RESUMO
Abstract Clostridioides difficile is a spore-forming anaerobe microorganism associated to nosocomial diarrhea. Its virulence is mainly associated with TcdA and TcdB toxins, encoded by their respective tcdA and tcdB genes. These genes are part of the pathogenicity locus (PaLoc). Our aim was to characterize relevant C. difficile toxinotypes circulating in the hospital setting. The tcdA and tcdB genes were amplified and digested with different restriction enzymes: EcoRI for tcdA; HincII and AccI for tcdB. In addition, the presence of the cdtB (binary toxin) gene, TcdA and TcdB toxins by dot blot and the cytotoxic effect of culture supernatants on Vero cells, were evaluated. Altogether, these studies revealed three different circulating toxinotypes according to Rupnik's classification: 0, I and VIII, being the latter the most prevalent one. Even though more studies are certainly necessary (e.g. sequencing analysis), it is worth noting that the occurrence of toxinotype I could be related to the introduction of bacteria from different geographical origins. The multivariate analysis conducted on the laboratory values of individuals infected with the most prevalent toxinotype (VIII) showed that the isolates associated with fatal outcomes (GCD13, GCD14 and GCD22) are located in regions of the biplots related to altered laboratory values at admission. In other patients, although laboratory values at admission were not correlated, levels of urea, creatinine and white blood cells were positively correlated after the infection was diagnosed. Our study reveals the circulation of different toxinotypes of C. difficile strains in this public hospital. The variety of toxinotypes can arise from pre-existing microorganisms as well as through the introduction of bacteria from other geographical regions. The existence of microorganisms with different pathogenic potential is relevant for the control, follow-up, and treatment of the infections.
Resumen Clostridioides difficile es un anaerobio esporulado que se asocia con episodios de diarreas hospitalarias. Su virulencia se encuentra vinculada, principalmente, a las toxinas TcdA y TcdB, codificadas por sus respectivos genes, tcdA y tcdB, que son parte de un locus de patogenicidad (PaLoc). Nuestro objetivo fue caracterizar los toxinotipos de C. difficile circulantes en un hospital público. Los genes tcdA y tcdB fueron amplificados y digeridos con diferentes enzimas de restricción: EcoRI para tcdA; HincII y AccI para tcdB. Además, se evaluó la presencia de cdtB (gen de la toxina binaria B) y de las toxinas A y B (por dot blot), así como el efecto citotóxico de sobrenadantes de cultivo sobre células Vero. En conjunto, estos estudios revelaron tres toxinotipos circulantes según la clasificación de Rupnik: 0, I y VIII; el más prevalente fue el último. Aunque son necesarios más estudios (ej., secuenciación), es interesante notar que la presencia del toxinotipo I podría estar relacionada con la introducción de bacterias de diferente origen geográfico. En los pacientes infectados con el toxinotipo VIII, el análisis multivariante de los resultados de laboratorio mostró que los aislamientos asociados a decesos (GCD13, GCD14 y GCD22) estaban situados en regiones de los biplots relacionados con valores de laboratorio alterados al momento de la internación. En los otros pacientes, aunque no se observó correlación entre los valores de laboratorio al momento de la internación y la evolución clínica, los niveles de urea, creatinina y recuento de glóbulos blancos estuvieron correlacionados positivamente entre sí una vez diagnosticada la infección. Nuestro estudio revela la circulación de diferentes toxinotipos de C. difficile en un mismo hospital público. La variedad de toxinotipos puede originarse a partir de microorganismos preexistentes en la región, así como también por la introducción de bacterias provenientes de otras regiones geográficas. La existencia de microorganismos con diferente potencial patogénico es relevante para el control, el seguimiento y el tratamiento de las infecciones.
