Epidemiology and risk factors related to Clostridiodes difficile infection in Costa Rica

Abstract

Resum Aquesta recerca doctoral representa el primer estudi multicèntric a Amèrica Llatina que analitza les tendències de consum d’antimicrobians i inhibidors de la bomba de protons, i la seva associació amb la infecció nosocomial per Clostridioides difficile (ICD) en hospitals de tercer nivell de la Caixa Costarricense de Seguretat Social. L’objectiu general d’aquesta investigació fou cobrir una important bretxa d’evidència científica en aquesta temàtica mitjançant l’avaluació de la incidència, els factors de risc i les característiques clíniques de la ICD, així com les tendències de consum d’antimicrobians durant el període comprès entre els anys 2017 i 2021. Mètodes L’estudi constà de tres components: (1) una anàlisi retrospectiva de tendències de consum antimicrobià mitjançant Dosis Diàries Definides (DDD) per cada 100 estades i per cada 100 altes hospitalàries (2017–2021); (2) un estudi ecològic correlacional entre el consum d’antimicrobians i d’inhibidors de la bomba de protons amb la incidència de la ICD, mitjançant anàlisi de sèries temporals i correlació de Spearman; i (3) un estudi de casos i controls amb emparellament per puntuació de propensió per identificar factors de risc en pacients adults hospitalitzats (2019–2021). Es van aplicar regressions logístiques, anàlisi de supervivència de Kaplan-Meier i regressió segmentada de Poisson. Resultats • Els antimicrobians més utilitzats durant el període d’estudi van ser la cefotaxima, la vancomicina, l’oxacil·lina i el fluconazole. Tot i la reducció en l’ús de cefalosporines i macròlids, es va observar un augment en el consum de carbapenems, fluoroquinolones i vancomicina. • Es van identificar 354 casos de ICD i 1172 controls. L’exposició a antibiòtics especialment cefalosporines de tercera generació i clindamicina fou el principal factor de risc. L’ingrés a la UCI, l’estada hospitalària prolongada i les comorbiditats múltiples també s’associaren de manera independent a un major risc. • No es va trobar una associació estadísticament significativa entre l’ús d’ inhibidors de la bomba de protons i la incidència de la ICD. Durant la pandèmia per COVID-19, malgrat l’augment en l’ús d’antimicrobians, la incidència de ICD va disminuir. Discussió Els antibiòtics es confirmen com el principal factor de risc modificable per a la ICD. La reducció de casos observada durant la pandèmia podria estar relacionada amb una millora en les mesures d’higiene i control d’infeccions, impulsades per les recomanacions dels Programes d’Optimització de l’Ús d’Antimicrobians (PROA). L’absència d’associació amb els inhibidors de la bomba de protons coincideix amb troballes recents a nivell internacional. Es destaca la importància de monitorar els antimicrobians d’alt risc i d’implementar PROA adaptats als contextos locals. Conclusions Aquest estudi aporta evidència clau per orientar els PROA en hospitals de Costa Rica i en entorns sanitaris similars. Es recomana estendre la vigilància als centres d’atenció primària, secundària i al sector privat; incorporar la tipificació molecular de soques i avaluar les pràctiques de desinfecció ambiental. Es proposa investigar l’impacte de les intervencions PROA, ampliar l’ús de les darreres alternatives terapèutiques com la fidaxomicina i continuar investigant el potencial benefici del trasplantament de microbiota fecal.

