Blutkultur-Identifikations-Panel Biofire

Blutkultur-Identifikations-Panel Biofire

Themenübersicht

Allgemeines

Das Blutkultur-Identifikations-Panel ist ein qualitativer In-vitro-Multiplex-Diagnosetest auf Nukleinsäurebasis mit sehr kurzer Analysenzeit von 1 Stunde.

Es ermöglicht, aus positiven Blutkulturen unmittelbar mehrere Bakterien- und Hefe-Nukleinsäuren zu bestimmen und genetische Determinanten für eine Resistenz gegen Antimikrobiotika nachzuweisen.

Gegenüber der traditionellen mikrobiologischen Kultivierung und Identifizierung kann die Zeit bis zur Mitteilung des Ergebnisses einer Blutkultur um Tage verkürzt werden.

Die folgenden Organismen werden bei Anwendung des FilmArray ME Panel bestimmt:

Grampositive Bakterien Gramnegative Bakterien
Enterococcus faecalis
Enterococcus faecium
Listeria
monocytogenes
Staphylococcus
Staphylococcus aureus
Staphylococcus epidermidis
Staphylococcus lugdunensis
Streptococcus
Streptococcus agalactiae
Streptococcus pyogenes
Streptococcus pneumoniae
Acinetobacter calcoaceticus-baumannii Komplex
Bacteroides fragilis
Enterobacterales
Enterobacter cloacae Komplex
Escherichia coli
Klebsiella aerogenes
Klebsiella
oxytoca
Klebsiella pneumoniae Gruppe
Proteus
Salmonella
Serratia marcescens
Haemophilus influenzae
Neisseria
meningitidis
Pseudomonas aeruginosa
Stenotrophomonas maltophilia
Hefen Antibiotika-Resistenzgene
Candida albicans
Candida
auris
Candida
glabrata
Candida
krusei
Candida
parapsilosis
Candida
tropicalis
Cryptococcus neoformans/gattii
Carbapenemasen
IMP
KPC
OXA-48-like
NDM
VIM

Colistin-Resistenz
mcr-1

ESBL
CTX-M

Methicillin-Resistenz
mecA/C
mecA/C and MREJ (MRSA)

Vancomycin-Resistenz
vanA/B

Indikation

Verdacht auf Sepsis:

    • Fieber
    • Bewusstseinsstörungen

Material

Blutkultur-Röhrchen anaerob und anaerob

Probenentnahme:​
  • Der Test kann an aeroben oder anaeroben Blutkulturflaschen durchgeführt werden, die von einem kontinuierlich überwachenden Blutkulturinstrument als positiv gekennzeichnet wurden.
Mindest-Probenvolumen:
  • 200 µl Probe sind zum Testen erforderlich
Transport und Lagerung:
  • Blutkulturproben sollten so bald wie möglich verarbeitet und getestet werden, nachdem sie von dem Kultur-Gerät als positiv gekennzeichnet wurden.
  • Jedoch können die Proben vor dem Testen für bis zu 8 Stunden bei Raumtemperatur oder in dem Kultur-Gerät aufbewahrt werden.
Stabilität
Raumtemperatur
8 Stunden

Durchführung

Durchführungsort/-orte:

MZLA - Standort Altenburg
Durchführungsfrequenz
werktags
jederzeit
an anderen Tagen
jederzeit

Referenzbereich

negativ

Beurteilung der Ergebnisse

Grampositive Bakterien

Enterococcus faecalis und faecium sind grampositive, fakultativ anaerobe Erreger, die normalerweise den Verdauungstrakt des Menschen besiedeln, die aber zu den am häufigsten vorkommenden nosokomialen Krankheitserregern zählen. Enterokokken können Harnwegsinfektionen, hepatobiliäre Sepsis, Endokarditis, Wundinfektionen nach OP, Blutstrominfektionen und eine neonatale Sepsis hervorrufen. Es gibt 28 Enterococcus3 Spezies, und obwohl gezeigt wurde, dass mindestens 12 davon Krankheiten beim Menschen hervorrufen, verursachen E. faecalis (mit 80–90 %) und E. faecium (mit 5–15 %) die Mehrzahl an klinischen Infektionen. Enterokokken können Vancomycin-Resistenzgene (wie vanA/B und vanB) tragen. Eine Infektion mit Vancomycin-resistenten Enterokokken (VRE) erhöht die Sterblichkeit auf 75 %, im Gegensatz zu 45 % bei Infektionen mit einem empfindlichen Stamm. Obgleich E. faecalis pathogener ist als E. faecium, ist letzteres
resistenter und wird mit der Mehrzahl von VRE-Infektionen in Verbindung gebracht.

Listeria monocytogenes, der Erreger der Listeriose, ist ein grampositiver Bazillus, der im Boden und im Wasser ubiquitär anzutreffen ist und im Magen-Darm-Trakt von bis zu 5 % aller gesunden Erwachsenen vorkommt. Nur drei von 12 bekannten Serotypen von L. monocytogenes (1/2a, 1/2b und 4b) sind für mehr als 90 % aller Fälle von Listeriose beim Menschen verantwortlich. Listeriose gilt wegen ihre hohen Sterblichkeitsrate (11–60 %) trotz einer frühen Behandlung mit Antibiotika als die schwerste bakterielle Lebensmittelinfektion. Zu den gefährdeten Bevölkerungsgruppen für die Ausbildung einer invasiven Listeriose zählen Immunsupprimierte, Schwangere, Neugeborene, Föten und ältere Menschen. Die invasive Listeriose kann zu Abort, Sepsis und Meningoenzephalitis führen. BSIs können für mehr als 50 % aller Fälle von invasiver Listeriose verantwortlich sein und eine Sterblichkeitsrate von bis zu 70 % haben, wenn sie mit schweren Grunderkrankungen assoziiert sind.

