Introducción

La pandemia de COVID-19 durante los años 2020 y 2021 trajo consigo un gran incremento en la demanda de camas críticas, aumentando el número de pacientes en ventilación mecánica invasiva (VMI) con hospitalizaciones prolongadas en el contexto de personas adultas mayores con comorbilidades importantes como diabetes mellitus, obesidad, enfermedades cardíacas, enfermedades pulmonares o inmunosupresión de diversos orígenes, en quienes las complicaciones infecciosas aumentaron con notoria frecuencia con la emergencia, además, de bacterias multirresistentes^1,2.

Aunque estudios recientes de pacientes con COVID-19 sugieren que la coinfección bacteriana inicial es un problema poco frecuente, estos estudios no están específicamente dirigidos al paciente crítico^3,4. Los pacientes hospitalizados por COVID-19 tienen entre 1,2 y 7% de probabilidades de tener una infección bacteriana pulmonar asociada en el momento de su ingreso y esta frecuencia aumenta a 14% cuando los pacientes ingresan en la unidad de cuidados intensivos (UCI)^5,6. Por otro lado, aquellos pacientes que adquieren una infección bacteriana dentro del hospital en el contexto de COVID-19 tienen alrededor de 50% de probabilidad de morir durante el período de hospitalización; dos tercios de estas infecciones ocurren en pacientes críticos con una mortalidad cercana a 65%⁷.

La neumonía asociada a ventilación mecánica (NAVM) es la infección nosocomial más común en el paciente de cuidados críticos con COVID-19^7,8; sin embargo, existe la probabilidad de que sea sobre-diagnosticada dada las similitudes clínicas de estas dos infecciones, por lo que la confirmación diagnóstica de NAVM en términos de su manejo eficiente, investigación clínica y vigilancia requieren una base microbiológica^9,10,11.

En este sentido, las técnicas de biología molecular que detectan múltiples patógenos son cada vez más accesibles y pueden ser especialmente útiles en áreas críticas donde el diagnóstico temprano es esencial para establecer un tratamiento antimicrobiano dirigido y reducir potencialmente el uso de antibioterapia innecesaria¹². El panel FilmArray Pneumonia^® (PFA-P) BIOFIREbioMérieux es un ensayo de reacción de polimerasa en cadena (RPC) múltiple, que permite la detección rápida, en aproximadamente 80 minutos, de una amplia gama de patógenos clínicamente relevantes y un número limitado, pero importante, de genes de resistencia microbiana en muestras de vías respiratorias inferiores obtenidas por aspirado endotraqueal (AET) o lavado bronquioalveolar (LBA), y que se postula como una herramienta útil en el diagnóstico precoz de NAVM.

Presentamos nuestra experiencia con una cohorte retrospectiva de pacientes con COVID-19 y sospecha de NAVM ingresados en la UCI de nuestro hospital, cuyo agente microbiológico se buscó utilizando PFA-P concomitantemente con métodos convencionales de tinción y cultivo. El objetivo es determinar el beneficio del uso del PFA-P como herramienta para el diagnóstico precoz de NAVM y con ello proyectar su eventual utilidad en el inicio, cambio o suspensión del tratamiento antimicrobiano, lo que podría influir sobre el tiempo de hospitalización y VMI. También se busca determinar la certeza diagnóstica de esta técnica molecular mediante su validación y seguridad con respecto al cultivo convencional como estándar de oro.

Métodos

Resultados

Durante el período de estudio se aplicó PFA-P y cultivos bacterianos en 81 muestras respiratorias de 71 pacientes. Se obtuvieron muestras respiratorias por LBA en 34 ocasiones y por AET en 47. En 32 muestras (39,5% del total de muestras tomadas) de 29 pacientes (40,8% de la cohorte), tanto el cultivo convencional como el PFA-P resultaron negativos, lo que permitió descartar el diagnóstico de NAVM para estos eventos. En el cultivo de una muestra respiratoria de un paciente se identificó Burkholderia cepacia - bacteria no incluida en el PFAP-por lo que el paciente correspondiente a ese cultivo no fue incluido en el análisis.

Del total de 71 pacientes, 41 fueron confirmados con al menos un episodio de NAVM, y siete de estos pacientes tuvieron hasta dos episodios de NAVM durante el período de estudio, llegando a un total de 48 eventos de NAVM. El perfil clínico y la evolución de estos 41 pacientes con NAVM confirmada microbiológicamente se muestran en la Tabla 1.

