые являются отличительной чертой большинства предыдущих и текущих исследований микробиома человека. Здесь мы применили этот подход к достаточно большому набору данных для достижения статистической мощности, беспрецедентной в метагеномном исследовании с определением генома, и обнаружили, что, вероятно, не существует единственного бактериофага, плазмиды, эукариота, вируса или даже гена, который отвечает за NEC.Тем не менее, мы идентифицируем несколько многообещающих ассоциаций с помощью ML, многие из которых ранее предлагались для объяснения возникновения НЭК, но ни одна из них сама по себе не может объяснить все случаи. Бактерии рода Klebsiella были выявлены в результате нашего анализа как потенциально важные организмы, причем вторичный метаболит, ЛПС и продуцирование фимбрий являются возможными факторами. Связь этих бактерий, а также бактерий из родов Clostridium с NEC и их присутствие в отделении интенсивной терапии новорожденных ( 16 ) подтверждает предыдущие сообщения, в которых предполагается, что колонизация внутрибольничными микробами у недоношенных детей может быть клинически значимой.В целом, мы даем представление о том, как ранее предложенные, но отдельные объяснения развития НЭК взаимосвязаны, и определяем скорость роста бактерий как самый надежный предиктор начала заболевания.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Набор субъектов, сбор образцов и метагеномное секвенирование
Это исследование было рассмотрено и одобрено Наблюдательным советом Питтсбургского университета (IRB PRO12100487 и PRO100). В этом исследовании использовалось множество различных ранее проанализированных наборов данных о младенцах.В этих наборах данных ранее публиковались описания дизайна исследования, отбора пациентов и сбора образцов, и они обозначаются как NIh2 ( 33 ), NIh3 ( 16 ), NIh4 ( 34 ), NIh5 ( 35 ), NIH5 ( 36 ) и Sloan2 ( 16 ). Образцы стула собирали у младенцев и хранили при -80 ° C. ДНК экстрагировали из замороженных образцов фекалий с использованием набора для выделения ДНК MoBio PowerSoil с модификациями ( 33 ). Библиотеки ДНК были подготовлены с использованием набора Illumina Nextera (NIh2, NIh3 и NIh4), реагентов для подготовки библиотеки KAPA Biosciences Hyper Plus Illumina (NIH5) или наборов для подготовки библиотеки ДНК PrepX в сочетании с роботом Apollo 324 в соответствии с заводскими рекомендациями (NIh5 и Sloan2). ).Библиотеки секвенировали на Illumina HiSeq 2500 (NIh2, NIh3, NIh4 и Sloan2), Illumina HiSeq 3000 (NIh5) или Illumina HiSeq 4000 (NIH5). Все образцы были собраны с согласия родителей. Сопоставленное секвенирование и информация о состоянии здоровья для всех младенцев и образцов представлены в дополнительных материалах к этой рукописи (таблицы S1 и S2).
Метагеномное профилирование
Обработка считывания и сборка . Считывания из всех образцов были обрезаны с помощью Sickle (www.github.com/najoshi/sickle), а считывания, которые были сопоставлены с геномом человека с помощью Bowtie 2 ( 37 ) при настройках по умолчанию, были отброшены.Чтения из всех образцов были собраны независимо с использованием IDBA-UD ( 38 ) при настройках по умолчанию. Совместная сборка была также выполнена для каждого младенца, где считанные данные из всех образцов этого младенца были объединены и собраны вместе. Каркасы длиной <1 т.п.н. были отброшены, а оставшиеся каркасы были аннотированы с помощью Prodigal ( 39 ) для прогнозирования открытых рамок считывания с использованием метагеномных настроек по умолчанию.
Восстановление геномов бактерий de novo . DasTool ( 40 ) использовался для выбора лучших бактериальных бункеров из комбинации трех программ для автоматического биннинга — abawaca (https: // github.com / CK7 / abawaca), concoct ( 41 ) и maxbin2 ( 42 ). Перекрестное картирование было выполнено между образцами для каждого младенца, чтобы генерировать дифференциальные сигналы численности, и каждый образец был разделен на группы независимо. Затем для каждого младенца dRep v1.4.2 ( 43 ) был использован для всех бункеров, созданных из всех образцов этого младенца, чтобы сгенерировать специфичный для младенца набор геномов, используя минимальную полноту 50%, максимальное загрязнение 15%, Алгоритм ANImf, 99% вторичного порога кластеризации и 25% минимального покрытия перекрываются.
