miniatura|Descărcarea flacoanelor de hemocultură dintr-un instrument BACT/Alert, un sistem automat utilizat pentru incubarea hemoculturilor și detectarea creșterii microbiene|300x300px O hemocultură este o analiză aplicată în laboratorul medical și utilizată pentru a detecta specii de bacterii sau fungi prezente în sângele unui pacient. În condiții fiziologice, normale, în sânge nu sunt prezente microorganisme, iar prezența acestora poate indica o infecție cu bacterii patogene, având denumirea specifică de bacteriemie sau fungemie. În cazuri severe, prezența microorganismelor în sânge poate evolua spre septicemie. Prin cultivarea sângelui, microbii pot fi identificați și testați pentru rezistența la antimicrobiene, ceea ce permite medicilor să ofere un tratament medicamentos eficient.
Pentru realizarea hemoculturilor, sângele este prelevat în flacoane care conțin o formulă lichidă ce stimulează creșterea microbiană, numită mediu de cultură. De obicei, în timpul unei prelevări se colectează două recipiente, dintre care unul este conceput pentru organismele aerobe, care necesită oxigen pentru creștere, și unul pentru organismele anaerobe, care nu necesită oxigen. Aceste două recipiente formează împreună un set de hemoculturi. Uneori se colectează două seturi de hemoculturi din două locuri diferite de prelevare a sângelui. În cazul în care un microorganism apare doar într-unul dintre cele două seturi, este probabilă o contaminare a probei cu flora cutanată și nu o infecție reală la nivelul sângelui. Rezultatele fals negative pot apărea dacă eșantionul este recoltat după ce persoana a primit medicamente antimicrobiene sau dacă flacoanele nu prezintă cantitatea recomandată de sânge. Unele organisme nu se dezvoltă bine în hemoculturi și necesită tehnici speciale pentru cultivare și detectare.
Recipientele în care a fost recoltat sângele sunt plasate într-un incubator timp de câteva zile pentru a permite creșterea microorganismelor. Dacă se detectează o creștere microbiană, se efectuează o colorație Gram din flaconul de cultură pentru a confirma prezența organismelor și pentru a furniza informații preliminare cu privire la identitatea acestora. Sângele este apoi subcultivat, adică este inoculat pe o placă de agaroză pentru a izola coloniile microbiene, în vederea identificării complete și a testării susceptibilității antimicrobiene. Deoarece este esențial ca infecțiile din fluxul sanguin să fie diagnosticate și tratate rapid, au fost dezvoltate metode rapide de testare utilizând tehnologii precum reacția în lanț a polimerazei (PCR) și spectrometria de masă (MS) prin MALDI-TOF.
Procedeele de hemocultură au fost publicate încă de la mijlocul secolului al XIX-lea, însă aceste tehnici necesitau multă muncă și erau diferite față de metodele actuale. Detectarea creșterii microbiene presupunea examinarea vizuală a flacoanelor de cultură până la introducerea, în anii 1970, a sistemelor automate de hemocultură, care monitorizează gazele produse de metabolismul microbian. În țările dezvoltate, metodele manuale de hemocultură au fost în mare parte depășite de sistemele automatizate.
Utilizări medicale În condiții normale, sângele este steril.Carroll, KC et al. (2015). p. 755. Prezența bacteriilor în sânge se numește bacteriemie, iar prezența ciupercilor (levurilor) se numește fungemie (precum candidemia).Turgeon, ML (2016). p. 510. Leziunile minore ale pielii sau ale membranelor mucoase, care pot apărea în situații variate, precum periajul dinților sau defecarea,Procop, GW & Koneman, EW (2017). p. 188.Pitt, SJ (2018). p. 26. pot introduce bacterii în fluxul sanguin, însă această bacteriemie este uzual tranzitorie și este rar detectată în culturi, deoarece sistemul imunitar și sistemul reticulo-endotelial identifică și distrug rapid microorganismele.Mahon, CR et al. (2018). p. 866.Carroll, KC et al. (2015) pp. 755–6. Bacteriile pot ajunge în sânge ca urmare a unor infecții precum celulita, infecțiile urinare și pneumonia;Mahon, CR et al. (2018). p. 867. iar infecțiile din cadrul sistemului vascular, precum endocardita bacteriană sau infecțiile asociate cateterelor intravenoase, pot duce la o bacteriemie constantă. Fungemia apare cel mai frecvent la persoanele cu un sistem imunitar cu funcționalitate scăzută. În cazul în care bacteriile sau ciupercile nu pot fi eliminate din fluxul sanguin, acestea se pot răspândi spre alte organe și țesuturi, sau pot provoca un răspuns imun care duce la o afecțiune inflamatorie sistemică numită septicemie, care poate pune viața în pericol.Bennett, JE et al. (2019). p. 990.
