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Tipo do documento: Tese
Título: Estudo sobre quantificação relativa de bactérias do biofilme lingual de crianças sob ventilação mecânica invasiva
Título(s) alternativo(s): Study on relative quantification of bacteria in the lingual biofilm of children under invasive mechanical ventilation
Autor: MONTEIRO, Tania Mara Lopes Ortiz 
Primeiro orientador: LOPES, Fernanda Ferreira
Primeiro coorientador: VIDAL, Flávia Castelo Branco
Primeiro membro da banca: LOPES, Fernanda Ferreira
Segundo membro da banca: RIBEIRO, Cecília Cláudia Costa
Terceiro membro da banca: LIMA, Josélia Alencar
Quarto membro da banca: BARROS, Simone Souza Lobão Veras
Quinto membro da banca: VIEIRA, Anna Clara Fontes
Resumo: O biofilme lingual de pacientes internados em Unidade de Terapia Intensiva (UTI) sob ventilação mecânica invasiva (VMI), pode abrigar patógenos respiratórios, possibilitando a translocação bacteriana do meio bucal para os pulmões via tubo orotraqueal, causando infecções sistêmicas graves, como a Pneumonia Associada a Ventilação Mecânica (PAV), repercutindo nos dias de hospitalização e dias em VMI. A colonização do biofilme lingual por patógenos ocorrem a partir de 48 horas após a intubação do paciente, podendo estar relacionada à higienização oral inadequada. Os microorganismos envolvidos incluem bactérias gram- negativas tais como: Pseudomonas aeruginosa e Klebsiella pneumonia. A multiplicação desses patógenos ocorre devido a falha no sistema de defesa dos pacientes em VMI, de forma que pacientes infectados por esses patógenos multirresistentes tem os piores desfechos com maior mortalidade. Estudos tem mostrado que a execução de um Protocolo de Higiene Bucal é um instrumento eficaz na diminuição da quantificação relativa de bactérias do biofilme lingual de crianças intubadas em UTI e na redução significativa nos dias de uso da ventilação mecânica invasiva. A hipótese dessa Tese é que a multiplicação de bactérias totais no biofilme lingual de crianças sob ventilação mecânica invasiva e a frequência dos patógenos Pseudomonas aeruginosa e Klebsiella pneumoniae nesse biofilme lingual, podem variar de acordo com desfechos hospitalares (alta e óbito), higiene bucal, presença de PAV, dias de hospitalização e dias sob VMI em UTI Pediátrica. O capítulo I desta tese foi o artigo original “Quantificação relativa de Pseudomonas aeruginosa e Kleibsiela pneumoniae no biofilme lingual de crianças sob ventilação mecânica invasiva e sua associação com desfecho hospitalar em Unidade de Terapia Intensiva” com objetivo de investigar associação entre a quantidade de patógenos Pseudomonas aeruginosa e Klebsiella pneumoniae no biofilme lingual de crianças sob ventilação mecânica invasiva e desfecho hospitalar (alta e óbito) em UTI Pediátrica. Trata- se de um coorte conduzida com 24 pacientes em VMI, de ambos sexos, com idade de 1 a 144 meses. A coleta do biofilme lingual ocorreu: no momento da intubação (T1) e 48 horas depois da primeira coleta (T2). Foi realizada extração do DNA das amostras e, para detecção do DNA das bactérias específicas, utilizou-se um par de primer bacteriano para Pseudomonas aeruginosa e um par de primer bacteriano para Klebsiella pneumoniae. A qPCR (Reação em Cadeia de Polimerase) em Tempo Real permitiu a quantificação relativa das bactérias detectadas e amplificadas em cada ciclo da reação. A curva Ct (threshold cycle) indica o número do ciclo fracionário em que a quantidade de alvo amplificado atinge um limiar fixo. Os níveis de Ct são inversamente proporcionais à quantidade de ácido nucleico alvo na amostra (ou seja, quanto mais baixo o nível Ct, maior é a quantidade de ácido nucleico/mais bactérias). O ∆Ct (delta Ct) consiste na diferença de expressão entre o alvo e o controle da amostra (média de Pseudomonas aeruginosas ou Klebsiella pneumoniae – média do primer bacteriano universal 16S) sendo que o ∆Ct positivo indica menos bactérias e o ∆Ct negativo, maior quantidade de bactérias. Os resultados foram analisados com base no método de quantificação dos dados da qPCR, o ∆∆Ct (delta delta Ct), que é a diferença entre ∆CtT2 e ∆CtT1, resultando na variação quantitativa das bactérias de cada amostra. Observou-se que ao testar a associação entre a presença dos patógenos avaliados nos tempos de estudo com a presença ou ausência de sinal clínico de biofilme lingual, não se observou associações