Для определения таксономии бинов аминокислотные последовательности всех предсказанных генов были проанализированы в базе данных UniProt с использованием команды usearch ublast с максимальным значением e , равным 0,0001. tRep (https://github.com/MrOlm/tRep/tree/master/bin) использовался для преобразования списка идентифицированных taxID в таксономические уровни. Вкратце, это назначает вызов каждому уровню таксономии, когда по крайней мере 50% попаданий белка достигают этого таксономического уровня.
Скорость роста бактерий .Значения iRep ( 7 ) были рассчитаны путем первого сопоставления считываний со всех образцов в каждом ребенке с набором дереплицированных геномов этого ребенка с использованием Bowtie 2. Значения iRep, полученные для геномов с шириной охвата менее 0,9, были отброшены. Для визуализации темпов роста с течением времени (рис. 3A) все значения iRep для всех бактерий были усреднены вместе для каждого DOL относительно NEC и нанесены на график с использованием seaborn (https://seaborn.pydata.org/) с доверительным интервалом 68%. и отбрасывая выбросы.DOL, в котором было профилировано менее пяти младенцев, были удалены вручную.
Бактериофаги, плазмиды и эукариоты . Для всех сборок кольцевые контиги были идентифицированы с помощью VICA ( 44 ), а бактериофаги были идентифицированы с помощью VirSorter ( 45 ) и VirFinder ( 46 ). Бактериофаги были определены как каркасы, которые VirSorter считали «уровнем 2» или «уровнем 1», а VirFinder — P <0,01. Плазмиды были определены как каркасы, которые были круглыми, но не идентифицировались как бактериофаги в соответствии с приведенным выше определением.Бактериофаги и плазмиды длиной более 10 т.п.н. были затем дереплицированы отдельно для каждого ребенка с использованием dRep версии 2.0.5 с первичным порогом кластеризации 0,9, алгоритмом геномного сравнения ANImf, минимальным порогом охвата 0,5, минимальной длиной 10 пар оснований, оценка веса N50, равная 0, оценка веса длины контига, равная 1, отсутствие качественной фильтрации и алгоритм ближайшей точки для кластеризации генома. Затем все геномы плазмиды и бактериофага сравнивали друг с другом с использованием одной и той же команды dRep.Эукариоты были собраны и собраны из образцов кишечника недоношенных детей, как сообщалось ранее ( 36 ).
Эукариотические вирусы . Эукариотические вирусы анализировали с использованием коллекции 2014 vFam A HMM (Hidden Markov Model) ( 47 ), набора HMM, предназначенных для идентификации эукариотических вирусов в пределах данных метагеномной последовательности. Все совпадения со значениями e менее 1 × 10 −5 считались значимыми и сохранялись. Считывания также были сопоставлены с ранее созданным списком вирусов человека ( 48 ).Это привело к отсутствию вирусов при использовании индивидуальных образцов и к очень небольшому количеству вирусов при использовании комбинированных наборов считываний от каждого младенца (Torque teno midi virus 2, Torque teno virus 14 и Macaca mulatta polyomavirus 1). . Это направление работы не было продолжено из-за отсутствия сигнала.
Разнообразие . Разнообразие Шеннона и общее бактериальное богатство были рассчитаны для каждого образца. Разнообразие Шеннона было рассчитано с использованием skbio.diversity.alpha.shannon (http://scikit-bio.org/). Насыщенность рассчитывалась как количество бактерий с относительной численностью более 0,1%.
