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. Streptococcus pneumoniae (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

Aikuispotilaan kotisyntyisen keuhkokuumeen etiologinen diagnostiikka mikrobiologisilla pikamenetelmillä Tausta. Keuhkokuume on vakava sairaus, johon sairastuu Suomessa vuosittain n. 60 000 aikuista. Huolimatta siitä, että taudin hoito on kehittynyt, siihen liittyy yhä merkittävä, 6-15%:n kuolleisuus. Alahengitystieinfektion aiheuttajamikrobien tunnistaminen on myös edelleen haasteellista. Tavoitteet. Tämän työn tavoitteena oli tutkia Turun yliopistollisessa keskussairaalassa hoidettujen aikuispotilaiden keuhkokuumeen etiologiaa sekä selvittää uusien mikrobiologisten pikamenetelmi¬en hyödyllisyyttä taudinaiheuttajan toteamisessa. Aineisto. Osatöiden I ja III aineisto koostui 384 Turun yliopistollisen keskussairaalaan infektio-osastolla hoidetusta keuhkokuumepotilaasta. Osatyössä I tutkittiin keuhkokuumeen aiheuttaja¬mikrobeja käyttämällä perinteisten menetelmien lisäksi antigeeniosoitukseen ja PCR-tekniikkaan perustuvia pikamenetelmiä. Osatyö II käsitti 231 potilaasta koostuvan alaryhmän, jossa tutkittiin potilaiden nielun limanäytteestä rinovirusten ja enterovirusten esiintyvyyttä. Osatyössä III potilailta tutkittiin plasman C-reaktiivisen proteiinin (CRP) pitoisuus ensimmäisten viiden sairaalahoitopäi¬vän aikana. Laajoja tilastotieteellisiä analyysejä käyttämällä selvitettiin CRP:n käyttökelpoisuutta sairauden vaikeusasteen arvioinnissa ja komplikaatioiden kehittymisen ennustamisessa. Osatyössä IV 68 keuhkokuumepotilaan sairaalaan tulovaiheessa otetuista näytteistä määritettiin neutrofiilien pintareseptorien ekspressio. Osatyössä V analysoitiin sisätautien vuodeosastoilla vuosina 1996-2000 keuhkokuumepotilaille tehtyjen keuhkohuuhtelunäytteiden laboratoriotutkimustulokset. Tulokset. Keuhkokuumeen aiheuttaja löytyi 209 potilaalta, aiheuttajamikrobeja löydettiin kaikkiaan 230. Näistä aiheuttajista 135 (58.7%) löydettiin antigeenin osoituksella tai PCR-menetelmillä. Suu¬rin osa, 95 (70.4%), todettiin pelkästään kyseisillä pikamenetelmillä. Respiratorinen virus todettiin antigeeniosoituksella 11.1% keuhkokuumepotilaalla. Eniten respiratorisia viruksia löytyi vakavaa keuhkokuumetta sairastavilta potilailta (20.3%). 231 keuhkokuumepotilaan alaryhmässä todettiin PCR-menetelmällä picornavirus 19 (8.2%) potilaalla. Respiratorinen virus löytyi tässä potilasryh¬mässä kaiken kaikkiaan 47 (20%) potilaalta. Näistä 17:llä (36%) löytyi samanaikaisesti bakteerin aiheuttama infektio. CRP-tasot olivat sairaalaan tulovaiheessa merkitsevästi korkeammat vakavaa keuhkokuumetta (PSI-luokat III-V) sairastavilla potilailla kuin lievää keuhkokuumetta (PSI-luokat I-II) sairastavilla potilailla (p <0.001). Yli 100 mg/l oleva CRP-taso neljän päivän kuluttua sairaa¬laan tulosta ennusti keuhkokuumeen komplikaatiota tai huonoa hoitovastetta. Neutrofiilien komple¬menttireseptorin ekspressio oli pneumokokin aiheuttamaa keuhkokuumetta sairastavilla merkitse¬västi korkeampi kuin influenssan aiheuttamaa keuhkokuumetta sairastavilla. BAL-näytteistä vain yhdessä 71:stä (1.3%) todettiin diagnostinen bakteerikasvu kvantitatiivisessa viljelyssä. Uusilla menetelmilläkin keuhkokuumeen aiheuttaja löytyi vain 9.8% BAL-näytteistä. Päätelmät. Uusilla antigeeniosoitus- ja PCR-menetelmillä keuhkokuumeen etiologia voidaan saada selvitettyä nopeasti. Lisäksi näitä menetelmiä käyttämällä taudin aiheuttajamikrobi löytyi huomattavasti suuremmalta osalta potilaista kuin pelkästään tavanomaisia menetelmiä käyttämällä. Pikamenetelmien hyödyllisyys vaihteli taudin vaikeusasteen mukaan. Respiratorinen virus löytyi huomattavan usein keuhkokuumetta sairastavilta potilailta, ja näiden potilaiden taudinkuva oli usein vaikea. Tulovaiheen korkeaa CRP-tasoa voidaan käyttää lisäkeinona arvioitaessa keuhkokuumeen vaikeutta. CRP on erityisen hyödyllinen arvioitaessa hoitovastetta ja riskiä komplikaatioiden ke¬hittymiseen. Neutrofiilien komplementtireseptorin ekspression tutkiminen näyttää lupaavalta pi¬kamenetelmältä erottamaan bakteerien ja virusten aiheuttamat taudit toisistaan. Antimikrobihoitoa saavilla potilailla BAL-tutkimuksen löydökset olivat vähäiset ja vaikuttivat hoitoon vain harvoin.

