Estudio comparativo de la eficacia diagnóstica de muestras de esputo y líquido de lavado broncoalveolar en la comunidad

BMC Infectious Diseases volumen 23, número de artículo: 565 (2023) Citar este artículo

Detalles de métricas

La neumonía adquirida en la comunidad (NAC) generalmente se diagnostica en niños y el tipo de muestra respiratoria es fundamental. No se han evaluado las diferencias en la detección de patógenos entre el esputo inducido (IS) y el líquido de lavado broncoalveolar (BALF).

En 2018, muestras pareadas de esputo y BALF de niños hospitalizados con CAP con indicaciones de lavado broncoalveolar (BAL) se sometieron a PCR múltiple para la detección de 11 patógenos respiratorios comunes.

Se examinaron un total de 142 niños con esputo emparejado y BALF. La tasa global de positividad fue del 85,9% (122/142) para el esputo y del 80,3% (114/142) para BALF. Las dos muestras presentaron una concordancia casi perfecta entre la detección de M. pneumoniae, influenza A, influenza B, bocavirus y RSV. Por el contrario, el adenovirus tuvo el valor kappa más bajo de 0,156 y una tasa de falsos negativos (FNR) del 66,7%. El rinovirus tuvo la tasa de falsos positivos (FPR) más alta, con un 18,5%. La tasa constante fue significativamente mayor en los niños en edad escolar que en los menores de 1 año (p = 0,005). Se observó coinfección bacteriana en muestras BALF en el 14,8% (21/142). De los 11 pares de muestras discordantes, 9 casos fueron esputo(+)/BALF(-) con predominio de adenovirus.

Nuestros hallazgos sugieren que la consistencia de los resultados entre el esputo y BALF es específica del patógeno. Es necesario considerar cuidadosamente si el esputo se puede utilizar como sustituto del BALF cuando los niños son pequeños o se sospecha una coinfección con bacterias.

Informes de revisión por pares

La neumonía adquirida en la comunidad (NAC) sigue siendo una de las principales causas de morbilidad y mortalidad infantil en todo el mundo [1]. Su microbiología clínica ha cambiado considerablemente porque los métodos moleculares permiten la detección de una amplia gama de patógenos directamente a partir de muestras respiratorias con alta sensibilidad [2]. Por lo tanto, la elección del tipo de muestra y del método de muestreo es fundamental para mejorar el valor predictivo de estos métodos moleculares [3].

Debido a la conveniencia de la recolección de muestras, el diagnóstico de la mayoría de los patógenos respiratorios se realiza mediante aspiración de esputo o incluso secreciones de las vías respiratorias superiores, como hisopos nasales y faríngeos [4]. Los datos muestran que estas muestras son susceptibles a la colonización oral, lo que dificulta determinar si los aislados de esputo indican infección, colonización o contaminación [4]. La broncoscopia con fibra óptica (FOB) con lavado broncoalveolar (BAL) ahora se considera una herramienta importante para el diagnóstico y tratamiento de la neumonía. Aunque el líquido BAL (BALF) es una muestra confiable para la identificación de patógenos de infecciones del tracto respiratorio inferior, la identificación mediante broncoscopia ha demostrado ser un desafío en niños debido a la necesidad de anestesia y experiencia en procedimientos especializados [5]. Pocos estudios han comparado las diferencias en la detección bacteriana entre el esputo y el BALF; sin embargo, los estudios que comparan las dos muestras para detectar virus y bacterias atípicas son escasos [5, 6]. Según la Sociedad Estadounidense de Enfermedades Infecciosas y la Sociedad Torácica Estadounidense, los virus y las bacterias atípicas (p. ej., Mycoplasma pneumoniae) representan una gran proporción de la patogénesis de la NAC en niños [7]. Por lo tanto, es importante evaluar la prevalencia de una amplia gama de patógenos en muestras de esputo relativamente accesibles en comparación con muestras de líquido de lavado alveolar.

