Pediatric community-acquired pneumonia. A serologic study on etiology, with special focus on newly identified agents

Abstract

JOHDANTO: Lasten avosyntyisen keuhkokuumeen aiheuttajan mukainen diagnostiikka on vaikeaa kliinisessä työssä. Keuhkokuvaa ja tulehduskokeita on käytetty erottamaan bakteerien ja virusten aiheuttamia keuhkokuumeita, vaikka tutkimustulokset ovat olleet ristiriitaisia. Vasta-ainetutkimukset kuuluvat rutiinitutkimuksiin tiettyjen virusten ja atyyppisten bakteereien diagnostiikassa. Simkania negevensis kuuluu atyyppisiin bakteereihin, ja sen on havaittu liittyneen lasten hengitystieinfektioihin ja aikuisten keuhkokuumeisiin. Viimeisten 25 aikana vasta-aine- ja antigeenitutkimuksia on sovellettu tavallisiin hengitysteiden bakteereihin, kuten pneumokokkiin (Streptococcus pneumoniae). Nykyinen käsitys kahden vastikään löydetyn viruksen, human metapneumoviruksen (hMPV) ja human bocaviruksen (hBoV), jotka näyttävät liittyvän etenkin lasten hengitystieinfektioihin, perustuu pääosin tutkimuksiin, joissa on sovellettu geenimonistustestiä (PCR, polymerase chain reaction) hengitysteistä otettuihin näytteisiin.

TUTKIMUKSEN TARKOITUS: Tämän prospektiivisen tutkimuksen tarkoitus oli selvittää, käyttämällä vasta-ainetutkimuksia, lasten avosyntyisen keuhkokuumeen aiheuttajia sekä polikliinisesti että sairaalassa hoidetuilla eri-ikäisillä lapsilla, ja erityinen huomio kiinnitettiin kolmeen uuteen aiheuttajaan (S. negevensis, hPMV ja hBoV). Seropositiivisuus näille kolmelle mikrobille pyrittiin myös arvioimaan pohjois-italialaisilla lapsilla. Lisäksi arvioitiin seerumin prokalsitoniinin (PCT) merkitystä sekä keuhkokuumeen vaikeuden arvioinnissa että bakteeri- ja virusetiologian erottamisessa.

AINEISTO JA MENETELMÄT: Viidentoista kuukauden aikana 124 lasta lähetettiin poliklinikalle todennäköisen keuhkokuumeen takia, ja heistä keuhkokuume varmistettiin keuhkokuvalla 101 lapsella. Näistä 27 hoidettiin sairaalassa ja 74 kotona. Varjostuma keuhkokuvassa oli alveolaarinen 63 ja interstitiaalinen 38 tapauksessa. Virus- ja bakteerietiologia tutkittiin laajalla testipaketilla 16 mikrobia vastaan, mukaan lukien immunofluoresenssiin perustuva menetelmä S. negevensis -vasta-aineille ja uudet entsyymi-immunologiset menetelmät hMPV- ja HboV -vasta-aineille. Seerumin PCT mitattiin immunoluminometrisellä menetelmällä 100 lapsen seerumista.

TULOKSET: Todennäköinen aiheuttaja löytyi 75 (74%) potilaalta. Näyttöä virusinfektiosta, bakteeri-infektiosta ja virus-bakteeri-sekainfektiosta saatiin 49 %:ssa, 46 %:ssa ja 22 %:ssa keuhkokuumeista. Mycoplasma pneumoniae (27%), S. pneumoniae (18%) ja respiratory syncytial virus (RSV) (17%) olivat yleisimmin löytyneet aiheuttajat. Pneumokokin aiheuttamat keuhkokuumeet jakautuivat tasaisesti iän suhteen. Serologinen näyttö siitä, että S. negevensis, hMPV tai HBoV oli aiheuttajana, saatiin 5 (5%), 5 (5%) and 12 (12%) tapauksessa. HBoV oli toiseksi yleisin virus, ja 5 (42%) tapausta oli sekainfektioita. Kaiken kaikkiaan, 20-30 %:lla lapsista oli mitattavia vasta-aineita S. negevensis -bakteeria vastaan, eikä mitään yhteyttä ikään havaittu. Sero-positiivisuus hMPV- ja HBoV-viruksia vastaan lisääntyi suhteessa ikään ja oli lähes 100 % kouluiässä. Seerumin PCT ei eronnut merkittävästi neljässä etiologisessa ryhmässä (pneumokokin, atyyppisten bakteerien tai virusten aiheuttamat infektiot, tai infektiot joiden etiologiaa ei löytynyt), eikä myöskään neljässä ikäluokassa ( JOHTOPÄÄTÖKSET: Tutkimuksen tulokset vahvistavat pneumokokin merkitystä avosyntyisessä keuhkokuumeessa kaikenikäisillä lapsilla. Lisäksi mykoplasman sekä virusten ja baakteerien aiheuttamien sekainfektioiden yleisyys korostaa, että kaikki lapset joilla on keuhkokuume, tulee hoitaa antibiootreilla, ja että hoidon vaikutusta on syytä seurata. S. negevensis ja hMPV näyttävät olevan todellisia mutta harvinaisia lasten keuhkokuumeen aiheuttajia, kun taas HboV saattaa olla melko yleinen aiheuttaja. Vasta-aineiden muodostuminen hMPV- ja HBoV-viruksia vastaan tapahtuu ennen kouluikää. Seerumin PCT on yhteydessä keuhkokuumeen vaikeuteen, mutta PCT:n avulla ei voida millään seerumin pitoisuudella erottaa bakteerin aiheuttamaa keuhkokuumetta viruksen aiheuttamasta.

