Un hombre de 40 años con trastorno por consumo de múltiples sustancias – Lablogatory

Historia del caso

Una mujer de 40 años con antecedentes médicos de trastorno por uso de varias sustancias (cocaína, IVDU-heroína) se presentó con dificultad para respirar con el esfuerzo, pérdida de peso y debilidad. La ecografía cardiaca mostró endocarditis valvular aórtica con leve engrosamiento de la válvula aórtica, vegetación e insuficiencia aórtica severa sin estenosis. El paciente fue llevado al quirófano para reemplazo de válvula aórtica. Se envió biopsia de tejido para estudio de patología quirúrgica y cultivos microbiológicos. La tinción con H&E de la cúspide coronaria derecha e izquierda y la cúspide no coronaria mostró una reacción focal de células gigantes y tejido de granulación inflamado agudo compatible con vegetación/endocarditis infecciosa. La tinción de Gram de la muestra de tejido reveló cocos grampositivos pero no se observó crecimiento bacteriano. Los cultivos de hongos y micobacterias también fueron negativos. PCR y secuenciación bacteriana de amplio rango (BRBPS) de la válvula cardíaca detectada Streptococcus mutans.

Discusión

El primer paso de BRBPS es realizar la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) dirigida al ARN ribosómico (ARNr) 16S, un gen conservado en muchas especies bacterianas, incluidas las micobacterias. Si la PCR es negativa, no se realiza la secuenciación, pero si la PCR es positiva, se seguirá una secuenciación como la secuenciación de Sanger o la secuenciación de próxima generación. El análisis bioinformático posterior de los resultados de la secuenciación permitirá la identificación de bacterias específicas.^1,2 En este paciente, la PCR para 16S rRNA fue positiva y la secuenciación reveló S. mutans.

S. mutans es parte del grupo viridans de Estreptococo y puede identificarse como cocos grampositivos con un crecimiento que es alfa-hemolítico, resistente a la optoquina e insoluble en bilis. grupo viridans Estreptococo invaden el torrente sanguíneo después de un tratamiento dental o procedimientos dentales y pueden estar asociados con un alto riesgo de endocarditis infecciosa en pacientes con trastornos cardíacos subyacentes. S. mutans primero llamó la atención médica debido a su papel en la caries dental.³ S. mutans se considera parte de la flora normal de la orofaringe, más específicamente de la placa dental, y puede formar biopelículas en la superficie dura del diente. Se ha demostrado que las cepas bacterianas que causan endocarditis pueden unirse al colágeno tipo I, III y IV, que son componentes principales de los tejidos cardiovasculares del huésped.⁴ Las bacterias también tienen factores de virulencia que pueden provocar una fuerte adhesión a las células endoteliales humanas. Además, la agregación y la interacción con el fibrinógeno, las plaquetas y la compleción permiten que esta bacteria provoque con éxito enfermedades cardiovasculares.⁵

En la endocarditis infecciosa, el 20% de los casos son negativos por métodos convencionales como cultivos microbiológicos.⁶ Varios estudios han demostrado que en muestras de pacientes con endocarditis, la secuenciación de ARNr 16s puede detectar correctamente el organismo que se cultivó en cultivo, pero también detectar con éxito organismos en muestras en las que no hubo crecimiento, lo que permite a los equipos clínicos tratar con precisión a los pacientes, de forma similar a nuestro caso. aquí.^7,8 Para el tejido de válvula cardiaca protésica, la sensibilidad de la secuenciación frente al cultivo es del 93 % y el 35 %, respectivamente. Un estudio que describió infecciones articulares periprotésicas usando fluidos articulares del codo mostró que la secuenciación fue positiva en 47 muestras, pero el 8 % de ellas fueron negativas por cultivo.¹⁰ Además, la secuenciación del ARNr 16s ha sido útil para identificar organismos bacterianos transmitidos por garrapatas que normalmente no se cultivan en cultivos, como borrelia, Anaplasma, Ehrlichiay Rickettsia].¹¹

La prueba BRBPS está validada e idealmente se prueba en muestras de fuentes estériles (líquido articular, sangre, válvulas cardíacas, LCR) y las muestras ideales son aquellas en las que los organismos bacterianos se pueden visualizar mediante microscopía. Las limitaciones de BRBPS son que esta prueba solo detecta organismos bacterianos y no detectará virus, hongos ni parásitos. Los resultados falsos positivos son posibles si la muestra está contaminada con la flora del paciente. Pueden producirse resultados falsos negativos debido a la variabilidad de la secuencia que afecta la forma en que se unen los cebadores, la presencia de inhibidores de PCR o la cantidad de material de ácido nucleico por debajo del límite de detección. Las pruebas clínicas que utilizan enfoques de secuenciación pueden ser costosas en este momento; aquellos que solicitan pruebas de secuenciación deben comprender el propósito de las diferentes pruebas de secuenciación para solicitar la prueba más adecuada. Por ejemplo, si se sospecha la presencia de patógenos fúngicos, es adecuada una prueba de secuenciación basada en la amplificación del rRNA 28S o los genes ITS ribosómicos para los genes conservados que se encuentran en los patógenos fúngicos.¹² Las pruebas en las que se enriquece selectivamente para objetivos específicos, como 16s o ITS, son «pruebas NGS dirigidas» que tienen una mayor sensibilidad para la detección de microorganismos en tipos de muestras con grandes cantidades de ADN. En comparación, la metagenómica es un enfoque más agnóstico y permite la detección de todo el ácido nucleico en la muestra (incluidas las lecturas microbianas y del huésped). Si bien la metagenómica puede detectar con éxito los patógenos involucrados en una infección, también puede detectar el microbioma presente en la misma muestra. Por lo tanto, la única limitación es el ruido de fondo del ácido nucleico humano y la microflora. [13-14. Another type of sequencing is whole genome sequencing where the microbial genome of a particular organism is sequenced and assembled. WGS aids in identification, typing, and determining the microbial susceptibility. WGS is helpful in identifying outbreaks or for epidemiological purposes, but the limitation is that a pure culture is needed. WGS requires a pure culture so this is a limitation for organisms that are non-viable in culture [13-14].

