Normal respiratorisk mikrobiota vid hälsa och sjukdom

allvarliga luftvägsinfektioner är en risk för alla sjukhuspatienter, men är särskilt vanliga på intensivvårdsavdelningen (ICU). Patienter som är inlagda på (ICU) har större risk att utveckla nosokomial lunginflammation än patienter som är inlagda på andra avdelningar på sjukhuset, och ventilerade patienter har en 3-10 gånger ökad risk att utveckla nosokomial lunginflammation jämfört med dem som inte är ventilerade. Detta beror delvis på att många ICU-patienter behöver ventilatorstöd för att hjälpa till med blockerade vägar eller andra tillstånd som hindrar dem från att andas på egen hand. Ventilation innebär att placera ett endotrakealt rör ner i luftröret för att leverera syre direkt till lungorna, vilket är en livräddande procedur men inte en utan risker. Av många anledningar är mekaniskt ventilerade patienter särskilt mottagliga för att utveckla lunginflammation. I själva verket är lunginflammation den näst vanligaste nosokomiala infektionen som påverkar kritiskt sjuka patienter på ICU.

Ventilatorassocierad lunginflammation och rollen för Normal Andningsflora

patienter löper högst risk att utveckla ventilatorassocierad lunginflammation (VAP) under de första 48 timmarna efter att ett endotrakealt rör har placerats. Placeringen av röret stör den normala anatomin i luftvägarna och förhindrar att patienten sväljer, hostar eller rensar slem och andra utsöndringar normalt. Eftersom dessa utsöndringar samlas i orofarynxen kan bakterier som lever i luftvägarna börja ackumuleras längs endotrakealtuben. Om patienten aspirerar dessa bakterier kan de orsaka infektion i lungorna.

skildring av endotrakealtubplacering hos en kritiskt sjuk patient.
skildring av endotrakealtubplacering hos en kritiskt sjuk patient.

organismer som normalt lever i luftvägarna kan hamna i samma organismer som orsakar lunginflammation hos dessa patienter. Att förstå att en enda organism kan vara antingen normal mikrobiota eller en patogen uppmuntrar mikrobiologen och läkaren att överväga andra viktiga faktorer när man gör en VAP-diagnos, såsom vilka organismer som utgör normal andningsflora och vad som gör vissa medlemmar av andningsmikrobioten mer patogena än andra.

kommensala organismer har Potential att orsaka skada

liksom alla mänskliga hud-och slemhinneytor koloniseras luftvägarna med kommensala bakterier som skyddar värden från sjukdom, ökar epitelcellförnyelsehastigheter och främjar produktion av mukosala immunoglobuliner. Svårigheten att diagnostisera orsaken till VAP kommer från det faktum att många av dessa organismer har potential att orsaka sjukdom. Är organismer närvarande helt enkelt kolonisera endotrakealtuben och omgivande luftvägar utan att orsaka skada, eller är de orsaken till infektion? Tabell 1 listar de organismer som oftast isoleras från luftvägarna och de roller de kan spela i både ofarlig kolonisering och sjukdom.

Detektionsställe Organism / betydelse
orofarynx och nasofarynx

Grupp C eller G streptokocker

  • representerar oftast kolonisering, men kan orsaka isolerade fall och utbrott av symptomatisk faryngit.

Grupp A streptokocker

  • koloniserar upp till 20% av barnen.
  • mindre vanligt: orsakar faryngit eller lokaliserade luftvägsinfektioner.
  • förhållandet mellan Grupp A Streptococcus invasiv sjukdom och svalgkolonisering är inte klart.

Streptococcus pneumoniae

  • ett stort intervall (6% till 100%) av spädbarn och småbarn koloniseras.
  • cirka 25% av barnen mellan 3 månader och 4 år koloniseras och 5-10%% av äldre och yngre människor.
  • kan bestå i veckor till månader på denna webbplats.
  • Växande S. pneumoniae från en kultur av orofarynx / nasofarynx har ingen betydelse, men cirka 15% av barnen kommer att utveckla kliniska infektioner inom en månad efter att ha fått en ny stam.
  • ett barn som utvecklar en viral övre luftvägsinfektion medan koloniserad kan utveckla akut otitis media eller bihåleinflammation.