Haemophilus somnus -bakteeri vasikan keuhkotulehduksen aiheuttajana Suomessa

Summary: Haemophilus somnus as a cause of calf pneumonia in Finland

Rhodococcus equi-bakteeri varsan paiseisen keuhkotulehduksen aiheuttajana - kirjallisuuskatsaus

Summary: Rhodococcus equi pneumonia in foals - a literature review

Febrile Infections in Children with Leukemia with Special Reference to Respiratory Viral Infections

Leukemiaa sairastavien lasten kuumeiset infektiot, erityisesti respiratoriset virusinfektiot Tausta: Hengitysteiden virusinfektiot ovat lasten tavallisimpia sairauksia. Infektiota aiheuttava virus voidaan uusilla menetelmillä löytää lähes kaikissa tapauksissa. Leukemiaa sairastavilla lapsilla on perustaudin ja leukemian hoitojen takia tavallista suurempi infektioalttius, ja kuumeilu on tavallista leukemiahoidon aikana. Suurin osa syöpähoidon aikaisten kuumejaksojen syistä jää kuitenkin selvittämättä. Tavoitteet: Prospektiivisen 5 vuotta kestäneen monikeskustutkimuksen tavoitteena oli etsiä uusimmilla mikrobiologisilla menetelmillä leukemiaa sairastavien lasten kuumeen syy. Tätä varten tutkittiin 16 virusta virusviljelyllä, antigeeniosoituksella ja nukleiinihappo-osoituksella. Näytteitä otettiin nenästä, ulosteesta, virtsasta ja verestä. Lisäksi tutkittiin MxA-proteiinin kykyä osoittaa virusinfektio syöpälapsella. Tulokset: Tutkimuksen aikana analysoitiin 138 kuumejaksoa 51 leukemialapsella. Kokonaisseuranta-aika oli 1.5 vuotta/lapsi. Kuumejaksojen ilmaantuvuus oli 2.1 jaksoa potilasta kohden suhteutettuna vuoden riskiaikaan. Hengistysteiden virusinfektio voitiin osoittaa 82 kuumejaksossa (59%). Kaksi tai useampi virus löydettiin 12 %:ssa kuumejaksoista. Tavallisimmat virukset olivat rhinovirus (22 %), respiratory syncytial virus eli RS-virus (11 %), human herpes virus 6 (7 %), human bocavirus (5 %), sytomegalovirus (5 %), parainfluenssavirukset (5 %) ja influenssa A -virus (4 %). Kahdelle potilaalle kehittyi pneumonia, muilla oireet olivat lievät. Veriviljely oli positiivinen 19 kuumejaksossa (14 %), ja puolessa tapauksista löydettiin samanaikaisesti respiratorinen virus. MxA proteini ilmeni veren lymfosyyteissä useimmilla virusinfektioon sairastuneilla syöpälapsilla. Päätelmät: Kuumeiset respiratoriset virusinfektiot ovat tavallisia leukemiaa sairastavilla lapsilla. Infektion oireet ovat tavallisesti vähäiset, mutta pienelle osalle voi kehittyä veriviljelypositiivinen sepsis tai pneumonia. Kuumeen syy jäi selvittämättä vain harvoissa tapauksissa.

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 S. pneumoniae and S. pyogenes are significantly important clinical pathogens. S. pneumoniae 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 S. mitis and S. oralis, 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 S. pneumoniae from its close relatives S. mitis and S. oralis . 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.

Lasten influenssakaudet 2011−2012 ja 2012−2013: Epidemiologia, taudinkuva ja hoito Tyksin lasten ja nuorten klinikassa

