Childhood community-acquired pneumonia

Background: Community-acquired pneumonia is a leading cause of morbidity and mortality in children worldwide. New, rapid methods are needed to improve the microbiologic diagnosis of pneumonia in clinical practice. The increasing incidence of parapneumonic empyema in children accentuates the importance of the identification of the causative agent and clinical predictors of empyema. Aims and methods: Two prospective studies were conducted to find feasible diagnostic methods for the detection of causative agents of pneumonia. The usefulness of pneumolysin-targeted real-time PCR in the diagnosis of pneumococcal disease was studied in children with pneumonia and empyema, and the clinical utility of induced sputum analysis in the microbiologic diagnosis of pneumonia was investigated in children with pneumonia. In addition, two retrospective clinical studies were performed to describe the frequency and clinical profile of influenza pneumonia in children and the frequency, clinical profile and clinical predictors of empyema in children. Results: Pneumolysin-PCR in pleural fluid significantly improved the microbiologic diagnosis of empyema by increasing the detection rate of pneumococcus almost tenfold to that of pleural fluid culture (75 % vs. 8 %). In whole blood samples, PCR detected pneumococcus in only one child with pneumonia and one child with pneumococcal empyema. Sputum induction provided good-quality sputum specimens with high microbiologic yield. <i>Streptococcus pneumoniae</i> (46 %) and rhinovirus (29 %) were the most common microbes detected. The quantification results of the paired sputum and nasopharyngeal aspirate specimens provided support that the majority of the bacteria (79 %) and viruses (55 %) found in sputum originated from the lower airways. Pneumonia was detected in 14 % of children with influenza infection. A history of prolonged duration of fever, tachypnea, and pain on abdominal palpation were found to be independently significant predictors of empyema. Conclusions: Pneumolysin-targeted real-time PCR is a useful and rapid method for the diagnosis of pneumococcal empyema in children. Induced sputum analysis with paired nasopharyngeal aspirate analysis can be of clinical value in the microbiologic diagnosis of pneumonia. Influenza pneumonia is an infrequent and generally benign disease in children with rare fatalities. Repeat chest radiograph and ultrasound imaging are recommended in children with pneumonia presenting with clinical predictors of empyema and in children with persistent fever and high CRP levels during hospitalization.

Community-acquired pneumonia in adult patients with special reference to rapid methods for etiological diagnosis

