重症监护病房患者中肺炎克雷伯菌与耐万古霉素肠球菌定植的流行病学和微生物组关联

Epidemiological and Microbiome Associations Between Klebsiella pneumoniae and Vancomycin-Resistant Enterococcus Colonization in Intensive Care Unit Patients

作者信息Abigail Collingwood, Freida Blostein, Anna M Seekatz, Christiane E Wobus, Robert J Woods, Betsy Foxman, Michael A Bachman
PMID32010736
发布时间2020-01-12
DOI10.1093/ofid/ofaa012

实验完整度

中

研究包含两个时间队列的直肠拭子培养、患者临床数据分析及16S rRNA微生物组分析,属于观察性流行病学研究,未进行功能验证或机制验证。

主要模型

ICU患者直肠拭子队列(2014年队列n=1209,2016年队列n=1243) ICU患者粪便微生物组(16S rRNA测序子集n=248)

重点核对

VRE定植状态(通过直肠拭子培养) 肺炎克雷伯菌定植状态(通过直肠拭子培养) 患者年龄(与肺炎克雷伯菌定植相关) 合并症评分(Elixhauser评分) 微生物组分析中的优势OTU(克雷伯菌OTU2和肠球菌OTU3)

摘要

背景:既往肺炎克雷伯菌和耐万古霉素肠球菌(VRE)的定植与随后的感染相关,尤其是在重症监护病房(ICU)人群中。在某些医疗体系中,常规筛查VRE定植,但不筛查肺炎克雷伯菌。识别与肺炎克雷伯菌定植相关的患者因素可能有助于感染预防。方法:在两个时间段内(2014年7月至10月,n=1209;2016年1月至5月,n=1243),通过直肠拭子培养筛查ICU患者的VRE和肺炎克雷伯菌。分析患者人口统计学、基线实验室数据、合并症和预后。对一部分患者(n=248)进行16S rRNA基因分析,以识别与VRE和肺炎克雷伯菌定植相关的微生物群特征。结果:在多变量分析中,肺炎克雷伯菌定植(2014队列中17.3%的患者,2016年为7.3%)与VRE定植显著相关(2016年P=0.03;2014年P=0.08)。VRE定植与基础健康状况差相关,而肺炎克雷伯菌定植与高龄相关。最普遍的操作分类单元(OTU)为大肠杆菌/志贺氏菌属、克雷伯菌属和肠球菌属,与培养检测到的高比例肺炎克雷伯菌和VRE一致。非定植患者的微生物群落结构与VRE、肺炎克雷伯菌或两者兼有定植的患者显著不同,这归因于克雷伯菌属和肠球菌属相对丰度的差异。结论:肺炎克雷伯菌与VRE共同定植,是ICU患者中的优势分类群,但定植与显著的合并症无关。同时筛查肺炎克雷伯菌和VRE可能是新型感染预防策略的有效方法。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
在ICU患者中,哪些患者因素与肺炎克雷伯菌肠道定植相关,以及定植是否与特定肠道微生物群落结构相关?
核心机制
文献未明确验证机制,但观察到VRE共定植与肺炎克雷伯菌定植相关,且肠道微生物组中克雷伯菌和肠球菌的相对丰度可能驱动群落差异。
主要证据
两个独立ICU队列(2014年和2016年)的直肠拭子培养显示VRE共定植与K. pneumoniae定植显著相关(2016年OR=2.07,P=0.03;2014年OR=1.58,P=0.08);16S rRNA测序分析显示K. pneumoniae或VRE定植患者中相应OTU相对丰度增加。
研究意义
研究表明,同时筛查VRE和K. pneumoniae可能是感染预防策略的有效方法;该关联可能有助于识别潜在定植患者。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

ICU患者队列定植筛查

通过直肠拭子培养检测ICU患者中K. pneumoniae和VRE的定植情况,以评估共定植的患病率。

在两个时间段的ICU患者中收集直肠拭子,通过培养检测K. pneumoniae和VRE;仅纳入首次就诊患者的拭子。

2

患者临床特征关联分析

确定与K. pneumoniae定植相关的患者人口统计学、合并症和实验室指标。

从电子病历中提取患者人口统计学、基线实验室数据、合并症和预后数据,进行单变量和多变量逻辑回归分析。

3

微生物组16S rRNA分析

比较不同定植状态(非定植、VRE定植、K. pneumoniae定植和共定植)患者的肠道微生物群落结构。

从直肠拭子中提取DNA,扩增16S rRNA V4区,MiSeq测序,进行OTU聚类和多样性与差异分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
ESwab采集和运输系统Becton Dickinson--
VRESelect显色培养基Bio-Rad--
麦康凯琼脂平板----
基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱----
MagAttract PowerMicrobiome DNA/RNA试剂盒Qiagen--
EpMotion 5075自动化移液工作站Eppendorf--
MiSeq试剂盒v2IlluminaMS-102-2003
MiSeq测序仪Illumina--
Sensititre药敏系统ThermoFisher Scientific--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
定植筛查
直肠拭子采集时间、患者纳入标准、培养方法(VRESelect和MacConkey琼脂)、K. pneumoniae鉴定方法(MALDI-TOF)
阅读提示:Methods: Sample Collection 和 Bacterial Identification and Patient Population
临床数据收集
患者人口统计学、合并症定义(Elixhauser)、抗生素暴露定义、临床培养和感染定义
阅读提示:Methods: Demographic Definitions
微生物组分析
DNA提取方法、16S rRNA V4区扩增、测序平台、序列处理参数(mothur版本、UCHIME、SILVA数据库)、OTU聚类相似度、样本排除标准
阅读提示:Methods: DNA Purification and Microbiota Analysis
统计分析
单变量分析使用t检验、卡方或Fisher精确检验;多变量logistic回归预测K. pneumoniae定植;微生物组使用AMOVA和Kruskal-Wallis检验
阅读提示:Methods: Statistical Analysis