Resumen Esta investigación doctoral representa el primer estudio multicéntrico en América Latina que analiza las tendencias de consumo de antimicrobianos e inhibidores de la bomba de protones y su asociación con la infección nosocomial por Clostridioides difficile (ICD) en hospitales de tercer nivel de la Caja Costarricense de Seguro Social. El objetivo general de esta investigación fue cerrar una importante brecha de evidencia científica en este tema, mediante la evaluación de la incidencia, factores de riesgo y características clínicas de la ICD, así como las tendencias de uso de antimicrobianos en el periodo comprendido entre 2017 y 2021. Métodos El estudio constó de tres componentes: (1) análisis retrospectivo de tendencias de consumo antimicrobiano mediante Dosis Diarias Definidas (DDD) por 100 estancias y por 100 altas hospitalarias (2017–2021); (2) estudio ecológico correlacional entre consumo de antimicrobianos e inhibidores de bomba de protones con la incidencia de ICD mediante análisis de series temporales y correlación de Spearman; y (3) estudio de casos y controles con emparejamiento por puntaje de propensión para identificar factores de riesgo en adultos hospitalizados (2019–2021). Se aplicaron como métodos estadísticos la regresión logística, análisis de supervivencia de Kaplan-Meier y regresión segmentada de Poisson. Resultados • Los antimicrobianos más consumidos en el periodo de estudio fueron cefotaxima, vancomicina, oxacilina y fluconazol. Aunque se redujo el uso de cefalosporinas y macrólidos, aumentó el consumo de carbapenémicos, fluoroquinolonas y vancomicina. • Se identificaron 354 casos de ICD y 1172 controles. La exposición a antibióticos especialmente cefalosporinas de tercera generación y clindamicina fue el principal factor de riesgo. El ingreso a UCI, la estancia hospitalaria prolongada y las comorbilidades múltiples también se asociaron de forma independiente con mayor riesgo. • No se encontró una asociación estadísticamente significativa entre el uso de IBP y la incidencia de ICD. Durante la pandemia por COVID-19, a pesar del aumento en el uso de antimicrobianos, la incidencia de ICD disminuyó. Discusión Los antibióticos se confirman como el principal factor de riesgo modificable para la ICD. La disminución de casos durante la pandemia podría deberse a una mejora en las medidas de higiene y control de infecciones impulsadas por recomendaciones de los Programas de Optimización de Uso de Antimicrobianos (PROA). La falta de asociación con inhibidores de bomba de protones coincide con hallazgos internacionales recientes. Se subraya la importancia de vigilar antimicrobianos de alto riesgo e implementar programas PROA adaptados. Conclusiones El estudio aporta evidencia clave para orientar los PROA en hospitales de Costa Rica y entornos similares. Se recomienda extender la vigilancia a centros de atención primaria, secundaria y al sector privado; incorporar tipificación molecular de cepas y evaluar prácticas de desinfección ambiental. Se sugiere investigar el impacto de las intervenciones PROA, ampliar el uso de las últimas alternativas como la fidaxomicina y continuar investigando el potencial beneficio del trasplante de microbiota fecal.

Abstract This doctoral research represents the first multicenter study in Latin America analyzing antimicrobial and proton pump inhibitor consumption trends and their association with hospital acquired Clostridiodes difficile infection (CDI) in tertiary care hospitals of the Costa Rican Social Security System. The study aimed to close a critical evidence gap by evaluating the incidence, risk factors, and clinical characteristics of hospital acquired CDI, as well as antibiotic use patterns from 2017 to 2021. Methods The research consisted of three components: (1) a retrospective trend analysis of antimicrobial consumption using Defined Daily Doses (DDD) per 100 bed-days and per 100 discharges from 2017 to 2021; (2) an ecological study correlating antimicrobial and proton pump inhibitors consumption with CDI incidence through time-series and Spearman correlation; and (3) a case-control study using propensity score matching to identify risk factors for nosocomial CDI in hospitalized adults from 2019 to 2021. Statistical analyses included logistic regression, Kaplan-Meier survival analysis, and segmented Poisson regression for interrupted time series. Results • Between 2017 and 2021, cefotaxime, vancomycin, oxacillin, and fluconazole were among the most consumed antimicrobials. Despite a decline in cephalosporin and macrolide use, consumption of carbapenems, fluoroquinolones, and vancomycin increased. • The study identified 354 HA-CDI cases and 1172 controls. Antibiotic exposure, particularly to third-generation cephalosporins and clindamycin, was the most significant risk factor. ICU admission, prolonged hospitalization, and multiple comorbidities were also independently associated with increased HA-CDI risk. • No statically significant association was found between proton pump inhibitors use and CDI incidence. During the COVID-19 pandemic, although antimicrobial use increased, CDI incidence unexpectedly declined. Discussion The results highlight antibiotics as the primary modifiable risk factor for hospital acquired CDI. The declining CDI rates during the pandemic may reflect improved hygiene and infection control measures through Antimicrobial Stewardship Programs recommendations. The lack of association with proton pump inhibitors use aligns with emerging international findings. The study underscores the need to monitor specific high-risk antimicrobials and to implement tailored antimicrobial stewardship programs. Conclusions The study provides critical data for guiding Antimicrobial Stewardship Programs in Costa Rican hospitals and similar healthcare settings. Recommendations include expanding surveillance to primary, secondary and private healthcare facilities, integrating molecular strain typing, and evaluating environmental disinfection practices. Future research should explore the impact of Antimicrobial Stewardship Programs interventions and expand the use of the latest alternatives such as fidaxomicin and continue investigating the potential benefit of fecal transplant.