Staphylococcus spp. Staphylokokken sind grampositive Kokken, die üblicherweise katalasepositiv sind und dazu neigen, in der Gramfärbung als unregelmäßige, traubenförmige Cluster aufzutreten. Fast alle Spezies der Gattung sind fakultative Anaerobier. Staphylococcus-Spezies besiedeln die Haut und die Schleimhäute. Es handelt sich bei ihnen um opportunistische Krankheitserreger, die im Gefolge von Schädigungen der epithelialen Barriere durch Gewalteinwirkung oder medizinische
Eingriffe Infektionen hervorrufen können. Diagnostisch ist die Gattung unterteilt in Coagulase-positive Staphylokokken und Coagulase-negative Staphylokokken (KoNS). Da es sich um Kommensalen handelt, werden KoNS-Spezies regelmäßig aus klinischen Proben isoliert. Die klinische Bedeutung muss daher sorgfältig abgewogen werden, um zwischen Kontamination, Besiedelung und echter Infektion zu unterscheiden.

Staphylococcus aureus ist die klinisch bedeutsamste koagulasepositive Staphylococcus-Spezies und kann sehr unterschiedliche Erkrankungen hervorrufen. S. aureus besitzt zahlreiche Virulenzfaktoren, hat verschiedene Strategien, um der Immunantwort des Wirts zu entgehen, und ist gegen viele therapeutische Wirkstoffe resistent geworden. Neben KoNS verursacht S. aureus die Mehrzahl der primären Blutinfektionen in Krankenhäusern. Es wird geschätzt, dass etwa 40% der S. aureus-Isolate Methicillin-resistent sind (MRSA). Der primäre Mediator der Methicillinresistenz bei Staphylokokken ist der Erwerb von mecA- oder mecC-Genen, die auf dem Staphylokokken-Kassetten-Chromosom mec (SCCmec), einem mobilen genetischen Element, das zwischen Staphylococcus spp
übertragen werden kann, kodiert sind.

Staphylococcus epidermidis ist die am häufigsten isolierte Staphylokokken-Spezies, welche die Körperoberfläche besiedelt. Sie ist besonders in feuchten Hautregionen wie Achseln, Leisten und Damm prävalent sowie an den vorderen Nasenöffnungen und zwischen den Zehen. Die Spezies wird zunehmend als nosokomiales Pathogen wahrgenommen. S. epidermidis ist die Hauptursache für Infektionen von Gefäßprothesen, Gelenkprothesen und Liquor-Shunts. Die Entstehung von Protheseninfektionen durch S. epidermidis ist mit der Fähigkeit des Erregers assoziiert, hochresistente Biofilmen zu erzeugen, welche die bakterielle Kolonisierung der Oberfläche von Instrumenten begünstigt. S. epidermidis ist das zweithäufigste Pathogen, das nosokomiale Blutinfektionen
verursacht; es wird meist mit der Verwendung von intravaskulären Kathetern in Verbindung gebracht. Auf der neonatalen Intensivstation sind S. epidermidis und weitere KoNS für 46–75 % aller late-onset BSIs bei Frühgeborenen verantwortlich.

Staphylococcus lugdunensis ist Teil der normalen Hautflora, vornehmlich im Bereich des Unterbauchs und an den Extremitäten. Es ist eine eher ungewöhnliche Kontaminante in Blutkulturen und ähnelt S. aureus hinsichtlich Pathogenität und Virulenz mehr als anderen KoNS. Fulminante Fälle von Nativklappen-Endokarditis, die sich durch einen aggressiven klinischen Verlauf mit hoher Mortalität und septischem Schock zeigen, werden S. lugdunensis
zugeschrieben und unterstreichen seine Virulenz. Zudem betrifft ein großer Teil der durch S. lugdunensis hervorgerufenen Infektionen Haut- und Weichgewebe Im Gegensatz zu den meisten anderen KoNS ist S. lugdunensis weiterhin gegenüber einer breiten Palette von Antibiotika empfindlich, obgleich der Erwerb der SCCmec-Kassette eine Resistenz gegenüber β-Lactam verleiht. Gelegentlich wurde eine Resistenz von Stämmen gegenüber Aminoglykosiden (durch andere Mechanismen) berichtet.

Streptococcus spp. – sind grampositive, katalasenegative Kokken, die in der Gramfärbung als Ketten oder Paare erscheinen. Streptococcus-Spezies kommen häufig als Kommensalen auf Schleimhäuten vor und sind gelegentlich als transienter Bestandteil der Hautflora vorhanden. Streptokokken wurden in der Vergangenheit als β-hämolytisch oder nicht β-hämolytisch, pyogen (eiterbildend) oder nicht-pyogen gruppiert und auch nach dem Vorhandensein von spezifischen Oberflächenantigenen (z. B. Lancefield-Gruppierung) unterteilt. Die Lancefield-Gruppen A, B, C und G sind pyogen und die meisten sind auch β-hämolytisch. Davon kommen die Streptokokken der Gruppe A (die hauptsächlich von S. pyogenes vertreten wird) und die Streptokokken der Gruppe B (S. agalactiae) am häufigsten bei BSIs vor. Die nicht-pyogenen Streptokokken werden in fünf Gruppen unterteilt (Mitis-, Anginosus-, Salivarius-, Mutans- und Bovis-Gruppe). Die Mitis-, Anginosus- und Salivarius-Gruppen werden auch als Viridans-Streptokokken bezeichnet; diese Bakterien produzieren keine Lancefield-Antigene und sind alpha-hämolytisch oder nicht-hämolytisch. Viridans-Streptokokken sind auch relativ häufige Ursachen für BSIs und rufen 0,5 % der Sepsis-Fälle bei nicht-neutropenischen Patienten und bis zu 2 % bei neutropenischen Patienten hervor. S. pneumoniae wurde der Mitis-Gruppe zugeordnet, wird aber häufig als eigene, separate Gruppe betrachtet.

Streptococcus agalactiae (Gruppe B Streptococcus oder GBS) gehört zur Lancefield-Gruppe B und kann sowohl early-onset Erkrankungen von Neugeborenen, die durch Sepsis und Pneumonie innerhalb der ersten sieben Lebenstage gekennzeichnet sind, als auch late-onset Erkrankungen mit Meningitis und Sepsis in einem Alter von sieben Tagen bis drei Monaten verursachen. Bei erwachsenen Patienten umfasst das Spektrum der S. agalactiae-Infektionen BSI, Pneumonie, Meningitis und Endokarditis.

