Un hemocultivo es una prueba de laboratorio médica que se utiliza para detectar bacterias u hongos en la sangre de una persona . En condiciones normales, la sangre no contiene microorganismos : su presencia puede indicar una infección del torrente sanguíneo como bacteriemia o fungemia , que en casos graves puede derivar en sepsis . Mediante el cultivo de la sangre, se pueden identificar microbios y analizar su resistencia a los medicamentos antimicrobianos , lo que permite a los médicos proporcionar un tratamiento eficaz.
Para realizar la prueba, se extrae sangre en frascos que contienen una fórmula líquida que mejora el crecimiento microbiano, llamada medio de cultivo . Por lo general, se recogen dos recipientes durante una extracción, uno de los cuales está diseñado para organismos aeróbicos que requieren oxígeno, y otro para organismos anaeróbicos , que no lo necesitan. Estos dos recipientes se conocen como un conjunto de hemocultivos. A veces, se recogen dos conjuntos de hemocultivos de dos sitios de extracción de sangre diferentes. Si un organismo solo aparece en uno de los dos conjuntos, es más probable que represente una contaminación con la flora cutánea que una verdadera infección del torrente sanguíneo. Pueden producirse resultados falsos negativos si la muestra se recoge después de que la persona haya recibido medicamentos antimicrobianos o si los frascos no se llenan con la cantidad recomendada de sangre. Algunos organismos no crecen bien en los hemocultivos y requieren técnicas especiales para su detección.
Los recipientes se colocan en una incubadora durante varios días para permitir que los organismos se multipliquen. Si se detecta crecimiento microbiano, se realiza una tinción de Gram desde el frasco de cultivo para confirmar la presencia de organismos y proporcionar información preliminar sobre su identidad. Luego, la sangre se subcultiva , lo que significa que se extiende sobre una placa de agar para aislar colonias microbianas para una identificación completa y pruebas de susceptibilidad a los antimicrobianos. Debido a que es esencial que las infecciones del torrente sanguíneo se diagnostiquen y traten rápidamente, se han desarrollado métodos de prueba rápida utilizando tecnologías como la reacción en cadena de la polimerasa y la espectrometría de masas MALDI-TOF .
Los procedimientos para el cultivo de sangre se publicaron a mediados del siglo XIX, pero estas técnicas exigían mucho trabajo y se parecían poco a los métodos contemporáneos. La detección del crecimiento microbiano implicaba el examen visual de los frascos de cultivo hasta que en la década de 1970 se introdujeron los sistemas automatizados de cultivo de sangre, que controlan los gases producidos por el metabolismo microbiano. En los países desarrollados, los métodos manuales de cultivo de sangre han quedado obsoletos en gran medida debido a los sistemas automatizados.
La sangre normalmente es estéril. [1] La presencia de bacterias en la sangre se denomina bacteriemia , y la presencia de hongos se denomina fungemia . [2] Daños menores en la piel [3] o las membranas mucosas , que pueden ocurrir en situaciones como el cepillado de dientes o la defecación , [4] [5] pueden introducir bacterias en el torrente sanguíneo, pero esta bacteriemia normalmente es transitoria y rara vez se detecta en cultivos porque el sistema inmunológico y el sistema reticuloendotelial secuestran y destruyen rápidamente los organismos. [3] [6] Las bacterias pueden ingresar a la sangre a partir de infecciones como celulitis , infecciones urinarias y neumonía ; [7] y las infecciones dentro del sistema vascular , como la endocarditis bacteriana o las infecciones asociadas con vías intravenosas , pueden resultar en una bacteriemia constante. [4] La fungemia ocurre más comúnmente en personas con sistemas inmunológicos que funcionan mal . [2] Si las bacterias o los hongos no se eliminan del torrente sanguíneo, pueden propagarse a otros órganos y tejidos, [3] o provocar una respuesta inmunitaria que conduce a una afección inflamatoria sistémica llamada sepsis , que puede ser potencialmente mortal. [8] [9]