Hasta donde sabemos, no existen informes que describan las diferencias en la detección simultánea de varios virus y bacterias atípicas mediante reacción en cadena de la polimerasa (PCR) múltiple entre esputo inducido con muestras BALF. Aquí, comparamos la identificación de estos dos tipos de muestras para nueve virus y dos bacterias atípicas en niños con CAP que reciben BAL. Este enfoque permite una evaluación más rigurosa de los resultados moleculares de diferentes muestras respiratorias en la detección de múltiples patógenos.

En este estudio se incluyeron niños con NAC grave u otras indicaciones de BAL hospitalizados entre enero y diciembre de 2018. El diagnóstico de NAC se basa en directrices basadas en evidencia publicadas por la Organización Mundial de la Salud [8]. Se recogieron muestras de esputo y BALF compatibles de niños tratados con BAL. Los pacientes elegibles para BAL fueron aquellos con infiltrados, lesiones, consolidación, síntomas respiratorios refractarios, atelectasias, bronquiectasias o cuerpos extraños bronquiales persistentes confirmados radiológicamente. BALF se obtuvo del Departamento Respiratorio N° 2 de acuerdo con las Directrices chinas de broncoscopia flexible pediátrica (edición de 2018) [9]. Los criterios de exclusión fueron los siguientes: (i) niños con contraindicaciones para BAL u otras enfermedades crónicas; (ii) padres o tutores que rechazan el tratamiento BAL; y (iii) las muestras de esputo y BALF se recolectaron con más de 72 h de diferencia.

La NAC grave se definió según las directrices de la Sociedad Torácica Estadounidense para el tratamiento de la NAC [10]. Los casos con fiebre persistente durante más de 7 días y/o empeoramiento de los hallazgos radiológicos a pesar del manejo adecuado, y en los que se excluyeron otros patógenos, se definieron como neumonía refractaria por Mycoplasma pneumoniae (RMPP) [11]. Los datos clínicos y demográficos se recuperaron del sistema electrónico del paciente.

El plan de estudio fue aprobado por el Comité de Ética en Investigación en Salud del Hospital Infantil de Hebei. Debido al diseño retrospectivo del estudio, el comité de ética eximió el requisito de consentimiento informado. Todos los datos de los pacientes eran anónimos antes del análisis.

Aproximadamente 30 minutos antes de la recolección de esputo, se le administró al niño una inhalación nebulizada de solución salina hipertónica al 3% durante 10 a 15 minutos y se le indicó que escupiera la saliva y luego tosiera con fuerza el esputo en un tubo de administración que contenía medio de transporte viral (VTM) (Hopebio Tecnologías, Qingdao, China). Para los bebés y niños que no podían toser esputo, una enfermera especializada utilizó un catéter de succión de presión negativa estéril para estimular la garganta e inducir la tos para obtener muestras de esputo. A continuación, las muestras se mezclaron completamente con VTM y se aspiraron 200 µl de sobrenadante para la posterior extracción de ácido nucleico.

Un médico experimentado y calificado realizó el procedimiento sedando primero al paciente con midazolam intravenoso e insertando un broncoscopio por la nariz. Después de visualizar la lesión bajo el endoscopio, se calzó el extremo del broncoscopio, se inyectó solución salina a 35-37 °C (1-3 ml/kg), se fijó la presión de succión en 100 mmHg y se aspiró inmediatamente después del lavado. El volumen reabsorbido objetivo fue ≥ 40% del volumen inyectado. Después de mezclar suavemente la muestra, se usaron 3 ml de muestra para cultivo bacteriano y 200 µl para extracción de ácido nucleico. Los cultivos de bacterias y hongos se realizaron de acuerdo con los protocolos desarrollados en nuestro laboratorio de diagnóstico utilizando muestras BALF.

Se añadió un total de 3 µl de control interno a cada muestra extraída. El ADN y ARN patógenos del esputo y BALF se extrajeron mediante un kit de purificación o extracción de ácidos nucleicos en una estación de trabajo de extracción automatizada (Smart LabAssist-16/32) de acuerdo con las instrucciones del fabricante (Health Gene Technologies, Ningbo, China).