Streptococcus pneumoniae kolonisiert die oberen Atemwege und ist der am häufigsten isolierte Atemwegserreger bei der ambulant erworbenen Pneumonie. S. pneumoniae war in den USA im Jahr 2017 für etwa 31.000 invasive Infektionen verantwortlich und führte zu geschätzten 3.590 Todesfällen. In den USA sind zwei zugelassene multivalente Pneumokokken-Impfstoffe (PPV23 und PCV13) verfügbar, die für Neugeborene, Immungeschwächte und Personen über 65 empfohlen werden und dazu beitragen, das Risiko sowohl für eine invasive Erkrankung als auch eine Pneumokokken-Pneumonie um 50 – 80 % zu senken.

Streptococcus pyogenes (Gruppe A Streptococcus oder GAS) kolonisiert die menschliche Haut und die oberen Atemwege. Beide Bereiche sind Schwerpunkte für Infektionen und Hauptreservoirs für die Übertragung dieser grampositiven Bakterien dienen. S. pyogenes besitzt komplexe Virulenzmechanismen zur Vermeidung von Wirtsabwehr und ist verantwortlich für tiefe oder invasive Infektionen, insbesondere Blutstrominfektionen, Sepsis und tiefe Weichteilinfektionen.

Gramnegative Bakterien

Acinetobacter calcoaceticus-baumannii-Komplex-Erreger (A. baumannii, A. calcoaceticus, A. dijkshoorniae, A. nosocomialis (Genomspezies 13TU), A. pittii (Genomspezies 3) und A. seifertii) sind verwandte Acinetobacter-Spezies, die von manchen manuellen oder automatischen phänotypischen mikrobiellen Identifizierungssystemen nicht zuverlässig unterschieden werden können. Diese Erreger sind ubiquitär vorkommende, nicht fermentierende, gramnegative kokkoide
Stäbchen, die primär als opportunistische Pathogene fungieren und schwerkranke Patienten infizieren. Sie sind seltener Teil der natürlichen Hautflora. Nosokomiale Infektionen, die durch A. baumannii verursacht werden, nehmen an Häufigkeit zu. Multiresistente Stämme zeigen Resistenz gegen die meisten Antibiotikaklassen, einschließlich Carbapeneme. Verschiedene Carbapenem-hydrolysierende Metallo-β-Lactamasen können auch von diesen Bakterien getragen werden.

Bacteroides fragilis ist ein strikt anaerobes, gramnegatives, stäbchenförmiges Bakterium, das keine Sporen formt und zur Familie der Bacteroidaceae zählt. Die Bacteroides-Spezies, von der B. fragilis am häufigsten vorkommt, ist Teil der normalen Mikrobiota des menschlichen Dickdarms und dient dem Wirt als Symbiont, der für den Metabolismus und die systemische Immunität von wesentlicher Bedeutung ist. Jedoch kann sie schwere Infektionen hervorrufen, wenn sie in den Blutstrom oder das umliegende Gewebe gelangt. B. fragilis ist der häufigste Anaerobier, der bei BSIs nachgewiesen wird; dies liegt zum Teil an seinen potenten Virulenzfaktoren. Bacteroides-Spezies haben aufgrund ihrer intrinsischen Resistenz gegen verschiedene Klassen strukturell nicht verwandter Antibiotika die höchste Resistenzrate aller Anaerobier.

Enterobacterales – Die Ordnung der Enterobacterales umfasst sieben Familien (Budviciaceae, Enterobacteriaceae, Erwiniaceae, Hafniaceae, Morganellaceae, Pectobacteriaceae und Yersiniaceae), zahlreiche Gattungen und über 250 Spezies gramnegativer, fakultativ anaerober Stäbchenbakterien und kokkoiden Stäbchen. Einige Gattungen und Spezies in dieser Ordnung sind für den Menschen ungefährlich, viele sind medizinisch relevant und werden mit BSI und anderen Erkrankungen in Verbindung gebracht. Die Angehörigen der Familie der Enterobacteriaceae stellen zusammen mit Gattungen und Spezies von Morganellaceae und Yersiniaceae einige der am häufigsten nachgewiesenen Erregern bei Infektionen dar, die in Einrichtungen des Gesundheitswesens auftreten. Erwiniaceae, Hafniaceae und Budviciaceae treten weniger häufig auf, während Spezies von Pectobacteriaceae allgemein nicht von Menschen isoliert werden. Die Entstehung und Ausbreitung von
Antibiotikaresistenzen bei Enterobacteriaceae (und anderen Enterobacterales) verkompliziert die Behandlung einer BSI mit gramnegativen Bakterien. Eine Resistenz gegenüber Cephalosporinen der dritten und vierten Generation wird hauptsächlich durch die Produktion von β-Lactamasen mit vergrößertem Spektrum (ESBLs) und eine Überproduktion von AmpCβ-Lactamasen vermittelt. Obwohl die Mehrzahl der Enterobacteriaceae für Carbapeneme empfindlich bleibt, entwickeln und
verbreiten sich KPC-Typ-Carbapenemasen (Carbapenem-resistente Enterobacteriaceae; CRE) in bestimmten Regionen innerhalb der USA und weltweit. Mit der Entwicklung von genomischen Techniken ändert sich auch die bakterielle Taxonomie, und viele Gattungen, die zuvor als Enterobacteriaceae klassifiziert wurden, wurden 2016 neuen Familien zugeordnet. BioFire BCID2 Panel wurde entwickelt, um nahezu alle klinisch relevanten (und einige nicht relevanten) frühere
und aktuelle Spezies von Enterobacteriaceae sowie alle Familien und Gattungen von Enterobacterales zu identifizieren.