<b>Aikuispotilaan kotisyntyisen keuhkokuumeen etiologinen diagnostiikka mikrobiologisilla pikamenetelmill��</b> <b>Tausta. </b>Keuhkokuume on vakava sairaus, johon sairastuu Suomessa vuosittain n. 60 000 aikuista. Huolimatta siit��, ett�� taudin hoito on kehittynyt, siihen liittyy yh�� merkitt��v��, 6-15%:n kuolleisuus. Alahengitystieinfektion aiheuttajamikrobien tunnistaminen on my��s edelleen haasteellista. <b>Tavoitteet. </b>T��m��n ty��n tavoitteena oli tutkia Turun yliopistollisessa keskussairaalassa hoidettujen aikuispotilaiden keuhkokuumeen etiologiaa sek�� selvitt���� uusien mikrobiologisten pikamenetelmi��en hy��dyllisyytt�� taudinaiheuttajan toteamisessa. <b>Aineisto. </b>Osat��iden I ja III aineisto koostui 384 Turun yliopistollisen keskussairaalaan infektio-osastolla hoidetusta keuhkokuumepotilaasta. Osaty��ss�� I tutkittiin keuhkokuumeen aiheuttaja��mikrobeja k��ytt��m��ll�� perinteisten menetelmien lis��ksi antigeeniosoitukseen ja PCR-tekniikkaan perustuvia pikamenetelmi��. Osaty�� II k��sitti 231 potilaasta koostuvan alaryhm��n, jossa tutkittiin potilaiden nielun liman��ytteest�� rinovirusten ja enterovirusten esiintyvyytt��. Osaty��ss�� III potilailta tutkittiin plasman C-reaktiivisen proteiinin (CRP) pitoisuus ensimm��isten viiden sairaalahoitop��i��v��n aikana. Laajoja tilastotieteellisi�� analyysej�� k��ytt��m��ll�� selvitettiin CRP:n k��ytt��kelpoisuutta sairauden vaikeusasteen arvioinnissa ja komplikaatioiden kehittymisen ennustamisessa. Osaty��ss�� IV 68 keuhkokuumepotilaan sairaalaan tulovaiheessa otetuista n��ytteist�� m����ritettiin neutrofiilien pintareseptorien ekspressio. Osaty��ss�� V analysoitiin sis��tautien vuodeosastoilla vuosina 1996-2000 keuhkokuumepotilaille tehtyjen keuhkohuuhtelun��ytteiden laboratoriotutkimustulokset. <b>Tulokset. </b>Keuhkokuumeen aiheuttaja l��ytyi 209 potilaalta, aiheuttajamikrobeja l��ydettiin kaikkiaan 230. N��ist�� aiheuttajista 135 (58.7%) l��ydettiin antigeenin osoituksella tai PCR-menetelmill��. Suu��rin osa, 95 (70.4%), todettiin pelk��st����n kyseisill�� pikamenetelmill��. Respiratorinen virus todettiin antigeeniosoituksella 11.1% keuhkokuumepotilaalla. Eniten respiratorisia viruksia l��ytyi vakavaa keuhkokuumetta sairastavilta potilailta (20.3%). 231 keuhkokuumepotilaan alaryhm��ss�� todettiin PCR-menetelm��ll�� picornavirus 19 (8.2%) potilaalla. Respiratorinen virus l��ytyi t��ss�� potilasryh��m��ss�� kaiken kaikkiaan 47 (20%) potilaalta. N��ist�� 17:ll�� (36%) l��ytyi samanaikaisesti bakteerin aiheuttama infektio. CRP-tasot olivat sairaalaan tulovaiheessa merkitsev��sti korkeammat vakavaa keuhkokuumetta (PSI-luokat III-V) sairastavilla potilailla kuin liev���� keuhkokuumetta (PSI-luokat I-II) sairastavilla potilailla (p <0.001). Yli 100 mg/l oleva CRP-taso nelj��n p��iv��n kuluttua sairaa��laan tulosta ennusti keuhkokuumeen komplikaatiota tai huonoa hoitovastetta. Neutrofiilien komple��menttireseptorin ekspressio oli pneumokokin aiheuttamaa keuhkokuumetta sairastavilla merkitse��v��sti korkeampi kuin influenssan aiheuttamaa keuhkokuumetta sairastavilla. BAL-n��ytteist�� vain yhdess�� 71:st�� (1.3%) todettiin diagnostinen bakteerikasvu kvantitatiivisessa viljelyss��. Uusilla menetelmill��kin keuhkokuumeen aiheuttaja l��ytyi vain 9.8% BAL-n��ytteist��. <b>P����telm��t.</b> Uusilla antigeeniosoitus- ja PCR-menetelmill�� keuhkokuumeen etiologia voidaan saada selvitetty�� nopeasti. Lis��ksi n��it�� menetelmi�� k��ytt��m��ll�� taudin aiheuttajamikrobi l��ytyi huomattavasti suuremmalta osalta potilaista kuin pelk��st����n tavanomaisia menetelmi�� k��ytt��m��ll��. Pikamenetelmien hy��dyllisyys vaihteli taudin vaikeusasteen mukaan. Respiratorinen virus l��ytyi huomattavan usein keuhkokuumetta sairastavilta potilailta, ja n��iden potilaiden taudinkuva oli usein vaikea. Tulovaiheen korkeaa CRP-tasoa voidaan k��ytt���� lis��keinona arvioitaessa keuhkokuumeen vaikeutta. CRP on erityisen hy��dyllinen arvioitaessa hoitovastetta ja riski�� komplikaatioiden ke��hittymiseen. Neutrofiilien komplementtireseptorin ekspression tutkiminen n��ytt���� lupaavalta pi��kamenetelm��lt�� erottamaan bakteerien ja virusten aiheuttamat taudit toisistaan. Antimikrobihoitoa saavilla potilailla BAL-tutkimuksen l��yd��kset olivat v��h��iset ja vaikuttivat hoitoon vain harvoin.