Nontypeable Haemophilus influenzae och Moraxella catarrhalis

  • en stor andel spädbarn och småbarn koloniseras.
  • tillväxt av dessa organismer från en kultur av orofarynx/nasofarynx har ingen betydelse, men barn med övre luftvägsinfektioner kan utveckla sekundära infektioner som otitis media eller bihåleinflammation om de koloniseras.

Neisseria meningitidis

  • 5 till 30% av befolkningen koloniseras, med den högsta andelen som representerar Ungdomar och unga vuxna.
  • att odla denna organism från en odling av orofarynx eller nasofarynx har ingen betydelse, men kolonisering kan leda till bakteriemi, hjärnhinneinflammation eller septisk artrit.
nedre luftvägarna

Streptococcus pneumoniae

  • vanlig förorening från övre luftvägarna (där detta är en koloniserande organism), men också en vanlig orsak till nedre luftvägssjukdom. Betydelsen av närvaron av denna organism i kulturen kommer starkt att förlita sig på den kliniska bilden, annan diagnostisk testning och övervägande i kulturen.

Staphylococcus aureus

  • ungefär en tredjedel av vuxna koloniseras med S. aureus i sina övre luftvägar. Denna organism är en av de vanligaste orsakerna till VAP, och allvarlig sjukdom med S. aureus föregås nästan alltid av kolonisering.

Nontypeable Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis och Enterococcus arter

  • orsakar sällan lägre luftvägsinfektioner eller VAP. Om de odlas i kultur från nedre luftvägarna är det troligt att de representerar förorening från kolonisering av övre luftvägarna.

Enterobacteriaceae och Nonfermenting gramnegativa baciller

  • dessa organismer är bland de vanligaste orsakerna till VAP.
  • kolonisera övre luftvägarna hos barn som har varit i intensivvård eller har fått frekventa antibiotikakurser. Dessa kan bli den nya” normala mikrobiota ” av ventilerade barn i ICU och deras närvaro i kulturen kan inte alltid indikera infektion.
  • betydelsen av dessa organismer i kulturen är starkt beroende av den kliniska bilden, annan diagnostisk testning och övervägande i kulturen.
alla Luftvägsställen

viridans grupp streptokocker, icke-hemolytiska streptokocker, koagulasnegativa stafylokocker, icke-patogena Neisseria-arter, Corynebacterium-arter, Lactobacillus-arter, Micrococcus-arter, Stomatococcus-arter och Bacillus-arter

  • som ingår i normal mikrobiota i övre luftvägarna och inte förknippas med klinisk sjukdom.

Tabell 1. De vanligaste isolerade organismerna från luftvägarna och deras betydelse.

många respiratoriska patogener lever normalt i värden utan att orsaka sjukdom. Att identifiera en av dessa organismer som orsak till infektion måste göras i samband med kliniska tecken och symtom på lunginflammation*. Behandling av alla organismer som identifieras från luftvägskulturer kan leda till överanvändning av antibiotika och uppmuntra utvecklingen av antibiotikaresistenta organismer. Vad gör dessa till synes normala bakterier så farliga, och hur kan de leva inom människor och inte orsaka sjukdom för det mesta, men ibland orsaka dödliga infektioner? Det är viktigt att förstå hur några av de vanligaste orsakerna till lunginflammation övergång från kolonisatorer till opportunistiska patogener. Nedan finns 3 stora bakterier associerade med VAP och de egenskaper som tillåter dem att göra det.

 Gram fläck av andningsprov från en patient utan lunginflammation
Gram fläck av andningsprov från en patient utan lunginflammation

källa: foto med tillstånd av A. Prinzi.

Streptococcus pneumoniae som en patogen i nedre luftvägarna

Streptococcus pneumoniae är en normal kolonisator i luftvägarna, men det är den främsta orsaken till lunginflammationsdödlighet globalt. Världshälsoorganisationen (WHO) uppskattar att denna organism är ansvarig för att döda en halv miljon barn över hela världen varje år.
Virulensegenskap: Polysackaridkapsel.

  • hjälper bakterien att undvika värdförsvar.
  • kapsel, som är negativt laddad, gör att bakterien kan undvika att fastna i slemhinnor, nå och fästa vid epitelceller.