Enterobacter cloacae-Komplex-Erreger (Enterobacter cloacae, Enterobacter asburiae, Enterobacter hormaechei, Enterobacter kobei, Enterobacter ludwigii und Enterobacter mori) sind gramnegative, stäbchenförmige Bakterien. E. cloacae-Komplex-Erreger sind an zahlreichen nosokomiale Infektionen beteiligt, die sich durch ihre Schwere bei Intensivpatienten auszeichnen. Enterobacter spp. ist das am vierthäufigsten vorkommende gramnegative Pathogen in Blutkulturen in den USA (nach Klebsiella spp., E. coli und Pseudomonas aeruginosa), wobei E. cloacae die häufigste Spezies ist. Ein ähnlicher Trend konnte in Lateinamerika und Europa verzeichnet werden.

Escherichia coli sind gramnegative Bakterien, die zur natürlichen Darmflora von Mensch und Tier gehören. Obwohl die meisten Infektionen mit E. coli mit Erkrankungen des Magen-Darm-Trakts assoziiert sind, können bestimmte Stämme extraintestinale Infektionen sowohl bei gesunden als auch bei Immungeschwächten verursachen. Dazu gehören Harnwegsinfektionen, BSIs und Meningitis. Insgesamt sind E. coli-Infektionen für etwa 5,6 % der BSIs
verantwortlich. Wie bei anderen Enterobacteriaceae stellen auch die Extended-Spectrum-β-Lactamasen (ESBLs), einschließlich CTX-M und AmpC-β-Lactamasen sowie Klebsiella pneumoniae-Carbapenemase (KPC), ein signifikantes Antibiotika-Resistenzproblem dar. Zudem wurde die erst kürzlich entdeckte  plasmidvermittelte genetische Determinante mcr-1 primär in E. coli und anderen Enterobacteriaceae entdeckt. Dieses Gen markiert das Aufkommen von Stämmen, die gegen alle Antibiotika resistent sind.

Klebsiella aerogenes, früher als Enterobacter aerogenes bekannt, ist ein gramnegatives, fakultativ anaerobes stäbchenförmiges Bakterium. Hierbei handelt es sich um einen nosokomialen und opportunistischen Erreger, der im Allgemeinen im Gastrointestinaltrakt, im Urin und auf der Haut kolonisierter Patienten zu finden ist. Es kann über die Hände von Pflegepersonal übertragen werden und Bettpfannen und Urinale kontaminieren. Bestimmte antibiotische Behandlungen, Venenkatheter und/oder operative Verfahren sind allesamt Risikofaktoren für eine K. aerogenes-Infektion.

Klebsiella oxytoca ist ein aerobes gramnegatives, stäbchenförmiges Bakterium, das auf Schleimhautoberflächen (Nasopharynx und Darm) zu finden ist und in der Landwirtschaft vorkommt. Zu den opportunistischen Infektionen durch K. oxytoca gehören Weichteilinfektionen, Harnwegsinfektionen, Pneumonien und BSIs. Ein zunehmender Anteil von K. oxytoca-Isolaten bei Blutstrominfektionen weist eine Resistenz gegen Extended-Spectrum-β-Lactamen auf, insbesondere wenn es in der Vorgschichte eine antibiotische Therapie gab. Zusätzlich wurde eine CarbapenemResistenz bei nosokomialen Ausbrüchen von K. oxytoca beobachtet.

Die Klebsiella pneumonia-Gruppe umfasst drei Phylogruppen, die als eindeutige Spezies klassifiziert werden: K. pneumoniae (KPI), K. quasipneumoniae (KPII) und K. variicola (KPIII). Alle drei Spezies besitzen viele der gleichen Virulenzfaktoren und teilen biochemische und genetische Ähnlichkeiten, was es schwierig macht, K. quasipneumoniae und K. variicola klinisch oder durch Standardkulturmethoden von K. pneumoniae zu unterscheiden. Diese Erreger sind gramnegative, stäbchenförmige Bakterien, die zum Teil in der natürlichen Flora des menschlichen Mundes und der Haut vorzufinden sind. K. pneumoniae ist am häufigsten mit nosokomialen Infektionen bei älteren Menschen oder Menschen mit geschwächtem Immunsystem assoziiert. Klebsiella spp. sind opportunistische
Erreger, die ~8 % aller nosokomialen bakteriellen Infektionen in den Vereinigten Staaten und Europa ausmachen. Die Spezies der K. pneumoniae-Gruppe können das Klebsiella pneumoniae-Carbapenemase-Gen, blaKPC, tragen, das sie resistent gegenüber Carbapenem-Antibiotika macht, sowie verschiedene weitere Resistenzgene für unterschiedliche Antibiotikaklassen.

Proteus spp. werden häufig im klinischen Labor isoliert, wobei Proteus mirabilis die am häufigsten beobachtete Spezies ist. Die meisten Infektionen (ca. 85 %) gelten als ambulant erworben, es sind aber auch nosokomiale Ausbrüche aufgetreten. Eine Antibiotikaresistenz ist zu einem zunehmenden Problem bei Proteus-Infektionen geworden, wobei etwa 32 % der Isolate Extended-Spectrum-β-Lactamasen produzieren.

Salmonella spp. sind motile, gramnegative, fakultativ anaerobe Stäbchenbakterien, die mit Infektionen in Verbindung gebracht werden, die nach dem Verzehr von kontaminiertem Fleisch sowie kontaminierten Frischprodukten und gewerblichen Erzeugnissen auftreten. Salmonella-Stämme werden je nach Krankheitssyndromin typhoid und nicht typhoidunterteilt. Nicht typhoide Salmonella Stämme können von Tieren auf den Menschen und von Mensch zu
Mensch übertragen werden und verursachen meist gastrointestinale Infektionen. Ungefähr 5 % der Patienten mit einer gastrointestinalen Infektion, die durch nicht typhoide Salmonella verursacht wurden, entwickeln eine BSI (insbesondere dann, wenn eine Immunschwäche vorliegt). Typhoide Salmonella Stämme können hingegen nur von Mensch zu Mensch übertragen werden und verursachen typhoides Fieber, eine schwere BSI, die meist in Entwicklungsländern zu beobachten ist.