Entre las 48 muestras de pacientes con NAVM detectamos 70 bacterias, tanto por cultivo clásico como por PFA-P, con la siguiente relación de muestras y número de patógenos detectados: 32 con uno, 11 con dos, cuatro con tres y uno con cuatro, respectivamente.

Un total de 30 cultivos fueron positivos (62,5%), en los que se identificaron las siguientes 33 bacterias: K. pneumoniae (n = 15), P. aeruginosa (n = 9), A. baumanniicalcoaceticus (n = 5), S. aureus (n = 2), S. marcescens (n = 1) y S. agalactiae (n = 1). En las mismas 30 muestras con cultivos positivos, PFA-P detectó previamente 32 de las 33 bacterias identificadas. La excepción fue una cepa de K. pneumoniae de una muestra de AET con un recuento de 500.000 ufc/mL, detectada sólo en cultivo.

Además, entre las mismas 48 muestras de pacientes con NAVM, se detectaron 37 bacterias exclusivamente por PFA-P (n = 34 muestras) y que no fueron posteriormente detectadas por cultivo convencional, correspondiendo a los siguientes agentes: K. pneumoniae (n = 8), P. aeruginosa (n = 6), E. coli (n = 6), A. calcoaceticus-baumannii (n = 5), S. aureus (n = 4), H. influenzae (n = 3), S. marcescens (n = 2), E. cloacae (n = 1), K. aerogenes (n = 1) y K oxytoca (n = 1). Al comparar la PFA-P con los cultivos convencionales, las tres bacterias más comúnmente detectadas fueron: K. pneumoniae, P. aeruginosa y A. calcoaceticus-baumannii, demostrándose una sensibilidad que osciló entre 93,3 y 100% y una especificidad que osciló entre 75,8 y 88,4% para estos tres agentes. De igual forma para todos los agentes aislados, la sensibilidad, especificidad, valor predictor positivo y valor predictor negativo para PFA-P respecto a los cultivos fueron 96,9%, 92,5%, 46,4% y 99,8%, respectivamente (Tabla 2).

De las 32 bacterias detectadas por PFA-P y que crecieron en los cultivos, 22 (68,75%) registraron ≥ 10⁶ copias/ mL de ácidos nucleicos bacterianos. En contraste, entre las 37 bacterias detectadas por la FAP-P y que no crecieron en los cultivos, 31 (83,7%) tenían ≤ 10⁵ copias/mL de ácidos nucleicos bacterianos (Figura 1). La tendencia no cambió si la muestra correspondía a LBA o AET (Figura 2).

Figura 1 Sesenta y nueve bacterias detectadas en 48 muestras respiratorias por el panel FilmArray Pneumo (FAPP) expresadas en copias/mL de ácido nucleico bacteriano y relación con cultivos positivos o negativos. No se incluye una muestra de AET con FAP-P negativo y cultivo positivo para K. pneumoniae. 

Figura 2 Sesenta y nueve bacterias detectadas por el panel FilmArray Pneumo (FAP-P) de muestras respiratorias de lavado bronquioalveolar (BAL) [n: 15] y endotraqueales (ETA) [n: 33] expresadas en copias/mL de ácido nucleico bacteriano. Relacionado con cultivos positivos o negativos. No se incluye una muestra de AET con PFA-P negativo y cultivo positivo para K. pneumoniae. 

Se detectó un total de 34 genes de resistencia en 19 muestras, incluidos CTX-M (n = 18), KPC (n = 5), NDM (n = 9) y mecA / C & MREJ (n = 2).

No hubo casos en los que en el antibiograma se detectara resistencia asociada a BLEE, carbapenemasas o meticilina, y que no fuera detectada previamente por PFA-P. Además, el PFA-P no detectó otros agentes virales ni bacterias atípicas en esta cohorte de pacientes. Todos los informes PFA-P se comunicaron a los médicos tratantes dentro de las dos horas posteriores al envío de las muestras al laboratorio de microbiología.

