İdrar Örneklerinden MALDI-TOF MS Sistemi İle Direkt Bakteri Tanımlanması

GİRİŞ ve AMAÇ: Üriner sistem enfeksiyonları (ÜSE)’nda etken bakterinin erken saptanması; uygun antibiyotik tedavisinin kısa sürede başlaması ve maliyet açısından oldukça önemlidir. ÜSE’nın tanısında idrar kültürü altın standarttır. Genellikle kültür ve antibiyotik duyarlılık testi 48-72 saat sürmektedir. Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization Time-Of-Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF MS, Bruker, Almanya) ile kültürde üretilen bakteriler birkaç dakika içinde tanımlanırken, direkt klinik örnekten tanımlama genellikle 2 saat gibi kısa bir zamanda yapılmaktadır. Bu çalışmanın amacı, idrar örneklerinden MALDI-TOF MS sistemi ile direkt bakterinin tanımlanması ve etkin tedavinin erken başlanmasına katkı sağlamaktır.
YÖNTEM ve GEREÇLER: Hastanemiz Mikrobiyoloji Laboratuvarına 1 Temmuz- 30 Kasım 2015 tarihleri arasında ÜSE şikayetiyle gönderilen 152 idrar örneği çalışmaya alınmıştır. Rastgele seçilen örneklerin bir kısmına deneysel olarak gram boyama yapılırken, bir kısmına yapılmamıştır. Direkt idrar örneklerinden MALDI-TOF MS sistemi ile bakteri tanımlanması için örneklere formik asit ekstraksiyon metodu uygulanmıştır. Bu örneklere eş zamanlı olarak idrar kültürü de yapılmıştır. 37°C’de aerobik ve % 5 CO2’li ortamda 18-24 saatlik inkübasyondan sonra anlamlı üreme saptanan plak besiyerlerindeki kolonilerin tanımlanması MALDI-TOF MS sistemi ile yapılmıştır.
BULGULAR: İdrar örneklerinden direkt bakteri tanımlanmasında MALDI-TOF MS sisteminin duyarlılığı %76 olarak bulunmuştur. MALDI-TOF MS sistemi ile ekstraksiyon öncesinde bakteriyel yükü belirlemede Gram boyama yapılıp yapılmamasının test sonuçlarına etkisinin belirlenmesi amacıyla istatistiksel analiz yapılmıştır. Buna göre Gram boyama uygulamasının MALDI-TOF MS sisteminin tanı performansı üzerine etkisi istatistiksel olarak çok anlamlı bulunmuştur (p<0,001). Kültürde 105 tek çeşit bakteri üremesi olan örneklerde, direkt örnekten MALDI-TOF MS ile ve idrar kültüründen MALDI-TOF MS ile tanımlanan bakterilere bakıldığında; Enterobactericeae, E. faecalis, S. aureus ve C. striatum’da tanımlama oranı yüksek bulunurken, Streptokoklar ve Nonfermenter Gram Negatif bakterilerde tanımlama yapılamamıştır. Deneysel olarak MALDI-TOF MS’in düşük bakteriyel konsantrasyonlardaki güvenli tanımlama düzeyini belirlemek amacıyla; E. coli ve E. faecalis suşlarının 1x10 6, 5x105, 2x105, 1.2x105, 6x104 ve 3x104kob/ml dilüsyonları yapılarak MALDI-TOF MS ile tanımlanmıştır. E. coli suşu, 1x10 6,5x105 ve 2.5x105 kob/ml dilüsyonlarında, E. faecalis ise sadece 1x10 6kob/ml dilüsyonda yüksek düzey güven aralığında tanımlanmıştır
TARTIŞMA ve SONUÇ: Bu çalışmada MALDI-TOF MS yönteminin duyarlılığı 105 ve/veya 106 kob/ml tek çeşit Gram Negatif bakteriüri olan örneklerde yüksek (%76) bulunurken, karışık veya 103 kob/ml ve altında bakteriüri veya candidüri olan örneklerde tanımlama yapılamamıştır. Ek olarak MALDI-TOF MS yöntemiyle idrar örneğinden direkt bakteri tanımlanması öncesinde Gram boyama uygulamasının etkinliği araştırılmış ve Gram boyamanın MALDI-TOF MS sisteminin tanı performansına katkı sağladığı ve bu nedenle çalışmaya alınan örneklere Gram boyama yapılması gerektiği düşünülmüştür. Bu yöntem, idrar kültüründe 105 kob/ml tek bakteri üremesi olan hastalarda, klasik kültür yöntemine göre daha hızlı sonuç verebilmektedir

Definition Of Direct Bacteria By MALDI-TOF MS System From Urinary Examples

INTRODUCTION: Rapid identification of bacterial pathogens from urine specimens are essential to establish an adequate antibiotic therapy to treat urinary tract infections andit is very important in terms of cost.Urine culture is gold standard in the diagnosis of UTI (Urinary Track Infection).Urine culture and antibiogramusually takes 48–72 h.The bacteria produced in culture identified within a few minutes whilethe clinical samples areidentified in a short time like 2 hours by Matrix-Assisted Laser Desorption and Ionization Time-Of-Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF MS, Bruker, Germany).The aim of this study is to contribute identification of the direct bacteria by MALDI-TOF MS system and to start early effective treatment of urine specimens.
METHODS: We analyzed 152 urine samples with UTI complaints were submitted to the Microbiology Laboratory between July to November 2015.While some of the samples were experimentally gram stained, some were not.Formal acid extraction method was applied to urine specimens for direct bacterial identification with MALDITOF MS system.In this example, the urine culture was also performed simultaneously. Identification of the colonies in plaque,which was incubated in media at 37 ° C in aerobic and 5% CO2 for 18-24 hours of incubation,were performed with the MALDI-TOF MS system.
RESULTS: The sensitivity of direct sample from MALDI-TOF MS system was found to be 76%.Statistical analysis was performed to determine whether the gram stain had any effect on the bacterial load and consequently on the identification of the MALDI-TOF MS system.According to this, there was a significant difference between Gram staining group and non - Gram staining group (p <0.001).Higher identification rates were found in Enterobactericeae, E. faecalis, S. aureus and C.striatum(except streptococci and nonfermenter gram negative bacteria), 105cfu/ml single culture, MALDI-TOF MS directly from urine culture and MALDI-TOF MS from urine culture.Experimentally, in order to determine the safe identification by MALDI-TOF MS low bacterial concentrations; The E. coli and E. faecalis strains were identified by MALDI-TOF MS with1x10 6, 5x105, 2.5x105, 1.2x105,6x104and 3x104 cob / ml dilutions. A minimum of 1x10 6, 5x105and 2x105cfu / ml were identified to reliable scores for Escherichia coli strains, while E. faecalis was defined at 1x106cfu / ml dilution only
DISCUSSION AND CONCLUSION: In this study, MALDI-TOF MS method the sensitivity 105 and / or 106 cfu / ml higher in the single kind of sample the gram-mixed or 103 cfu / ml or less from the sample with bacteriuria and yeast identification was not possible. It was thought that Gram stain application determined the bacterial load before identification of direct urine specimen with MALDI-TOF MS system and contributed to the diagnostic performance of MALDI-TOF MS system and Gram stainings should be done for the samples taken for this reason. This method is faster in urine culture with 105cfu/ml bacterial growth than conventional culture method