Serratia marcescens ist ein gramnegatives Bakterium das häufig als nosokomialer Erreger und Kolonisierer nachweisbar ist. S. marcescens ist die primär pathogene Spezies der Gattung Serratia. Sie ist aufgrund ihrer aufkommenden Antibiotikaresistenz gegen häufig verwendete Wirkstoffe wie β-Lactame, Aminoglykoside, Carbapeneme und Fluorchinolone besonders besorgniserregend. Nicht pigmentierte S. marcescens sind resistenter gegen Antibiotika und werden mit den meisten Ausbrüchen in Verbindung gebracht. Die Übertragung kann von Mensch zu Mensch, über medizinische Geräte, intravenöse Flüssigkeiten oder andere Lösungen erfolgen.

Haemophilus influenzae ist ein ausschließlich beim Menschen nachweisbares gramnegatives kokkoides Stäbchen, das als Teil der natürlichen Flora im Oropharynx vorkommen und bei Vordringen in die unteren Atemwege Infektionen verursachen kann. H. influenzae-Stämme werden abhängig vom Vorhandensein oder Fehlen eines kapsulären Polysaccharids in zwei Gruppen unterteilt. Kapsuläre Stämme werden weiter in sechs Serotypen eingeteilt (a bis f). Vor der weit verbreiteten
Verwendung der H. influenzae-Typ b (Hib)-Konjugatimpfstoffe war Hib die Ursache für > 80 % aller invasiven H. influenzaeInfektionen, vor allem bei Kindern unter fünf Jahren. In Gebieten, wo routinemäßig geimpft wird, wird der größte Teil der invasiven H. influenzae-Infektionen von nicht-typisierbaren Stämmen verursacht und betrifft in erster Linie Kinder unter einem Jahr, sowie ältere Menschen, mit einer Sterblichkeitsrate von 13 bis 20 %52. Etwa 20–35 % der isolierten Stämme sind gegen Amoxicillin resistent.

Neisseria meningitidis (bekapselt) ist ein schwer anzuzüchtender, aerober, gramnegativer Diplokokkus, der häufig von asymptomatischen Trägern über Schleim oder Tröpfcheninfektion verbreitet wird. Man unterscheidet zwölf unterschiedliche Serogruppen von bekapseltem N. meningitidis (A, B, C, H, I, K, L, X, Y, Z, W135 und 29E). Die Serotypen B, C und Y sind in entwickelten Ländern vorherrschend, die Serogruppe A ist im Rest der Welt vorherrschend. Diese Serotypen sind durch eine
Polysaccharidkapsel gekennzeichnet, die das Überleben der Bakterien im menschlichen Wirt begünstigt. N. meningitidis ist die einzige Spezies von Neisseria, die eine Kapsel produziert. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass ~16 % der N. meningitidis-Bakterien nicht bekapselt sind. Diese Stämme finden sich häufig als Kommensalen im Nasenrachenraum und werden als nicht virulent angesehen. Eine BSI mit N. meningitidis ist mit Fieber und einem charakteristischen hämorrhagischen Ausschlag assoziiert, der vorübergehend sein kann. Die Erkrankung kann extrem schnell fortschreiten (< 24 Stunden) mit Hypotonie, Multiorganversagen, Schock, peripherer Ischämie und dem Verlust von Gliedmaßen. Die Mortalitätsrate liegt ungefähr bei 5–10 %.

Pseudomonas aeruginosa ist ein opportunistischer, gramnegativer Erreger, der nur selten eine Erkrankung bei gesunden Individuen verursacht, aber bei Patienten mit Brandwunden, bösartigen Tumoren, einer Immunschwäche oder bei Frühgeborenen eine Sepsis verursachen kann. P. aeruginosa ist eine Hauptursache für nosokomiale Infektionen und für 10 % aller Krankenhausinfektionen verantwortlich. Die Sterblichkeitsraten einer P. aeruginosa-BSI liegen bei über 20 % und können
bei Patienten auf Intensivstationen und bei Brandopfern bis zu 50 % betragen. P. aeruginosa ist gegenüber einer begrenzten Anzahl von Antibiotika empfindlich (antipseudomonale Penicilline und Cephalosporine, Carbapeneme, Fluorchinolone und Ciprofloxacin). Zudem werden multiresistente (MDR) P. aeruginosa-Infektionen zu einem zunehmenden Problem in Krankenhäusern.

Stenotrophomonas maltophilia ist ein gramnegativer, obligat aerob wachsender Erreger. Das stäbchenförmige Umweltbakterium ist häufig auf Pflanzenwurzeln, bei Tieren, auf Nahrungsmitteln und im Wasser zu finden. Als opportunistischer Erreger ist es für Gesunde typischerweise nicht pathogen. S. maltophilia kann sowohl Kinder als auch Erwachsene infizieren. Krankenhausinfektionen sind vor allem Immungeschwächte mit einer hohen Morbidität und Mortalität assoziiert. Zudem wurden von Patienten, die häufig eine Komorbidität (Trauma, zentraler Venenkatheter, vorherige Einnahmevon Antibiotika, bösartiger Tumor, HIV-Infektion usw.) aufwiesen, ambulant erworbene Infektionen mit S. maltophilia berichtet. Polymikrobielle Infektionen mit S. maltophilia und P. aeruginosa wurden in den Atemwegen von Patienten mit Mukoviszidose beobachtet. S. maltophilia wurde auch zusammen mit KoNS sowie Corynebacterium-Spezies, PseudomonasSpezies, Acinetobacter-Spezies und Candida-Spezies in Blut und Gewebe von Patienten nachgewiesen, die sich einer hämatopoetischen Stammzellentransplantation unterzogen hatten. S. maltophilia ist gegenüber vielen Antibiotika-Klassenresistent.