Lasten influenssaepidemiat ajoittuvat keskitalvelle, jolloin myös muut hengitysteiden virusinfektiot ovat yleisiä. Lisäksi lasten influenssan kliininen kuva vaihtelee voimakkaasti, mikä aiheuttaa ongelmia erotusdiagnostiikassa. Influenssan diagnostiikka perustuu esitietoihin, kliiniseen kuvaan, tietoon epidemiologisesta tilanteesta ja virologiseen diagnostiikkaan. Kliinisen diagnostiikan osuvuus on kuitenkin lapsilla heikko. Influenssa olisi hyvä erottaa muista virusinfektioista, koska aikainen viruslääkitys lyhentää taudin kestoa. Tutkimukseni tarkoituksena oli selvittää mariPOC-viruspikadiagnostiikalla todettujen lasten A- ja B-influenssavirustartuntojen epidemiologia Tyksin lasten ja nuorten poliklinikalla influenssakausina 2011−2012 ja 2012−2013. Lisäksi selvitettiin lasten influenssan tyypillinen oirekuva ja komplikaatioiden esiintyvyys. Hoitoon liittyen tilastoitiin jatkohoitopaikat ja käytetyt antimikrobilääkitykset. Saatuja tuloksia verrattiin aiempaan kirjallisuuteen. Tutkimusta varten käytössäni oli mariPOC-viruspikadiagnostiikkalaitteen näytetiedot marraskuun 2011 alusta joulukuun 2013 loppuun. Näytteet on voitu alun perin ottaa myös muiden virusten kuin influenssan diagnosoimiseksi. Epidemiologisessa analyysissä huomioitiin kaikki otetut influenssanäytteet. Tutkimusjoukkoon valikoitui yhteensä 113 influenssaan sairastunutta lasta. Tämän tutkimusjoukon influenssanäytteet voitiin yhdistää luotettavasti sairauskertomustietoihin, joita tarkasteltiin retrospektiivisesti. Viruspikadiagnostiikalla varmennettujen influenssakausien aikana noin 10 % kaikista näytteistä oli influenssapositiivisia. Suurin tautitaakka Tyksin lasten ja nuorten poliklinikalla kohdistuu alle 4-vuotisiin lapsiin, joiden osuus oli yli puolet kaikista influenssatapauksista (52 %). Suurin osa sairastuneista lapsista oli aiemmin terveitä (67 %). Yleisimmät krooniset sairaudet potilasjoukossa olivat astma (11 %) ja jokin neurologinen sairaus (9 %). Kolme yleisintä oiretta olivat korkea kuume (89 %), yskä (64 %) ja nuha (52 %). Myös muita influenssan tyyppioireita esiintyi usein. Komplikaatioista yleisimmät olivat otiitti (17 %), kuumekouristus (7 %), pneumonia (6 %) ja laryngiitti (4 %). Vakaviakin komplikaatioita todettiin osalla. Alle neljävuotiaat saivat komplikaatioita enemmän (p=0,02), lisäten pienten lasten tautitaakkaa. Influenssadiagnoosin varmentumisen jälkeen viruslääkitystä sai 61 %, ja vastaavasti antibioottia 30 % lapsista. Neljännes sairastuneista lapsista tarvitsi sairaalahoitoa. Influenssan lapsille aiheuttama tautitaakka on yhä varsin merkittävä. Viruspikadiagnostiikka voi toimia hyödyllisenä erotusdiagnostisena apuvälineenä epäiltäessä influenssaa lapsilla, mutta sen tueksi tarvitaan myös muita laboratoriotutkimuksia vakavien sairauksien tunnistamiseksi. Paremmalla rokotuskattavuudella influenssan lapsille aiheuttamaa tautitaakkaa olisi mahdollista keventää.

Nasopharyngeal colonization by pathogenic bacteria: effect of polymorphisms in innate immune genes of young children

Nasopharyngeal bacteria can asymptomatically colonize the nasopharynx of infants and young children but are also associated with the development of respiratory infections and diseases. Such nasopharyngeal bacteria include Streptococcus pneumoniae, Moraxella catarrhalis, Haemophilus influenzae and Staphylococcus aureus. The host defense against invading pathogens is largely relies germline-encoded pattern recognition receptors (PRR), which are expressed on the cells of innate immunity, and different cytokines. These include toll-like receptors (TLR), mannose-binding lectin (MBL) and different cytokines such as IL-17A. Single nucleotide polymorphisms (SNP) in these receptors and cytokines have been reported. The aim of this study was to investigate genetic polymorphisms in the genes for TLR2, 3 and 4, MBL as well as for IL-17A and their associations with nasopharyngeal pathogenic bacterial colonization during a two-year follow-up. The study revealed that polymorphisms in TLRs, MBL2 and IL17A are associated with the nasopharyngeal bacterial colonization in young children. Healthy young (2.6 months of age) children with variant types of MBL2, TLR2 R753Q or TLR4 D299G had an increased risk to be colonized by S. pneumonia, S. aureus or M. catarrhalis, respectively. Moreover, variant types of MBL2 in healthy children with might facilitate human rhinovirus (HRV)-induced S. pneumoniae colonization at 2.6 months of age. The polymorphism of TLR4 D299G was shown to be associated with M. catarrhalis colonization throughout the whole two-year follow-up (2.6, 13 and 24 months of age) and also with the bacterial load of this pathogen. Also, the polymorphism of IL17A G152A was shown to be associated with increased risk to be colonized by S. pneumoniae at 13 and 24 months of age. Furthermore, the results suggest that IL17A G152A has an effect on production of serum IL-17A already at young age. In conclusion, the results of this study indicate that polymorphisms in the key PRRs and IL17A seem to play an important role to colonization of S. pneumoniae, M. catarrhalis, and S. aureus in healthy young Finnish children. The nasopharyngeal colonization by these pathogenic bacteria may further promote the development of respiratory infections and may be related to development of asthma and allergy in the later life of children. These findings offer a possible explanation why some children have more respiratory infections than other children and provide a rational basis for future studies in this field.