Empyema and bacteremic pneumococcal pneumonia in children under five years of age.

We compared bacteremic pneumococcal pneumonia (BPP) and pneumococcal empyema (PE), in terms of clinical, radiological, and laboratory findings, in under-fives. A cross-sectional nested cohort study, involving under-fives (102 with PE and 128 with BPP), was conducted at 12 centers in Argentina, Brazil, and the Dominican Republic. Among those with PE, mean age was higher; disease duration was longer; and tachypnea, dyspnea, and high leukocyte counts were more common. Among those with BPP, fever and lethargy were more common. It seems that children with PE can be distinguished from those with BPP on the basis of clinical and laboratory findings. Because both conditions are associated with high rates of morbidity and mortality, prompt diagnosis is crucial.

Streptococcus pneumoniae is widely recognized as the leading cause of community-acquired pneumonia (CAP)-related mortality during hospitalization, as well as being the most common cause of empyema in children. The incidence of complicated pneumococcal CAP (CP-CAP) has been reported to be increasing worldwide.() In Scottish children in the 1-4 year age bracket, there was a tenfold increase in empyema admissions in the period between the 1980s and the year 2005.() This increase might be related to host susceptibility, individual characteristics, and pathogen virulence.

Few studies have investigated the characteristics of CP-CAP, especially those of CP-CAP associated with pleural empyema or bacteremia-although few cases of pneumococcal pneumonia are bacteremic-in children under 5 years of age, who are at the highest risk of death from CAP. Bacteremic pneumococcal pneumonia (BPP) is considered an advanced stage of severe pneumococcal pneumonia, in which early recognition and appropriate management can have a favorable impact on the outcome.() Given that pleural empyema and BPP are potentially severe, it is important to recognize their clinical peculiarities in order to provide early and appropriate management.

In a recent study of hospitalized CAP patients, the prevalence rates of pleural effusion and empyema were reported to be 27% and 17%, respectively.() In another study, empyema was found in 83 (11%) of 767 children hospitalized with CAP; in comparison with the children with CAP without empyema, those with empyema were older, had longer symptomatic periods, and were more likely to receive nonsteroidal anti-inflammatory drugs.() The objective of the present study was to compare children under 5 years of age with BPP and those with pneumococcal empyema (PE) in terms of their clinical, radiological, and laboratory features.

A cross-sectional nested cohort study was conducted at 12 centers in Argentina, Brazil, and the Dominican Republic and included 2,536 children 3-59 months of age hospitalized with severe CAP, the results having been published elsewhere.() On admission, blood cultures and, when appropriate, pleural fluid cultures were performed. S. pneumoniae was isolated from 283 children by standard procedures used in local referral laboratories. Most (90%) of the children lived in urban settings, and none had received the conjugate pneumococcal vaccine or steroidal/nonsteroidal anti-inflammatory drugs. Cases of BPP were defined as those in which S. pneumoniae was isolated from blood culture. Cases of PE were defined as those in which S. pneumoniae was isolated from pleural fluid culture.

The exclusion criteria were as follows: showing signs of very severe pneumonia (including severe malnutrition, stridor in a calm child, unconsciousness, convulsions, nasal flaring, and central cyanosis); and presenting with concurrent infections. Patients with concomitant PE and BPP (n = 3) and those with pleural effusion of unknown cause (n = 50) were also excluded.

A favorable response to the initial treatment (i.e., conventional doses of intravenous ampicillin or penicillin G for BPP and PE patients alike) was defined as unequivocal clinical improvement within the first 48 h after hospital admission; conversely, treatment failure was defined as no improvement (persistent fever-body temperature being measured at least every 6 h-tachypnea, difficulty breathing, or hypoxemia) after at least 48 h of antibiotic therapy or deterioration during antimicrobial therapy.() Demographic, clinical, radiological, and laboratory data were obtained on admission. In addition, the length of hospital stay and the treatment outcome were recorded. Descriptive statistics were calculated, and two multiple logistic regression models were used, both of which were controlled for age. One of the models included variables obtained on admission and the other included variables obtained during hospitalization.

The present study included 230 children under 5 years of age (102 children with PE and 128 children with BPP). There was no significant difference between the two groups in terms of antibiotic use prior to hospital admission (p = 0.23). Table 1 displays the frequency distribution and the comparison (multivariate analysis) of the two groups of children on admission and during hospitalization.

Table 1

Comparison (multivariate analysis) of children with pneumococcal empyema and those with bacteremic pneumococcal pneumonia on admission and during hospitalization.

In brief, our logistic regression analysis showed that, on hospital admission, children with PE were older and presented with a longer symptomatic period before hospitalization. In addition, tachypnea, difficulty breathing, and a leukocyte count > 15,000 cells/mm3 were more common in those children. Persistent fever was one of the most common findings during the first days of hospitalization, requiring further investigation (chest X-ray, chest ultrasound, or both). Fever (axillary temperature > 37.5°C) and lethargy at diagnosis/baseline tended to be more common in the children with BPP. The hospital stay tended to be longer for the children with PE (p < 0.001; data not shown).