Cuando se sospecha sepsis, es necesario extraer hemocultivos para identificar el agente causal y proporcionar una terapia antimicrobiana dirigida . [10] A las personas que están hospitalizadas y tienen fiebre, temperatura corporal baja , un recuento alto de glóbulos blancos o un recuento bajo de granulocitos (una categoría de glóbulos blancos ) comúnmente se les extraen cultivos para detectar una posible infección del torrente sanguíneo. [11 ] [12] Los hemocultivos se utilizan para detectar infecciones del torrente sanguíneo en la neutropenia febril , una complicación común de la quimioterapia en la que la fiebre se presenta junto con un recuento muy bajo de neutrófilos (glóbulos blancos que defienden contra patógenos bacterianos y fúngicos). [13] [14] [15] La bacteriemia es común en algunos tipos de infecciones, como la meningitis , la artritis séptica y los abscesos epidurales , por lo que los hemocultivos están indicados en estas afecciones. En infecciones menos fuertemente asociadas con bacteriemia, el hemocultivo todavía puede estar indicado si el individuo tiene alto riesgo de adquirir una infección intravascular o si los cultivos no pueden obtenerse rápidamente del sitio principal de infección (por ejemplo, un cultivo de orina en pielonefritis o un cultivo de esputo en neumonía grave adquirida en la comunidad ). [16] [17] El hemocultivo puede identificar una causa microbiana subyacente en casos de endocarditis [18] y fiebre de origen desconocido . [11] [19]
Los patógenos identificados con mayor frecuencia en los hemocultivos incluyen Staphylococcus aureus , Escherichia coli y otros miembros de la familia Enterobacteriaceae , especies de Enterococcus , Pseudomonas aeruginosa y Candida albicans . [20] [21] Los estafilococos coagulasa negativos (SNC) también se encuentran comúnmente, aunque a menudo no está claro si estos organismos, que constituyen parte de la flora cutánea normal, [22] son verdaderos patógenos o simplemente contaminantes. [21] En hemocultivos tomados de recién nacidos y niños, el SNC puede indicar infecciones significativas. [23] La epidemiología de las infecciones del torrente sanguíneo varía con el tiempo y el lugar; por ejemplo, los organismos grampositivos superaron a los gramnegativos como la causa predominante de bacteriemia en los Estados Unidos durante los años 1980 y 1990, [24] y las tasas de fungemia han aumentado considerablemente en asociación con una creciente población de personas que reciben tratamientos inmunosupresores como la quimioterapia. [25] La sepsis por bacterias gramnegativas es más común en América Central y del Sur, Europa del Este y Asia que en América del Norte y Europa Occidental; y en África, Salmonella enterica es una de las principales causas de bacteriemia. [26]
Los hemocultivos se extraen típicamente a través de venopunción . No se recomienda recolectar la muestra de una vía intravenosa, ya que esto se asocia con mayores tasas de contaminación, aunque los cultivos se pueden recolectar tanto de venopunción como de una vía intravenosa para diagnosticar infecciones asociadas al catéter. [11] [27] Antes de la extracción de sangre, se desinfecta la parte superior de cada frasco de recolección con un hisopo con alcohol para evitar la contaminación. [11] Luego se limpia la piel alrededor del sitio de punción y se deja secar; algunos protocolos recomiendan la desinfección con un antiséptico a base de alcohol seguido de clorhexidina o una preparación a base de yodo , [nota 1] [27] [28] mientras que otros consideran que usar solo un antiséptico que contenga alcohol es suficiente. [17] [29] Si se debe extraer sangre para otras pruebas al mismo tiempo que un hemocultivo, primero se extraen los frascos de cultivo para minimizar el riesgo de contaminación. [30] Debido a que la terapia antimicrobiana puede causar resultados falsos negativos al inhibir el crecimiento de microbios, se recomienda que se extraigan hemocultivos antes de administrar medicamentos antimicrobianos, aunque esto puede resultar poco práctico en personas gravemente enfermas. [10]
Una recolección típica de hemocultivo implica extraer sangre en dos frascos, que juntos forman un "cultivo" o "conjunto". Un frasco está diseñado para mejorar el crecimiento de organismos aeróbicos y el otro está diseñado para cultivar organismos anaeróbicos . En los niños, la infección con bacterias anaeróbicas es poco común, por lo que se puede recolectar un solo frasco aeróbico para minimizar la cantidad de sangre necesaria. [31] Se recomienda que se recolecten al menos dos conjuntos de dos lugares de venopunción separados. Esto ayuda a distinguir la infección de la contaminación, ya que es menos probable que los contaminantes aparezcan en más de un conjunto que los verdaderos patógenos . Además, la recolección de mayores volúmenes de sangre aumenta la probabilidad de que se detecten microorganismos si están presentes. [32]
