An integrated approach to the diagnosis of bacterial and fungal bloodstream infections in cancer patients

Purpose of the study. To evaluate the diagnostic significance of accelerated and affordable verification of a bloodstream infection pathogen using biomarkers: procalcitonin and the Platelia ™ Candida Ag Plus mannan antigen.

Patients and methods. 349 cancer patients with febrile fever were examined from 6 medical and diagnostic oncological hospitals in the Southern Federal District of the Russian Federation during 2019. Patients aged from 1 to 85 years were hospitalized in intensive care, pediatric oncology and hematology oncology departments. Patient informed consent for the study wasobtained. The diagnostic algorithm included: a blood test using an automatic BacT /ALERT 3D analyzer and a parallel study of the level of biomarkers with enzyme immunoassay. Identification of strains and determination of sensitivity to antimicrobial agents was determined on a Vitek 2 automatic analyzer (BioMerieux, France). Procalcitonin levels greater than 10 ng/ml were registered to determine the development of bacterial inflammation. Procalcitonin was determined with Procalcitonin — ELISA-BEST kits (Russia). Mannan antigen was determined using Platelia Candida Ag kits (France). The result was considered positive at the antigen concentration of ≥125 pg/ml. Candida mannan antigen allowed us to decide on the involvement of Candida spp. in the infectious process.

Results. An integrated approach to the diagnosis of bloodstream infections increased the percentage of detection of pathogens up to 58.7%. Bacterial infection testing both with the blood culture method and the procalcitonin determination in blood serum revealed similar diagnostic values. Candida mannan antigen testing significantly improved the early diagnosis of Candidal infection, despite negative blood culture, which was probably associated with prolonged cultivation of Candida spp. in the blood (from 2 to 5 days). The inclusion of biomarker testing in the diagnostic algorithm in cases of suspected bloodstream infection allowed early pathogen identification and starting an adequate antibacterial or antifungal therapy.

Conclusion. An integrated approach to the diagnosis of bloodstream infections improved and, just as importantly, significantly accelerated the pathogen verification. Bacterial infection cases showed comparable results of hemoculturing and biomarker testing; however, in case of candidal infection, determination of Candida mannan antigen appears critical, as it was significantly more sensitive than the result of blood culture and allowed to identify the etiology of fever of unknown origin in many patients.

1. Сепсис: классификация, клинико-диагностическая концепция и лечение. Под ред. акад. РАН Б.Р. Гельфанда. 4-е изд., доп. и перераб. Москва: ООО «Медицинское информационное агентство»; 2017.

2. Чирский В.С., Андреева Е.А., Юзвинкевич А.К., Гайворонский И.В. Патологоанатомические характеристики при грамотрицательном и грамположительном сепсисе. Вятский медицинский вестник. 2020;1(65):56-62.

3. Курмуков И.А., Кашия Ш.Р., Обухова О.А., Пронина А.М., Юнаев Г.С. Первичная диагностика сепсиса у пациентов, получающих лекарственное лечение по поводу онкологического заболевания: сравнение критериев SIRS и SOFA. Трансляционная медицина. 2017;4(2):46-51.

4. Анисимова Н.Ю., Громова Е.Г., Кузнецова Л.С., Киселевский М.В. Содержание бактериального эндотоксина и цитокинов в крови онкологических больных с послеоперационными осложнениями. Аллергология и иммунология. 2010;11(4):310-313.

5. Обухова О.А., Курмуков И.А., Боровкова Н.Б., Головня Е.Г., Петухова И.Н., Пронина А.М. и др. Диагностическая чувствительность биомаркеров сепсиса при тяжелой инфекции у онкологических больных, получивших противоопухолевое лечение. Онкогинекология. 2018;2(26):54-61.

6. Тошина Ю.К., Диникина Ю.В., Смирнова А.Ю., Егоров А.С., Червонюк Ю.Е., Засульская А.А. и др. Анализ инфекционных осложнений у детей с онкогематологическими заболеваниями: данные одного. Российский журнал детской гематологии и онкологии. 2019;6(S1):118.

7. Носкова О.А., Агапова Е.Д., Батурина Е.А., Гвак Г.В. Микробиологический мониторинг в системе эпидемиологического надзора за гнойно-септическими инфекциями в детском многопрофильном стационаре. Acta Biomedica Scientifica. 2019;4(5):122-126. https://doi.org/10.29413/ABS.2019-4.5.19

8. Гусаров В.Г., Лашенкова Н.Н., Петрова Н.В., Де-ментиенко М.В., Шилкин Д.Н., Нестерова Е.Е. и др. Протоколы эмпирической антимикробной терапии как инструмент улучшения качества неотложной медицинской помощи пациентам с инфекцией в многопрофильном хирургическом стационаре. Медицинской алфавит. 2016;4(33):24-28.

9. Багирова Н.С., Петухова И.Н., Григорьевская З.В., Терещенко И.В., Дмитриева Н.В. Преимущества и недостатки использования прокальцитонина в клинике. Злокачественные опухоли. 2019;9(3-S1):32-42.

10. Диникина Ю.В., Белогурова М.Б. Инвазивный кандидоз у детей с онкологическими заболеваниями: эпидемиология, диагностика (обзор). Проблемы медицинской микологии. 2018;20(4):3-9.

11. Чеботкевич В.Н., Бессмельцев С.С., Киселева Е.Е., Стижак Н.П., Кайтанджан Е.И., Бурылев В.В. Клинико-микробиологическая характеристика инфекций кровотока у онкогематологических больных. Онкогематология. 2016;11(3):58-67. https://doi.org/10.17650/1818-8346-2016-11-3-851-863

12. Kit OI, Shikhlyarova AI, Maryanovskaya GY, Barsukova LP, Kuzmenko TS, Zhukova GV и др. Theory of health: successfui translation into the real life. General biological prerequisites. Cardiometry. 2015;(7):11-17. https://doi.org/10.12710/cardiometry.2015.7.1117

13. Билякова К.И., Аринова А.Ж., Темирбаева Ж.С. Инфекции кровотока у гематологических больных. Проблемы медицинской микологии. 2015;17(3):19-21.

14. Kit OI, Shikhlyarova AI, Zhukova GV, Maryanovskaya GY, Barsukova LP. Activation therapy: theoretical and applied aspects. Cardiometry. 2015;(7):22-29. https://doi.org/10.12710/cardiometry.2015.7.2229

15. Кит О.И., Куцевалова О.Ю., Лысенко И.Б., Дмитриева В.В. Способ определения этиологии лихорадки неясного генеза у онкологических больных. Патент на изобретение RUS 2647456 10.04.2017 г.

16. Диагностика и лечение микозов в отделениях реанимации и интенсивной терапии: Российские рекомендации. Отв. ред. Н.Н.Климко. 2-е изд. доп. и перераб. М.: Фармтек. 2015, 96 с.