significantes. A associação da presença dos patógenos Pseudomonas aeruginosa e Klebsiella pneumoniae no biofilme lingual de crianças sob VMI com desfecho hospitalar alta (15 pacientes) e óbito (9 pacientes) dentro dos tempos de estudo T1 e T2, revelou que em T2, o percentual de Pseudomonas aeruginosa presentes no biofilme lingual dos pacientes que foram a óbito foi estatisticamente mais elevado que nos pacientes que receberam alta hospitalar (90% versus 40%; P = 0,033). Ao analisar a quantidade dos patógenos no biofilme lingual das crianças sob VMI, não foram identificadas diferenças significativas entre os grupos alta e óbito, uma vez que não variou a quantidade de bactérias (Pseudomonas aeruginosas e Klebsiella pneumoniae) quanto ao desfecho hospitalar. A regressão logística multivariada da associação da presença dos patógenos no biofilme lingual de crianças intubadas, ajustada para idade e tempo sob VMI sobre a ocorrência de óbito, reforçou que a presença de Pseudomonas aeruginosa no biofilme lingual em T2 foi associada com o desfecho óbito mesmo depois de ajustados para os demais fatores de confusão (OR ajustado = 39,2% ; IC95% = 1,07-1485; P = 0,048). Conclusão: A presença da Pseudomonas aeruginosa no biofilme lingual de crianças sob VMI parece mais importante do que a sua quantidade para associação com óbito em UTI Pediátrica. Implicações práticas: Contribuições para cuidados de saúde, salientando a importância de estudos focados na presença bacteriana no biofilme lingual de crianças sob VMI em UTI Pediátrica para traçar estratégias de saúde pública visando seu controle. O capítulo II desta tese foi o artigo “Quantificação relativa de bactérias totais no biofilme lingual de crianças intubadas em Unidade de Terapia Intensiva, higiene bucal, desfecho hospitalar, dias de hospitalização, dias sob ventilação mecânica invasiva e Pneumonia Associada a Ventilação Mecânica: existe associação?” com objetivo de investigar se existe associação entre quantificação relativa de bactérias totais do biofilme lingual de crianças intubadas em UTI, higiene bucal, desfecho hospitalar, dias de hospitalização, dias sob Ventilação Mecânica Invasiva e Pneumonia Associada a Ventilação Mecânica. Trata-se de uma coorte conduzida com 24 pacientes em VMI, ambos sexos e idade de 1 a 144 meses. A coleta do biofilme lingual ocorreu: no momento da intubação (T1) e 48 horas depois da primeira coleta (T2). Foi realizada extração do DNA das amostras e utilizado um par de primer bacteriano universal 16S para detecção do DNA das bactérias totais presentes nessa amostra. A qPCR (Reação da Cadeia de Polimerase) em Tempo Real permitiu a quantificação relativa das bactérias detectadas e amplificadas em cada ciclo da reação. A curva Ct (threshold cycle) indica o número do ciclo fracionário em que a quantidade de alvo amplificado atinge um limiar fixo. Os níveis de Ct são inversamente proporcionais à quantidade de ácido nucleico alvo na amostra (ou seja, quanto mais baixo o nível Ct, maior é a quantidade de ácido nucleico/mais bactérias). O ∆Ct (delta Ct) consiste na diferença de expressão entre o alvo e o controle da amostra (Média CtT2 – Média CtT1) sendo que o ∆Ct positivo indica menos bactérias e o ∆Ct negativo, maior quantidade de bactérias. ∆∆Ct (delta delta Ct) é a diferença entre ∆CtT2 e ∆CtT1, resultando na variação quantitativa das bactérias de cada amostra. Os resultados foram analisados com base no método de quantificação dos dados da qPCR, o método Ct, sendo possível observar que no biofilme coletado, a média Ct para quantificação relativa de bactérias do biofilme lingual foi menor (25,15±6,17) em T1 (menor Ct=mais bactérias) enquanto que a média foi maior (27,23±5,61) em T2 (maior Ct=menos bactérias) (Teste t-pareado, p= 0,0394), revelando significativa diminuição na quantificação de patógenos do biofilme lingual após a execução do Protocolo de Higiene Bucal (PHB). A média da quantidade de bactérias totais no biofilme lingual da amostra total do estudo, foi dividida de acordo com o desfecho da internação hospitalar (alta e óbito), por meio da quantificação relativa através do método ∆∆Ct. Observou-se menor expressão relativa de bactérias totais nas crianças que tiveram alta (73.093) que aquelas que vieram a óbito (114.380), revelando tendência destas últimas apresentarem maior colonização de bactérias totais no biofilme lingual, apesar de não haver