Stellenwert der Multiplex-PCR in der infektiologischen Diagnostik und Behandlung von Kindern mit Fieberkrämpfen

Abstract

Fieberkrämpfe sind einer der häufigsten Notfälle im jungen Kindesalter; häufigste Ursachen für Fieberkrämpfe sind virale Infektionen. In der vorliegenden retrospektiven Studie wurde der Stellenwert der Multiplex-Polymerase-Kettenreaktion (polymerase chain reaction = PCR) bei Kindern mit Fieberkrämpfen bezüglich der Erfolgsrate eines Virusnachweises untersucht. Des Weiteren analysierten wir, ob die Anwendung dieser Untersuchung zu einer Reduzierung der Antibiotikagabe in der Klinik führte. Als Nebenfragestellung untersuchten wir, ob die Durchführung einer Lumbalpunktion leitlinienkonform (gemäß den Leitlinien der Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften (AWMF) und Empfehlung der American Academy of Pediatrics (AAP)) erfolgte. An der Kinderklinik des Universitätsklinikums des Saarlandes (Homburg) wurden Daten von Kindern mit Fieberkrämpfen der Jahre 2009 (prä-Multiplex-PCR Ära) bis 2013 (2010 bis 2013 Verwendung der Multiplex-PCR) erfasst und mittels SPSS (23.0, Chicago, Illinois, USA) retrospektiv ausgewertet. Ein Virennachweis erfolgte 2009 durch Singleplex-PCR (v.a. Noro- und Influenzaviren), ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay), Virenkulturen (Zellkulturen für Adeno-, Entero-, Herpes simplex- und Zytomegalieviren) oder Antigenschnelltests (Influenzaviren, RSV). Proben für die Untersuchung durch die Multiplex-PCR wurden aus Nasen-/Rachensekret und/oder Stuhlproben entnommen. Es wurden insgesamt 200 Patienten mit der Diagnose Fieberkrampf in diese Studie eingeschlossen (104 Jungen und 96 Mädchen; Manifestationsalter 29,5 +/- 1,4 Monate). 129 Kinder (64,5%) entwickelten einen unkomplizierten, 57 Patienten (28,5%) einen komplizierten Fieberkrampf. Aufgrund unzureichender klinischer Angaben konnte bei 14 (7%) Patienten keine eindeutige Einteilung diesbezüglich erfolgen. Die drei häufigsten Infektfoki waren: Infekt des Respirationstraktes (44,5%), Gastroenteritis (12%) und Tonsillitis (10,5%). Insgesamt gelang innerhalb des Untersuchungsraumes von fünf Jahren bei 83 von 200 (41,5%) der untersuchten Patienten ein Virusnachweis (2009: 10/49, 20,4%; 2010 bis 2013: 73/151; 48,3%). 2010 bis 2013 erfolgte bei 125 von 151 Patienten (82,7%) eine Untersuchung durch die Multiplex-PCR. In den Jahren 2010 bis 2013 gelang 73-malig ein Virennachweis, wovon 91,7% (67/73) durch die Multiplex-PCR erfasst wurden. Die übrigen 6 positiven Befunde erfolgten durch ELISA (Antigennachweis im Serum; 2/6), Singleplex-PCRs (Influenza-/Norovirus; 2/6) und Stuhlkulturen (Enteroviren; 2/6). Mit der respiratorischen Multiplex-PCR gelang bei 45 Patienten und mit der gastrointestinalen Multiplex-PCR bei 15 Kindern ein viraler Nachweis. Bei 7 Patienten konnten mithilfe beider Verfahren Virenbefunde erzielt werden. Dies entspricht insgesamt 52 positiven Ergebnissen durch die respiratorische und 22 durch die gastrointestinale Multiplex-PCR. Die häufigsten identifizierten Viren durch die respiratorische Multiplex-PCR waren: Adenoviren (12), gefolgt von Humanen Bocaviren (10), Enteroviren (9), Rhinoviren (7), Respiratory-Syncytial-Virus (7), Coronaviren (7), Influenzaviren (6), Parechoviren (5), Parainfluenzaviren (5) sowie Humanen Metapneumoviren (3). Mit der gastrointestinalen Multiplex-PCR konnten am häufigsten Adenoviren (7), Rotaviren (6), Astroviren (4) und Noroviren (3) detektiert werden. Zweimalig konnten als Ko-Infektionen jeweils zwei enterale virale Erreger identifiziert werden (Noro- und Rotaviren sowie Adeno- und Rotaviren). In dem Gesamtzeitraum von 2009 bis 2013 erhielten insgesamt 45% (90/200) der Patienten eine antibiotische Therapie. Nach Einführung der Multiplex-PCR stieg die Häufigkeit der Antibiotikagabe von 34,6% (17/49) im Jahr 2009 auf zunächst 65,2% (30/46) im Jahr 2010, um dann in den Folgejahren auf 39,4% (13/33) im Jahr 2013 zu fallen. Die häufigste Indikation zur Durchführung einer Lumbalpunktion war ein komplizierter Fieberkrampf (18/57; 31,6%). Im Vergleich dazu erfolgte bei Patienten mit unklarem Fokus (8/26; 30,7%) oder antibiotischer Vorbehandlung (3/27; 11,1%) eine Lumbalpunktion nur in wenigen Fällen und somit nicht leitlinienkonform.

Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass mittels Multiplex-PCR ein Virusnachweis bei Kindern mit Fieberkrämpfen häufig gelingt und dies somit als diagnostisches Instrumentarium zur Klärung der Ätiologie beitragen kann. Inwiefern dies auch tatsächlich zu einer Reduktion der Gabe von Antibiotika führen kann, sollte in einer größeren prospektiven Studie untersucht werden. Die Indikation zur Durchführung einer Lumbalpunktion erfolgte nur selten gemäß der nationalen Leitlinie und internationaler Empfehlungen.

Febrile seizures are the most common seizure disorder in childhood; these are usually caused by viral infections. This retrospective study aimed to assess the significance of multiplex PCR (polymerase chain reaction) analysis in detecting causative viruses in children with febrile seizures. Furthermore, we investigated, whether the use of antibiotics could be reduced by detecting viruses with multiplex PCR. In addition, we examined whether lumbar punctures were performed according to national guidelines (Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften; AWMF) and international recommendations (American Academy of Pediatrics; AAP). In this retrospective study, we compared data from a pre-multiplex era (2009) with a period after introduction of multiplex PCR (2010 to 2013) into daily clinical practice at the University Children’s Hospital of Saarland (Homburg), and assessed the effects of this diagnostic instrument on the use of antibiotics. Data were entered into a SPSS database (23.0, Chicago, Illinois, USA). In 2009 singleplex PCR (norovirus, influenza virus), ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay), viral culture (adenovirus, enterovirus, herpes simplex virus, cytomegalovirus) or rapid antigen detection test (influenza virus) were used. Biological samples used for multiplex PCR testing were either nasopharyngeal discharges or stool specimen. In this study, 200 children with a diagnosis of febrile seizures (male; female: 1,08:1, 104 male and 96 female, mean age: 29.5 ± 1.4 months) were included. 129 children developed a simple, 57 patients a complex febrile seizure (insufficient information in 14 patients). The three most common causes for febrile seizures were: respiratory infection (44,5%), gastroenteritis (12%) and tonsillitis (10,5%). In total, within the 5 year study period, positive virological results were available in 83/200 children (41,5%). (2009: 10/49, 20,4%; 2010 bis 2013: 73/151, 48,3%) In 2010 to 2013, multiplex PCR was used in 125 of 151 patients (82,7%). In 2010 to 2013, virological results were positive in 73 patients with 91,7% (67/73) being detected by multiplex PCR. The other six positive results were tested using ELISA (detection of antigens; 2/6), singleplex PCRs (2/6) and cell cultures (stool specimen: enterovirus; 2/6). 45 viral results were detected by respiratory multiplex PCR, 15 positive viral results by gastrointestinal multiplex PCR; 7 positive samples being identified by both methods. Of note, 52 positive results were detected by the respiratory multiplex PCR and 22 samples by the gastrointestinal multiplex PCR. The most common identified viruses using respiratory multiplex PCR were: adenoviruses (12), human bocaviruses (10), enteroviruses (9), rhinoviruses (7), respiratory syncytial viruses (7), coronaviruses (7), influenza viruses (6), parechoviruses (5), parainfluenza viruses (5), and human metapneumoviruses (3). The PCR for gastrointestinal pathogens detected the following viruses: adenoviruses (7), rotaviruses (6), astroviruses (4), noroviruses (3). In two patients, gastrointestinal infections with two enteric pathogens were detected (noroviruses and rotaviruses as well as adenoviruses und rotaviruses). In the time period of 2009 to 2013, 45% (90/200) patients with febrile seizures were treated with antibiotics. In the time period after introducing multiplex PCR the rate of antibiotic use initially increased from 34,6% (17/49) in 2009 to 65,2% (30/46) in 2010, while in the following years the use decreased to 39,4% (13/33) in 2013. The most common indication for performing a lumbar puncture was the occurrence of complex febrile seizures (18/57; 31,6%); a lumbar puncture was performed less frequently in children with no apparent site of infection (8/26; 30,7%), or in children pre-treated with antibiotics (3/27; 11,1%).

The results of this study demonstrate that virus detection in children with febrile seizures using multiplex PCR is feasible, thus contributing to establishing an early diagnosis with regard to the underlying infectious etiology. However, the use of multiplex PCR did not translate into a significant reduction of antibiotics. The performance of a lumbar puncture was often not done in line with national and international guidelines and recommendations. Larger, prospective studies are needed to assess the potential benefits and shortcomings of this new technique in children.