Atunci când se suspectează septicemia, apare necesitatea efectuării unei hemoculturi pentru a identifica agentul etiologic și pentru a furniza o terapie antimicrobiană țintită împotriva acestui patogen. Pacienților care sunt spitalizați, au febră sau hipotermie, un număr ridicat de globule albe sau un număr scăzut de granulocite (o subclasă a leucocitelor) li se efectuează frecvent hemoculturi pentru a detecta o posibilă infecție localizată în circulația sanguină. Hemoculturile sunt utilizate pentru a detecta infecțiile din sânge în neutropenia febrilă, o complicație frecventă a chimioterapiei în care febra apare alături de un număr foarte scăzut de neutrofile (globule albe care se oferă protecție împotriva agenților microbieni patogeni).Walls, R et al. (2017). p. 1497. Bacteriemia este frecventă în anumite tipuri de infecții, cum ar fi meningita, artrita septică și abcesele epidurale, astfel încât hemoculturile sunt indicate în aceste condiții. În cazul infecțiilor nespecifice bacteriemiei, hemocultura poate fi totuși indicată dacă pacientul prezintă un risc ridicat de a contracta o infecție intravasculară sau dacă nu se pot obține rapid culturi de la locul principal al infecției (de exemplu, o urocultură în cazul pielonefritei sau o cultură de spută în cazul pneumoniei comunitare severe). Hemocultura poate identifica o cauză microbiană subiacentă în caz de endocardită și febră de origine necunoscută.
Agenții patogeni cei mai frecvent identificați în hemocultură sunt Staphylococcus aureus, Escherichia coli și alți reprezentanți ai familiei Enterobacteriaceae, speciile de Enterococcus (enterococi), Pseudomonas aeruginosa și Candida albicans.Ford, M. (2019). p. 95.McMullen, AR, Wilen, CB, & Burnham, CAD. Chapter 9 in Dunne, WM & Burnham, CAD eds. (2018). sec. "Bacteria". Stafilococii coagulazo-negativi (SCN) sunt de asemenea întâlniți frecvent, însă este uzual dificil de determinat dacă aceste bacterii, care fac parte din flora normală a pielii,Mahon, CR et al. (2018). p. 863. sunt într-adevăr agenți patogeni sau doar au contaminat proba. Totuși, în hemolculturile prelevate de la nou-născuți și copii, prezența SCN poate indica o infecție importantă. În plus, epidemiologia infecțiilor sanguine variază în funcție de loc și de timp; bacteriile Gram-pozitive au devenit predominante față de cele Gram-negative în ceea ce privește etiologia bacteriemiei în Statele Unite ale Americii, în perioada anilor 1980 și 1990,Mahon, CR et al. (2018). pp. 865–6. iar numărul cazurilor de fungemie a crescut semnificativ datorită numărului de pacienți aflați sub tratament cu medicație imunosupresivă, precum chimioterapia.McMullen, AR, Wilen, CB, & Burnham, CAD. Chapter 9 in Dunne, WM & Burnham, CAD eds. (2018). sec. "Fungal Bloodstream Infections". Septicemia indusă de bacterii Gram-negative este mai frecventă în regiuni precum America Centrală și de Sud, Europa de Est și Asia, în comparație cu America de Nord și Europa de Vest. În Africa, specia Salmonella enterica este principala cauză de bacteriemie.Bennett, JE et al. (2019). p. 996.