Модули KEGG . Модули KEGG были аннотированы с использованием HMMER в отношении внутренней базы данных HMM, созданной на основе ортологических групп KEGG (KEGG) (www.genome.jp/kegg/). Вкратце, все белки базы данных KEGG с КО сравнивались с поиском глобального сходства по всем параметрам с использованием USEARCH ( 49 ). Затем был использован MCL (кластерный алгоритм Маркова) для субкластера нокаутов (значение инфляции = 1.1). Каждый подкластер был выровнен с использованием MAFFT (множественное выравнивание с использованием быстрого преобразования Фурье) ( 50 ), и HMM были построены из выравнивания подкластеров. Затем HMM оценивались по всем последовательностям KEGG с нокаутом, и пороговое значение для каждого HMM было установлено на уровне наиболее результативного попадания за пределами этого подкластера HMM. Модули KEGG считались присутствующими в геноме, если в этом геноме присутствовали все необходимые KO. Численность каждого модуля KEGG в образце рассчитывалась как суммарная относительная численность всех бактериальных геномов, содержащих этот модуль.
Кластеры генов вторичных метаболитов . Чтобы идентифицировать вторичные метаболиты, antismash-4.0.2 запускали на каждой совместной сборке младенцев ( 51 ). Результаты были проанализированы с помощью специального скрипта parse_antismash.py (https://github.com/MrOlm/Public-Scripts), и полученные ключевые белки были сгруппированы с использованием ромба с настройками по умолчанию ( 52 ). Выравнивания фильтровали, чтобы сохранить только те, которые имеют> 75% аминокислотной идентичности и 50% покрытия выравнивания. Затем была выполнена иерархическая кластеризация с использованием средней идентичности аминокислот и разрешена с использованием порогового значения расстояния, равного 0.5, чтобы отнести каждый кластер генов вторичных метаболитов к семейству кластеров генов. Затем для каждого младенца были объединены нуклеотидные последовательности всех генов в репрезентативном для каждого семейства кластера генов. Считывания из каждой выборки от этого младенца были сопоставлены с этой конкатенацией генов, чтобы определить динамику этих генов во всех выборках от этого младенца. Ширина каждого кластера рассчитывалась как взвешенная ширина (с учетом длины гена) для всех генов в этом кластере.
Факторы вирулентности .База данных факторов вирулентности (VFDB) использовалась для поиска факторов вирулентности ( 53 ). Используемая база данных датирована 17 марта 2017 года и содержит 2597 последовательностей. Abricate использовался для поиска всех предсказанных белковых последовательностей по VFDB (https://github.com/tseemann/abricate). Метаданные с веб-сайта VFDB (www.mgc.ac.cn/VFs/) использовались для получения дополнительной информации о факторах вирулентности. Примерно 15% факторов вирулентности не были включены в этот файл метаданных и исключены из дополнительного анализа.
Ботулотоксин . Взрывная база данных всех подтипов ботулинического нейротоксина была загружена с https://bontbase.org/ (по состоянию на 15 февраля 2018 г.). Blastp использовался для поиска предсказанных аминокислотных последовательностей всех генов в базе данных. Хиты со значением e менее 1 × 10 −5 считались действительными.
Патогенная кишечная палочка . Ранее сообщалось, что патогенная кишечная палочка может быть связана с развитием NEC, в частности клады 73, 95, 127, 131, 144, 998 и 69 ( 11 ).Чтобы идентифицировать геномов E. coli с этими типами секвенирования в нашем наборе данных, все геномы были профилированы методом мультилокусной последовательности (MLST) с использованием PubMLST ( 54 ) и программы «mlst» (https://github.com/tseemann / mlst). Определение MLST требует наличия семи генов; в случаях, когда можно было идентифицировать только шесть генов, если только один тип последовательности (ST) существовал с этими шестью типами генов, предполагался тип последовательности. Каждый образец с геномом E. coli вышеуказанных ST при относительной численности более 1% считался «патогенным» E.coli , в соответствии с предыдущим исследованием причастности патогенной E. coli к развитию NEC ( 11 ).