Los frascos de hemocultivo contienen un medio de crecimiento , que estimula la multiplicación de los microorganismos, y un anticoagulante que evita que la sangre se coagule . [33] El polianetol sulfonato de sodio (SPS) es el anticoagulante más utilizado [33] porque no interfiere con el crecimiento de la mayoría de los organismos. [28] La composición exacta del medio de crecimiento varía, pero los frascos aeróbicos utilizan un caldo enriquecido con nutrientes, como la infusión de cerebro-corazón o el caldo de soja tripticasa , [34] y los frascos anaeróbicos suelen contener un agente reductor como el tioglicolato . El espacio vacío en un frasco anaeróbico se llena con una mezcla de gases que no contiene oxígeno. [33] [35]
Muchos frascos fabricados comercialmente contienen una resina que absorbe los antibióticos para reducir su acción sobre los microorganismos de la muestra. [11] Los frascos destinados a uso pediátrico están diseñados para acomodar volúmenes de sangre más bajos y tienen aditivos que mejoran el crecimiento de patógenos que se encuentran más comúnmente en los niños. [36] Se pueden utilizar otros frascos especializados para detectar hongos y micobacterias . [35] En los países de ingresos bajos y medios , los frascos de cultivo preformulados pueden ser prohibitivamente caros y puede ser necesario prepararlos manualmente. Puede ser difícil acceder a los suministros e instalaciones adecuados, [37] y en algunas regiones, puede que no sea posible realizar hemocultivos en absoluto. [38]
Es importante que los frascos no estén ni demasiado llenos ni demasiado llenos: el llenado insuficiente puede dar lugar a resultados negativos falsos, ya que hay menos organismos presentes en la muestra, mientras que el llenado excesivo puede inhibir el crecimiento microbiano porque la proporción de medio de cultivo a sangre es comparativamente menor. Se sugiere una proporción de 1:10 a 1:5 de sangre a medio de cultivo para optimizar el crecimiento microbiano. [28] [39] Para los hemocultivos de rutina en adultos, el Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) recomienda la recolección de dos juegos de frascos de dos extracciones diferentes, con 20-30 ml de sangre extraída en cada juego. [11] En los niños, la cantidad de sangre que se debe extraer a menudo se basa en la edad o el peso del niño. [36] [40] Si se sospecha endocarditis, se puede recolectar un total de seis frascos. [41]
Después de recolectar la sangre, los frascos se incuban a temperatura corporal para estimular el crecimiento de microorganismos. Los frascos generalmente se incuban hasta cinco días en sistemas automatizados, [43] aunque los patógenos más comunes del torrente sanguíneo se detectan en 48 horas. [44] El tiempo de incubación puede extenderse aún más si se utilizan métodos manuales de cultivo de sangre o si se sospecha la presencia de organismos de crecimiento más lento, como ciertas bacterias que causan endocarditis. [43] [45] En los sistemas manuales, los frascos se examinan visualmente para detectar indicadores de crecimiento microbiano, que pueden incluir turbidez, producción de gas, presencia de colonias microbianas visibles o un cambio de color debido a la digestión de la sangre, lo que se denomina hemólisis . Algunos sistemas manuales de cultivo de sangre indican el crecimiento utilizando un compartimento que se llena de líquido cuando se producen gases, o una placa de agar en miniatura que se inocula periódicamente inclinando el frasco. [46] Para garantizar que no se pasen por alto cultivos de sangre positivos, a menudo se inocula una muestra del frasco en una placa de agar ( subcultivada ) al final del período de incubación, independientemente de si se observan o no indicadores de crecimiento. [47]
En los países desarrollados, los métodos de cultivo manuales han sido reemplazados en gran medida por sistemas automatizados que proporcionan un monitoreo computarizado continuo de los frascos de cultivo. [48] Estos sistemas, como el BACTEC, BacT/ALERT y VersaTrek, consisten en una incubadora en la que los frascos de cultivo se mezclan continuamente. El crecimiento es detectado por sensores que miden los niveles de gases dentro del frasco, más comúnmente dióxido de carbono , que sirven como un indicador del metabolismo microbiano. [46] Una alarma o un indicador visual alerta al microbiólogo sobre la presencia de un frasco de hemocultivo positivo. [49] Si el frasco permanece negativo al final del período de incubación, generalmente se descarta sin ser subcultivado. [47]