Hefe

Candida-Spezies sind Hefen, die ubiquitär in der Umwelt vorkommen sowie als Bestandteile der normalen Mikrobiota des Menschen, insbesondere im Verdauungstrakt und auf Schleimhäuten. Diese Pilze sind wichtige Verursacher von opportunistischen nosokomialen Infektionen, die von oberflächlich (z. B.Mundsoor) zu systemisch (z. B. BSI) reichen. Candida spp. stehen an vierter Stelle der häufigsten Ursachen für BSIs und wurden in einer großen US-Studie in etwa 10 % aller Fälle nachgewiesen. Die Sterblichkeitsrate bei Candida-Blutstrominfektionen liegt bei etwa 40 %, sie kommen häufig in Kombination mit anderen Bakterien oder einer zweiten Candida spp. vor64. Die fünf häufigsten Spezies, die BSIs verursachen, sind C. albicans, C. glabrata, C. parapsilosis, C. tropicalis und C. krusei. Zudem wurde vor Kurzem C. auris, ein neu auftretender Pilz, nachgewiesen, der ebenfalls BSIs hervorrufen kann.

C. albicans war zwischen 1997 und 2003 für über 65 % aller Candida-BSI-Fälle in Nordamerika, Lateinamerika, Europa, Asien und dem Mittleren Osten verantwortlich66. Unter den non-C. albicans-Spezies, ist C. glabrata die häufigste Ursache von BSIs in den USA, während C. parapsilosis und C. tropicalis in anderen Ländern häufiger vorkommen. Candida krusei findet man als Erreger bei hämatoonkologischen Patienten sowie bei Empfängern von Blut und Knochenmarktransplantationen bekannt. Er ist für 2–4 % aller Candida-BSIs verantwortlich, mit einer ähnlichen Mortalität wie C. albicans (20–40 %). Weniger häufige Candida-Spezies können bei Verwendung von kulturellen Anzuchtverfahren sowie mit manchen molekularbiologischen Verfahren als eine der fünf häufigsten Spezies fehlidentifiziert werden. Mit dem Aufkommen der Massenspektrometrie mittels MALDI-TOF-Technologie wurden vielversprechende Ergebnisse für die Identifizierung von Hefen erzielt. Das Fehlen von Massenspektrometrie-Spektren von nah verwandten Spezies und ungewöhnlichen Spezies aus geeigneten Referenzstämmen begrenzt jedoch die Möglichkeiten der MALDI-TOF-MS-Datenbank, diese Spezies genau zu identifizieren.

Candida auris wurde erstmals 2009 als Isolat aus dem äußeren Ohrkanal eines Patienten aus Japan beschrieben. Diesem Bericht folgten 2011 in Südkorea die ersten drei Fälle einer nosokomialen BSI, die durch C. auris verursacht wurde. Ein von den US-amerikanischen Zentren für Seuchenkontrolle und -prävention (Centers for Disease Control and Prevention bzw. CDC) geleitetes Gemeinschaftsprojekt beschrieb Mehrfachresistenzen von C. auris sowie seine globale Ausbreitung als
nosokomialer Erreger: 93 % der 54 Studienisolate waren gegenüber Fluconazol, dem Standard-Medikament bei Pilzinfektionen in vielen Ländern, resistent. 41 % waren resistent gegenüber zwei Klassen von Pilzmedikamenten, und 4 % waren resistent gegenüber drei Klassen72. Die Komplexität seiner Multiresistenz geht einher mit der Schwierigkeit, C. auris anhand von routinemäßigen (nicht molekularen) Labormethoden zu identifizieren.

Cryptococcus neoformans/gattii sind Pilze, die im Erdboden und in Vogelkot zu finden sind und durch Inhalation und hämatogene Streuung in Gehirn und Hirnhäute pathogen werden. C. neoformans gilt als opportunistischer Erreger immungeschwächter Personen. Es ist die AIDS-definierende Erkrankung bei bis zu 50 % aller AIDS-Patienten. C. gattii-Infektionen sind relativ selten, scheinen jedoch zuzunehmen. Auch wenn sie für gewöhnlich mit tropischem und subtropischem
Klima assoziiert werden, sind C. gattii-Infektionen seit den 90er Jahren in British Columbia, Kanada, im Pazifischen Nordwesten der USA, im Nordosten der USA und in Europa berichtet worden. Außer bei Personen mit eingeschränkter Funktion des Immunsystems, kann C. gattii auch bei Immunkompetenten Erkrankungen hervorrufen, insbesondere bei Personen mit Vorerkrankungen.

Gene für Antibiotikaresistenzen

CTX-M ist eine Klasse-A-Lactamase (ESBL) mit erweitertem Spektrum, die aus einer Mobilisierung chromosomaler (bla)-Gene von Kluyvera spp. stammt und Resistenz gegenüber einem breiten Spektrum von Cephalosporinen verleiht. Diese Gruppe von β-Lactamasen kann durch Plasmide übertragen werden. Das blaCTX-M-Gen kann in mehreren Kopien pro Zelle in einer Vielzahl von gramnegativen Wirten gefunden werden. Phylogenetische Analysen von CTX-M beschreiben fünf Hauptlinien oder Phylogruppen (CTX-M-Gruppen 1, 2, 8, 9 und 25) und über 200 Typen oder Varianten. CTX-M ESBLs kommen vorwiegend in der Familie der Enterobacteriaceae vor. Sie wurden aber auch in anderen nicht-enterischen gramnegativen Bakterien wie Pseudomonas aeruginosa, Stenotrophomonas maltophilia, Acinetobacter baumannii, Vibrio spp. und Aeromonas spp. gefunden. CTX-M-Enzyme haben in den letzten zehn Jahren andere ESBLs, einschließlich TEM- und SHVESBL-Varianten, hinsichtlich ihrer Prävalenz überholt.

IMP-β-Lactamasen sind plasmidbasierte Metallo-β-Lactamasen (MBLs) der Ambler-Klasse B1 MBLs. Es gibt mehr als 80 unterschiedliche IMP-Typen , welche das Potenzial haben, in unterschiedlichem Maß eine Antibiotikaresistenz gegenüber Breitband-Lactame wie Carbapeneme, Cephamycine und Oxymino-Cephalosporine zu verleihen, wobei MBLs fast alle β-Lactame hydrolysieren und damit unwirksam machen, woraus eine bakterielle Resistenz gegen Antibiotikaklasse resultiert. Das bla-IMP-Gen wurde in Serratia marcescens, Klebsiella pneumoniae, P. aeruginosa, Escherichia coli und Enterobacter cloacae-Stämmen nachgewiesen.