Белки . Для использования в этом исследовании оценивались три метода кластеризации белков — MMseqs2 ( 55 ) (запуск с настройками по умолчанию), CD-HIT (глобальный порог идентичности последовательности 0,9 и предел памяти 200000 МБ) и ранее описанный гибридный подход кластера Маркова ( 20 ). Алгоритмы были оценены на основе их способности восстанавливать известные кластеры белков, и подход гибридного кластера Маркова показал лучшие результаты (таблица S4).Этот метод был использован для кластеризации аминокислотных последовательностей всех предсказанных генов из всех собранных каркасов.
Средний микробиом НЭК и младенцев контрольной группы . Чтобы рассчитать относительную численность всех микробов в каждом младенце, для каждого младенца был создан полный «реестр генома» путем устранения перекрытия между выделенными геномами бактерий, эукариотов, бактериофагов и плазмид. Геномы бактериофага и плазмиды сначала выравнивали с использованием MUMmer ( 56 ), и во всех случаях, когда каркасы выравнивали с более чем 95% ANI на более чем 50% каркаса, каркас удаляли из списка плазмид.Затем полученные каркасы выравнивали с бактериальными геномами, и все фаговые / плазмидные каркасы, которые выравнивались с бактериальными геномами с теми же порогами, удаляли. Наконец, эукариотические геномы были выровнены по оставшимся каркасам, и в случаях, когда были обнаружены подобные каркасы, каркас удаляли из эукариотического генома. Затем считывания из всех образцов были сопоставлены с инвентаризацией генома этого младенца с помощью Bowtie 2, и относительная численность каждого организма была рассчитана как процент от общего количества считываний образцов, которые сопоставлены с этим геномом (таблица S4).
Для сравнения микробиома у младенцев NEC и контрольной группы микробиом каждой когорты был усреднен для всех младенцев в этой когорте (рис. 2A) с использованием значений относительной численности, описанных в предыдущем абзаце. Для каждого ДОЛ сначала рассчитывалась средняя относительная численность каждого таксона. Затем было применено 5-дневное скользящее окно, и значения из выборок в каждом окне были усреднены. Например, DOL 10 представляет собой среднюю численность от DOL 8 до 12.
Различия в уровне штамма между NEC и контрольными младенцами .Чтобы рассчитать относительную численность каждой бактерии в каждом образце, каждый образец был сопоставлен с набором бактериального генома, специфичным для ребенка, с помощью Bowtie 2. Относительные количества всех бактерий рассчитывались как процент от общего количества считываний образцов, отображаемых на каждый геном. Бактерии, собранные у всех младенцев, затем сравнивали друг с другом с помощью dRep, и бактериальные геномы с как минимум 99% ANI считались одним и тем же «штаммом». Бактерия считалась присутствующей в образце, если ее было больше 0.Относительная численность 1%, а также фракция проб до NEC и контрольных образцов, в которых присутствовал каждый штамм, была рассчитана и нанесена на график на фиг. 2C.
Аналогичные процедуры были выполнены для наборов генома бактериофага и плазмиды каждого младенца. Картирование проводилось для каждой детской группы отдельно, и геномы считались одним и тем же штаммом, если они имели 99% ANI более чем на 50% их геномов. Организмы считались присутствующими в образце, если они присутствовали с охватом более 50% генома.
Анализ основных компонентов
PCA проводился на основе относительной численности бактерий в каждом образце, оцененной с использованием взвешенного расстояния UniFrac. Филогенетическое дерево было создано путем сравнения всех собранных бактериальных геномов друг с другом с использованием первичной кластеризации dRep с размером эскиза затора 100000, взвешенное расстояние UniFrac между всеми образцами было рассчитано с помощью scikit-bio (http://scikit-bio.org/) ), а PCA — с помощью scikit-learn.