Genetic Basis and Diagnostics of Extended-Spectrum Beta-Lactamases among Enterobacteriaceae in Finland

Since the introduction of antibiotic agents, the amount and prevalence of Beta-lactam resistant enterobacteria has become an increasing problem. Many enterobacteria are opportunistic pathogens that easily acquire resistance mechanisms and genes, which make the situation menacing. These bacteria have acquired resistance and can hydrolyse extended spectrum cephalosporins and penicillins by producing enzymes called extended-spectrum Beta-lactamases (ESBLs). ESBL-producing bacteria are most commonly found in the gastro-intestinal tract of colonised patients. These resistant strains can be found in both health-care associated and community-acquired isolates. The detection and treatment of infections caused by bacteria producing ESBLs are problematic. This study investigated the genetic basis of extended-spectrum Beta-lactamases in <i>Enterobacteriaceae,</i> especially in <i>Escherichia coli</i> and <i>Klebsiella pneumoniae</i> isolates. A total of 994 Finnish <i>Enterobacteriaceae</i> strains, collected at 26 hospital laboratories, during 2000 and 2007 were analysed. For the genetic basis studies, PCR, sequencing and pyrosequencing methods were optimised. In addition, international standard methods, the agar dilution and disk diffusion methods were performed for the resistance studies, and the susceptibility of these strains was tested for antimicrobial agents that are used for treating patients. The genetic analysis showed that <i>bla</i>_CTX-Mwas the most prevalent gene among the <i>E. coli</i> isolates, while <i>blaS</i>_HV-12 was the most common Beta-lactamase gene in <i>K. pneumoniae</i>. The susceptibility testing results showed that about 60% of the strains were multidrug resistant. The prevalence of ESBL-producing isolates in Finland has been increasing since 2000. However, the situation in Finland is still much better than in many other European countries.

Use of pyrosequencing to identify streptococci and to detect mutations causing antimicrobial resistance

Rapid identification and resistance determination of pathogens in clinical specimens is vital for accurate treatment and monitoring of infectious diseases. Antimicrobial drug resistance is increasing globally and healthcare settings are facing this cost-intensive and even life-threatening problem. The incidence of resistant pathogens in Finland has remained relatively steady and manageable at least for the time being. DNA sequencing is the gold standard method for genotyping, mutation analysis, and identification of bacteria. Due to significant cost decrease in recent years, this technique is available to many research and clinical laboratories. Pyrosequencing technique, a rapid real-time DNA sequencing method especially suitable for analyzing fairly short stretches of DNA, was used in this study. Due to its robustness and versatility, pyrosequencing was applied in this study for identification of streptococci and detection of certain mutations causing antimicrobial resistance in different bacteria. Certain streptococcal species such as <i>S. pneumoniae</i> and <i> S. pyogenes</i> are significantly important clinical pathogens. <i> S. pneumoniae</i> causes e.g. pneumonia and otitis media and is one of the most important community-acquired pathogens. S. pyogenes, also known as group A streptococcus, causes e.g. angina and erysipelas. In contrast, the socalled alpha-haemolytic streptococci, such as <i>S. mitis</i> and <i> S. oralis,</i> belong to the normal microbiota, which are regarded to be non-pathogenic and are nearly impossible to identify by phenotypic methods. In this thesis, a pyrosequencing method was developed for identification of streptococcal species based on the 16S rRNA sequences. Almost all streptococcal species could be differentiated from one another by the developed method, including <i> S. pneumoniae</i> from its close relatives <i>S. mitis</i> and <i>S. oralis</i> . New resistance genes and their variants are constantly discovered and reported. In this study, new methods for detecting certain mutations causing macrolide resistance or extended spectrum beta-lactamase (ESBL) phenotype were developed. These resistance detection approaches are not only suitable for surveillance of mechanisms causing antimicrobial resistance but also for routine analysis of clinical samples particularly in epidemic settings. In conclusion, pyrosequencing was found to be an accurate, versatile, cost-effective, and rapid DNA sequencing method that is especially suitable for mutation analysis of short DNA fragments and identification of certain bacteria.

