Differenzierung von Erregern einer ventilator- assoziierten
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Differenzierung von Erregern einer ventilatorassoziierten Pneumonie im Tiermodell mittels Atemluftanalytik auf Grundlage multikapillarsäulengekoppelter Ionenmobilitätsspektrometrie (MCC-IMS) DIVI Jahreskongress 2016 in Hamburg Dr. med. Nils Kunze-Szikszay Financial disclosure Forschungsunterstützung: Vortragshonorare: Nils Kunze-Szikszay, UMG Klinik für Anästhesiologie Dringend gesucht: innovative Erregerdiagnostik Konventionelle mikrobiologische Diagnostik Erregeridentifizierung: 24-48 Stunden Vollständige Resistenztestung: 48-96 Stunden Kunze et al. (2015) Ann Clin Microbiol Antimicrob 14:33 Ziel: Schnelle(re) und zuverlässige Diagnostik Genomische Methoden Proteomische Methoden Metabolomische Methoden Nils Kunze-Szikszay, UMG Klinik für Anästhesiologie Detektion mikrobieller Metabolite mittels MCC-IMS • Multikapillarsäulen-gekoppelte Ionemobilitätsspektrometrie (MCC-IMS) • Detektion volatiler Substanzen in komplexen, feuchten Gasgemischen • Detektion substanzabhängig im ppb- bis ppt-Bereich • Relativ geringer technischer Aufwand und geringe Kosten • Point-of-Care Nutzung möglich Nils Kunze-Szikszay, UMG Klinik für Anästhesiologie Detektion mikrobieller Metabolite mittels MCC-IMS Nils Kunze-Szikszay, UMG Klinik für Anästhesiologie Detektion mikrobieller Metabolite mittels MCC-IMS Nils Kunze-Szikszay, UMG Klinik für Anästhesiologie In-vitro Differenzierung humanpathogener Erreger • MCC-IMS ermöglicht eine frühe Differenzierung humanpathogener Erreger nach Wachstum auf einem komplexen Medium Perl et al. (2011) Mycoses 54(6): e828-e837 Jünger et al. (2012) Appl Microbiol Biotechnol 93(6): 2603-2614 Kunze et al. (2013) Appl Microbiol Biotechnol 97(8): 3665-3676 24 Stunden Inkubation • Nährmedium beeinflusst die MetabolitProduktion von Bakterien O’Hara and Mayhew (2009) J Breath Res 3(2): 027001 Kunze et al. (2013) Appl Microbiol Biotechnol 97(8): 3665-3676 Nils Kunze-Szikszay, UMG Klinik für Anästhesiologie Auf dem Weg von Bench to Bedside Mikrobiologische Diagnostik auf der Intensivstation? • Metabolit-Detektion in der Atemluft von Patienten? • Identifikation von SepsisErregern: ? Bakteriämie ? Harnwegsinfekte ? Pneumonie Nils Kunze-Szikszay, UMG Klinik für Anästhesiologie In-vivo Detektion bakterieller Metabolite im Tiermodell • Kaninchen-Modell einer ventilator-assoziierten Pneumonie • TIVA mit Propofol und Sufentanil • Endotracheale Intubation und druckkontrollierte Ventilation über zehn Stunden • 33 Tiere in drei Gruppen: 11 Tiere Kontrollgruppe 11 Tiere E. coli-Gruppe 11 Tiere P. aeruginosa-Gruppe • Kontrollgruppe: endobronchiale Gabe von sterilem LB-Nährmedium • Pneumoniegruppen: endobronchiale Gabe von Übernachtkulturen von Escherichia coli (DSM 25944) oder Pseudomonas aeruginosa (DSM 1117) Nils Kunze-Szikszay, UMG Klinik für Anästhesiologie Finanziell unterstützt durch die Medizinische Fakultät der Universität Göttingen In-vivo Detektion bakterieller Metabolite im Tiermodell Nils Kunze-Szikszay, UMG Klinik für Anästhesiologie Finanziell unterstützt durch die Medizinische Fakultät der Universität Göttingen Ergebnisse der MCC-IMS-Analytik „Interner Standard“: Propofol Indol E. coli –– vor Pneumonie-Beginn 2–hnach nach10 Kontrolltier 1Pneumonie-Beginn hhVentilation Ventilation Nils Kunze-Szikszay, UMG Klinik für Anästhesiologie Propofol * Nils Kunze-Szikszay, UMG Klinik für Anästhesiologie Indol * p < 0,05 vs. ALL_T1 * Nils Kunze-Szikszay, UMG Klinik für Anästhesiologie P_669_65.6 (unbekannte Substanz) * p < 0,05 vs. ALL_T1 * Nils Kunze-Szikszay, UMG Klinik für Anästhesiologie Fortschreiten der Pneumonie – im CT apikal basal Vgl. Dullin et al. (2015) J Synchrotron Rad 22: 1106-1111 Nils Kunze-Szikszay, UMG Klinik für Anästhesiologie Fortschreiten der Pneumonie – Histopathologie Kontrollgruppe Kontrollgruppe P. aeruginosa Vgl. Sommer et al. (2009) FEMS Immunol Med Microbiol 55: 206–214 Nils Kunze-Szikszay, UMG Klinik für Anästhesiologie E. coli E. coli P. aeruginosa Fazit und Ausblick • MCC-IMS erlaubt zuverlässige Atemluftmessungen im Kleintiermodell • Eindeutige Veränderungen im Pneumonie-Modell mit signifikanten Unterschieden zwischen den Gruppen • Komplexes Signalmuster erschwert die Interpretation der Messungen • In-vitro Ergebnisse eingeschränkt auf die Ergebnisse übertragbar • Indol differenzierte frühzeitig zwischen E. coli und P. aeruginosa • P_669_65.6 könnte ein früher VAP-Marker sein • Ergebnisse auf erweitertes Keim-Panel übertragbar? • Ergebnisse bei Menschen reproduzierbar? Nils Kunze-Szikszay, UMG Klinik für Anästhesiologie Vielen Dank für Ihr Interesse! ... und Danke an das Team Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften – ISAS – Dortmund: Dr. Wolfgang Vautz Sascha Liedtke, M.Sc. Universität Duisburg-Essen, Institut für Analytische Chemie: PD Dr. Ursula Telgheder Cornelia Zscheppank, M.Sc. Universitätsmedizin Göttingen: PD Dr. med. Thorsten Perl Dr. med. Karoline Walliser Prof. Dr. med. Michael Quintel Dr. med. vet. Verena Reupke Dr. Christian Dullin Dr. med. Felix Bremmer Dr. med. vet. Verena Reupke Claudia Ottersbach Cand. med. Jakob Luther Fortschreiten der Pneumonie – Oxygenierung E. coli * * Kontrollgruppe P. aeruginosa * FiO2 = 0,3 * p < 0,05 vs. T1 Nils Kunze-Szikszay, UMG Klinik für Anästhesiologie * In-vitro Differenzierung humanpathogener Erreger • MCC-IMS ermöglicht frühe Differenzierung von Erregern (log 2-Phase) Kunze et al. (2013) Appl Microbiol Biotechnol 97(8): 3665-3676 in Kooperation mit B&S Analytik GmbH, Dortmund Nils Kunze-Szikszay, UMG Klinik für Anästhesiologie