Машинное обучение
Подготовка метагеномных данных для ML .Многие индивидуальные особенности были обобщены перед включением в набор обучающих данных ML (таблица S5). Для каждого образца BTtoxin_abund описывает суммарную относительную численность всех обнаруженных ботулинических токсинов, BacterialNCBIGrowth описывает среднее значение iRep каждого идентифицированного таксономического семейства бактерий, BacterialNCBITax описывает суммарную относительную численность каждого идентифицированного бактериального таксономического семейства описывает суммарную относительную численность всех геномов бактериофагов с шириной не менее 0.75, CatInfSampleMetadata описывает клинические метаданные о младенце (например, грудное вскармливание по сравнению с кормлением смесью, пол и способ рождения), CatSampleMetadata описывает клинические метаданные об образце (например, текущее введение антибиотика, введение антибиотика за последние 5 дней) , Diversity описывает бактериальное богатство и разнообразие Шеннона, Eukaryotes_overall описывает суммарную относительную численность всех эукариотических геномов шириной не менее 0.1, HumanViralProteins описывает, обнаружен ли каждый vFam, KEGG_modules описывает суммарную относительную распространенность каждого модуля KEGG, Plasmid_overall описывает общую суммарную относительную распространенность всех плазмидных геномов шириной не менее 0,75, SampleMetadata непрерывные клинические переменные (например, гестационный возраст, вес и дни с момента введения антибиотика), SecMetabolites_cluster_mapping описывает охват каждого семейства кластеров генов с шириной не менее 0.5, VirFactor_cat_abund описывает суммарную относительную распространенность каждой обнаруженной категории факторов вирулентности, Ward_ecoliPathogen_PE описывает, был ли обнаружен патогенный E. coli , а median_irep описывает измеренное медианное значение iRep. Всего это приводит к вычислению 2119 признаков для каждой выборки (таблица S5). См. Выше методы для получения подробной информации о том, как рассчитывались отдельные функции.
Разработка алгоритмов .Три метода машинного обучения были оценены на предмет их способности классифицировать образцы до NEC по сравнению с контрольными выборками — случайный классификатор леса (sklearn.ensemble.RandomForestClassifier с 460 оценками и 10 максимальными функциями), сбалансированный с использованием SMOTE (метод синтетической избыточной выборки меньшинства; imblearn.combine. SMOTEENN), классификатор повышения градиента (sklearn.ensemble.GradientBoostingClassifier с 0,1 Learning_rate, 10 max_depth, 46 max_features, 1483 минимальных выборки для разделения внутреннего узла и 200 оценок), сбалансированный с помощью SMOTE, и тот же классификатор повышения градиента без балансировки.Гиперпараметры были определены эмпирически с использованием sklearn.model_selection.RandomizedSearchCV, и в целом многие различные комбинации гиперпараметров дали аналогичные результаты. Модели были обучены и оценены с использованием перекрестной проверки для пяти итераций каждая (с использованием sklearn.model_selection.StratifiedKFold с 10 разделениями, sklearn.model_selection.cross_val_predict и sklearn.metrics.accuracy_score), и все они достигли аналогичной способности прогнозирования (таблица S4).
Для определения точности классификатора повышения градиента было выполнено 100 итераций, каждая из которых состояла из (i) случайной балансировки входных данных для включения 21 выборки pre-NEC и 21 контрольной выборки, (ii) классификации каждой выборки на входе с использованием 10-кратная перекрестная проверка (те же методы, что и выше) и (iii) расчет процента образцов, которые были правильно классифицированы.Сообщалось о среднем значении точности.
Анализ важности характеристик . Важность функций была определена путем 100 итераций обучения классификатора с градиентным усилением на полном наборе данных предварительных NEC и контрольных образцов. Значения важности масштабировались для каждой итерации, так что общая сумма равнялась 1. Сообщается среднее значение важности для каждой функции (таблица S5).
Геномы, обогащенные KEGG и вторичным метаболитом . Каждому бактериальному геному было присвоено значение метаболической важности путем суммирования средней важности характеристик каждого модуля KEGG, кодируемого этим геномом (см. Выше способы определения модулей KEGG).Было составлено распределение важности геномов KEGG (рис. S4A), и на основе этого распределения геномы со значениями важности более 15 считались интересующими организмами. Каждому бактериальному геному также было присвоено значение важности, эквивалентное наивысшему значению важности всех кластеров вторичных метаболитов, кодируемых этим геномом. Было получено распределение (рис. S4B), и геномы с важностью более 0,5 считались обогащенными важными кластерами вторичных метаболитов.
