The etiological profile and alterations in cerebrospinal fluid characteristics in patients with bacterial meningitis

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Currently, bacterial meningitis (BM) remains a form of life-threatening infectious pathology, with a mortality rate ranging from 4% to 35% and poor prognosis often accompanied by diverse specific and non-specific complications, including infectious toxic shock, cerebral edema, ventricular inflammation, hydrocephalus, acute cerebrovascular accidents, venous sinus thrombosis, disseminated intravascular coagulation (DIC) syndrome, respiratory distress syndrome (RDS) syndrome, inappropriate secretion of antidiuretic hormone, and systemic inflammatory response syndrome. In clinical practice, the early identification of the causative microorganism and the implementation of proper antibiotic treatment, as well as a comprehensive assessment of the patient’s status and management, are crucial for minimizing a risk of related severe complications and mortality. The BM etiology is characterized by a highly variable nature, contingent upon a multitude of factors such as geographic location, temporal context, patient age, immunological status, and other variables. Over the past two to three decades, advancements in conjugate vaccines and the use implementation of antibiotic treatment have brought about alterations in the spectrum of pathogens responsible for meningitis. The objective of this study was to delve into the etiological profile and prognostic implications of cerebrospinal fluid (CSF) parameters among patients with diagnosed meningitis admitted to the Neuroinfectious Diseases Division of the Infectious Clinical Hospital No. 2 (Moscow) between 2022 and 2023. A retrospective analysis of medical records of meningitis patients admitted to the Infectious Clinical Hospital No. 2 during 2022–2023 was conducted. The data were analyzed using the k-means clustering algorithm implemented in the Loginom analytics software to create a scenario, as well as OLAP cubes. The study involved the analysis of medical records for 110 patients aged 18–89 years old. Among the BM pathogens identified, Neisseria meningitidis emerged as the most prevalent in this patient cohort, accounting for 68.2% of cases. Within the group of meningococcal meningitis cases, serovariants A and W135 were the most frequently detected, accounting for 49.3% and 33.3%, respectively. Significant alterations in cerebrospinal fluid parameters, characterized by elevated cell counts and lowered glucose levels, were observed among patients with purulent meningitis resulting from serogroup A Neisseria meningitidis infections. A combination of elevated baseline cell level along with high concentrations of proteins, and lactate, coupled with the presence of D-dimer in cerebrospinal fluid, has been associated with a severe disease progression and the emergence of critical and life-threatening sequelae.

About the authors

O. O. Chernysheva

Russian University of Medicine; Clinical Hospital for Infectious Diseases No. 2

Email: chernishevaoo@mail.ru

Resident Physician, Department of Infectious Diseases and Epidemiology, N.A. Semashko Scientific and Educational Institute of Clinical Medicine, Resident of 3rd Infectious Disease Department

Russian Federation, Moscow; Moscow

M. S. Potemkina

Russian University of Medicine

Email: chernishevaoo@mail.ru

Resident Physician, Department of Infectious Diseases and Epidemiology, N.A. Semashko Scientific and Educational Institute of Clinical Medicine

Russian Federation, Moscow

M. M. Gadzhikulieva

Russian University of Medicine

Email: chernishevaoo@mail.ru

DSc (Medicine), Professor of the Department of Infectious Diseases and Epidemiology, N.A. Semashko Scientific and Educational Institute of Clinical Medicine

Russian Federation, Moscow

I. V. Davydova

Russian University of Medicine

Email: chernishevaoo@mail.ru

PhD (Medicine), Associate Professor of the Department of Infectious Diseases and Epidemiology, N.A. Semashko Scientific and Educational Institute of Clinical Medicine

Russian Federation, Moscow

T. Yu. Smirnova

Clinical Hospital for Infectious Diseases No. 2

Email: chernishevaoo@mail.ru

Infectious Disease Physician of the Highest Qualification Category, Head of the 3rd Infectious Disease Department