KPC – Das Klebsiella pneumoniae-Carbapenemase-Gen (blaKPC oder hier als KPC bezeichnet) verleiht gegenüber der Carbapenem-Klasse von β-Lactamen Resistenz und gilt derzeit als die häufigste und am schnellsten verbreitetste Carbapenemase in den USA. KPCs befinden sich häufig auf mobilen genetischen Elementen und haben das Potential, sich von Erreger zu Erreger auszubreiten. Obwohl ursprünglich aus Klebsiella pneumoniae isoliert, hat sich das Gen inzwischen auf andere
Gattungen/Spezies wie Acinetobacter, Pseudomonas, Enterobacter, Serratia, Salmonella, Escherichia coli, Klebsiella oxytoca und andere Enterobacteriaceae ausgebreitet. Es gibt über 40 bekannte KPC-Varianten (nummeriert bis KPC-46), wobei die am häufigsten isolierten Typen KPC-2 und KPC-3 sind (www.bldb.eu). Carbapenem-resistente Enterobacteriaceae (CRE) sind im Krankenhaus zunehmend wichtige Krankheitserreger. Für CRE gibt es begrenzte  Behandlungsmöglichkeiten, zudem sind sie mit einer hohen Mortalitätsrate assoziiert. Am stärksten gefährdet sind Patienten, die über längere Zeit Antibiotika
verabreicht bekommen, sowie Patienten mit Verweilvorrichtungen (z. B. Beatmungsgeräte, Harnkatheter oder intravenöse Katheter). Ein Nachweis von KPCs mittels phänotypischer Empfindlichkeitstests (z. B. MIC-Breakpoints oder Modifizierter Modified Hodge Test) ist sehr schwierig, nicht nur, weil es andere Mechanismen der Carbapenemresistenz gibt, sondern auch, weil die KPC-Aktivität von mehreren Mechanismen reguliert wird, die in vitro möglicherweise nicht exakt festgestellt werden
können, was zu einem falschen Antibiogramm führt. Als Alternative werden zunehmend molekularbiologische Verfahren (z. B. PCR) verwendet, um KPC-Gene in klinischen Isolaten gezielt nachzuweisen.

mcr-1 – Die plasmidbasierte, mobile Resistenzgen mcr-1 ist ein gesundheitspolitisch zunehmend wichtiger werdender Marker. Sie ist mit erhöhten MICs gegenüber Colistin assoziiert, einem Reserve-Antibiotikum für Infektionen mit multiresistenten Erregern. Bisher wurden in verschiedenen Enterobacteriaceae insgesamt neun homologe mcr-Gene nachgewiesen (mcr-1 bis mcr-9). Das mcr-1-Gen wurde erstmals 2015 in E. coli (Stamm SHP45) von einem Schwein in China beschrieben.
pHNSHP45, das mcr-1-tragende Plasmid kann nicht nur in hohen Raten zwischen E. coli-Stämmen übertragen werden, sondern auch auf andere Enterobacteriaceae. Mcr-Gene kodieren für Phosphoethanolamin-Transferasen, welche einen Phosphoethanolamin-Rest auf das bakterielle Lipid A übertragen und damit seine Affinität für Colistin und einhergehende Polymyxine reduzieren.

mecA/C – Methicillinresistente (MR) Staphylokokken geben sowohl bei im Krankenhaus erworbenen als auch ambulant erworbenen Infektionen Grund zur Besorgnis. Für diese Infektionen gibt es nur wenige Therapiemöglichkeiten, da die Bakterien sowohl gegen natürliche als auch gegen halbsynthetische β-Lactam-Antibiotika (z. B. Oxacillin/Methicillin) resistent sind10. Der primäre Mechanismus der Methicillinresistenz ist der Erwerb des mecA-Gens, das ein Penicillin-bindendes Protein (PBP2a) mit geringer Affinität zu β-Lactamen kodiert. Das mecA-Gen befindet sich auf einem chromosomal integrierten mobilen genetischen Element, dem Staphylokokken-Kassetten-Chromosom mec (SCCmec). Im Jahr 2011 wurde in Europa eine SCCmec-Kassette vom Typ XI mit einem divergierenden mecA-Homolog (mecC) identifiziert, das ebenfalls eine Methicillinresistenz verleiht.

mecA/C und MREJ (MRSA) – Die SCCmec-Kassette wird in eine bestimmte Region im Staphylococcus-Genom integriert. In S. aureus erzeugt diese Insertion MREJ (SCCmec Right-Extremity Junction). Ein molekulabiologischer Nachweis dieser Verbindungsregion ermöglicht die spezifischen Identifizierung eines die SCCmec-Kassette tragenden S. aureus. Der kombinierte molekularbiologische Nachweis von mecA/C, MREJ und S. aureus deutet auf MRSA hin. Allerdings kann
S. aureus SCCmec tragen, welches das mecA/C-Gen bereits verloren hat (eine „leere Kassette“, schätzungsweise 3,9–5 % der Methicillin-sensitiven S. aureus); ein solcher Stamm wäre Methicillin-empfindlich, könnte jedoch durch molekularbiologische Methoden fehlidentifiziert werden, wenn eine weitere Staphylococcus spp. ko-detektiert wird, welche das mecA/C-Gen trägt. Die Verbindungsstelle oder der Insertionspunkt der SCCmec-Kassette kann zu einer Vielzahl von MREJTypen (i-xxi) führen.

NDM – Die Neu-Delhi-Metallo-β-Lactamase (NDM) ist ein plasmidvermitteltes Enzym, das Resistenz gegen alle gängigen β-Lactam-Antibiotika, mit Ausnahme von Aztreonam, verleiht. Es gibt 40 verschiedene NDM-Typen, die in einer Vielzahl von gramnegativen Spezies vorkommen können, wobei NDM-1 weltweit anzutreffen ist. NDM hat sich in Enterobacteriaceae und anderen gramnegativen Bakterien rasch verbreitet102–106. Die für NDM kodierenden Plasmide sind leicht übertragbar und
in der Lage, sich neu zu arrangieren, was auf eine ausgedehnte Transmission und Plastizität unter den Bakterienpopulationen hindeutet. Multiresistente NDM-produzierende Bakterien sind heute die am weitesten verbreiteten Carbapenemase-Produzenten in Europa. Es wird erwartet, dass sich dieser Trend weltweit fortsetzt.