Referencias

1. Rosey AL, Abachin E, Quesnes G, Cadilhac C, Pejin Z, Glorion C, Berche P, Ferroni A. Desarrollo de una PCR en tiempo real de 16S rDNA de amplio rango para el diagnóstico de artritis séptica en niños. Métodos J Microbiol. 2007 enero;68(1):88-93. doi: 10.1016/j.mimet.2006.06.010. Epub 2006 14 de agosto. PMID: 16904782.
2. PCR y secuenciación bacteriana de amplio rango, varía. Laboratorios de la Clínica Mayo. https://www.mayocliniclabs.com/test-catalog/Overview/65058
3. Loesche WJ. 1986. Papel de Streptococcus mutans en la caries dental humana. Microbiol Rev 50:353–380.
4. Nomura R, Naka S, Nemoto H, Inagaki S, Taniguchi K, Ooshima T, Nakano K. 2013. Participación potencial de las proteínas de unión a colágeno de Streptococcus mutans en la endocarditis infecciosa. Oral Dis 19:387–393. doi: 10.1111/odi.12016.
5. Otsugu, M., Nomoura R., Matayoshi, S., Teramoto, N., Nakanoa, K. Contribución de las cepas de Streptococcus mutans con proteínas de unión a colágeno en presencia de suero a la patogénesis de la endocarditis infecciosa. Inmunidad a infecciones 2017 diciembre; 85(12): e00401-17.
6. Baddour LM y colaboradores; Comité de la Asociación Americana del Corazón sobre Fiebre Reumática, Endocarditis y Enfermedad de Kawasaki del Consejo de Enfermedades Cardiovasculares en Jóvenes, Consejo de Cardiología Clínica, Consejo de Cirugía Cardiovascular y Anestesia y Consejo de Accidentes Cerebrovasculares. Endocarditis infecciosa en adultos: diagnóstico, terapia antimicrobiana y manejo de complicaciones: una declaración científica para profesionales de la salud de la American Heart Association. Circulación. 13 de octubre de 2015; 132 (15)
7. Peeters, B., Herijgers, P., Beuselinck, K., Verhaegen, J., Peetermans, WE, Herregods, M.-C., Desmet, S., Lagrou, K. Agregar valor diagnóstico e impacto en la terapia antimicrobiana de 16s rRNA PCR y secuenciación de amplicón en válvulas cardíacas resecadas en endocarditis infecciosa: un estudio de cohorte prospectivo. Microbiología Clínica e Infección. 2017 noviembre; 23(11): 888.e1-888.e5
8. Premru, MM, Zupanc, TL, Klokocovnik, T., Sabljic, ER, Cerar, T. PCR de ARNr 16s de amplio rango en válvulas cardíacas en endocarditis infecciosa. J Enfermedad de la válvula cardíaca. 2016 marzo; 25(2):221-22
9. Miller, RJH, Chow, B., Pillai, D., Church, D. Desarrollo y evaluación de un ensayo de secuenciación y PCR de ADN ribosómico 16S rápido y de amplio espectro para el diagnóstico de endocarditis infecciosa bacteriana: experiencia de varios años en un gran zona sanitaria y revisión de la literatura. BMC Infect Dis. 2016 abril 12:16:146
10. Flurín, L.; Lobo, MJ; Greenwood-Quintance, KE; Sánchez-Sotelo, J.; Patel, R. Secuenciación dirigida de próxima generación para el diagnóstico de infección de la articulación periprotésica del codo. Diagnóstico Microbiol. Infectar. Dis. 2021, 101, 115448.
11. Kingry, L.; Sheldon, S.; avena, S.; Pritt, B.; Anacker, M.; Björk, J.; Neitzel, D.; Cepa, A.; Baya, J.; Sloan, L.; et al. Metagenómica dirigida para la detección clínica y el descubrimiento de patógenos bacterianos transmitidos por garrapatas. J. Clin. Microbiol. 2020, 58, e00147-20.
12. Yeo, SF; Wong, B. Estado actual de los métodos sin cultivo para el diagnóstico de infecciones fúngicas invasivas. clin. Microbiol. Rev. 2002, 15, 465–484.
13. Mitchell SL, Simner PJ. Secuenciación de última generación en microbiología clínica: ¿ya llegamos? Clin Lab Med. 2019 septiembre;39(3):405-418
14. Empuñadura, EE, Ferrieri, P. Próxima generación y otras tecnologías de secuenciación en microbiología diagnóstica y enfermedades infecciosas. Genes (Basilea). 31 de agosto de 2022; 13 (9): 1566. doi: 10.3390/genes13091566.

–Rami Abdulbaki, MD es residente de patología (PGY-4) en el Hospital de la Universidad George Washington. Su interés académico incluye la hematopatología y la patología molecular.

-Maikel Benitez Barzaga, MD es residente de patología (PGY-2) en The George Washington University Hospital. Su interés académico incluye hematología, microbiología, patología molecular y quirúrgica.

–Rebecca Yee, PhD, D (ABMM), M (ASCP)^CM es el Jefe de Microbiología, Director del Laboratorio de Microbiología Clínica y Microbiología Molecular en el Hospital de la Universidad George Washington. Sus intereses incluyen la bacteriología, la resistencia a los antimicrobianos y el desarrollo de diagnósticos de enfermedades infecciosas.