Microbiological Trends in Blood Cultures: A Retrospective Study on Pathogen Patterns and Antibiotic Resistance

Tyrimo autorius: Timofej Postarnakov Pilnas tyrimo pavadinimas: Mikrobiologinės kraujo pasėlių tendencijos: retrospektyvus patogenų raštų ir atsparumo antibiotikams tyrimas Tyrimo tikslas: Įvertinti bakteriemiją sukeliančių mikroorganizmų spektro pokyčius ir jų atsparumą antimikrobinėms medžiagoms 2019–2023 metų laikotarpiu. Tyrimo uždaviniai:

1. Įvertinti bakteriemiją sukeliančių mikroorganizmų spektrą
2. Nustatyti galimas sąsajas tarp mikroorganizmo tipo ir paciento lyties bei amžiaus grupės
3. Įvertinti trijų dažniausiai išskiriamų mikroorganizmų tipų jautrumą antimikrobinėms medžiagoms
4. Nustatyti bakteriemiją sukeliančių mikroorganizmų spektro bei jų jautrumo antimikrobinėms medžiagoms pokyčius per 5 metų laikotarpį Tyrimo objektas ir metodai. Šiame tyrime retrospektyviai analizuoti pacientų, kuriems patvirtinta bakteriemija ir kurie buvo gydomi Lietuvos sveikatos mokslų universiteto ligoninės Kauno klinikose 2019–2023 metų laikotarpiu, laboratorinių tyrimų duomenys. Visų išskirtų padermių atsparumas antimikrobinėms medžiagoms buvo vertinamas pagal Europos antimikrobinio jautrumo testavimo komiteto (EUCAST) reikalavimus. Taip pat buvo įvertinta ilgalaikė bakteriemijos atvejų struktūros ir patogenų atsparumo dinamika. Statistinė analizė atlikta naudojant IBM SPSS 29.0 statistinį paketą. Rezultatai. Lietuvos sveikatos mokslų universiteto ligoninės (LSMUL) Kauno klinikų Laboratorinės medicinos klinikoje per 2019–2023 m. laikotarpį buvo užregistruoti 5013 bakterinės kraujo infekcijos (BSI) atvejai, kurių metu identifikuoti 5735 mikroorganizmai. Dažniausiai išskirtas patogenas buvo Escherichia coli – 23,55 %, antra grupė – Staphylococcus aureus – 16,39 %, po to sekė Klebsiella genties bakterijos – 11,24 %. Daugiau nei pusė visų BSI atvejų buvo užregistruoti vyrų tarpe (55,91 %) nei moterų (44,09 %), tačiau šie skirtumai statistiškai reikšmingi nebuvo (p > 0,05). Vyresni nei 60 metų pacientai sudarė reikšmingiausią BSI struktūros dalį. Escherichia coli rodė aukštą atsparumą ampicilinui – 59,57 %, amoksicilino-klavulano rūgščiai – 34,28 %, ampicilino-sulbaktamui – 27,11 %. Beveik ketvirtadalis Escherichia coli izoliatų (22,20 %) buvo daugeliui vaistų atsparūs (MDR). Escherichia coli atsparumo lygis amoksicilino-klavulano rūgščiai padidėjo – nuo 33 % iki 41 %, atsparumas ciprofloksacinui sumažėjo – nuo 26 % iki 17 %. Staphylococcus aureus parodė itin aukštą atsparumo lygį penicilinui G – 71,08 %, bet mažą MRSA dažnį. Klebsiella genties bakterijos pasirodė kaip kritiški patogenai BSI atžvilgiu – jos pasižymėjo dideliu atsparumu daugeliui vaistų, o 51 % izoliatų buvo MDR. Klebsiella atsparumas ampicilino-sulbaktamui išaugo nuo 50 % 2021 m. iki 53,62 % 2023 m. Išvados.
5. Dažniausi bakteriemiją sukėlę mikroorganizmai buvo: Escherichia coli – 23,55 %, Staphylococcus aureus – 16,39 % ir Klebsiella genties bakterijos – 11,24 %.
6. Dauguma BSI pacientų buvo vyrų – 55,91 %. Enterococcus genties bakterijos buvo išskirtos vyrų tarpe 64,57 % atvejų, o Enterobacter genties – dažniausiai tarp moterų – 48,35 %. BSI dažniausiai paveikė vyresnius nei 60 metų pacientus – 67,7 % visų atvejų.
7. Trijų dažniausiai išskiriamų mikroorganizmų jautrumas antimikrobinėms medžiagoms: • Escherichia coli turėjo aukštą atsparumo lygį ampicilinui – 59,57 %, amoksicilino-klavulano rūgščiai – 34,28 %, ampicilino-sulbaktamui – 27,11 %. 22,20 % izoliatų buvo MDR. • Staphylococcus aureus rodė itin aukštą atsparumą penicilinui G – 71,08 % ir mažą MDR dažnį – 8,87 %. • Klebsiella genties bakterijos buvo ypač atsparios daugeliui vaistų – 51 % MDR izoliatų.
8. Pokyčiai bakteriemiją sukeliančių mikroorganizmų spektre ir jų atsparume: Daugumos BSI patogenų skaičiaus metiniai pokyčiai neturėjo aiškios tendencijos. Streptococcus viridans, Streptococcus β-haemolyticus ir „kiti“ rodė didėjimo tendenciją. Escherichia coli atsparumas amoksicilino-klavulano rūgščiai reikšmingai padidėjo – nuo 33 % iki 41 %, o atsparumas ciprofloksacinui sumažėjo – nuo 26 % iki 17 % (p = 0,04; R² = 0,57). Klebsiella atsparumas ampicilino-sulbaktamui padidėjo nuo 50 % 2021 m. iki 53,62 % 2023 m. (p = 0,05; R² = 0,99).