Se puede utilizar una técnica llamada método de lisis-centrifugación para un mejor aislamiento de organismos de crecimiento lento o fastidiosos , como hongos, micobacterias y Legionella . [50] [51] En lugar de incubar la sangre en una botella llena de medio de crecimiento, [52] este método implica recolectar sangre en un tubo que contiene un agente que destruye ( liza ) los glóbulos rojos y blancos, y luego centrifugar la muestra en una centrífuga . Este proceso concentra el contenido sólido de la muestra, incluidos los microorganismos si están presentes, en un pellet, que se utiliza para inocular el medio de subcultivo. Si bien la lisis-centrifugación ofrece una mayor sensibilidad que los métodos de cultivo de sangre convencionales, es propensa a la contaminación porque requiere una amplia manipulación de la muestra. [53]
Si se detecta crecimiento, un microbiólogo realizará una tinción de Gram en una muestra de sangre del frasco para una rápida identificación preliminar del organismo. [54] La tinción de Gram clasifica las bacterias como Gram positivas o Gram negativas y proporciona información sobre su forma , ya sea en forma de varilla (denominadas bacilos ), esféricas (denominadas cocos ) o en forma de espiral ( espiroquetas ), así como su disposición. [55] Los cocos grampositivos en grupos, por ejemplo, son típicos de las especies de Staphylococcus . [56] La levadura y otros hongos también pueden identificarse a partir de la tinción de Gram. [57] [58] Una tinción de Gram que identifica el crecimiento microbiano a partir de un cultivo de sangre se considera un resultado crítico y debe informarse inmediatamente al médico. [59] La tinción de Gram proporciona información sobre la posible identidad del organismo, lo que ayuda al médico a seleccionar un tratamiento antimicrobiano más apropiado antes de que se completen los resultados completos del cultivo y la sensibilidad. [54]
En los métodos tradicionales, la sangre se subcultiva en placas de agar para aislar el organismo y realizar más pruebas. Los resultados de la tinción de Gram informan a los microbiólogos sobre qué tipos de placas de agar se deben utilizar y qué pruebas podrían ser adecuadas para identificar el organismo. [60] En algunos casos, no se ven organismos en la tinción de Gram a pesar de que el frasco de cultivo muestra indicadores de crecimiento o se informa como positivo mediante instrumentos automatizados. Esto puede representar un resultado positivo falso, pero es posible que haya organismos presentes pero que no se puedan visualizar fácilmente al microscopio. Los frascos positivos con tinciones de Gram negativas se subcultivan antes de devolverlos a la incubadora, a menudo utilizando medios de cultivo especiales que promueven el crecimiento de organismos de crecimiento lento. [61]
Por lo general, se necesitan entre 24 y 48 horas para que se produzca un crecimiento suficiente en las placas de subcultivo para que sea posible la identificación definitiva. [57] En este punto, el microbiólogo evaluará la apariencia de las colonias bacterianas o fúngicas [62] y realizará pruebas que brinden información sobre las características metabólicas y bioquímicas del organismo, que permiten la identificación a nivel de género o especie. Por ejemplo, la prueba de la catalasa puede distinguir entre estreptococos y estafilococos (dos géneros de cocos grampositivos) [63] entre sí, y la prueba de la coagulasa puede diferenciar Staphylococcus aureus , un culpable común de infecciones del torrente sanguíneo, de los estafilococos coagulasa negativos menos patógenos. [29] [64]
Los microorganismos también pueden identificarse utilizando sistemas automatizados, como instrumentos que realizan paneles de pruebas bioquímicas, [65] o espectrometría de masas de tiempo de vuelo con desorción/ionización láser asistida por matriz (MALDI-TOF MS), en la que las proteínas microbianas se ionizan y caracterizan en función de sus relaciones masa-carga ; cada especie microbiana exhibe un patrón característico de proteínas cuando se analiza a través de espectrometría de masas . [66]