Finalmente, la presencia de un PFA-P positivo para bacterias o genes de resistencia concomitantemente con un crecimiento bacteriano negativo y/o ausencia de gen de resistencia detectado en el cultivo convencional se relacionó con un cambio en el régimen antimicrobiano ajustado a los resultados de PFA-P en 26 veces en 23 pacientes, 12 de los cuales sobrevivieron 30 días después de ser diagnosticados de NAVM. El perfil de estos 23 pacientes, sus respectivos cultivos y tratamiento se muestran en la Tabla 3.

Discusión

La experiencia de estos dos últimos años, 2020 y 2021, ha dejado claro que los pacientes graves con COVID-19 que requirieron VMI y tienen factores de riesgo evolucionan frecuentemente a deterioro con hospitalización en áreas críticas y VMI prolongada más allá del período habitual, Lahera y cols.¹⁸, muestran un tiempo de VMI de dos semanas de media en una cohorte chilena de pacientes críticos con COVID-19 publicada por nuestro hospital y que duplica el tiempo medio habitual categorizando a estos pacientes como estancias prolongadas en VMI¹⁹. En nuestra cohorte, el tiempo medio de hospitalización fue cercano a 40 días y el tiempo de VMI fue de aproximadamente tres semanas. En esta situación, las infecciones nosocomiales y, en particular la NAVM, juegan un papel protagónico en el pronóstico de estos pacientes. Una de las primeras series publicadas sobre 41 pacientes críticos con COVID-19 muestra que 31% de ellos desarrollaron NAVM⁷, en contraste con un estudio en el Reino Unido con una cohorte de 81 pacientes con COVID-19 en VMI; el 100% de ellos desarrolló al menos un evento de NAVM después de 35 días de seguimiento, a diferencia de un grupo de pacientes control sin COVID-19 en VMI, que durante el mismo período tuvieron una incidencia de NAVM de 30%⁸. En consecuencia, uno de los principales retos de los pacientes gravemente enfermos con COVID-19 en VMI, es evitar la NAVM y, si se produce, saber diagnosticarla y tratarla lo más tempranamente posible.

El uso prematuro y a veces excesivo de la terapia antimicrobiana en pacientes críticamente enfermos con COVID-19 representa una práctica extendida en todo el mundo; dentro de las 24 horas posteriores al ingreso en la UCI, de 94 a 97% de los pacientes ya habrán iniciado una antibioterapia^8,20. En nuestra cohorte, 95,7% de los pacientes había recibido tratamiento con antimicrobianos durante aproximadamente una semana antes de su ingreso en la UCI. Este uso excesivo de antimicrobianos, especialmente cefalosporinas de tercera generación indicadas como primera opción empírica en pacientes con neumonía²¹, está directamente relacionado con el aumento de β-lactamasas y la aparición de agentes multirresistentes^22,23.

En este escenario, el diagnóstico rápido y preciso de una infección bacteriana que complica la neumonía por SARS CoV-2 es de suma relevancia. En nuestro estudio fue importante la asertividad para ordenar la PFA-P y su implementación como una herramienta para definir rápidamente la presencia de NAVM; esta prueba diagnóstica fue solicitada 82 veces y fue positiva en 49 ocasiones (59,7%), demostrando la presencia de 69 patógenos bacterianos.

También es muy destacable que el reporte del PFA-P lo recibieran los equipos tratantes en un período menor a dos horas, a diferencia de los cultivos convencionales cuya información definitiva no se puede obtener antes de las 48 horas, latencia en el tiempo que puede relacionarse con riesgo de una antibioterapia inicial inadecuada lo cual es ampliamente reconocido como un factor que influye en la mortalidad de los pacientes críticos con NAVM²⁴. Las últimas directrices de la Sociedad de Enfermedades Infecciosas de América (IDSA) para el manejo de la neumonía adquirida en el hospital y NAVM²⁵ describen como indicador de rendimiento de los métodos clásicos de cultivo cuantitativo en muestras AET un punto de corte de ≥ 10⁵ ufc/mL con una sensibilidad de 76% y una especificidad de 75% para el diagnóstico de NAVM, teniendo en cuenta que estos valores pueden mejorar si la muestra es tomada por LBA donde la sensibilidad es de 80% y la especificidad de 82% para un valor ≥ 10⁴ ufc/mL. Como PFA-P es una técnica molecular semicuantitativa, no existen equivalentes exactos que equiparen los cultivos convencionales; por lo tanto, un resultado de PFA-P con 10⁴ copias/mL de ácido nucleico bacteriano podría ser equivalente a 10.000 o 90.000 ufc/mL de una bacteria aislada en un cultivo. El análisis clínico, las pruebas de laboratorio y las imágenes deben contribuir a definir si la presencia de ácido nucleico bacteriano demostrada por PFA-P corresponde a una bacteria invasora mientras se espera el resultado de los cultivos.