Филогенетическое дерево
Филогенетическое дерево было создано для визуализации распределения представляющих интерес организмов и организмов, обогащенных важными кластерами вторичных метаболитов (рис. 4F). Рибосомный белок S3 был идентифицирован в бактериальных геномах с использованием pFam PF00189.19 и HMMER с отсечкой 50 баллов ( 57 ). Была добавлена внешняя группа архей, и все последовательности были выровнены с использованием MAFFT ( 50 ) с параметрами по умолчанию. Все позиции с пробелами в более чем 50% последовательностей были вырезаны из выравнивания, и FastTree использовался с параметрами по умолчанию для создания филогенетического дерева ( 58 ).Дерево было визуализировано и аннотировано с помощью iTOL ( 59 ).
Кластеризация белков
Ассоциация белков с NEC . Каждый кластер белка считался присутствующим в образце, если белок из этого кластера был собран из образца. Точный тест Фишера был проведен для каждого кластера белка, чтобы определить, был ли он обогащен пре-NEC или контрольными образцами, и после поправки Бенджамини-Хохберга значения P не были статистически значимыми.
Ассоциация белков с интересующими организмами .Каждый кластер белка считался присутствующим в интересующем организме, если белок из этого кластера закодирован в геноме организма. Воспроизведение и точность каждого кластера с интересующими организмами рассчитывались следующим образом: отзыв = количество представляющих интерес организмов, в которых находится кластер / общее количество представляющих интерес организмов; прецизионность = количество организмов, представляющих интерес, в котором находится кластер / общее количество геномов, в которых находится кластер. Воспроизводимость и точность каждого кластера белка были нанесены на график (рис.5B), и визуально был установлен порог отзыва 0,7 и точности 0,7. Кластеры белка с точностью воспроизведения и точностью более 0,7 считались обогащенными интересующими организмами.
85 белковых кластеров, обогащенных интересующими организмами, были профилированы с использованием базы данных pFam ( 57 ) с предоставленными порогами шума, и двумя наиболее распространенными pFam были PF00419.19 (Fimbrial) и PF00005.26 (ABC-транспортер) с четырьмя белки каждый. Затем мы определили, были ли организмы, кодирующие эти белки, обогащены образцами до NEC.Для каждого pFam, содержащего не менее трех белков, обогащенных интересующими организмами, мы сравнили общую относительную численность всех бактерий, кодирующих этот pFam, в образцах до NEC и контрольных образцов, а также все значения iRep бактерий, кодирующих этот pFam в образцах до NEC, по сравнению с контрольными образцами. контрольные образцы с использованием критерия суммы рангов Вилкоксона с коррекцией значений Benjamini-Hochberg P (таблица S6).
Fimbriae
CU фимбрии были идентифицированы в нашем наборе данных с использованием pFam PF00577.19 (протеин-помощник) и сгруппированы с использованием usearch ( 49 ) с порогом идентичности 0.9. Таксономический профиль каждого кластера фимбрий был определен на основе таксономии организмов, кодируемых этим кластером, а относительная численность и ассоциации iRep с образцами до NEC по сравнению с контрольными образцами были рассчитаны с использованием критерия суммы рангов Вилкоксона, примененного ко всем бактериальным геномам. кодирование каждого кластера. Аналогичная процедура была выполнена с использованием геномов, которые не были классифицированы как представляющие интерес организмы, но кодировали кластер 49 фимбрий, сравнивая образцы до НЭК и контрольные образцы, а также все образцы от младенцев с НЭК и все образцы от младенцев из контрольной группы (рис.S4).
Филогенетическое дерево было построено, чтобы установить тип белков-помощников, идентифицированных в нашем исследовании. Три эталонные последовательности от каждого ранее установленного типа ( 21 ) были сопоставлены с тремя представителями каждого из наших кластеров с использованием MAFFT. Все столбцы с пробелами в более чем 50% последовательностей были вырезаны из выравнивания, IQ-TREE использовалось с параметрами по умолчанию для создания филогенетического дерева ( 60 ), а аннотация дерева была выполнена с использованием iTOL ( 59 ).
