Respiratory Tract Infections: Aspects of Aetiology, Virulence, and Communicable Disease Control

Abstract

The paediatric nasopharyngeal flora is regarded as the largest reservoir for Streptococcus pneumoniae, and the carrier state is always antecedent to infection and a prerequisite for dispersion of these bacteria. Pneumococci are the predominant aetiology of bacterial respiratory tract infections and a major cause of morbidity and mortality, in the most severe cases due to invasive pneumococcal disease (IPD; mainly sepsis and meningitis).The development and spread of resistant pneumococci are facilitated in day care centres (DCCs), which constitute an optimal environment for these processes. In Sweden, penicillin non-susceptible pneumococci (PNSP) have remained relatively uncommon,an important aspect considering that penicillin is the drug of choice for respiratory tract infections. When a tendency towards increasing PNSP was noted in Skåne County in southern Sweden, a DCC intervention program including screening started when an attending child has been found to be PNSP carrier. To restrict dispersion, all carriers were suspended from DCCs until they were declared free from PNSP. Today, there is no scientific proof that such DCC interventions can effectively restrict PNSP dispersion on a community level.

Our retrospective study of the DCC interventions showed that 5% of the children were PNSP carriers during an outbreak. Personnel were rarely carriers (0.4%) and, if so, for only a very short time. PNSP was found a long time after the intervention started in a few children cultured late due to absence from the DCC for other reasons, indicating a long-lasting risk for dispersion. Furthermore, PNSP carriage was observed in a substantial number of children at DCC departments other than the department attended by the index case, indicating that the index case is not always at the centre of an outbreak. There was also significant seasonal variation seen as lower carrier rates after major holidays, indicating that these rates decline when children are not at DCCs. Day care group size and young age proved to be risk factors for pneumococcal carriage. Our findings can support development of future guidelines for managing PNSP outbreaks in DCCs. Eradication therapy of children with prolonged PNSP carriage was effective, but none of the treated children harboured any highly resistant or multidrug-resistant strains.

Our retrospective study of IPD demonstrated that pneumococcal serotypes differ regarding their capacity to cause septic shock and, together with age and co-morbidities, have an important impact on outcome. The primary endpoint in our investigation was septic shock, a state produced by the immune system and triggered by the invading microorganism. This parameter was chosen instead of the case fatality rate (CFR),which is usually studied as outcome but is biased because serotypes with a low CFR infect healthier and younger individuals and vice versa. Septic shock was significantly more common among patients infected with serotype 3 compared to those with serotype 14, a worrisome finding since the effect of the conjugate vaccine on this serotype seems to be uncertain.

Ventilator-associated pneumonia (VAP) is a common infection and complication in intensive care units. We found that the bacterial aetiology in VAP differed depending on whether the patients were receiving antibiotics at the time of the VAP diagnosis. Pseudomonas aeruginosa was a surprisingly widespread cause of early-onset VAP, but most of the patients had been treated with antibiotics. There was a trend towards more resistant bacteria in late-onset VAP.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Barn ar ofta bärare av luftvägsbakterien pneumokocker i de övre luftvägarna och det är barnen som anses vara den största reservoaren för bakterien i vårt samhälle. Vanliga pneumokockinfektioner såsom öron-, bihåle- eller lunginflammation föregås av att man bär på bakterien. De flesta barn som är bärare blir dock inte sjuka. Vuxna är mer sällan bärare av bakterien.

Pneumokocker som har utvecklad nedsatt känslighet mot penicillin kallas PNSP och utvecklas och sprids mycket effektivt i förskolemiljöer. Barnen på förskola får ofta antibiotika (så att de bakterier som har plockat upp resistensegenskaper från omgivningen gynnas), de bär på pneumokocker länge och vistas i trånga utrymmen tillsammans med många andra barn, vilket ger pneumokocken perfekta förutsättningar att spridas. PNSP är mycket vanligt i större delen av världen men i Skandinavium har klarat av att hålla förekomsten av PNSP på en relativt låg nivå. Detta är viktigt för att vi skall kunna behålla vanligt penicillin som behandling för våra vanliga luftvägsinfektioner. När det på 1990-talet noterades en ökning av PNSP i Skåne startade Smittskyddsenheten ett projekt med ett antal åtgärder (interventioner) för att minska spridningen av PNSP på förskolor. När ett förskolebarn har visat sig ha PNSP i luftvägarna vidtas en serie åtgärder: En screening görs på barn i det första barnets närmiljö och på förskolan för att fånga nya bärare av PNSP. Vidare stängs alla barn, som är bärare, av från förskolan och får inte komma tillbaka förran de förklarats fria från PNSP. Interventionerna görs för att förhindra vidare spridning.

Det saknas fortfarande vetenskapliga studier som visar att metoden är effektiv ur ett samhällsperspektiv. Vi har därför studerat utfallet av de förskoleinterventioner som gjorts i samband med PNSP-utbrott under en tioårsperiod i Skåne. Vi hittade PNSP hos fem procent av alla barn som screenades men det visade sig att det var mycket ovanligt hos personalen. Dessutom var personal som drabbades, bärare av PSNP under en mycket kort tid. Vi hittade PNSP hos barn som återvände till förskolan efter en längre tids frånvaro på grund av andra orsaker. Detta indikerar att risken för spridning av PNSP är långvarig om ingen intervention genomförs. Det var det relativt vanligt att vi hittade PNSP även på andra avdelningar. Därfor tror vi att man borde genomföra screeningen så snart man kan och direkt inkludera hela förskolan. Vi fann också signifikanta variationer i hur många barn som var bärare av pneumokocker beroende på tid på året. Det ser ut som att andelen bärare går ner efter stora helger och lov då barnen inte är på förskolan, vilket skulle tala för att frånvaro från förskolan minskar antalet bärare av pneumokocker. Det visade sig även att barn i som gick i större grupper på förskolan var bärare av pneumokocker i högre utsträckning. I en annan studie vi genomfört har vi sett att det går bra att behandla bort bärarskap av PSNP med antibiotika. Dessa barn var inte infekterade utan behandlingen genomfördes av sociala och ekonomiska skäl för att de skulle bli av med sitt bärarskap. Vår förhoppning är att våra vetenskapliga resultat skall ligga till grund för riktlinjer för hur man skall hantera PNSP på ett så bra sätt som möjligt.