RESUMO
The best laboratory diagnostic approach to detect Clostridioides --#1;Clostridium--#3; difficile infection (CDI) is a subject of ongoing debate. With the aim of evaluating four laboratory diagnostic methods, 250 unformed stools from patients with suspected CDI submitted to nine medical center laboratories from November 2010 to December 2011, were studied using: (1) an immunochromatographic rapid assay test that combines the qualitative determination of glutamate dehydrogenase (GDH) plus toxins A and B (QAB), the CDIFF QUIK CHEK COMPLETE assay; (2) an enzyme immunoassay for qualitative determination of toxins A and B, the RIDASCREENTC. difficile Toxin A/B assay (RAB); (3) a PCR for the toxin B gene assay (PCR); and (4) the toxigenic culture (TC).C. difficile isolates from direct toxin negative stools by QAB, RAB and PCR were evaluated for toxigenicity by the same direct tests, in order to assess the contribution of the TC (QAB-TC, RAB-TC, PCR-TC). A combination of the cell culture cytotoxicity neutralization assay (CCCNA) in stools, and the same assay on isolates from direct negative samples (CCCNA-TC) was considered the reference method (CCCNA/CCCNA-TC). Of the 250 stools tested, 107 (42.8%) were positive by CCCNA/CCCNA-TC. The GDH and PCR/PCR-TC assays were the most sensitive, 91.59% and 87.62%, respectively. The QAB, RAB, QAB/QAB-TC and RAB/RAB-TC had the highest specificities, ca. 95%. A negative GDH result would rule out CDI, however, its low positive likelihood ratio (PLR) of 3.97 indicates that a positive result should always be complemented with the detection of toxins. If the RAB, QAB, and PCR assays do not detect toxins from direct feces, the toxigenic culture should be performed. In view of our results, the most accurate and reliable methods to be applied in a clinical microbiology laboratory were the QAB/QAB-TC, and RAB/RAB-TC, with PLRs >10 and negative likelihood ratios <0.30.
El mejor procedimiento para realizar el diagnóstico de laboratorio de la infección causada por Clostridioides --#1;Clostridium--#3; difficile (ICD) es aún objeto de debate. Con el fin de evaluar cuatro métodos diagnósticos de laboratorio, se estudiaron 250 muestras de heces diarreicas provenientes de pacientes con sospecha de ICD remitidas a los laboratorios de nueve centros médicos entre noviembre de 2010 y diciembre de 2011. Dichas muestras se analizaron mediante los siguientes métodos:1) un ensayo rápido inmunocromatográfico que combina la detección cualitativa de la glutamato deshidrogenasa (GDH) y de las toxinas Ay B (QAB), CDIFF QUIK CHEK COMPLETE;2) un enzimoinmunoanálisis para la determinación cualitativa de las toxinas A/B, RIDASCREENTC. difficile Toxin A/B (RAB);3) un método molecular basado en PCR para la detección del gen que codifica la toxina B (PCR) y 4) el cultivo toxigénico (TC). Como método de referencia se utilizó la combinación del ensayo de citotoxicidad sobre cultivo de células con la neutralización de toxina mediante anticuerpo específico en los filtrados de las heces (CCCNA) y el mismo método en sobrenadantes de aislamientos de C. difficile (CCCNA-TC). La toxigenicidad de las cepas aisladas de muestras directas negativas con QAB, RAB y PCR se evaluó con los mismos métodos, con el propósito de detectar la contribución del TC (QAB-TC, RAB-TC, PCR-TC). De las 250 muestras estudiadas, 107 (42,8%) fueron positivas por CCCNA/CCCNA-TC. Los métodos GDH y PCR/PCR-TC fueron los más sensibles: 91,59 y 87,62%, respectivamente. Los métodos QAB, RAB, QAB/QAB-TC y RAB/RAB-TC mostraron las mayores especificidades, del 95%, aproximadamente. Un resultado negativo para GDH excluiría la ICD, pero su baja razón de verosimilitud positiva (PLR), que fue 3,97, indica que un resultado positivo debe complementarse con la detección de toxinas. Cuando no se detectan toxinas directas por RAB, QAB ni PCR, debería realizarse el TC. De acuerdo con nuestros resultados, los métodos más precisos y confiables para ser aplicados en un laboratorio de microbiología clínica son QAB/QAB-TC y RAB/RAB-TC, con una PLR> 10 y una razón de verosimilitud negativa < 0,30.