Russian Federation, Moscow

I. Ch. Partilkhaeva

Clinical Hospital for Infectious Diseases No. 2

Email: chernishevaoo@mail.ru

Infectious Disease Physician, 3rd Infectious Disease Department

Russian Federation, Moscow

S. A. Shutko

Russian University of Medicine

Author for correspondence.
Email: chernishevaoo@mail.ru

PhD (Medicine), Associate Professor of the Department of Infectious Diseases and Epidemiology, N.A. Semashko Scientific and Educational Institute of Clinical Medicine

Russian Federation, Moscow

References

  1. Нагибина М.В., Венгеров Ю.Я., Чернышев Д.В., Коваленко Т.М., Молотилова Т.Н., Михалинова Е.П., Раздобарина С.Е., Свистунова Т.С., Беликова Е.В., Байкова Л.Б., Смирнова Т.Ю., Сафонова А.П. Комплексное исследование спинномозговой жидкости при бактериальных гнойных менингитах // Лечащий врач. 2015. № 11. С. 29. [Nagibina M.V., Vengerov Y.Y., Chernyshev D.V., Kovalenko T.M., Molotilova T.N., Mikhalinova E.P., Razdobarina S.E., Svistunova T.S., Belikova E.V., Baikova L.B., Smirnova T.Y., Safonova A.P. A comprehensive study of the cerebrospinal fluid in bacterial purulent meningitis. Lechashchii vrach = The Attending Physician, 2015, no. 11, p. 29. (In Russ.)]
  2. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2022 году: Государственный доклад. Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2023. 370 c. [On the state of sanitary and epidemiological welfare of the population in the Russian Federation in 2022: State Report. Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare, 2023. 370 p. (In Russ.)] URL: https://www.rospotrebnadzor.ru/upload/iblock/b50/t4kqksh4b12a2iwjnha29922vu7naki5/GD-SEB.pdf
  3. Аbassi M., Bangdiwala A.S., Nuwagira E., Kandole Tadeo K., Okirwoth M., Williams D.A., Mpoza E., Tugume L., Ssebambulidde K., Huppler Hullsiek K., Musubire A.K., Muzoora C., Rhein J., Meya D.B., Boulware D.R. Cerebrospinal fluid lactate as a prognostic marker of disease severity and mortality in cryptococcal meningitis. Clin. Infect. Dis., 2021, vol. 73, no. 9, pp. е3077–е3082. doi: 10.1093/cid/ciaa1749
  4. Acevedo R., Bai X., Borrow R., Caugant D.A., Carlos J., Ceyhan M., Christensen H., Climent Y., De Wals P., Dinleyici E.C., Echaniz-Aviles G., Hakawi A., Kamiya H., Karachaliou A., Lucidarme J., Meiring S., Mironov K., Sáfadi M.A.P., Shao Z., Smith V., Steffen R., Stenmark B., Taha M.-K., Trotter C., Vázquez J.A., Zhu B. The Global Meningococcal Initiative meeting on prevention of meningococcal disease worldwide: epidemiology, surveillance, hypervirulent strains, antibiotic resistance and high-risk populations. Expert Rev. Vaccines, 2019, vol. 18, no. 1, pp. 15–30. doi: 10.1080/14760584.2019.1557520
  5. Chekrouni N., Kroon M., Drost E.H.G.M., van Soest T.M., Bijlsma M.W., Brouwer M.C., van de Beek D. Characteristics and prognostic factors of bacterial meningitis in the intensive care unit: a prospective nationwide cohort study. Ann. Intensive. Care, 2023, vol. 13, no. 1: 124. doi: 10.1186/s13613-023-01218-6
  6. Hasperhoven G.F., Al-Nasiry S., Bekker V., Villamor E., Kramer B.W.W. Universal screening versus risk-based protocols for antibiotic prophylaxis during childbirth to prevent early-onset group B streptococcal disease: a systematic review and metaanalysis. BJOG, 2020, vol. 127, no. 6, pp. 680–691. doi: 10.1111/1471-0528.16085