Virus Infections in Early Childhood, Cow���s Milk Formula Exposure and Genetic Predisposition in the Development of Diabetes-Associated Autoimmunity

<B>Varhaislapsuuden virusinfektioiden, lehm��nmaitopohjaisen ��idinmaitovastikeen ja geneettisen alttiuden merkitys diabetekseen liittyv��n autoimmuniteetin kehittymisess�� </b> Tyypin 1 diabetes on autoimmuunisairaus, joka syntyy haiman insuliinia tuottavien beta-solujen tuhouduttua elimist��n oman immuunipuolustusj��rjestelm��n hy��kk��yksen seurauksena. Sek�� perim��n ett�� ymp��rist��tekij��iden arvellaan vaikuttavan tautiprosessiin, mutta taudin tarkkaa syntymekanismia ei tunneta. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvitt���� varhaislapsuuden ymp��rist��tekij��iden vaikutusta beta-soluautoimmuniteetin syntyyn, erityispaino tutkimuksessa oli ymp��rist��tekij��iden yhteisvaikutuksessa sek�� geneettisten riskitekij��iden ja ymp��rist��tekij��iden vuorovaikutuksessa. Varhaislapsuudessa sairastettu sytomegalovirus- tai enterovirusinfektio ei lis��nnyt beta-soluautoimmuniteetin riski�� lapsilla, joilla on geneettisesti kohonnut riski sairastua tyypin 1 diabetekseen. Ennen puolen vuoden ik���� sairastettu rotavirusinfektio lis��si hieman tyypin 1 diabetekseen liittyv��n autoimmuniteetin riski��. Tarkemmassa analyysissa varhaislapsuuden enterovirusinfektio osoittautui kuitenkin autovasta-aineiden muodostumisen riskitekij��ksi niiden lasten joukossa, jotka olivat saaneet lehm��nmaitopohjaista ��idinmaidon vastiketta ensimm��isten elinkuukausien aikana. T��m�� l��yd��s viittaa enterovirusinfektion ja lehm��nmaitopohjaisen vastikkeen yhteisvaikutukseen tyypin 1 diabetekseen liittyv��n autoimmuniteetin synnyss��. L��yd��sten mukaan <i>PTPN22</i> geenin C1858T polymorfismi vaikuttaa CD4+ T solujen aktivaatioon ja proliferaatiovasteeseen, 1858T alleeliin liittyy alentunut T-soluresepto-riv��litteinen aktivaatio. 1858T alleelin kantajuuteen liittyy lis��ksi lis����ntynyt autovasta-aineiden ja kliinisen diabeteksen ilmaantuvuus. T��m�� yhteys rajoittui yksil��ihin, jotka olivat altistuneet lehm��nmaitopohjaiselle vastikkeelle ennen kuuden kuukauden ik����. Tulosten mukaan sek�� ymp��rist��tekij��iden v��liset yhteisvaikutukset ett�� perim�� vaikuttavat yksitt��isen ymp��rist��tekij��n merkitykseen tyypin 1 diabetekseen liittyv��n autoimmuniteetin synnyss��. N��m�� yhteisvaikutukset ymp��rist��tekij��iden kesken ja perim��n ja ymp��rist��tekij��iden v��lill�� selitt��v��t aiemmin julkaistujen tulosten ristiriittaisuutta tutkimuksissa, joissa on analysoitu vain yhden ymp��rist��tekij��n vaikutusta diabeteksen ilmaantuvuuteen.