Streptococcus Dysgalactiae Subspecies Equisimilis Bacteremia : Epidemiology, risk factors, and disease severity

Abstract

<i>Streptococcus dysgalactiae</i> subspecies <i>equisimilis</i> (SDSE) on nykyisen taksonomian mukainen nimitys C- ja G-ryhmän beetahemolyyttisille streptokokeille, jotka muodostavat suuria pesäkkeitä veriviljelymaljalla. SDSE-bakteremiat olivat aiemmin harvinaisia, mutta niiden ilmaantuvuus on kasvanut viime vuosikymmeninä nopeasti maailmanlaajuisesti ja erityisesti Suomessa. Tartuntatautirekisterin mukaan SDSE on jo Suomen neljänneksi yleisin bakteremian aiheuttaja ja yli kolme kertaa yleisempi kuin <i>Streptococcus pyogenes</i>. SDSE kuuluu ihmisen normaaliflooraan, mutta voi aiheuttaa myös vakavia invasiivisia infektioita. Bakteremian kliininen taudinkuva muistuttaa S. pyogeneksen aiheuttamaa tautia, ja yleisin ilmenemismuoto on ruusutulehdus. Muita mahdollisia fokuksia ovat keuhkokuume, septinen artriitti, osteomyeliitti, syvät abskessit, endokardiitti, nekrotisoiva faskiitti ja toksinen shokki. Monissa tapauksissa infektiofokus jää epäselväksi. Tapauskuolleisuus vaihtelee noin 5–20 prosentin välillä. SDSE aiheuttaa tautia erityisesti iäkkäille henkilöille, joilla on usein taustalla muita sairauksia. Vaikka SDSE aiheuttaa vakavia tauteja ja sen ilmaantuvuus on jyrkässä nousussa, aiheesta on toistaiseksi vähän tutkittua tietoa, ja erityisesti väestöpohjaisia tutkimuksia on tehty vain muutama.

Tämän tutkimuksen aineisto on kaksiosainen. Väestöpohjainen aineisto koostuu Pirkanmaan sairaanhoitopiirin SDSE-bakteremiatapauksista elokuusta 2015 heinäkuuhun 2018. Tapauksia todettiin 230, joista 217 saatiin mukaan tutkimukseen. Prospektiivisessa osuudessa kontaktoitiin Tampereen yliopistollisessa sairaalassa (TAYS) ja Hatanpään sairaalassa marraskuun 2015 ja marraskuun 2019 välisenä aikana hoidetut SDSE-bakteremiapotilaat, joita oli yhteensä 159.

SDSE-bakteremian ilmaantuvuus oli 16.9/100 000 ihmistä kohden. Ilmaantuvuus oli suurempi miehillä, ja moninkertainen vanhemmissa ikäluokissa. Bakteremioita vaikutti olevan enemmän kesäisin, ja erityisesti bakteereminen ruusutulehdus esiintyi merkitsevästi useammin kesällä. Tutkimuksessa havaittiin, että obesiteetti, diabetes ja sepelvaltimotauti ovat merkittäviä riskitekijöitä SDSE-bakteremialle. Obesiteetti nosti riskiä saada SDSE-bakteremia lähes kolminkertaiseksi, diabetes lähes viisinkertaiseksi, ja sepelvaltimotauti kolminkertaiseksi. Toistuville SDSE-bakteremioille altistivat krooninen ihottuma tai ihorikko, sydänsairaudet, diabetes ja aiempi ruusutulehdus. Bakteremian yleisimmät infektiofokukset olivat ruusu (68 %), keuhkokuume (16 %), syvät abskessit (7 %) ja septinen artriitti (4 %). Kolmellatoista prosentilla oli bakteremia ilman tunnistettavaa infektiofokusta. TAYS:ssa tai Hatanpään sairaalassa hoidetuista potilaista 50 %:lla oli vaikean taudin piirteitä (tehohoito, vasopressorin tarve, alentunut tajunnantaso tai tajuttomuus, hypotensio, septinen shokki, monielinvaurio tai kirurgisten interventioiden tarve). Tästä huolimatta kokonaiskuolleisuus jäi melko matalaksi (prospektiivisessa aineistossa 6 % ja väestöpohjaisessa aineistossa 8 %). Ruusutulehdus infektiofokuksena suojasi vaikealta taudilta, kun taas nekrotisoiva faskiitti altisti sille. Pitt bacteremia score todettiin tarkaksi pisteytykseksi ennustamaan kuolleisuutta SDSE-bakteremiassa. Korkeat päivien 2 ja 3 valkosoluarvot, sekä päivien 3 ja 4 C-reaktiivinen proteiini olivat riskitekijöitä vaikean taudin kehittymiselle.