  7. Matsuki Y., Oda T., Fukao E., Sugiura A., Yokozawa T., Honma Y. Prognostic factors for japanese adults with acute community-acquired bacterial meningitis: a retrospective study. Cureus, 2024, vol. 16, no. 4: e57642. doi: 10.7759/cureus.57642
  8. Oligbu G., Collins S., Djennad A., Sheppard C.L., Fry N.K., Andrews N.J., Borrow R., Ramsay M.E., Ladhani S.N. Effect of pneumococcal conjugate vaccines on pneumococcal meningitis, England and Wales, July 1, 2000–June 30, 2016. Emerg. Infect. Dis., 2019, vol. 25, no. 9, pp. 1708–1718. doi: 10.3201/eid2509.180747
  9. Pardo de Santayana C., Tin Tin Htar M., Findlow J., Balmer P. Epidemiology of invasive meningococcal disease worldwide from 2010–2019: a literature review. Epidemiol. Infect., 2023, vol. 151: e57. doi: 10.1017/S0950268823000328
  10. Sharew A., Bodilsen J., Hansen B.R., Nielsen H., Brandt C.T. The cause of death in bacterial meningitis. BMC Infect. Dis., 2020, vol. 20, pp. 182–187. doi: 10.1186/s12879-020-4899-x
  11. Subbarao S., Ribeiro S., Campbell H., Okike I., Ramsay M.E., Ladhani S.N. Trends in laboratory-confirmed bacterial meningitis (2012-2019): national observational study, England. Lancet Reg. Health Eur., 2023, vol. 32: 100692. doi: 10.1016/j.lanepe.2023.100692
  12. Syrogiannopoulos G.A., Michoula A.N., Grivea I.N. Global epidemiology of vaccine-preventable bacterial meningitis. Pediatr. Infect. Dis. J., 2022, vol. 41, no. 12, pp. e525–e529. doi: 10.1097/INF.00000000000003629
  13. Van de Beek D., de Gans J., Spanjaard L., Weisfelt M., Reitsma J.B., Vermeulen M. Clinical features and prognostic factors in adults with bacterial meningitis. N. Engl. J. Med., 2004, vol. 351, no. 18, pp. 1849–1859. doi: 10.1056/NEJMoa040845
  14. Wahl B., O’Brien K.L., Greenbaum A., Majumder A., Liu L., Chu Y., Lukšić I., Nair H., McAllister D.A., Campbell H., Rudan I., Black R., Knoll M.D. Burden of Streptococcus pneumoniae and Haemophilus influenzae type b disease in children in the era of conjugate vaccines: global, regional, and national estimates for 2000–15. Lancet. Glob. Health., 2018, vol. 6, no. 7, pp. 744–757. doi: 10.1016/S2214-109X(18)30247-X
  15. Wall E.C., Chan J.M., Gil E., Heyderman R.S. Acute bacterial meningitis. Curr. Opin. Neurol., 2021, vol. 34, no. 3, pp. 386–395. doi: 10.1097/WCO.0000000000000934
  16. Zainel A., Mitchell H., Sadarangani M. Bacterial meningitis in children: neurological complications, associated risk factors, and prevention. Microorganisms, 2021, vol. 9, no. 3: 535. doi: 10.3390/microorganisms9030535

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. The alterations in cerebrospinal fluid characteristics in response to diverse pathogenic agents [A — total cytosis (cells/ml), B — glucose concentration (mmol/l)]

Download (153KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. Clustering of patients with bacterial meningitis

Download (189KB)
Indexing metadata
4. Figure 3. The incidence of complications in patients from clusters I and II

Download (98KB)
Indexing metadata
5. Figure 4. The alterations in cerebrospinal fluid characteristics in individuals from clusters I and II (A — total cytosis (cells/ml), protein (g/L), glucose (mmol/L); B — chlorides (mmol/L), lactate (mmol/L), D-dimer (ng/mL))

Download (134KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Chernysheva О.О., Potemkina М.S., Gadzhikulieva М.М., Davydova I.V., Smirnova Т.Y., Partilkhaeva I.C., Shutko S.А.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».