diferença significativa entre os grupos (p>0,05, Teste de Mann-Whitney). Os resultados mostraram correlação negativa (inversa) entre ∆Ct e quantidade de dias de hospitalização (r = -0,279; P = 0,185), porém sem diferença estatística. Bem como diferença estatística na correlação negativa entre ∆Ct e quantidade de dias em VMI (r = -0.422 e p= 0,040), com magnitude moderada e coeficiente de determinação (r2 ) de 0,178, revelando que a maior quantidade dos participante (∆Ct positivo=menos bactérias) com maior controle do biofilme lingual ficaram menos tempo em VMI, com variância compartilhada de 17,8%. A análise de regressão múltipla foi realizada para estimar o efeito do ∆Ct, ajustada para idade, sobre dias de hospitalização e dias em VMI. Não houve diferença significante entre ∆Ct e dias de hospitalização e a análise ajustada para a idade mostrou medida estatística limítrofe (coeficiente = -0,41, P = 0,053) para a relação entre ∆Ct e dias em VMI, indicando que não houve evidência suficientemente forte para provar a associação. Conclusão: A execução de um Protocolo de Higiene Bucal mostrou ser um instrumento eficaz na diminuição da quantificação de bactérias totais do biofilme lingual de crianças intubadas em Unidade de Terapia Intensiva, com menor quantificação relativa de bactérias totais no biofilme lingual das crianças que tiveram alta e tendência, das que foram a óbito, apresentarem maior colonização de bactérias totais neste biofilme. Os participantes com maior controle do biofilme lingual, (∆Ct positivo=menos bactérias), ficaram menos tempo em Ventilação Mecânica Invasiva. Desse modo, esses pacientes são mais beneficiados quando realizado o Protocolo de Higiene Bucal. Porém no presente estudo. não foi possível observar forte associação com dias de hospitalização. Implicações práticas: Contribuições para cuidados de saúde, salientando a importância do desenvolvimento e implementação de um PHB em uma UTI Pediátrica a fim de reduzir a quantificação relativa de bactérias do biofilme lingual de crianças intubadas e reduzir dias em ventilação mecânica invasiva.
Abstract: The lingual biofilm of patients admitted to the Intensive Care Unit (ICU) under invasive mechanical ventilation (IMV) can harbor respiratory pathogens, enabling bacterial translocation from the oral environment to the lungs via the orotracheal tube, causing serious systemic infections, such as Mechanical Ventilation-Associated Pneumonia (MVAP), with repercussions on hospitalization days and days on IMV. Colonization of the lingual biofilm by pathogens occurs 48 hours after the patient is intubated, and may be related to inadequate oral hygiene. The microorganisms involved include gram-negative bacteria such as Pseudomonas aeruginosa and Klebsiella pneumonia. The multiplication of these pathogens occurs due to the failure of the IMV patient's defense system, so that patients infected with these multidrug-resistant pathogens have the worst outcomes with the highest mortality. Studies have shown that the implementation of an Oral Hygiene Protocol is an effective tool in reducing the relative quantification of bacteria in the lingual biofilm of children intubated in the ICU and in significantly reducing the number of days of invasive mechanical ventilation. Thus, the hypothesis of this thesis is that the multiplication of total bacteria in the lingual biofilm of children under invasive mechanical ventilation and the frequency of the pathogens Pseudomonas aeruginosa and Klebsiella pneumoniae in this lingual biofilm may vary according to hospital outcomes, oral hygiene, the presence of VAP, days of hospitalization and days under IMV in a paediatric ICU. Chapter I of this thesis was the original article "Relative quantification of Pseudomonas aeruginosa and Kleibsiela pneumoniae in the lingual biofilm of children under invasive mechanical ventilation and its association with hospital outcome in an Intensive Care Unit", which aimed to investigate the association between the quantity of pathogens Pseudomonas aeruginosa and Klebsiella pneumoniae in the lingual biofilm of children under invasive mechanical ventilation and hospital outcome (discharge and death) in a Pediatric ICU. This is a cohort study of 24 IMV patients of both sexes aged between 1 and 144 months. Tongue biofilm was collected at the time of intubation (T1) and 48 hours after the first collection (T2). DNA was