Virulensegenskap: ytproteiner (såsom hyaluronatlyas)

  • uppmuntra och främja bindning.
  • främja biofilmproduktion så att fler organismer kan fästa och sprida sig.

om kolonisera S. pneumoniae-organismer får ta sig in i nedre luftvägarna, som ett resultat av anatomisk störning som ett endotrakealt rör, primär virusinfektion såsom influensa eller aspiration, bakterierna använder en mängd olika patogena faktorer för att fästa vid alveolära celler och antända ett inflammatoriskt värdrespons, vilket resulterar i lunginflammation.

 Mucoid S. pneumoniae kolonier på en blodagarplatta. Mucoidutseendet beror på särskilt riklig kapselproduktion i denna stam av S. pneumoniae.
Mucoid S. pneumoniae kolonier på en blodagarplatta. Mucoidutseendet beror på särskilt riklig kapselproduktion i denna stam av S. pneumoniae.

Pseudomonas aeruginosa som patogen i nedre luftvägarna

Pseudomonas aeruginosa är inte vanligtvis en del av mikrobiota i luftvägarna, men det kan bli en kolonisator hos patienter som har lagts in på sjukhuset under en längre tid. Detta gäller också för andra gramnegativa stavar inklusive Enterobacterales. Hos en sjukhuspatient, särskilt en intuberad patient, är det inte säkert att anta att närvaron av P. aeruginosa i en respiratorisk kultur motsvarar automatiskt infektion. Som sagt, hos patienter med bekräftad VAP är P. aeruginosa den vanligaste bakteriella orsaken. Om P. aeruginosa är den dominerande organismen som växer i en trakeal aspiratkultur från en ventilerad patient med symptom på lunginflammation, är det sannolikt den orsakande patogenen.
effekten P. aeruginosa har på en intuberad patient kommer att variera beroende på serotyp:

  • isolat med serotyperna O6 och O11 koloniserar människor oftare än andra serotyper men 60% av patienterna löser VAP-infektioner med dessa serotyper.
  • serotyper O1 och O2 är mindre vanliga och är associerade med högre dödlighet.

patogeniciteten hos P. aeruginosa är mycket komplex, och organismen använder flera mekanismer för att fästa vid levande och icke-levande ytor. Dess många vidhäftningsegenskaper tillåter P. aeruginosa att bilda biofilmer, särskilt på medicintekniska produkter; biofilmbildning på endotrakeala rör ökar patientens risk att förvärva VAP om organismen rör sig in i lungorna.

Staphylococcus aureus som en patogen i nedre luftvägarna

nästan en tredjedel av vuxna koloniseras med Staphylococcus aureus i deras andningsvägar. Medan många människor aldrig kommer att utveckla komplikationer som ett resultat av deras S. aureus kolonisering, vuxna som koloniseras och intuberas har en 15-faldig större risk att utveckla S. aureus lunginflammation jämfört med dem som inte koloniserades. Dessutom är S. aureus ansvarig för >20% av VAP-fallen, varav 50% orsakas av MRSA.
virulens drag: bakteriella ytproteiner, särskilt Protein A, är väsentliga för att organismen ska kunna orsaka lunginflammationsrelaterad dödlighet.
även om dessa siffror är skrämmande är det viktigt att komma ihåg att en stor del av befolkningen koloniseras med denna organism, och närvaron av den i kulturen antyder inte omedelbart infektion.

respiratoriska Kommensaler som patogener: allt som beaktas

relationerna mellan människor och bakterier är oerhört komplexa. Normal respiratorisk mikrobiota kan spela en nyckelroll i människors hälsa, men kan också spela en roll i allvarlig andningssjukdom. Att förstå dessa relationer kan hjälpa den kliniska mikrobiologin och infektionssjukdomssamhället att bättre förstå hur man kan dechiffrera diagnostiska resultat när det gäller sjukhusförvärvad lunginflammation.
* Hur kan en klinisk mikrobiolog ställa en diagnos i samband med kliniska tecken och symtom? Var noga med att fånga nästa artikel i denna serie som kommer att diskutera de utmaningar och fördelar med lunginflammation diagnostik.

ovanstående representerar författarens åsikter och återspeglar inte nödvändigtvis yttrandet från American Society for Microbiology.



+