Por otro lado, los hemocultivos no suelen alcanzar más de 15% de positividad, pero sí reflejan la gravedad de la NAVM, como una condición potencialmente mortal²⁶. En nuestra serie, los hemocultivos permitieron detectar las mismas bacterias asociadas a NAVM en sólo tres pacientes (7,3%).

Si consideramos que la NAVM es una de las infecciones adquiridas en UCI más frecuentes²⁶, el perfil bacteriológico de la NAVM en nuestro estudio fue diferente al mostrado en el último informe oficial del sistema nacional de vigilancia de Chile²⁷; las variaciones de frecuencia observadas para las cuatro bacterias más frecuentes en nuestro estudio relacionadas con este informe nacional fueron las siguientes: K. pneumoniae: 32,9 vs 21,6%, P. aeruginosa: 21,4 vs 24,6%, A. baumannii: 14,3 vs 9,8%, y S. aureus: 8,56 vs 21,2%, respectivamente.

El rendimiento de la PFA-P en nuestro trabajo es comparable a cultivos convencionales (considerados el estándar de oro) y alcanzó una especificidad y sensibilidad muy alta pero con un valor predictor positivo de 46%, lo que se asocia al riesgo de considerar patógenos inactivos o colonizadores como patógenos activos, especialmente al pensar que casi 22% de las muestras (15 de 69) tuvieron 10⁴ copias/mL de ácido nucleico bacteriano con cultivo negativo y que de estas muestras, 12 se obtuvieron por AET.

Sin embargo, la gran fortaleza de la PFA-P representa su valor predictor negativo, lo que coloca a esta técnica molecular como muy valiosa a la hora de decidir si limitar o suspender aquellos antimicrobianos indicados en forma empírica, situación que en nuestra cohorte sucedió en 40% de los casos, proyectando esta técnica diagnóstica como una herramienta muy útil en los programas de control de antimicrobianos^28,29. En el caso particular del paciente crítico con COVID-19, la presencia de un PFA-P negativo permitiría establecer con mayor precocidad y certeza la influencia de otros fenómenos no infecciosos como los síndromes inmuno-inflamatorios desencadenados por SARS CoV-2 o complicaciones como la embolia pulmonar³⁰ u otras infecciones como por ejemplo las debidas a hongos filamentosos³¹ como causa del síndrome febril y la insuficiencia respiratoria persistente que inicialmente se interpretó como una NAVM bacteriana. Creemos que para todas estas situaciones es imperativo que PFA-P sea un complemento a la información que brindan los cultivos convencionales^32,33.

Finalmente, es importante mencionar que no se identificó bacterias atípicas (Legionella sp, Mycoplasma sp o Chlamydophila sp) por PFA-P, lo que nos lleva a poner en discusión la probable futilidad del uso de agentes antimicrobianos como azitromicina o levofloxacina en los regímenes antimicrobianos empíricos cuando se sospecha una infección bacteriana en pacientes con COVID-19 grave.

Las debilidades de este estudio tienen que ver con su carácter retrospectivo, realizarse en un centro único con escaso número de pacientes, que las muestras se obtuvieron con dos técnicas diferentes y la existencia de varios factores de confusión relacionados con el diagnóstico de infecciones respiratorias en pacientes críticamente enfermos con COVID-19³⁴. No se dispuso tampoco durante todo el tiempo del estudio de PFA-P, básicamente por falta de recurso económico, existiendo períodos de intermitencia donde no se pudo registrar pacientes con NAVM lo que eventualmente influiría en la estimación del rendimiento de la técnica. Por otro lado, las fortalezas de este estudio están relacionadas con demostrar la potencial utilidad de una técnica de diagnóstico molecular para limitar y ajustar el uso de antimicrobianos en un hospital público de escasos recursos y, además, con ampliar el conocimiento sobre su uso en la práctica diaria en pacientes críticos.

Es evidente, por último, la necesidad de estudios más amplios, aleatorizados y controlados para determinar el verdadero valor de las técnicas de biología molecular en el diagnóstico de NAVM.