Abstract
Urinary tract infections (UTIs) are among the most common bacterial infections in childhood and have a tendency to recur. The ability of uropathogens to form biofilm may be important in the pathogenesis of UTI. Although childhood UTIs are thought to increase the risk of chronic kidney disease (CKD), evidence showing this association is scarce. Cranberry juice has been shown to prevent UTIs in women, but evidence of its efficacy in children is lacking. The aim of this work was to evaluate the significance of biofilm formation for the clinical presentation of UTI, the long-term consequences of UTI in childhood and the efficacy, safety and acceptability of cranberry juice in the prevention of UTIs in children.
The formation of biofilm in clinical samples was assessed in vitro with optical density measurements and verified by scanning electron microscopy and confocal scanning laser microscopy. A systematic literature search on the association between childhood UTIs and CKD was conducted, and data on patients with CKD treated or monitored at Oulu University Hospital were reviewed. The efficacy of cranberry juice in preventing recurrences of UTIs in children and its effects on the normal flora were evaluated with two randomized controlled trials.
About one third of the uropathogenic E. coli strains were capable of forming biofilm, and the strains isolated from patients having pyelonephritis formed biofilm better than those from cystitis cases. We did not find any cases among the 1576 reviewed in the literature search or the 366 in our patient series who had structurally normal kidneys in their first kidney imaging and in whom childhood UTIs could have been the cause of subsequent CKD. The aetiological fraction of childhood UTIs as a cause of CKD was at most 0.3%. The administering of cranberry juice did not reduce the number of children who experienced a recurrence of UTI, but it did reduce the number of recurrences per person year at risk by 39% (0.25 vs. 0.41 episodes, 95% CI for difference -0.31 to -0.01) and the number of days on antimicrobials per patient year by 34% (11.6 vs. 17.6 days, 95% CI for difference -7 to -5). Cranberry juice was well accepted and tolerated by the children and did not cause harmful changes in the normal flora.
The ability of bacteria to persist and grow in a biofilm seems to be one of the significant factors in the pathogenesis of UTIs. A child with normal kidneys is not at risk of developing CKD because of UTIs in childhood, so that imaging procedures after the first UTI can be focused on finding severe urinary tract abnormalities. Taking into account the relatively innocent nature of childhood UTIs, cranberry juice offers an alternative to antimicrobials for preventing UTIs in children. The mechanism of action of cranberry juice may be associated with biofilm formation by uropathogens. / Tiivistelmä
Virtsatieinfektio (VTI) on yksi tavallisimpia lasten bakteeri-infektioita, ja sillä on taipumus uusiutua. Bakteerien biofilminmuodostuskyky voi olla merkittävä tekijä VTI:n synnyssä. Lapsuudessa sairastetun VTI:n ajatellaan lisäävän kroonisen munuaisten vajaatoiminnan riskiä, mikä ei kuitenkaan perustu tieteelliseen näyttöön. Karpalomehu ehkäisee aikuisten naisten VTI:n uusiutumisia, mutta sen tehoa lapsilla ei tiedetä. Tämän väitöskirjatyön tavoitteena oli selvittää bakteerien biofilminmuodostuskyvyn yhteyttä VTI:n kliiniseen kuvaan, lapsuudessa sairastetun VTI:n pitkäaikaisvaikutuksia sekä karpalomehun tehoa, turvallisuutta ja käyttökelpoisuutta lasten VTI:n ehkäisyssä.
Kliinisistä virtsanäytteistä viljeltyjen E. coli –kantojen muodostama biofilmi mitattiin optisen tiheyden perusteella, ja elävien biofilmirakenteiden muodostuminen varmistettiin elektronimikroskooppi- ja konfokaalimikroskooppikuvauksilla. Lapsena sairastetun VTI:n yhteyttä munuaisten vajaatoimintaan tutkittiin systemaattisella kirjallisuuskatsauksella ja selvittämällä OYS:ssa munuaisten vajaatoiminnan vuoksi hoidossa olevien potilaiden munuaissairauden etiologia. Karpalomehun tehoa, turvallisuutta ja käyttökelpoisuutta lasten VTI:n ehkäisyssä selvitettiin kahdella lumekontrolloidulla tutkimuksella.
Kolmasosa E. coli –kannoista muodosti biofilmiä, ja pyelonefriittipotilailta eristetyt kannat olivat parempia biofilminmuodostajia kuin kystiittipotilailta eristetyt. Kirjallisuuskatsauksen 1576:n ja OYS:n 366:n tapauksen joukossa ei ollut potilaita, joilla olisi ollut ensimmäisessä kuvantamistutkimuksessa rakenteeltaan normaalit munuaiset ja lapsuuden VTI:t olisivat johtaneet munuaisten vajaatoimintaan. Lapsuuden VTI:n etiologinen fraktio munuaisten vajaatoiminnan syynä oli teoriassakin korkeintaan 0.3 %. Karpalomehu ei vähentänyt uusintainfektion saaneiden lasten määrää, mutta se vähensi uusintaepisodeja 39 % riskiaikaa kohti (0,25/vuosi vs. 0,41/vuosi) ja antibioottipäiviä 34 % potilasvuotta kohti (11,6 vs. 17,6 päivää). Lapset joivat karpalomehua mielellään, eikä sillä ollut haitallisia vaikutuksia normaaliflooraan.
Aiheuttajabakteerien biofilminmuodostuskyky vaikuttaa olevan merkittävä tekijä VTI:n patogeneesissä. Lapsi, jolla on rakenteellisesti normaalit munuaiset, ei ole lapsuuden VTI:n vuoksi riskissä sairastua munuaisten vajaatoimintaan. Siten ensimmäisen VTI:n jälkeiset kuvantamistutkimukset voidaan suunnata toteamaan vaikeat rakenteelliset poikkeavuudet. Koska lapsuuden VTI on suhteellisen vaaraton sairaus, karpalomehu on hyvä vaihtoehto VTI:n ehkäisyyn myös lapsilla. Biofilminmuodostuksen esto on sen yksi mahdollinen vaikutusmekanismi.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:oulo.fi/oai:oulu.fi:isbn978-951-42-9870-7 |
| Date | 21 August 2012 |
| Creators | Salo, J. (Jarmo) |
| Contributors | Uhari, M. (Matti) |
| Publisher | Oulun yliopisto |
| Source Sets | University of Oulu |
| Language | English |
| Detected Language | Finnish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, © University of Oulu, 2012 |
| Relation | info:eu-repo/semantics/altIdentifier/pissn/0355-3221, info:eu-repo/semantics/altIdentifier/eissn/1796-2234 |
Page generated in 0.0026 seconds