Pneumokocksjukdomar ar en vanlig orsak till sjuklighet och dödlighet i hela världen. De flesta dödsfallen av pneumokocksjukdom sker i utvecklingsländer i så kallad invasiv pneumokocksjukdom (IPD), vilket oftast utgörs av blodförgiftning (oftast i samband med lunginflammation) och hjärnhinneinflammation. Det finns idag 93 kända olika typer av pneumokocker, de kallas serotyper och de klassas efter hur kapseln runt bakterien ser ut. Det finns idag ett vaccin som ges till barn riktad mot de vanligaste serotyperna. Vi har studerat invasiva pneumokocksjukdomar, dvs infektioner som framför allt spritt sig till blodet. Resultaten stödjer teorin att finns en skillnad mellan olika serotyper när det gäller att orsaka svår sjukdom. Vissa serotyper drabbar oftare äldre patienter med underliggande kroniska sjukdomar medan andra serotyper oftare drabbar relativt friskare och yngre patienter. I tidigare studier har det visats att vissa serotyper orsakar högre dödlighet och sjukare patienter vid invasiv infektion. Då dessa serotyper också drabbar patienter som är äldre och sjukare i grunden så blir jämforelsen lite haltande även om man i vissa studier försökt att kompensera for dessa skillnader i statistiska analyser. Vi valde därför att studera i vilken utsträckning patienterna fick septisk chock (svårbehandlad cirkulationssvikt i samband med blodförgiftning) – ett sjukdomstillstånd som orsakas av kroppens eget immunförsvar. Hypotesen var att vissa serotyper skulle ge mer chock an andra. Det visade sig att serotyp 3 gav signifikant mer septisk chock jämfört med serotyp 14 även om det drabbade äldre och sjukare patienter med svagare immunförsvar. Generellt visade det sig att de mest kapslade serotyperna gav svårare sjukdom. Att serotyp 3 gav mest chock ar lite oroväckande då det nya vaccinet inte ännu på ett övertygande satt visat att det har en bra skyddseffekt mot serotyp 3.

Respiratorassocierad lunginflammation är den vanligaste infektionen på en intensivvårdsavdelning. Då patienterna är svårt sjuka är det svårt att ställa denna diagnos och samtidigt är det viktigt att ge rätt typ av behandling tidigt för att minska risken för dödsfall. Dessutom är resistenta bakterier och bakterier som normalt inte orsakar lunginflammation mycket vanliga i denna miljö, vilket ytterligare försvårar valet av antibiotika. De flesta studier angående detta har genomförts i Västeuropa eller i Nordamerika, där bekymret med resistenta bakterier är betydligt större. Det är viktigt att kunna identifiera patienter som kan få en smalare antibiotika behandling och vice versa. Vi har därfor studerat vilka bakterier som orsakar respiratorassocierad lunginflammation beroende på vilken fas av vårdförloppet patienten befinner sig och om patienten redan står på antibiotika. Vi fann att den bakteriella orsaken skilde sig åt beroende på om patienten hade fått antibiotika eller inte. Det var mer samhällsrelaterade bakterier (dvs bakterier som kan ge lunginflammation även ute i samhället) om de inte fått antibiotika. Vi såg vidare en trend mot mer resistenta bakterier om patienten hade legat i respirator i mer än en vecka. Den svårbehandlade bakterien Pseudomonas aeruginosa var, lite oväntat, vanligt förekommande i ett tidigt skede under respiratorbehandlingen men nästan alla dessa patienter hade fått antibiotika. Vi hade inga bakterier med extended spectrum betalactamses (ESBL) och heller inga meticillin resistenta Staphylococcus aureus (MRSA), vilka är vanliga i andra länder. De resistenta bakterier vi fann visade sig också ha en, relativt sett, lägre grad av resistens vid en jämforelse med Västeuropeiska ochNordamerikanska studier.

• author: Ahl, Jonas
• supervisor: Inga Odenholt; Kristian Riesbeck; Eva Melander
• opponent: Docent Örtqvist, Åke, Infectious Disease Unit, Department of medicine, Karolinska Institutet
• organization: Infectious Diseases Research Unit (research group)
• publishing date: 2013
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Infectious Medicine
• keywords: Streptococcus pneumoniae, day care center, communicable disease control intervention, eradication therapy, invasive pneumococcal disease, serotype 3, aetiology, ventilator-associated pneumonia
• in: Lund University Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series
• volume: 2013:8
• pages: 111 pages
• defense location: MFC Jubileumsaulan, Skånes Universitetssjukhus, Malmö
• defense date: 2013-02-01 13:00:00
• ISSN: 1652-8220
• ISBN: 978-91-87189-76-0
• language: English
• LU publication?: yes
• id: 7ab2a7c8-e635-4d10-bcbb-f7ea05c89b58 (old id 3294481)
• date added to LUP: 2016-04-01 14:27:58
• date last changed: 2019-05-22 00:20:48