Debido a que las infecciones del torrente sanguíneo pueden poner en peligro la vida, el diagnóstico y el tratamiento oportunos son fundamentales, [67] y con este fin se han desarrollado varios métodos de identificación rápida. [57] MALDI-TOF se puede utilizar para identificar organismos directamente de los frascos de hemocultivo positivos después de los procedimientos de separación y concentración, [68] o del crecimiento preliminar en la placa de agar unas pocas horas después del subcultivo. [69] Los métodos genéticos como la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y los microarrays pueden identificar microorganismos mediante la detección de secuencias de ADN específicas de ciertas especies en muestras de hemocultivo. Varios sistemas diseñados para la identificación de patógenos comunes en hemocultivos están disponibles comercialmente. [70] Algunas pruebas bioquímicas e inmunológicas se pueden realizar directamente en hemocultivos positivos, como la prueba de coagulasa en tubo para la identificación de S. aureus [57] o las pruebas de aglutinación de látex para Streptococcus pneumoniae , [71] y, a diferencia de la PCR y MALDI-TOF, estos métodos pueden ser prácticos para laboratorios en países de ingresos bajos y medios. [42] También es posible inocular directamente paneles de identificación microbiana con sangre de un frasco de cultivo positivo, aunque esto no es tan confiable como probar bacterias subcultivadas porque los aditivos del medio de crecimiento pueden interferir con los resultados. [72]
Se podría lograr un diagnóstico aún más rápido si se obviara por completo el cultivo y se detectaran los patógenos directamente a partir de las muestras de sangre. En 2018, se comercializan algunos sistemas de análisis directos, pero la tecnología aún está en sus primeras etapas. La mayoría de los paneles detectan solo un número limitado de patógenos y la sensibilidad puede ser baja en comparación con los métodos de hemocultivo convencionales. El cultivo sigue siendo necesario para realizar pruebas completas de sensibilidad a los antimicrobianos. [73]
El tratamiento antimicrobiano de las infecciones del torrente sanguíneo es inicialmente empírico , lo que significa que se basa en la sospecha del médico sobre el agente causal de la enfermedad y los patrones locales de resistencia a los antimicrobianos. La realización de pruebas de susceptibilidad a los antibióticos (AST) en patógenos aislados de un cultivo de sangre permite a los médicos proporcionar un tratamiento más específico y suspender los antibióticos de amplio espectro , que pueden tener efectos secundarios indeseables. [8] [10] En los métodos tradicionales de AST, como la prueba de difusión en disco , se seleccionan colonias puras del organismo de la placa de subcultivo y se utilizan para inocular un medio secundario. Estos métodos requieren una incubación durante la noche antes de que se puedan obtener los resultados. [74] Hay sistemas automatizados que utilizan paneles de antibióticos preformulados, miden el crecimiento microbiano automáticamente y determinan los resultados de sensibilidad utilizando algoritmos; algunos de estos pueden proporcionar resultados en tan solo cinco horas, pero otros también requieren una incubación durante la noche. [65] [75]
La administración rápida de fármacos antimicrobianos eficaces es crucial en el tratamiento de la sepsis, [8] por lo que se han desarrollado varios métodos para proporcionar resultados más rápidos de sensibilidad a los antibióticos. Los métodos AST convencionales se pueden llevar a cabo en el crecimiento joven de la placa de subcultivo, [76] pellets de microorganismos obtenidos a partir de la concentración y purificación del cultivo de sangre positivo, o directamente del frasco de cultivo. [77] [78] Debido a que los métodos de prueba directa no aíslan los organismos, no proporcionan resultados precisos si hay más de un microorganismo presente, aunque esto es una ocurrencia poco frecuente en los cultivos de sangre. [76] Otra fuente de error es la dificultad de estandarizar la cantidad de bacterias en la muestra (el inóculo), que tiene un profundo efecto en los resultados de la prueba. [79]
