Evaluation of procalcitonin as a biomarker of bacterial sepsis in adult population in a tertiary healthcare facility in Lagos, Nigeria

Abstract

Background: Prompt antibiotic treatment of sepsis improves the outcome, but dependence on clinical diagnosis for empiric therapy leads to overuse of antibiotics which in turn promotes the emergence of antibiotic resistance. Blood culture takes time and molecular diagnosis may not be available or affordable. The use of procalcitonin (PCT) as a biomarker to guide antibiotic therapy in adults is less established compared to children. This study was therefore designed to evaluate the usefulness of PCT as a biomarker to aid early commencement of antibiotics among adult patients with sepsis in a tertiary healthcare facility in Lagos, Nigeria.

Methodology: Three hundred patients with clinical diagnosis of sepsis made by the managing physicians were recruited for the study. Criteria used for clinical diagnosis of sepsis include tachycardia, tachypnea, fever or hypothermia and presence of leukocytosis, bandemia or leucopenia. The patients were selected using systematic consecutive sampling methods. A sepsis work-up including quick sequential organ failure assessment (qSOFA), white blood cell count (WCC), aerobic blood culture and estimation of serum PCT levels were done for all the participants. Data were analysed using the Statistical Package for Social Sciences (SPSS) for windows version 25.0. Sensitivity, specificity, positive, and negative predictive values, accuracy and likelihood ratio of PCT against blood culture, WCC and qSOFA score were determined. Association between variables was measured using Fisher exact test (with Odds ratio and 95% confidence interval). P-value ˂0.05 was considered statistically significant.

Results: There were 127 (42.3%) males and 173 (53.7%) females with the mean age of 44.9±14.5 years. Majority (96.2%, n=75/78) of the patients who were culture positive for bacterial pathogens had PCT level ≥10ng/ml, which showed statistically significant association of bacteraemia with PCT level (OR=1362.5, 95% CI=297.9-6230.5, p˂0.0001). At PCT cut-off value of 0.5ng/ml, the negative predictive value of 100% almost confirms absence of systemic bacterial infection. The high sensitivity, specificity, positive predictive value, negative predictive value,accuracy and likelihood ratio of 94.9%, 98.6%, 96.2%, 98.2%, 97.7%, and 69.9 respectively recorded at PCT level of 10ng/ml indicates that this cut-off level is strongly diagnostic of systemic bacterial infection.

Conclusion: In this study, we observed that PCT levels were significantly higher in patients with positive culture (bacteraemia) and PCT was able to differentiate bacterial sepsis from non-bacterial infections. The findings of this study support the usefulness of PCT as a biomarker for early diagnosis of systemic bacterial infections in adult patients.

French title: Évaluation de la procalcitonine en tant que biomarqueur de la septicémie bactérienne chez la population adulte dans un établissement de soins de santé tertiaires à Lagos, au Nigeria

Contexte: Un traitement antibiotique rapide de la septicémie améliore les résultats, mais la dépendance au
diagnostic clinique pour le traitement empirique conduit à une surutilisation des antibiotiques qui à son tour favorise l'émergence de la résistance aux antibiotiques. L'hémoculture prend du temps et le diagnostic moléculaire peut ne pas être disponible ou abordable. L'utilisation de la procalcitonine (PCT) comme biomarqueur pour guider l'antibiothérapie chez l'adulte est moins établie que chez l'enfant. Cette étude a donc été conçue pour évaluer l'utilité de la PCT en tant que biomarqueur pour faciliter le début précoce des antibiotiques chez les patients adultes atteints de septicémie dans un établissement de soins de santé tertiaire à Lagos, au Nigeria.

Méthodologie: Trois cents patients avec un diagnostic clinique de septicémie posé par les médecins traitants ont été recrutés pour l'étude. Les critères utilisés pour le diagnostic clinique du sepsis comprennent la tachycardie, la tachypnée, la fièvre ou l'hypothermie et la présence d'une leucocytose, d'une bandémie ou d'une leucopénie. Les patients ont été sélectionnés à l'aide de méthodes d'échantillonnage consécutifs systématiques. Un bilan de septicémie comprenant une évaluation séquentielle rapide des défaillances d'organes (qSOFA), une numération des globules blancs (WCC), une hémoculture aérobie et une estimation des taux sériques de PCT a été effectué pour tous les participants. Les données ont été analysées à l'aide du package statistique pour les sciences sociales (SPSS) pour Windows version 25.0. La sensibilité, la spécificité, les valeurs prédictives positives et négatives, la précision et le rapport de vraisemblance de la PCT par rapport à l'hémoculture, le WCC et le score qSOFA ont été déterminés. L'association entre les variables a été mesurée à l'aide du test exact de Fisher (avec rapport de cotes et intervalle de confiance à 95 %). La valeur P ˂0,05 a été considérée comme statistiquement significative.

Résultats: Il y avait 127 (42,3%) hommes et 173 (53,7%) femmes avec un âge moyen de 44,9±14,5 ans. La majorité (96,2%, n=75/78) des patients dont la culture était positive pour les agents pathogènes bactériens avaient un taux de PCT ≥ 10ng/ml, ce qui a montré une association statistiquement significative de la bactériémie avec le taux de PCT (OR=1 362,5, IC à 95%=297,9-6230.5, p˂0.0001). À la valeur seuil PCT de 0,5ng/ml, la valeur prédictive négative de 100% confirme presque l'absence d'infection bactérienne systémique. La sensibilité élevée, la spécificité, la valeur prédictive positive, la valeur prédictive négative, l'exactitude et le rapport de vraisemblance de 94,9%, 98,6%, 96,2%, 98,2%, 97,7% et 69,9 respectivement enregistrés au niveau PCT de 10 ng/ml indiquent que cette réduction- hors niveau est fortement le diagnostic d'une infection bactérienne systémique.

Conclusion: Dans cette étude, nous avons observé que les taux de PCT étaient significativement plus élevés chez les patients ayant une culture positive (bactériémie) et que la PCT était capable de différencier la septicémie bactérienne des infections non bactériennes. Les résultats de cette étude confirment l'utilité de la PCT en tant que biomarqueur pour le diagnostic précoce des infections bactériennes systémiques chez les patients adultes.