Samat kolme <i>emm</i>-tyyppiä, stG480, stG485 ja stG6, jotka olivat yleisimmät <i>emm</i>-tyypit tällä alueella vuosina 1995–2004, olivat yleisimmät <i>emm</i>-tyypit tässäkin tutkimuksessa, mutta jaetulle 3. sijalle nousi uusi <i>emm</i>-tyyppi, stG62647. Lisäksi myös vanhojen <i>emm</i>-tyyppien ilmaantuvuus oli moninkertaistunut 20 vuoden takaiseen nähden. <i>Emm</i>-tyyppi stC74a liittyi kuolleisuuteen, ja stG480 assosioitui septiseen artriittiin. StG480 aiheutti muita harvemmin ihoinfektioita ja infektiofokus oli harvemmin tiedossa sen aiheuttamissa bakteremioissa.

Yhteenvetona todetaan, että SDSE-bakteremian ilmaantuvuus on moninkertaistunut kahdessa vuosikymmenessä, ja se oli tässä tutkimuksessa 16.9/100 000 asukasta. SDSE-bakteremia on pääasiassa iäkkäiden ja monisairaiden ihmisten tauti. Tässä tutkimuksessa selvitettiin ensimmäistä kertaa SDSE-bakteremian riskitekijöitä, ja todettiin, että obesiteetti, diabetes ja sepelvaltimotauti altistavat SDSE-bakteremialle. Toistuville bakteremioille altisti krooninen ihottuma tai ihorikko, sydänsairaudet, diabetes ja aiempi ruusutulehdus. Yleisin infektiofokus on ruusutulehdus, ja sitä esiintyi merkitsevästi enemmän kesäisin. Nekrotisoiva faskiitti oli riskitekijä vaikealle taudille, ja ruusuinfektio suojasi siltä. Puolella potilaista oli taudinkuvassa vaikeaan tautiin liittyviä piirteitä, mutta siitä huolimatta kokonaiskuolleisuus jäi melko matalaksi, mikä korostaa tehokkaan ja nopeasti aloitetun hoidon tärkeyttä. Pitt bacteremia score ennusti hyvin kuolleisuutta ja CRP ja valkosoluarvot hoidon ensipäivinä ennustivat vaikean taudin kehittymistä. Näiden tulosten perusteella voidaan ennakoida, kenelle kehittyy vaikeampi tauti, ja ottaa tämä huomioon hoidossa. Kolme yleisintä emm-tyyppiä, stG480, stG485 ja stG6, pysyivät ennallaan, mutta jaetulle 3. sijalle nousi uutena emm-tyyppi stG62647. StC74a liittyi kuolleisuuteen.

Näiden tulosten perusteella SDSE-bakteremian ilmaantuvuuden nousu liittyy väestön ikääntymiseen ja taustasairauksien lisääntymiseen, mutta myös muutoksiin SDSE-kannoissa, jotka ovat johtaneet sekä ennestään yleisten <i>emm</i>-tyyppien lisääntymiseen, että uuden <i>emm</i>-tyypin stG62647 nousuun.

<i>Streptococcus dysgalactiae</i> subspecies <i>equisimilis</i> (SDSE) is the current taxonomic name for large-colony forming group C and G beta-hemolytic streptococci. SDSE bacteremia was previously rare, but in recent decades its incidence has increased rapidly worldwide, and especially in Finland. According to the National Infectious Diseases Register, SDSE is now the fourth most common cause of bacteremia in Finland and more than three times more common than <i>Streptococcus pyogenes</i>. SDSE is part of the normal commensal flora but may also cause severe invasive infections. The clinical picture of SDSE bacteremia resembles that caused by <i>S. pyogenes</i>, with cellulitis being the most common clinical manifestation. Other manifestations include pneumonia, septic arthritis, osteomyelitis, deep abscesses, endocarditis, necrotizing fasciitis, and toxic shock. In a significant proportion of episodes, no defined focus is identified. SDSE predominantly affects elderly individuals, frequently those with underlying health conditions. Case fatality of SDSE bacteremia ranges from 5% to 20%. Although SDSE causes serious invasive disease and its incidence is rapidly increasing, there is still limited research on the subject, and only a few population-based studies have been presented.