Las pruebas genéticas se pueden utilizar para la detección rápida de ciertos marcadores de resistencia a los antimicrobianos. [80] Métodos como PCR y microarrays, que se pueden realizar directamente en muestras de hemocultivo positivas, [70] detectan secuencias de ADN asociadas con genes que confieren resistencia, como el gen mecA encontrado en Staphylococcus aureus resistente a la meticilina o los genes vanA y vanB de enterococos resistentes a la vancomicina . [68] MALDI-TOF se ha explorado como un método rápido de prueba de sensibilidad a los antimicrobianos; los principios implican medir el crecimiento microbiano en presencia de antibióticos, identificar la descomposición de los antibióticos por enzimas microbianas y detectar espectros de proteínas asociados con cepas bacterianas que exhiben resistencia a los antibióticos. [79] Algunos de estos métodos se pueden realizar en pellets de frascos de hemocultivo positivos. [81] Sin embargo, la falta de metodologías establecidas para la AST por MALDI-TOF limita su uso en la práctica clínica, [82] y la AST directa por MALDI-TOF, a diferencia de los métodos de pruebas genéticas, no había sido aprobada por la Administración de Alimentos y Medicamentos hasta 2018. [81]
Los hemocultivos están sujetos a errores tanto de falsos positivos como de falsos negativos. En los sistemas de cultivo automatizados, la identificación de los frascos positivos se basa en la detección de gases producidos por el metabolismo celular, por lo que las muestras con un alto número de glóbulos blancos pueden informarse como positivas cuando no hay bacterias presentes. La inspección de la curva de crecimiento producida por el instrumento puede ayudar a distinguir entre cultivos verdaderos y falsos positivos, pero la tinción de Gram y el subcultivo siguen siendo necesarios para cualquier muestra que se marque como positiva. [61]
Los hemocultivos pueden contaminarse con microorganismos de la piel o del medio ambiente, que se multiplican dentro del frasco de cultivo, dando la falsa impresión de que esos organismos están presentes en la sangre. [11] La contaminación de los hemocultivos puede dar lugar a un tratamiento antibiótico innecesario y a estancias hospitalarias más prolongadas. [29] La frecuencia de la contaminación se puede reducir siguiendo los protocolos establecidos para la recogida de hemocultivos, pero no se puede eliminar; [83] por ejemplo, las bacterias pueden sobrevivir en capas más profundas de la piel incluso después de una desinfección meticulosa del sitio de extracción de sangre. [29] El CLSI define una tasa de contaminación aceptable como no superior al 3% de todos los hemocultivos. [11] La frecuencia de la contaminación varía ampliamente entre instituciones y entre diferentes departamentos del mismo hospital; [83] los estudios han encontrado tasas que van del 0,8 al 12,5 por ciento. [29]
Cuando se encuentran con un resultado positivo en un hemocultivo, los médicos deben decidir si el hallazgo representa una contaminación o una infección genuina. Algunos organismos, como S. aureus o Streptococcus pneumoniae , suelen considerarse patógenos cuando se detectan en un hemocultivo, mientras que otros tienen más probabilidades de representar una contaminación con la flora cutánea; pero incluso los organismos cutáneos comunes, como los estafilococos coagulasa negativos, pueden causar infecciones del torrente sanguíneo en determinadas condiciones. Cuando estos organismos están presentes, la interpretación del resultado del cultivo implica tener en cuenta la condición clínica de la persona y si varios cultivos son positivos o no para el mismo organismo. [29]
Los falsos negativos pueden deberse a la extracción de hemocultivos después de que la persona haya recibido antibióticos o a la recolección de una cantidad insuficiente de sangre. El volumen de sangre extraída se considera la variable más importante para garantizar la detección de patógenos: cuanto más sangre se extraiga, más patógenos se recuperarán. [11] Sin embargo, si la cantidad de sangre extraída supera con creces el volumen recomendado, el crecimiento bacteriano puede verse inhibido por los inhibidores naturales presentes en la sangre y una cantidad inadecuada de medio de crecimiento en el frasco. El llenado excesivo de los frascos de hemocultivos también puede contribuir a la anemia iatrogénica . [28]
No todos los patógenos se detectan fácilmente con los métodos convencionales de hemocultivo. Los organismos particularmente exigentes , como las especies Brucella y Mycobacterium , pueden requerir tiempos de incubación prolongados o medios de cultivo especiales. Algunos organismos son extremadamente difíciles de cultivar o no crecen en absoluto en cultivo, por lo que se prefieren las pruebas serológicas o los métodos moleculares como la PCR si se sospecha una infección con estos organismos. [45] [84]