OXA-48-ähnlich ist eine Oxacillinase (OXA)-β-Lactamase, die Teil einer Gruppe von primär plasmidvermittelten Enzymen darstellt, die Resistenz gegen Penicilline, Cephalosporine und Carbapeneme verleihen. Das blaOXA-48-Gen und seine Varianten wurden in verschiedenen gramnegativen Bakterien der Enterobacteriaceae-Familie identifiziert. OXA-48 hydrolysiert Penicilline auf hohem Niveau, Carbapeneme auf niedrigem Niveau mit höherer Aktivität gegen Imipenem als Meropenem und zeigt eine sehr schwache Aktivität gegen Cephalosporine mit erweitertem Spektrum. Mehrere OXA-48-ähnliche Varianten behalten die hydrolytischen Eigenschaften und das Substratprofil von OXA-48 (-162, -181, -199, -204, -232, -244, -245, -252, -370, -484, -505, -514, -515, -519, -546, -547 und -566). Andere Varianten behalten ihre Aktivität gegen Cephalosporine mit erweitertem Spektrum, verfügen jedoch nicht über die Carbapenemase-Aktivität von OXA-48 (-163, -247,
-405, -436, -438, -439, -517, -535, -538, -548, -549, -550, -551, -552, -553, -567 und -731).

vanA/B – Die Vancomycin-Resistenz in Enterococcus spp. wird durch die Gene vanA und vanB verliehen. Die Prävalenz von Vancomycin-resistenten Enterokokken (VRE) hat rasch zugenommen, bei E. faecium sind 60% der Blutstromisolate VRE und bei E. faecalis 2%t3,11. Eine Infektion mit VRE erhöht die Sterblichkeit auf 75 %, im Vergleich zu 45 % bei Infektionen mit einem empfindlichen Stamm. Bis heute wurden neun Gencluster identifiziert, die mit Vanomycinresistenz assoziiert sind
(vanA, vanB, vanC, vanD, vanE, vanG, vanL, vanM und vanN), wobei vanA und vanB am häufigsten in klinischen Isolaten vorkommen. Sowohl die vanA- als auch die vanB-Gencluster liegen auf mobilen genetischen Elementen (Transposons) und können sich entweder auf dem Chromosom oder auf einem Plasmid befinden. Enterokokken, die vanA oder vanB tragen, sind resistent gegen hohe Dosen von Vancomycin. Isolate, die vanA tragen, sind auch resistent gegen hohe Dosen von
Teicoplanin.

VIM – Verona-Integron-codierte Metallo-β-Lactamase (VIM) ist integron-codierte Carbapenemase. Es gibt Berichte über die Plasmid- und Chromosomenlokalisation des blaVIM-Integron, jedoch ist die Mehrheit der blaVIM-Allele auf Plasmiden vorzufinden. Es gibt über 60 verschiedene VIM-Typen. VIMs finden sich hauptsächlich in gramnegativen Bakterien, einschließlich Enterobacterales, wobei die große Mehrheit mit verschiedenen Arten von Pseudomonas assoziiert ist.

Grenzen des Verfahrens

  • FilmArray BCID ist als Hilfe bei der Diagnose spezifischer Verursacher von Bakteriämie und Fungämie indiziert, und die Ergebnisse sollten in Verbindung mit anderen klinischen und Laborbefunden verwendet werden.
  • Positive FilmArrayErgebnisse schließen keine Koinfektion mit Organismen aus, die nicht im Blutkultur-Identifikations-Panel enthalten sind.
  • FilmArray BCID ist nicht dazu gedacht, eine Bakteriämie- oder Fungämie-Behandlung zu überwachen.
  • Eine Subkultivierung von positiven Blutkulturen ist nötig, um Organismen für Anfälligkeitsuntersuchungen und epidemiologische Typisierung zu gewinnen, um Organismen in der Blutkultur zu bestimmen, die vom FilmArray BCID Panel nicht nachgewiesen werden, und für die Bestimmung einiger Staphylococcus-, Enterococcus-, Streptococcus- und Enterobacteriaceae-Spezies, die von den Blutkultur-Identifikations-Panel-Assays nicht spezifisch identifiziert werden.
  • Das FilmArray BCID Panel kann gemischte Kulturen möglicherweise nicht unterscheiden, wenn zwei oder mehr Spezies derselben Gattung oder Organismengruppe in einer Probe vorhanden sind (z.B. S. aureus und S. epidermidis).
  • Dieses Produkt sollte nicht verwendet werden, um Blutkulturmedien zu testen, die Aktivkohle enthalten. Aktivkohle-haltige Medien können nicht-lebensfähige Organismen und/oder Nukleinsäure in Anteilen enthalten, die vom Panel nachgewiesen werden können.
  • Das FilmArray BCID Panel enthält keine Assays für obligat anaerobe Mechanismen, die in Blutkultur nachgewiesen werden könnten.

Genetische Determinanten für eine Antibiotika-Resistenz:

  • Das nachgewiesene Antimikrobiotikumresistenzgen kann, muss jedoch nicht mit dem Wirkstoff assoziiert sein, der für die Erkrankung verantwortlich ist.
  • Negative Ergebnisse für diese speziellen Antimikrobiotikumresistenzgen-Assays zeigen keine Anfälligkeit an, da mehrere Mechanismen existieren, die eine Resistenz gegen Methicillin, Vancomycin und Carbapeneme bewirken.

Weiterführende Untersuchungen

Methode

Methodenbeschreibung
Methode
Multiplex-PCR
Gerät
biofire

SOP

Literatur

  • BioFire, FilmArray Blood Culture Identification (BCID) Panel, Benutzerhandbuch