The study population consists of two cohorts. The population-based data comprised SDSE bacteremia episodes in the Pirkanmaa Health District from August 2015 to July 2018. A total of 230 cases were identified, and medical records of 217 episodes were available. In the prospective study population, patients treated for SDSE bacteremia at Tampere University Hospital (TAUH) and Hatanpää City Hospital between November 2015 and November 2019 were contacted, totaling 159 patients.

The incidence of SDSE bacteremia was 16.9 per 100,000 population. Incidence was higher in men and in older age groups. SDSE bacteremia seems to be more common in summer, and bacteremia manifesting as cellulitis notably occurred significantly more often during this season. The study found that obesity, diabetes, and coronary artery disease were significant risk factors for SDSE bacteremia. Obesity nearly tripled the risk, diabetes increased it nearly fivefold, and coronary artery disease tripled the risk. Recurrent SDSE bacteremia was associated with chronic eczema and/or skin erosion, heart disease, diabetes, and previous cellulitis. The most common clinical manifestations were cellulitis (68%), pneumonia (16%), deep abscesses (7%), and bone and joint infections (4%). In 13% of cases, no identifiable focus was found.

Among patients treated at TAUH and Hatanpää, 50% had severe features including need for intensive care, need for vasopressors, lowered level of consciousness or unconsciousness, hypotension, septic shock, multiorgan failure, or need for surgical interventions. Despite this, overall mortality remained relatively low, at 6% in the prospective and 8% in the population-based cohort. Necrotizing fasciitis was a risk factor for severe disease, whereas cellulitis was associated with non-severe disease. The Pitt bacteremia score was an accurate predictor of mortality in SDSE bacteremia. White blood cell counts on days 2 and 3, and C-reactive protein levels on days 3 and 4 were risk factors for severe disease.

The same three <i>emm</i> types—stG480, stG485, and stG6—that were most common from 1995 to 2004 in the same area, continued to predominate in this study. However, a new <i>emm type, stG62647, emerged and shared third place. Additionally, the incidence of all previously known <i>emm</i> types had increased significantly over the past 20 years. <i>Emm</i> type stC74a was associated with mortality, while stG480 was associated with arthritis. Skin and soft-tissue infections were less common with stG485, and the infection focus was more often unknown.

In summary, the incidence of SDSE bacteremia has increased severalfold in the study area over the past two decades, reaching 16.9 per 100,000 people in this study. SDSE bacteremia primarily affects elderly individuals with multiple comorbidities. Obesity, diabetes, and coronary artery disease were significant risk factors for SDSE bacteremia. Recurrent bacteremia was associated with chronic skin conditions, heart disease, diabetes, and prior cellulitis. The most common clinical manifestation was cellulitis, which occurred significantly more in the summer. Necrotizing fasciitis increased the risk of severe disease, while cellulitis was associated with non-severe disease. Half of the patients exhibited clinical signs of severe disease, yet the overall mortality was relatively low, highlighting the importance of effective and timely treatment. The Pitt Bacteremia Score predicted mortality well, and CRP and white blood cell values during the early days of treatment predicted severe disease. These findings enable clinicians to identify patients at risk of severe disease and adjust treatment accordingly. The three most common <i>emm</i> types, stG480, stG485, and stG6, remained predominant, but the new <i>emm</i> type stG62647 emerged in shared third place. <i>Emm</i> type stC74a was associated with mortality.

These findings suggest that the rising incidence of SDSE bacteremia is related to population aging and increased comorbidities but also changes in SDSE clones that have led to the expansion of both previously common <i>emm</i> types and the newly emerged <i>emm</i> type stG62647.