Los primeros métodos de cultivo de sangre requerían mucho trabajo. [86] Uno de los primeros procedimientos conocidos, publicado en 1869, recomendaba que se utilizaran sanguijuelas para recolectar sangre del paciente. [87] Un libro de texto de microbiología de 1911 señaló que la descontaminación del sitio de extracción y del equipo podía llevar más de una hora y que, debido a la falta de métodos efectivos para preservar la sangre, a veces los cultivos debían prepararse junto a la cama del paciente. Además de subcultivar el caldo, algunos protocolos especificaban que la sangre se mezclara con agar derretido y la mezcla se vertiera en una placa de Petri. [86] En 1915, se describió un sistema de recolección de cultivos de sangre que consistía en tubos de vacío de vidrio que contenían caldo de glucosa y un anticoagulante. Robert James Valentine Pulvertaft publicó un trabajo seminal sobre cultivos de sangre en 1930, [88] especificando, entre otras ideas, una relación óptima entre sangre y caldo de 1:5, que todavía se acepta hoy. [87] El uso de SPS como anticoagulante y conservante se introdujo en los años 1930 y 1940 y resolvió algunos de los problemas logísticos con los métodos anteriores. [86] Desde los años 1940 hasta los años 1980, se llevó a cabo una gran cantidad de investigaciones sobre formulaciones de caldo y aditivos, con el objetivo de crear un medio de crecimiento que pudiera acomodar todos los patógenos comunes del torrente sanguíneo. [87]
En 1947, MR Castañeda inventó un frasco de cultivo "bifásico" para la identificación de especies de Brucella , que contenía tanto caldo como un agar inclinado, lo que permitía que el agar se subcultivara fácilmente a partir del caldo; [42] este fue un precursor de algunos sistemas contemporáneos para cultivos de sangre manuales. [43] EG Scott en 1951 publicó un protocolo descrito como "el advenimiento del equipo de cultivo de sangre moderno". [86] El método de Scott implicaba inocular sangre en dos frascos de vidrio sellados con goma; uno para aerobios y otro para anaerobios. El frasco aeróbico contenía caldo de soja tripticasa y un agar inclinado, y el frasco anaeróbico contenía caldo de tioglicolato. El método de lisis-centrifugación fue introducido en 1917 por Mildred Clough, pero rara vez se utilizó en la práctica clínica hasta que se desarrollaron sistemas comerciales a mediados de la década de 1970. [86] [89]
Los primeros sistemas automatizados de cultivo de sangre estuvieron disponibles en la década de 1970. [90] El primero de ellos, los sistemas BACTEC, producidos por Johnston Laboratories (ahora Becton Dickinson ), utilizaban caldos de cultivo que contenían nutrientes marcados con isótopos radiactivos . Los microbios que se alimentaban de estos sustratos producían dióxido de carbono radiactivo, y el crecimiento podía detectarse controlando su concentración. [50] [91] Antes de que esta técnica se aplicara a los cultivos de sangre, la NASA la había propuesto como un método para detectar vida en Marte. [86] A lo largo de las décadas de 1970 y 1980, varios fabricantes intentaron detectar el crecimiento microbiano midiendo los cambios en la conductividad eléctrica del medio de cultivo, pero ninguno de estos métodos tuvo éxito comercial. [91]
Un problema importante con los primeros sistemas BACTEC era que producían desechos radiactivos , que requerían procedimientos de eliminación especiales, [50] por lo que en 1984 se lanzó una nueva generación de instrumentos BACTEC que usaban espectrofotometría para detectar CO 2 . [91] El sistema BacT/ALERT, que detecta indirectamente la producción de CO 2 midiendo la disminución del pH del medio, fue aprobado para su uso en los EE. UU. en 1991. A diferencia de los sistemas BACTEC disponibles en ese momento, el BacT/ALERT no requería que se introdujera una aguja en el frasco para tomar la muestra; esto redujo la frecuencia de contaminación [91] y lo convirtió en el primer sistema en proporcionar un monitoreo verdaderamente continuo de los cultivos de sangre. [92] Este método de medición no invasivo fue adoptado en 1992 por la serie BACTEC 9000, que usaba indicadores fluorescentes para detectar cambios de pH. [93] El Difco ESP, un predecesor directo del sistema contemporáneo VersaTREK [86] que detecta la producción de gas midiendo los cambios de presión, también fue aprobado por primera vez en 1992. [91] En 1996, un estudio internacional encontró que el 55% de los 466 laboratorios encuestados utilizaban los sistemas BACTEC o BacT/ALERT, y otros sistemas automatizados representaban el 10% del total. [94]