extracted from the samples and a bacterial primer pair for Pseudomonas aeruginosa and a bacterial primer pair for Klebsiella pneumoniae were used to detect the DNA of the specific bacteria. Real-time qPCR (Polymerase Chain Reaction) allowed the relative quantification of the bacteria detected and amplified in each cycle of the reaction. The Ct (threshold cycle) curve indicates the fractional cycle number at which the amount of amplified target reaches a fixed threshold. Ct levels are inversely proportional to the amount of target nucleic acid in the sample (i.e. the lower the Ct level, the higher the amount of nucleic acid). The ∆Ct (delta Ct) consists of the difference in expression between the target and control sample (average of Pseudomonas aeruginosas or Klebsiella pneumoniae - average of the 16S universal bacterial primer), with a positive ∆Ct indicating fewer bacteria and a negative ∆Ct indicating more bacteria. The results were analyzed using the qPCR data quantification method, ∆∆Ct (delta delta Ct), which is the difference between ∆CtT2 and ∆CtT1, resulting in the quantitative variation of bacteria in each sample. When testing the association between the presence of the pathogens evaluated at the study times and the presence or absence of clinical signs of lingual biofilm, no significant associations were observed. The association between the presence of the pathogens Pseudomonas aeruginosa and Klebsiella pneumoniae in the lingual biofilm of children under IMV with hospital discharge (15 patients) and death (9 patients) within the T1 and T2 study times revealed that in T2, the percentage of Pseudomonas aeruginosa present in the lingual biofilm of patients who died was statistically higher than in patients who were discharged (90% versus 10%; P = 0.033). When analyzing the amount of pathogens in the lingual biofilm of children under IMV, no significant differences were identified between the discharge and death groups, since the amount of bacteria (Pseudomonas aeruginosas and Klebsiella pneumoniae) did not vary in relation to the hospital outcome. Multivariate logistic regression of the association between the presence of pathogens in the lingual biofilm of intubated children, adjusted for age and time under IMV and the occurrence of death, reinforced that the presence of Pseudomonas aeruginosa in the lingual biofilm at T2 was associated with the outcome of death even after adjusting for other confounding factors (adjusted OR = 39.2%; 95%CI = 1.07-1485; P = 0.048). Conclusion: The presence of Pseudomonas aeruginosa in the lingual biofilm of children under IMV seems to be more important than its quantity for the association with death in the pediatric ICU. Practical implications: Contributions to health care, highlighting the importance of studies focused on the bacterial presence in the lingual biofilm of children under IMV in Pediatric ICUs in order to draw up public health strategies aimed at its control. Chapter II of this thesis was the article "Relative quantification of total bacteria in the lingual biofilm of children intubated in an Intensive Care Unit, oral hygiene, hospital outcome, days of hospitalization, days under invasive mechanical ventilation and Mechanical Ventilation-Associated Pneumonia: is there an association?" with the aim of investigating whether there is an association between the relative quantification of total bacteria in the lingual biofilm of children intubated in the ICU, oral hygiene, hospital outcome, days of hospitalization, days on Invasive Mechanical Ventilation and Mechanical Ventilation-Associated Pneumonia. This is a cohort study of 24 patients on IMV, both sexes and aged between 1 and 144 months. Tongue biofilm was collected at the time of intubation (T1) and 48 hours after the first collection (T2). DNA was extracted from the samples and a 16S universal bacterial primer pair was used to detect the DNA of the total bacteria present in the sample. Real-time qPCR (Polymerase Chain Reaction) allowed the relative quantification of the bacteria detected and amplified in each cycle of the reaction. The Ct (threshold cycle) curve indicates the fractional cycle number at which the amount of amplified target reaches a fixed threshold. Ct levels are inversely proportional to the amount of target nucleic acid in the sample (i.e. the lower the Ct level, the greater the amount of nucleic acid/more