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Comparison of 16S rRNA gene PCR and blood culture for diagnosis of neonatal sepsis - 23/01/14

Doi : 10.1016/j.arcped.2013.11.015 
C.L. Liu a, H.W. Ai b, W.P. Wang c, L. Chen a, H.B. Hu b, T. Ye c, X.H. Zhu a, F. Wang a, Y.L. Liao a, Y. Wang a, G. Ou a, L. Xu a, M. Sun a, C. Jian a, Z.J. Chen a, L. Li a, B. Zhang a, L. Tian a, B. Wang a, S. Yan a, Z.Y. Sun a,
a Department of clinical laboratory, Tongji hospital, Tongji medical college, Huazhong university of science and technology, 430030 Wuhan, PR China 
b Department of clinical laboratory, children's Hospital, 430030 Wuhan, PR China 
c Department of clinical laboratory, women and children hospital, 430030 Wuhan, PR China 

Corresponding author.

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Summary

Septicemia is a common cause of morbidity and mortality among newborns in the developing world. However, accurate clinical diagnosis of neonatal sepsis is often difficult because symptoms and signs are often nonspecific. Blood culture has been the gold standard for confirmation of the diagnosis. However, the sensitivity is low and results are usually not promptly obtained. Therefore, the diagnosis of sepsis is often based on clinical signs in association with laboratory tests such as platelets count, immature/total neutrophils ratio (I/T), and a rise in C-reactive protein (CRP). Polymerase chain reaction (PCR) methods for the detection of neonatal sepsis represent new diagnostic tools for the early identification of pathogens.

Methods

During a 4-month prospective study, 16S rRNA PCR was compared with conventional blood culture for the diagnosis of neonatal bacterial sepsis. In addition, the relationship between known risk factors, clinical signs, laboratory parameters, and the diagnosis of sepsis was considered.

Results

Sepsis was suspected in 706 infants from the intensive neonatal care unit. They all were included in the study. The number of positive cultures and positive PCR results were 95 (13.5%) and 123 (17.4%), respectively. Compared with blood culture, the diagnosis of bacterial sepsis by PCR revealed a 100.0% sensitivity, 95.4% specificity, 77.2% positive predictive value, and 100.0% negative predictive value. In this study, Apgar scores at 5min, weight, icterus, irritability, feeding difficulties, gestational age (GA), premature rupture of membrane (PRM), platelets count, I/T, and a marked rise in CRP were important in establishing the diagnosis of sepsis in the newborn. In addition, weight, GA, PRM, irritability, duration of antibiotic usage, mortality rate, and number of purulent meningitis cases were significantly different between early-onset sepsis and late-onset sepsis.

Conclusion

16S rRNA PCR increased the sensitivity in detecting bacterial DNA in newborns with signs of sepsis, allowed a rapid detection of the pathogens, and led to shorter antibiotic courses. However, uncertainty about the bacterial cause of sepsis was not reduced by this method. 16S rRNA PCR needs to be further developed and improved. Blood culture is currently irreplaceable, since pure isolates are essential for antimicrobial drug susceptibility testing.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

La septicémie néonatale est la cause principale de la morbidité et de mortalité néonatale dans les pays en développement. Les symptômes cliniques de cette maladie étant peu spécifiques, son diagnostic clinique précoce est assez difficile. À l’heure actuelle, l’hémoculture est la référence pour le diagnostic d’infection néonatale, mais son résultat est très long à obtenir et sa sensibilité est faible. Par conséquent, le diagnostic de septicémie est formulé sur la base des symptômes cliniques et des tests de laboratoire, tels que la numération plaquettaire, le rapport neutrophiles immatures/total des neutrophiles (I/T), la détection de la protéine C-réactive (CRP), etc. Ces dernières années, la méthode de réaction par polymérisation en chaîne (PCR) est devenue une méthode de détection précoce des germes responsables d’infections bactériennes néonatales.

Méthodes

Au cours d’une étude prospective de quatre mois, nous avons comparé la PCR de l’ARNr 16S à l’hémoculture conventionnelle pour la détection des septicémies néonatales, et recherché la relation entre les facteurs de risque classiques, les symptômes cliniques, les indicateurs biologiques avec un diagnostic de sepsis confirmé.

Résultats

Sept cent six nouveau-nés de l’unité néonatale de soins intensifs présentant un risque de septicémie néonatale ont été inclus. Les hémocultures et la PCR de l’ARNr 16S étaient positives dans respectivement 95 (13,5 %) et 123 (17,4 %) cas. Par rapport à l’hémoculture, la sensibilité de la PCR était de 100 %, sa spécificité de 95,4 %, la valeur positive prédictive de 77,2 % et la valeur négative prédictive de 100 %. Cette étude a par ailleurs révélé que le score d’Apgar à 5minutes, le poids, l’ictère, l’irritabilité, les difficultés d’alimentation, l’âge gestationnel, la rupture prématurée des membranes, la numération plaquettaire, l’augmentation de l’I/T et de la CRP étaient utiles pour le diagnostic de septicémie néonatale. En outre, le poids, l’AG, la RPM, l’irritabilité, le temps d’utilisation des antibiotiques, le taux de mortalité et le nombre de méningites purulentes étaient significativement différents selon que la septicémie était d’apparition précoce ou tardive.

Conclusion

La PCR de l’ARNr 16S présente des avantages pour le diagnostic de septicémie néonatale comme une haute sensibilité, une détection rapide des agents pathogènes ou une réduction du temps de l’antibiothérapie. Cependant, cette méthode doit être développée et perfectionnée. L’hémoculture reste irremplaçable afin d’isoler les souches responsables pour tester leur sensibilité aux antibiotiques et orienter la prescription en clinique.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

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