Procedură
Procedura modernă de realizare a hemoculturilor prezintă mai multe etape succesive, pentru a oferi rezultatele eficient și într-un timp cât mai scurt. Recoltarea probei de sânge de la pacient se realizează după examinarea acestuia, iar sângele este recoltat în flacoane specifice hemoculturii și transportat la laborator. Incubarea are loc timp de 6–120 de ore (până la 5 zile) la 35–37°C, timp în care se dorește identificarea prezenței microbilor în probe. În cazul detecție (hemocultură pozitivă), are loc sub-cultivarea (dispersia) din probă, obținându-se o cultură microbiană pe care se aplică metode de identificare prin diverse tehnici (hibridizare, spectrometrie de masă MALDI-TOF, polimerizare în lanț, microarray, etc.). Odată identificat, patogenul este testat pentru susceptibilitatea la agenți antimicrobieni prin realizarea antibiogramei.
Recoltare De obicei, hemoculturile sunt prelevate prin puncție venoasă. Nu se recomandă recoltarea probei dintr-o linie intravenoasă sau cateter, deoarece acest procedeu este asociat cu rate mai ridicate de contaminare, iar culturile pot fi recoltate atât prin puncție, cât și dintr-o linie intravenoasă, pentru a diagnostica infecțiile asociate cateterelor. Înainte de recoltarea sângelui, partea superioară a fiecărui flacon de recoltare este dezinfectată cu un șervețel cu alcool pentru a preveni contaminarea. Pielea din locul recoltării este de asemenea dezinfectată. Unele protocoale recomandă dezinfecția cu un antiseptic pe bază de alcool urmat fie de clorhexidină, fie de un preparat pe bază de iod,Mahon, CR et al. (2018). p. 869. în timp ce alte protocoale consideră că este suficientă utilizarea unui antiseptic care conține doar alcool. Dacă este necesară prelevarea sângelui pentru alte teste realizate în paralel cu hemocultura, se prelevează mai întâi flacoanele de cultură pentru a minimiza riscul de contaminare.Pagana, KD et al. (2014). p. xiii. Deoarece terapia antimicrobiană poate cauza rezultate fals negative prin inhibarea creșterii microbilor, se recomandă ca hemoculturile să fie prelevate înainte de administrarea acestora, fapt care este de impracticabil la pacienții cu patologii severe.
O recoltare tipică a hemoculturii implică prelevarea de sânge în două flacoane, care formează împreună un „set” de hemocultură. Un flacon este destinat creșterii organismelor aerobe, iar celălalt este conceput pentru a induce creșterea organismele anaerobe. La copii, infecția cu bacterii anaerobe este mai puțin frecventă, astfel încât se poate recolta un singur flacon de creștere aerobă, pentru a minimiza cantitatea de sânge prelevată.Pitt, SJ (2018) p. 34. Se recomandă recoltarea a cel puțin două seturi din două locuri separate de puncție venoasă. Acest lucru ajută la distingerea infecției de contaminare microbiană, deoarece este mai puțin probabil ca un contaminant să apară în mai mult de un set decât agenții patogeni din sânge. În plus, recoltarea unor volume mai mari de sânge crește probabilitatea ca microorganismele să fie detectate dacă sunt prezente.Mahon, CR et al. (2018). p. 870.
Flacoanele de hemocultură conțin un mediu de creștere care stimulează microorganismele să se înmulțească, precum și un anticoagulant care împiedică coagularea sângelui. Polianetol sulfonatul de sodiu este cel mai frecvent agent utilizat ca anticoagulantAtkinson-Dunn, R. & Dunne, WM. Chapter 2 in Dunne, WM & Burnham, CAD eds. (2018). sec. "Introduction". deoarece nu interferează cu creșterea majorității organismelor. Compoziția exactă a mediului de creștere variază; flacoanele de cultură aerobă conțin un bulion îmbogățit cu substanțe nutritive, cum ar fi bulionul BHI (din , „bulion creier-inimă”) sau bulionul TSB (din ),Procop, GW & Koneman, EW (2017). p. 194. iar flacoanele de cultură anaerobă conțin de obicei un agent reducător, cum ar fi tioglicolatul de sodiu. Spațiul liber dintr-un flacon anaerob este umplut cu un amestec de gaze care în care nu se află oxigen.Ford, M (2019). p. 85.