Los patógenos se analizaron utilizando el kit Respiratory Pathogens Multiplex (Health Gene Tech., Ningbo, China), un método de análisis de fragmentos de electroforesis capilar con PCR múltiple diseñado para detectar 11 microorganismos respiratorios, incluida la influenza A (gripe A), la influenza B (gripe B), virus parainfluenza humano (HPIV), virus respiratorio sincitial (RSV), rinovirus (HRV), adenovirus (ADV), metapneumovirus humano (HMPV), bocavirus humano (HBoV), coronavirus humano (HCoV), Chlamydia pneumoniae (CP) y Mycoplasma pneumoniae. (diputado). Luego, el análisis se realizó de forma automatizada según un protocolo establecido y los datos se compilaron mediante el software del sistema GeXP proporcionado por Beckman Coulter [12].

Los rendimientos de detección de cualquier microbio entre dos muestras se compararon utilizando la prueba χ2 o exacta de Fisher mediante el software SPSS 19.0 (SPSS Inc., Chicago, EE. UU.). La concordancia se evaluó utilizando la estadística Kappa (valor κ 0-0,20 leve, 0,21-0,4 regular, 0,41-0,6 moderado, 0,61-0,8 sustancial y 0,81-1 casi perfecto) [13]. Se concluyó que existía significación estadística si p < 0,05.

Para comparar las tasas de detección de muestras de esputo y BALF, reclutamos a 212 niños con CAP hospitalizados tratados con BAL entre enero y diciembre de 2018. De estos, los casos se excluyeron por las siguientes razones: (i) 26 muestras se recolectaron con más de 72 h de diferencia , (ii) los tutores de 15 niños se negaron a proporcionar muestras de esputo pareadas, (iii) muestras que se consideraron insuficientes para todas las pruebas. En la figura 1 se muestra un diagrama de flujo de la selección de pacientes. Se recogieron muestras pareadas de esputo y BALF de 142 pacientes.

Diagrama de flujo del estudio de inscripción de pacientes.

La mediana de edad de 142 pacientes pediátricos que requirieron BAL fue de 42 meses (rango intercuartil, 20 a 72 meses). La proporción hombre-mujer fue de 1,33:1. Entre los 142 pacientes con NAC, la NAC grave y la PPRM representaron el 66,1% y el 30,2%, respectivamente (Tabla 1). Mediante fibrobroncoscopia se observó la presencia de cuerpos extraños bronquiales en 5 pacientes con NAC.

En general, la tasa positiva fue del 85,9% (122/142) para el esputo y del 80,3% (114/142) para BALF. La infección por M. pneumoniae representó la mayoría de los casos incluidos, y su detección en el esputo y BALF estuvo en buena concordancia (Tabla 2, valor κ = 0,885), y esta concordancia casi perfecta también se observó en la influenza A, B, HBoV y RSV. . Sin embargo, para ciertos organismos como los adenovirus, la concordancia fue leve (κ = 0,156). Para comprender mejor los resultados inconsistentes, asumimos que los resultados de las muestras BALF eran el "estándar de oro". Una muestra se consideró "falso positivo" si el resultado era esputo(+)/BALF(-) y "falso negativo" si el resultado era esputo(-)/BALF(+). La Tabla 2 enumera los patógenos en orden descendente de tasa de falsos negativos (FNR), lo que muestra que la FNR para C. pneumoniae y adenovirus alcanzó el 50 % y el 67 % respectivamente. La VFC tuvo la tasa de falsos positivos (FPR) más alta, con un 18,5 %.

Los resultados de la PCR múltiple fueron consistentes en el 59,9 % (85/142) de los casos, siendo las detecciones únicas más comunes que las mixtas (44,4 % frente a 6,3 %, Tabla 3). Entre las muestras pareadas discordantes, se encontraron más tipos de organismos en las muestras de esputo pero no en BALF (26,8 % frente a 9,2 %). Se encontró que la tasa de concordancia de patógenos en las dos muestras estaba significativamente correlacionada con la edad (p = 0,005, Tabla 4). Después de las múltiples comparaciones de Bonferroni, la tasa de concordancia siguió siendo significativamente mayor en los niños en edad escolar que en los menores de 1 año (75,9% frente a 27,3%).