BACKGROUND: Microbe-specific diagnosis of community-acquired pneumonia (CAP) in childhood is difficult in clinical practice. Chest X-rays and non-specific inflammatory markers have been used to separate presumably bacterial from viral infection but the results have been inconsistent. Serological methods are routinary in the diagnosis of certain viral and atypical bacterial respiratory infections. Simkania negevensis is an atypical bacterium recently found to be associated with respiratory infections in children and pneumonia in adults. In the last 25 years, serological methods have been applied also to typical bacteria, like Streptococcus pneumoniae. Current knowledge on two newly identified viruses, human metapneumovirus (hMPV) and human bocavirus (HBoV), which are also involved in pediatric lower respiratory tract infections, is mainly based on studies performed in respiratory samples by polymerase chain reaction.

AIMS: The aim of this prospective study is to determine, by using antibody assays, the etiology of pediatric CAP in both ambulatory and hospitalized children younger than 16 years, with a special focus on the role of S. negevensis, hMPV and HBoV. The sero-positivity rates to these three pathogens were also evaluated in Northern-Italian children. In addition, the usefulness of procalcitonin (PCT) in assessing the severity of CAP, as well as its ability to discriminate the etiology of CAP, was studied.

METHODS: During a 15-month study period, 124 children were admitted for presumptive pneumonia, and in 101 of them pneumonia was radiologically confirmed. Twenty-seven children were treated as inpatients and 74 as outpatients. The pulmonary infiltrate was considered to be alveolar in 63 and interstitial in 38 cases, according to the radiologic diagnosis. The bacterial and viral etiology of CAP was studied by an extensive serologic test panel to 16 microbes, including microimmunofluorescence to S. negevensis, an enzyme immunoassay (EIA) to hMPV and a newly developed EIA to HBoV. Serum PCT was measured by an immunoluminometric assay in 100 CAP children.

RESULTS: A potential causing agent was detected in 75 patients (74%) . Evidence of viral, bacterial and mixed viral-bacterial infection was demonstrated in 49%, 46% and 22% of the CAP cases, respectively. Mycoplasma pneumoniae (27%), S. pneumoniae (18%) and respiratory syncytial virus (RSV) (17%) were the most commonly found agents. The age distribution of pneumococcal infections was rather even. Serological evidence of acute infection due to S. negevensis, hMPV and HBoV was achieved in 5 (5%), 5 (5%) and 12 (12%) cases, respectively. HBoV was the second most common virus, and 5 (42%) were mixed infections. In all, 20-30% of the children had measurable antibodies to S. negevensis, with no association with age. The sero-positivity rate to hMPV and HBoV increased with age, reaching nearly 100% at school age. No differences were found in PCT concentrations between the four etiological (pneumococcal, atypical bacterial, viral, unknown) and the three ( CONCLUSIONS: Our results confirm the importance of S. pneumoniae in pediatric CAP at all ages. The high proportions of mycoplasmal and mixed viral-bacterial infections highlight the need to consider antibiotics in all children suffering from CAP and to monitor clinical responses. S. negevensis and hMPV seem to be real but rare causes of CAP in children, while HBoV may be considered a fairly common cause. Sero-conversion to hMPV and HBoV in most children takes place in early childhood. Serum PCT values are related to the severity of CAP in children even though they do not seem to be capable, at any serum concentration, to differentiate between bacterial and viral etiology.