Author of the study: Timofej Postarnakov Full title of the study: Microbiological Trends in Blood Cultures: A Retrospective Study on Pathogen Patterns and Antibiotic Resistance Aim of the study: To evaluate the changes of microorganisms causing bacteremia spectrum and their antimicrobial susceptibility during of 2019-2023 years period. Objectives of the study:

1. To evaluate the spectrum of microorganisms causing bacteremia
2. To detect possible associations between type of microorganism and patient's sex and age group
3. To evaluate the susceptibility to antimicrobials of three most often isolated microorganism types
4. To find changes in spectrum of microorganisms causing bacteremia and their susceptibility to antimicrobials over 5 years period. Object and methods of the study. In this study the laboratory result data of patients with confirmed bacteremia, treated in the Hospital of Lithuanian University of Health Sciences Kauno Clinics during the period between 2019 and 2023 were analyzed retrospectively. Antimicrobial resistance of all isolated strains was assessed according to the requirements of the European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST). Long-term dynamics of bacteremia case structure and antimicrobial resistance of pathogens were also assessed. Statistical analysis was performed with IBM SPSS 29.0 statistical package. Results. 5013 cases of BSI were registered in the Laboratory Medicine Clinic of hospital of the Lithuanian University of Health Sciences (HLUHS) Kauno Clinics, within which 5735 microorganisms were identified during the period 2019–2023. Most often isolated pathogen was Escherichia coli – 23.55 %, second group was Staphylococcus aureus – 16.39 %, following by Klebsiella species – 11.24 %. More than half of the overall BSI cases were recorded among men (55.91 %) than among women (44.09 %) but the differences were not statistically significant (p > 0.05). Patients over 60 years are most significantly represented in BSI structure. Escherichia coli had high resistance rate to ampicillin ¬– 59.57 % amoxicillin-clavulanate – 34.28 %, ampicillin-sulbactam – 27.11 %. Near quater of Escherichia coli isolates (22.20 %) had multi-drug resistance (MDR). Escherichia coli resistance rates to amoxicillin-clavulanate showed significant increase – 33 % to 41 %, resistance rates to ciprofloxacin had been decreased – 26 % to 17 %. Staphylococcus aureus showed significantly high resistance level to penicillin G – 71.08 % and low MRSA rate. Klebsiella species appears to be critical pathogen for BSI, as it has huge resistance levels to multiple drugs and 51 % of MDR strains. Resistance of Klebsiella species to ampicillin-sulbactam increased from 50 % in 2021 to 53.62 % in 2023 year. Conclusions.
5. Most frequent microorganisms which caused bacteremia were: Escherichia coli – 23.55 %, Staphylococcus aureus – 16,39 % and Klebsiella species – 11.24 %.
6. Overall BSI patients more often of male sex – 55.91 %. Enterococcus species was isolated from male patients in 64.57 % of cases, Enterobacter species has biggest probability to be found in female patient – 48.35 %. BSI in general most likely to affect elderly patients (> 60 years old) – 67.7 % of all cases.
7. Susceptibility to antimicrobials of three most often isolated microorganism groups: Escherichia coli had high resistance rates to ampicillin ¬– 59.57 % amoxicillin-clavulanate – 34.28 %, ampicillin-sulbactam – 27.11 %. 22.20 % of isolates had MDR. Staphylococcus aureus showed significantly high resistance to penicillin G – 71.08 % and low MDR rate of 8.87 %. Klebsiella species appears to be critical pathogen for BSI, as it has huge resistance levels to multiple drugs and 51 % of MDR strains.
8. Changes in spectrum of microorganisms causing bacteremia and their susceptibility to antimicrobials: • Most of BSI pathogens quantity yearly changes do not have a clear trend. Streptococcus viridans, Streptococcus β-haemolyticus and the "Other" groups showed trends to rise. • Escherichia coli resistance rates to amoxicillin-clavulanate showed significant increase – 33 % to 41 %, resistance rates to Ciprofloxacin had been decreased – 26 % to 17 % (p = 0.04; R² = 0.57). • Resistance of Klebsiella species to ampicillin-sulbactam increased from 50 % in 2021 to 53.62 % in 2023 year (p = 0.05; R² = 0.99).