In the children with PE, the most common serotypes were 14, 1, 6B, 3, 9V, 19A, and 5, accounting for 92.4% of all serotypes in those children. In the children with BPP, the most common serotypes were 14, 6B, 5, 1, 6A, 9V, and 19F, accounting for 84.9% of all serotypes in those children. In other words, serotypes 1, 5, 6B, and 14 were found in both PE and BPP, whereas serotypes 6A, 9V, 19A, and 19F were found in either PE or BPP. It is of note that serotypes 6A and 19A are not included in the 10-valent pneumococcal conjugate vaccine currently used in Brazil.

To the best of our knowledge, the present study is the first to have focused specifically on BPP and PE in children under 5 years of age. Therefore, the results presented herein cannot be compared with those of other studies. In fact, our analyses showed that demographic characteristics, clinical features, and hematologic findings (i.e., leukocyte counts) are likely to be quite different between children with BPP and those with PE.

Although our objectives and methods were different from those of François et al.,() some of the results were similar between the two studies. François et al. studied 767 children with CAP and found that 83 (11%) had empyema.() The children with CAP and empyema were older and had a longer symptomatic period in comparison with those with CAP without empyema.() Interestingly, the length of hospital stay found in the present study was quite similar to that reported in a study involving 33 Brazilian children with empyema (i.e., 12 days).() In addition, serotype 1 was one of four serotypes found in both PE and BPP (i.e., 14, 1, 6B, and 5), a finding that is consistent with those of the study by François et al.,() which was conducted in a developed country.

In conclusion, our study investigated CAP patients under 5 years of age and showed clinical and laboratory findings at admission and during the first three days of hospitalization. Our findings can help clinicians and pediatricians to distinguish children with PE from those with BPP. Because these two critical conditions are associated with high rates of morbidity and mortality, prompt clinical, laboratory, and radiological diagnosis is crucial for appropriate management.

Streptococcus pneumoniae é amplamente reconhecida como a principal causa de mortalidade associada à pneumonia adquirida na comunidade (PAC) e ocorrida durante a hospitalização, além de ser a causa mais comum de empiema em crianças. Relatou-se que a incidência de PAC pneumocócica complicada (PAC-PC) está aumentando em todo o mundo.() Em crianças escocesas na faixa etária de 1-4 anos, houve um aumento de dez vezes nas admissões por empiema no período compreendido entre os anos 1980 e o ano de 2005.() Esse aumento pode estar relacionado à suscetibilidade do hospedeiro, a características individuais, e à virulência do patógeno.

Poucos estudos investigaram as características da PAC-PC, especialmente as da PAC-PC associada a empiema pleural ou bacteremia - embora poucos casos de pneumonia pneumocócica sejam bacterêmicos - em crianças com menos de 5 anos de idade, nas quais o risco de morte por PAC é maior. A pneumonia pneumocócica bacterêmica (PPB) é considerada um estágio avançado da pneumonia pneumocócica grave, em que o reconhecimento precoce e o manejo adequado podem ter efeito positivo no desfecho.() Como o empiema pleural e a PPB são potencialmente graves, é importante reconhecer suas peculiaridades clínicas a fim de administrar prontamente o tratamento oportuno.

Em um estudo recente de pacientes com PAC hospitalizados, as taxas de prevalência de derrame pleural e empiema foram de 27% e 17%, respectivamente.() Em outro estudo, empiema foi encontrado em 83 (11%) de 767 crianças hospitalizadas com PAC; em comparação com as crianças com PAC sem empiema, as com empiema eram mais velhas, apresentavam períodos sintomáticos mais longos e tinham mais chance de receber anti-inflamatórios não esteroides.() O objetivo do presente estudo foi comparar crianças menores de 5 anos com PPB àquelas com empiema pneumocócico (EP) quanto a suas características clínicas, radiológicas e laboratoriais.

Um estudo de coorte aninhado transversal foi conduzido em 12 centros na Argentina, no Brasil e na República Dominicana e incluiu 2.536 crianças de 3-59 meses de idade hospitalizadas com PAC grave; os resultados foram publicados anteriormente.() No momento da admissão, foram realizadas hemoculturas e, quando apropriado, culturas de líquido pleural. S. pneumoniae foi isolada em 283 crianças por meio de procedimentos-padrão usados em laboratórios de referência locais. A maioria (90%) das crianças vivia em áreas urbanas, e nenhuma recebera a vacina pneumocócica conjugada ou anti-inflamatórios esteroides/não esteroides. Foram considerados casos de PPB aqueles em que S. pneumoniae foi isolada em hemocultura. Foram considerados casos de EP aqueles em que S. pneumoniae foi isolada em cultura de líquido pleural.

Os critérios de exclusão foram os seguintes: sinais de pneumonia muito grave (incluindo desnutrição grave, estridor em criança calma, inconsciência, convulsões, batimento de aletas nasais e cianose central) e infecções simultâneas. Também foram excluídos os pacientes com EP e PPB concomitantes (n = 3) e aqueles com derrame pleural de causa desconhecida (n = 50).