Los cultivos bacterianos fueron positivos en el 14,8% (21/142), incluidos H. influenzae (n = 11), S. pneumoniae (n = 8) y S. aureus (n = 2). De los 21 pacientes con neumonía bacteriana, el 81% (17/21) de ellos estaban coinfectados con virus o bacterias atípicas, y no se encontraron microorganismos en las 4 muestras restantes de BALF. De los 17 casos con coinfección, el 35,3% (6/17) de las muestras pareadas fueron concordantes entre sí y el resultado inconsistente fue del 64,7% (11/17). De los 11 pares de muestras discordantes, 9 casos fueron esputo(+)/BALF(-) con predominio de adenovirus.

En este estudio, utilizamos PCR múltiple para detectar nueve virus y dos bacterias atípicas en muestras pareadas de esputo y BALF de 142 niños hospitalizados con CAP tratados con BAL. Hubo una concordancia leve, de moderada a perfecta, para estos patógenos analizados. Como sabemos, el esputo es la principal muestra utilizada en pacientes hospitalizados en China debido a su fácil disponibilidad [14]. Sin embargo, las muestras de esputo pueden contaminarse fácilmente con patógenos presentes en el tracto respiratorio superior [15]. El lavado alveolar mediante broncoscopia con fibra óptica (FOB) es ahora una herramienta útil para el diagnóstico y tratamiento de infecciones pulmonares [16]. En comparación con el esputo, las muestras BALF tienen muchas menos probabilidades de estar contaminadas con microorganismos orales [17]. Como FOB es un procedimiento invasivo, la posibilidad de utilizar esputo en lugar de BALF es una cuestión que debe abordarse, especialmente en la práctica pediátrica. Hasta la fecha, sólo unos pocos informes han comparado ciertos resultados patogénicos entre BALF y otras muestras respiratorias en pacientes pediátricos [6, 18,19,20,21].

La infección por adenovirus puede causar NAC grave y se asocia con síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) o atelectasia, con una tasa de mortalidad superior al 50% en niños [22, 23]. La persistencia de la infección por adenovirus se ha descrito como una posible causa de obstrucción persistente de las vías respiratorias [24]. En el presente estudio, utilizamos análisis de PCR múltiple y la tasa de falsos negativos para la detección de adenovirus en el esputo en comparación con BALF fue cercana al 70%. Wang y cols. observaron una tasa de falsos negativos del 58,4% para la detección de adenovirus mediante NPS en comparación con BALF emparejado en niños con NAC grave [25]. Estos resultados sugieren que las muestras de esputo en ocasiones no son adecuadas para identificar el agente causante de las infecciones del tracto respiratorio inferior, incluso cuando se aplican métodos moleculares. La identificación temprana de las infecciones por adenovirus del tracto respiratorio inferior y el tratamiento oportuno y eficaz son importantes en los niños con NAC grave para prevenir la progresión de la enfermedad.

