Background: The identification of the pathogens in pleural effusion has mainly relied on conventional bacterial culture or single species polymerase chain reaction (PCR), both with relatively low sensitivity. We investigated the efficacy of a commercially available multiplex bacterial PCR assay developed for pneumonia to identify the pathogens involved in pleural infection, particularly empyema. Methods: A prospective, monocentric, observational study including 194 patients with pleural effusion. Patients were evaluated based on imaging, laboratory values, pleura ultrasound and results of thoracentesis including conventional microbiology studies during hospitalisation. Multiplex bacterial PCR (Curetis Unyvero p55) was performed in batch and had no influence on therapeutic decisions. Results: Overall, there were 51/197 cases with transudate and 146/197 with exudate. In 42% (n = 90/214) there was a clinical suspicion of parapneumonic effusion and the final clinical diagnosis of empyema was made in 29% (n = 61/214) of all cases. The most common microorganisms identified in the cases diagnosed with empyema were anaerobes [31] followed by gram-positive cocci [10] and gram-negative rods [4]. The multiplex PCR assay identified more of the pathogens on the panel than the conventional methods (23.3% (7/30) vs. 6.7% (2/30), p = 0.008). Conclusion: The multiplex PCR-based assay had a higher sensitivity and specificity than conventional microbiology when only the pathogens on the pneumonia panel were taken into account. A dedicated pleural empyema multiplex PCR panel including anaerobes would be needed to cover most common pathogens involved in pleural infection.

Abstract aus Franchetti L, Schumann DM, Tamm M, et al.: Multiplex bacterial polymerase chain reaction in a cohort of patients with pleural effusion. BMC Infect Dis. 2020;20(1):99.

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Hintergrund

Ein komplizierter Pleuraerguss oder ein Pleuraempyem kann aus diagnostischer Sicht eine Herausforderung sein. Häufige Ursache für ein Pleuraempyem ist eine bakterielle Pneumonie, als seltenere Ursachen gelten andere thorakale Infektionen, Tumorerkrankungen, ein Thoraxtrauma oder thorakale Operationen [1, 2]. Beim parapneumonischen Pleuraempyem wird die Pathogenese so verstanden, dass sich der Erguss aufgrund einer entzündlich bedingt erhöhten Kapillarpermeabilität, vermehrter inflammatorischer Aktivität oder nach Übergreifen der Pneumonie auf die Pleura visceralis bildet [2]. Eine diagnostische Herausforderung ist die Tatsache, dass trotz Zeichen einer pleuralen Infektion in etwa 40% der Fälle kein Erreger im Pleurapunktat identifiziert werden kann [2].

Ergebnisse der Studie

Léo Franchetti und Kollegen haben eine interessante prospektive Studie bei 194 Patienten, die aufgrund eines Pleuraergusses hospitalisiert waren. Es wurde die Erregeridentifikation aus dem Pleurapunktat mittels konventioneller Kultur und einem PCR (polymerase chain reaction)-basierten Multiplextest mit 20 typischen bakteriellen Erregern respiratorischer Infektionen (unter anderem keine Anaerobier) verglichen. Die Interpretation der Ergebnisse ist insofern erschwert, dass verschiedene Subgruppen dargestellt werden. Wenn Patienten mit einem Exsudat betrachtet werden, wurden mittels konventioneller Kultur in 12% der Fälle ein Erreger isoliert, bei Einsatz der PCR-Technik in 9%. 61 Patienten wiesen ein Pleuraempyem auf. Als Erreger wurden in diesen Fällen am häufigsten Anaerobier identifiziert (31/45) gefolgt von grampositiven Kokken (10/45) und gramnegativen Stäbchen (4/45). Die Sensitivität (33 vs. 19%) war bei beiden Methoden niedrig, wobei 39 Erreger nur mit der konventionellen Technik detektiert werden konnten, weil sie in dem Multiplex-Panel nicht enthalten waren. Eine antibiotische Vorbehandlung war bei konventioneller Kulturtechnik mit vermehrten negativen Kulturen assoziiert, während eine solche Assoziation mit Multiplextest nicht gesehen wurde.

Fazit für die Praxis

Ein aktuelles Review hat gezeigt, dass bei ambulant erworbenen pleuralen Infektionen 65% der Isolate grampositive aerobe Erreger waren, 18% Anaerobier und 17% gramnegative aerobe Erreger. Bei nosokomialen Infektionen haben sich mit 38% mehr gramnegative Erreger und mit 11% weniger Anaerobier gezeigt [3]. Eine weitere aktuelle Untersuchung konnte nachweisen, dass bei Patienten mit ambulant erworbener pleuraler Infektion, bei denen es keine eindeutige Ursache für die Infektion gab, häufig Fusobacterium nucleatum und/oder Streptococcus intermedius mit (fakultativ) anaeroben Eigenschaften gefunden wurden. Interessanterweise war das Erregerprofil vergleichbar mit Hirnabszessen oralen/sinusoidalen Ursprungs [4].

Schlussfolgern lässt sich daraus, dass ein Multiplextest für die Erregeridentifikation von pleuralen Infektionen die Anaerobier einschließen sollte. Zugleich sollte die konventionelle Kultur und die Multiplex-PCR ergänzend eingesetzt werden, um die bestmögliche Erregeridentifikation zu erreichen. Außerdem sind klinische Studien erforderlich, die unser Verständnis für die Pathophysiologie pleuraler Infektionen fördert: die verschiedenen Erregerprofile legen unterschiedliche Ursachen oder Risikofaktoren nahe.

Es bestehen keine Interessenskonflikte.

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