bacteria). The ∆Ct (delta Ct) consists of the difference in expression between the target and control sample (Mean CtT2 - Mean CtT1), with a positive ∆Ct indicating fewer bacteria and a negative ∆Ct indicating more bacteria. ∆∆Ct (delta delta Ct) is the difference between ∆CtT2 and ∆CtT1, resulting in the quantitative variation of bacteria in each sample. The results were analyzed using the qPCR data quantification method, the Ct method, and it can be seen that in the biofilm collected, the mean Ct for relative quantification of lingual biofilm bacteria was lower (25.15±6, 17) in T1 (lower Ct=more bacteria) while the mean was higher (27.23±5.61) in T2 (higher Ct=less bacteria) (paired t-test, p= 0.0394), revealing a significant decrease in the quantification of pathogens in the lingual biofilm after the Oral Hygiene Protocol (OHP) was implemented. The average amount of total bacteria in the lingual biofilm of the total study sample was divided according to the outcome of hospitalization (discharge and death), using relative quantification using the ∆∆Ct method. There was a lower relative expression of total bacteria in the children who were discharged (73,093) than those who died (114,380), revealing a tendency for the latter to have greater colonization of total bacteria in the lingual biofilm, although there was no significant difference between the groups (p>0.05, Mann-Whitney test). The results showed a negative (inverse) correlation between ∆Ct and the number of days of hospitalization (r = -0.279; P = 0.185), but no statistical difference. As well as a statistical difference in the negative correlation between ∆Ct and number of days in IMV (r = -0.422 and p= 0.040), with moderate magnitude and a coefficient of determination (r2) of 0.178, revealing that the greater number of participants (∆Ct positive=fewer bacteria) with greater control of the lingual biofilm spent less time in IMV, with a shared variance of 17.8%. Multiple regression analysis was performed to estimate the effect of ∆Ct, adjusted for age, on days of hospitalization and days in IMV. There was no significant difference between ∆Ct and days of hospitalization and the analysis adjusted for age showed a borderline statistical measure (coefficient = -0.41, P = 0.053) for the relationship between ∆Ct and days in IMV, indicating that there was not enough strong evidence to prove the association. Conclusion: The implementation of an Oral Hygiene Protocol proved to be an effective tool in reducing the quantification of total bacteria in the lingual biofilm of children intubated in an Intensive Care Unit, with a lower relative quantification of total bacteria in the lingual biofilm of children who were discharged and a tendency for those who died to show greater colonization of total bacteria in this biofilm. Participants with greater control of lingual biofilm (∆Ct positive=fewer bacteria) spent less time on Invasive Mechanical Ventilation. Thus, these patients benefit more when the Oral Hygiene Protocol is used. However, in this study, it was not possible to observe a strong association with days of hospitalization. Practical implications: Contributions to health care, highlighting the importance of developing and implementing a PHB in a Pediatric ICU in order to reduce the relative quantification of lingual biofilm bacteria of intubated children and reduce days on invasive mechanical ventilation.
Palavras-chave: biofilme;
ventilação mecânica;
pseudomonas aeruginosa;
klebsiella pneumoniae;
UTI pediátrica;
PCR em tempo real;
Pneumonia Associada a Ventilação Mecânica;
higiene bucal.
biofilm;
mechanical ventilation;
pseudomonas aeruginosa;
klebsiella pneumoniae;
pediatric ICU;
real-time PCR;
Mechanical Ventilation-Associated Pneumonia;
oral hygiene.
Área(s) do CNPq: Odontologia
Ciências da Saúde
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE ODONTOLOGIA II/CCBS
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ODONTOLOGIA/CCBS
Citação: MONTEIRO, Tania Mara Lopes Ortiz. Estudo sobre quantificação relativa de bactérias do biofilme lingual de crianças sob ventilação mecânica invasiva. 2024. 116 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Odontologia/CCBS) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2024.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/5308
Data de defesa: 28-Mar-2024
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