En la detección del ácido nucleico de M. pneumoniae, nuestro estudio anterior y otros informes demostraron la superioridad del esputo sobre los hisopos nasofaríngeos (NPS) o el aspirado nasofaríngeo (NPA) [20, 21, 26,27,28]. Luo y col. midieron 533 muestras pareadas de NPA-BALF recolectadas de niños con neumonía y encontraron una concordancia moderada (κ = 0,407) para M. pneumoniae [21]. Xu et al. Realizó PCR en tiempo real en 406 muestras de NPA y BALF de niños con CAP y encontró un valor kappa de solo 0,020 para detectar M. pneumoniae [20]. Hasta donde sabemos, ningún artículo ha comparado la detección de M. pneumoniae entre esputo inducido ( IS) y BALF en pacientes pediátricos. En los últimos años, ha habido una incidencia cada vez mayor de neumonía grave por Mycoplasma pneumoniae (SMPP) y MPP refractaria (RMPP) en niños, y la formación de tapón mucoso en SMPP o RMPP es una indicación importante para BAL [29]. En nuestro estudio, la positividad de M. pneumoniae fue mayor en los niños que recibieron BAL, aproximadamente el 40%. La comparación de BALF y el esputo mostró una concordancia casi perfecta, con un valor kappa cercano a 0,9, con tasas de falsos negativos y falsos positivos de aproximadamente el 5%. Estos datos sugirieron que si se ha detectado M. pneumoniae en IS, las pruebas repetidas en muestras de BALF tienen poca importancia. Al igual que M. pneumoniae, otros virus (con excepción del adenovirus) mostraron una buena concordancia. Por lo tanto, el esputo se puede utilizar como alternativa al BALF para detectar M. pneumoniae, virus de la influenza, bocavirus y RSV si el propósito de los pacientes sometidos a FOB es diagnóstico más que terapéutico. El esputo se puede utilizar para detectar estos patógenos en niños que presentan contraindicaciones para BAL o en niños con CAP que de otro modo no podrían obtener BALF.

Encontramos que la tasa de inconsistencia del esputo y BALF se asoció significativamente con la edad, que fue mayor en los niños más pequeños. Rodrigues et al. observó que las tasas de coinfección y portación en niños eran independientes de la edad [30]. Verhagen et al. encontró que la coinfección viral era más frecuente en niños menores de 4 años que en niños mayores [31]. Utilizando una combinación de diagnósticos ordenados por un médico y mNGS de las vías respiratorias inferiores, Tsitsiklis et al. observó una disminución en las tasas de detección positiva con el aumento de la edad [32]. Estos hallazgos pueden explicarse por una falta de memoria inmune intacta, una inmunidad innata y adaptativa reducida y diferencias fisiológicas en las vías respiratorias, que pueden aumentar la susceptibilidad de los niños o bebés al transporte incidental de microorganismos potencialmente patógenos [33]. Por lo tanto, es importante seleccionar el tipo de muestra apropiado para niños más pequeños para mejorar la precisión de la detección de patógenos del tracto respiratorio.

En el presente estudio, observamos un total de 21 casos con neumonía bacteriana, de los cuales 6 fueron esputo(+)/BALF(+), 9 fueron esputo(+)/BALF(-), 2 fueron esputo(-)/BALF (+) y 4 fueron esputo(-)/BALF(-). De ellos, la proporción de resultados inconsistentes es dos veces mayor que la proporción de resultados consistentes con predominio de adenovirus. Ronda et al. observaron un aumento de la colonización bacteriana (S. aureus y GNB) durante las infecciones virales del tracto respiratorio, lo que puede ser un factor que contribuye al mayor riesgo de neumonía bacteriana [34]. Du et al. mostró que el 48,8% de los niños (163/216) con neumonía grave por adenovirus tenían coinfección bacteriana [35]. Lai y col. descubrieron que los ratones infectados con HMPV mostraban un reclutamiento deficiente de neutrófilos en las vías respiratorias, lo que puede provocar un retraso en la eliminación bacteriana y un aumento de la inflamación en el pulmón [36]. Por lo tanto, cuando se sospecha una infección viral previa de las vías respiratorias superiores, es prudente considerar si el culpable de la neumonía es un virus o una bacteria.

Este estudio tiene varias limitaciones. En primer lugar, aunque la PCR múltiple requiere fluorescencia nominal para determinar un resultado positivo, este método no se puede utilizar para distinguir si el patógeno detectado es una infección actual o un patógeno colonizado. Además, es importante señalar que los virus tardan más en eliminarse en el tracto respiratorio superior que en el inferior [37]. Se necesitan futuros estudios comparativos que incluyan la medición de la carga viral en un tamaño de muestra grande. En segundo lugar, ocho pacientes en este estudio dieron positivo para adenovirus en el esputo, mientras que sólo tres pacientes dieron positivo para adenovirus en BALF. Se necesitan futuros estudios comparativos para abordar específicamente las diferencias en la detección de adenovirus. En tercer lugar, aunque mantuvimos el volumen reabsorbido por encima del 40% del volumen inyectado, la dilución de BALF puede provocar que se pierda la detección de patógenos de baja carga. En cuarto lugar, la mayoría de los pacientes con NAC no requieren broncoscopia, y nuestros resultados comparativos se limitaron a pacientes con NAC grave, y no a pacientes con NAC en su mayoría. Finalmente, aunque probamos la mayoría de los patógenos conocidos que causan síntomas respiratorios, no podemos excluir la posibilidad de que se hayan pasado por alto variantes o patógenos desconocidos.