Расчет величины эффекта
Чтобы определить, когда сигналы впервые проявляются относительно диагностики NEC, контрольные образцы сравнивали с образцами, собранными в различных скользящих трехдневных окнах (рис. 6). Для сравнения сигнала за 5 дней до диагностики NEC, например, был выбран разреженный набор образцов от 4 до 6 дней до постановки диагноза, где случайным образом был выбран один образец от каждого младенца, у которого есть образец в этом окне. Эта процедура была повторена 10 раз, и была нанесена средняя величина эффекта и 95% доверительный интервал.Величина эффекта рассчитывалась на основе статистики критерия суммы рангов Вилкоксона [как рассчитано SciPy (scipy.stats.ranksums)] с использованием формулы: размер эффекта = {тестовая статистика / квадратный корень [(наблюдения в популяции 1) + ( наблюдения в популяции 2)]}. Для iRep все значения iRep сравнивались между двумя наборами; для кластеров генов вторичных метаболитов сравнивали общее относительное количество геномов, кодирующих кластеры генов вторичных метаболитов, классифицированных как продуцирующие сактипептиды, бактериоцины или бутиролактоны; для Klebsiella сравнивали общую относительную численность всех геномов, отнесенных к роду Klebsiella ; и для кластера 49 фимбрий сравнивали общую относительную численность всех геномов, кодирующих кластер 49 фимбрий.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Дополнительные материалы к этой статье доступны по адресу http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/5/12/eaax5727/DC1
Таблица S1. Глубина метагеномного секвенирования и информация о качестве считывания.
Таблица S2. Метаданные пациента.
Таблица S3. Информация о дереплицированных кластерах вторичных метаболитов, геномах, собранных de novo, и важности геномов для всего генома.
Таблица S4. Точность алгоритмов машинного обучения и алгоритмов кластеризации белков и на основе картирования численности бактериальных таксонов.
Таблица S5. Полная таблица функций, предоставленная классификатору ML, и важность всех функций, вытекающих из классификатора ML.
Таблица S6. Белки обогащены интересующими геномами и идентифицированы фимбриальные гены.
Рис. S1. Метагеномная характеристика 1163 образцов от 160 недоношенных детей.
Рис. S2. В образцах кала, взятых перед диагностикой NEC, больше плазмид из определенных бактериальных таксонов.
Рис. S3. PCA не может разделить пробы до NEC и контрольные образцы.
Рис. S4. Значения важности характеристик ML выявляют ассоциации организма с NEC.
Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе, при условии, что в результате будет использовано , а не для коммерческих целей и при условии, что оригинальная работа правильно цитируется.
Благодарности: Финансирование: Это исследование было частично поддержано Национальным институтом здравоохранения (NIH) в рамках наград RAI092531A и R01-GM109454, Альфред П.Фонд Слоуна в рамках гранта APSF-2012-10-05 и стипендии для аспирантов Национального научного фонда в рамках гранта № DGE 1106400 (М.О.). Исследование было одобрено Экспертным советом Питтсбургского университета (протокол PRO100). В этой работе использовалась лаборатория геномного секвенирования Винсента Дж. Коутса в Калифорнийском университете в Беркли при поддержке NIH S10 OD018174 Instrumentation Grant. Вклад авторов: M.R.O., M.J.M. и J.F.B. разработал исследование. M.R.O. выполнены метагеномные анализы.N.B. и Ю.С.С. управляемый статистический анализ и анализ машинного обучения. A.C.-C. способствовал анализу вторичных метаболитов. R.B. набрал младенцев для исследования, а B.A.F. выполнили все экстракции ДНК. M.R.O. и J.F.B. написал рукопись, и все авторы внесли свой вклад в исправления рукописи. Конкурирующие интересы: Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов. Доступность данных и материалов: Все данные, необходимые для оценки выводов в статье, представлены в документе и / или дополнительных материалах.Чтения доступны в BioProject в BioProject PRJNA294605; SRA изучает SRP052967, SRP114966 и SRP012558; и присоединения SRA от SRR5405607 до SRR5406014 ( 16 , 33 , 35 , 36 ). Собранные de novo геномы доступны по адресу https://doi.