Consideramos resposta favorável ao tratamento inicial (doses convencionais de ampicilina ou penicilina G intravenosa tanto para os pacientes com PPB como para aqueles com EP) a melhora clínica inequívoca nas primeiras 48 h após a admissão ao hospital; consideramos falha do tratamento a ausência de melhoria (febre persistente - temperatura corporal medida no mínimo a cada 6 h - taquipneia, dificuldade em respirar ou hipoxemia) após pelo menos 48 h de antibioticoterapia ou a deterioração durante a terapia antimicrobiana.() Dados demográficos, clínicos, radiológicos e laboratoriais foram obtidos no momento da admissão. Além disso, foram registrados o tempo de hospitalização e o desfecho do tratamento. Foi realizada uma análise estatística descritiva, e foram usados dois modelos de regressão logística múltipla, com controle da idade em ambos. Um dos modelos incluiu variáveis obtidas no momento da admissão e o outro incluiu variáveis obtidas durante a hospitalização.

O presente estudo incluiu 230 crianças com menos de 5 anos de idade (102 crianças com EP e 128 com PPB). Não houve diferença significativa entre os dois grupos no tocante ao uso de antibióticos antes da hospitalização (p = 0,23). A Tabela 1 apresenta a distribuição de frequência e a comparação (análise multivariada) dos dois grupos de crianças no momento da admissão e durante a hospitalização.

Tabela 1

Comparação (análise multivariada) de crianças com empiema pneumocócico e com pneumonia pneumocócica bacterêmica no momento da admissão ao hospital e durante a hospitalização.

Em suma, nossa análise de regressão logística mostrou que, no momento da admissão, as crianças com EP eram mais velhas e apresentavam maior período sintomático antes da hospitalização. Além disso, taquipneia, dificuldade em respirar e contagem de leucócitos > 15.000 células/mm3 foram mais comuns nessas crianças. Febre persistente foi um dos achados mais comuns durante os primeiros dias de hospitalização e exigiu investigação (radiografia de tórax, ultrassonografia de tórax ou ambas). Febre (temperatura axilar > 37,5°C) e letargia basal/no momento do diagnóstico tenderam a ser mais comuns nas crianças com PPB. O tempo de hospitalização tendeu a ser maior para as crianças com EP (p < 0,001; dados não apresentados).

Nas crianças com EP, os sorotipos mais comuns foram o 14, o 1, o 6B, o 3, o 9V, o 19A e o 5, os quais corresponderam a 92,4% de todos os sorotipos encontrados nessas crianças. Nas crianças com PPB, os sorotipos mais comuns foram o 14, o 6B, o 5, o 1, o 6A, o 9V e o 19F, os quais corresponderam a 84,9% de todos os sorotipos encontrados nessas crianças. Em outras palavras, os sorotipos 1, 5, 6B e 14 foram encontrados tanto no EP como na PPB, ao passo que os sorotipos 6A, 9V, 19A e 19F foram encontrados ou no EP ou na PPB. Vale notar que os sorotipos 6A e 19A não fazem parte da vacina pneumocócica conjugada 10-valente atualmente usada no Brasil.

Até onde sabemos, o presente estudo é o primeiro a se concentrar especificamente em PPB e EP em crianças com menos de 5 anos de idade. Portanto, os resultados aqui apresentados não podem ser comparados aos de outros estudos. Na verdade, nossas análises mostraram que é provável que haja grande diferença entre crianças com PPB e crianças com EP no tocante às características demográficas, aos aspectos clínicos e aos achados hematológicos (isto é, à contagem de leucócitos).

Embora nossos objetivos e métodos tenham sido diferentes dos de François et al.,() alguns dos resultados foram semelhantes. François et al. estudaram 767 crianças com PAC e constataram que 83 (11%) apresentavam empiema.() As crianças com PAC e empiema eram mais velhas e apresentavam período sintomático maior do que aquelas com PAC sem empiema.() Curiosamente, o tempo de hospitalização no presente estudo foi bastante semelhante ao relatado em um estudo com 33 crianças brasileiras com empiema (isto é, 12 dias).() Além disso, o sorotipo 1 foi um dos quatro sorotipos encontrados tanto nas crianças com EP como naquelas com PPB (isto é, os sorotipos 14, 1, 6B e 5), um achado que está de acordo com os do estudo de François et al.,() realizado em um país desenvolvido.

Em suma, nosso estudo investigou pacientes com PAC com menos de 5 anos de idade e mostrou achados clínicos e laboratoriais no momento da admissão e durante os três primeiros dias de hospitalização. Nossos achados podem ajudar os clínicos e pediatras a distinguir crianças com EP de crianças com PPB. Como essas duas doenças críticas estão associadas a altas taxas de morbidade e mortalidade, o diagnóstico clínico, laboratorial e radiológico rápido é crucial para o manejo adequado.