Examinamos, por primera vez, la diferencia en las tasas de positividad entre muestras de esputo y BALF de niños CAP que recibieron tratamiento BAL con una gama más amplia de patógenos. La concordancia varió entre los microorganismos.

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el presente estudio están disponibles del autor correspondiente previa solicitud razonable.

Líquido de lavado broncoalveolar

La comunidad adquirió neumonía

Esputo inducido

Infección del tracto respiratorio inferior

Broncoscopia de fibra óptica

Neumonía grave por Mycoplasma pneumoniae

Neumonía refractaria por Mycoplasma pneumoniae

Medio de transporte viral

rinovirus humano

Virus de la parainfluenza humana

metaneumovirus humano

Virus sincitial respiratorio

bocavirus humano

Neumonía Mycoplasma pneumoniae

Neumonía Chlamydia pneumoniae

Coronavirus humano

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Instituto de Investigación Pediátrica, Hospital Infantil de la Provincia de Hebei, 133 Zhonghua South Street, Shijiazhuang, 050031, Provincia de Hebei, China

Le Wang, Sukun Lu, Yinghui Guo, Jianhua Liu, Peng Wu y Shuo Yang

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Le Wang: conceptualización, curación de datos, análisis formal, investigación, visualización, redacción del borrador original, administración de proyectos. Sukun Lu: curación de datos, investigación, metodología, visualización. Yinghui Guo: metodología, análisis formal. Jianhua Liu: recursos, metodología. Peng Wu: curación de datos, metodología. Shuo Yang: supervisión, redacción, revisión y edición.

Correspondencia a Shuo Yang.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Este estudio está aprobado por el Comité de Ética en Investigación en Salud del Hospital Infantil de Hebei afiliado a la Universidad Médica de Hebei (aprobación n.º 2017016), de conformidad con los principios de la Declaración de Helsinki, el Código de Ética de la Asociación Médica Mundial. Todos los métodos se llevaron a cabo de acuerdo con las directrices y regulaciones pertinentes. El Comité de Ética en Investigación en Salud del Hospital Infantil de Hebei, afiliado a la Universidad Médica de Hebei, renunció al requisito de consentimiento informado, ya que el estudio es retrospectivo y no presenta riesgo de daño a los sujetos, y no se expone la privacidad de las personas.

No aplicable ya que todos los datos presentados en el artículo no están identificados.

Ninguno para declarar.

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Acceso Abierto Este artículo está bajo una Licencia Internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, compartir, adaptación, distribución y reproducción en cualquier medio o formato, siempre y cuando se dé el crédito apropiado al autor(es) original(es) y a la fuente. proporcione un enlace a la licencia Creative Commons e indique si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la normativa legal o excede el uso permitido, deberá obtener permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/. La exención de dedicación de dominio público de Creative Commons (http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/) se aplica a los datos disponibles en este artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito a los datos.

Reimpresiones y permisos

Wang, L., Lu, S., Guo, Y. et al. Estudio comparativo de la eficacia diagnóstica de muestras de esputo y líquido de lavado broncoalveolar en niños con neumonía adquirida en la comunidad tratados con fibrobroncoscopia. BMC Infect Dis 23, 565 (2023). https://doi.org/10.1186/s12879-023-08522-3

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Recibido: 23 de febrero de 2023

Aceptado: 08 de agosto de 2023

Publicado: 29 de agosto de 2023

DOI: https://doi.org/10.1186/s12879-023-08522-3

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