Диагностические тесты для выявления инфекций у иммунокомпроментированных больных в критическом состоянии

Все большее число больных в критическом состоянии страдают иммунодефицитом, что ставит перед врачами-реаниматологами уникальные диагностические задачи. Эти пациенты обладают повышенной восприимчивостью к инфекциям, а поздний или неизвестный диагноз оказывает значительное влияние на выживаемость [1]. Пациенты с ослабленным иммунитетом представляют собой весьма неоднородную популяцию, в которой иммунодефицит, связанный с заболеванием или лечением, существенно влияет на риск инфицирования конкретными патогенами [2]. Например, дефицит Т-клеток, как это наблюдается у пациентов с вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ) или пациенты, получающие ингибиторы кальциневрина, предрасположены к заражению грибками, такими как Pneumocystis jirovecii, Aspergillus и Cryptococcus, а также вирусами герпеса. Пациенты с ослабленным гуморальным иммунитетом (например, в случае аспленизации и гипогаммаглобулинемии) подвержены повышенному риску тяжелых инфекций, вызванных инкапсулированными бактериями, такими как Streptococcus pneumoniae и Haemophilus influenza. Кратковременная (<7 дней) нейтропения, вызванная химиотерапией, предрасполагает пациентов к бактериальной транслокации грамотрицательными бактериями или развитию бактериальной инфекции внутрисосудистых устройств, в то время как длительная нейтропения повышает риск развития грибковой инфекции. Однако особенно сложно отличить инфекции от неинфекционных поражений органов у пациентов с ослабленным иммунитетом, таких как синдром лизиса опухоли, лекарственная токсичность (например, токсичность цитарабина при остром лейкозе) или гемофагоцитарный лимфогистиоцитоз. Эта дифференциальная диагностика затруднена у пациентов ОРИТ. Например, гиперферритинемия и гемофагоцитоз могут возникать на фоне септического шока и не являются специфичными для гемофагоцитарного лимфогистиоцитоза [3].

Стратегия диагностики

Эффективный диагностический подход требует интеграции мультимодальной информации, включая тип иммунного дефицита, клинические и рентгенологические проявления и биомаркеры ответа хозяина. Клинические и рентгенологические исследования являются краеугольным камнем в оценке сепсиса и выявлении его источника. В контексте острой дыхательной недостаточности была предложена мнемоника DIRECT для быстрой диагностической оценки, основанная на количестве дней от начала респираторных симптомов, типе иммунодефицита, рентгенографической картине, опыте врача, клинических результатах и результатах компьютерной томографии высокого разрешения [4]. После определения типа иммунодефицита, клинико-рентгенологического обследования и предполагаемого очага инфекции определяют выбор патогенов для исследования (Fig. 1). Такой подход позволяет проводить неинвазивную диагностику и ограничивает использование бронхоальвеолярного лаважа (BAL), при котором клиницисты должны тщательно оценивать соотношение пользы и риска.

Пробелы в диагностике инфекции у пациентов с ослабленным иммунитетом

На клинические проявления или результаты микробиологической диагностики у пациентов с ослабленным иммунитетом могут влиять основные иммунные дефекты, антимикробная профилактика или ответственные патогены. Например, нейтропения изменяет количество лейкоцитов в спинномозговой жидкости (СМЖ), что усложняет диагностику менингита [5]. Кроме того, диагностическая ценность биомаркеров сепсиса может быть снижена: стероиды, антиинтерлейкиновая (IL)-6/IL-1 терапия снижают уровень С-реактивного белка, и хотя на уровень прокальцитонина редко влияет злокачественная опухоль (рак щитовидной железы, мелкоклеточный рак легких) или лекарственные препараты (терапия, направленная на Т-клетки), его полезность очень ограничена у пациентов с ослабленным иммунитетом для выбора антимикробной терапии или определения типа возбудителя[6]. Кроме того, из-за частого использования антибиотиков широкого спектра действия во время сбора образцов окрашивание по Граму и культивирование могут иметь более низкую, чем обычно, чувствительность, что приводит к снижению частоты документированных инфекций. Кроме того, изменение гуморального иммунитета и перекрестные реакции (от внутривенных иммуноглобулинов или плазмафереза) ограничивают ценность серологических анализов в данном контексте [7].

Разработаны диагностические тесты, позволяющие выявлять антигены мочи (например, Pneumococcus или Legionella) или сыворотки крови (например, галактоманнан, β-d-глюкан или Cryptococcus) [8]. Несмотря на их неоспоримую ценность, на их эффективность влияет ряд факторов, таких как тип образца (более высокая полезность галактоманнана в BAL , чем в сыворотке или CSF), ответственный патоген (более высокая чувствительность галактоманнана для видов Aspergillus, не являющихся фумигатусами) [9], факторы хозяина [10] (например, основные заболевания, противогрибковая профилактика, нейтропения (сывороточный галактоманнан более чувствителен у пациентов с ангиоинвазивным аспергиллезом, с нейтропенией, но менее эффективен у пациентов без нейтропении)) или перекрестные реакции (ложноположительные результаты на β-D-глюкан или галактоманнан из-за внутривенных иммуноглобулинов, или антибиотиков) [11, 12]. Молекулярные методы диагностики, такие как полимеразная цепная экстракция (ПЦР), являются перспективными инструментами. Эти методы могут быть патоген-специфичными для цитомегаловируса, токсоплазмы, пневмоцистиса, аспергилла или способными выявлять несколько целей (респираторные, менингитно-энцефалитные, гастроинтестинальные панели).

Недавно были разработаны методики ПЦР в реальном времени, работающие непосредственно с цельной кровью. Эти инструменты повышают уровень документирования и сокращают время идентификации, хотя имеют определенные ограничения: они требуют заранее определенных целей, которые могут не совпадать с распространенными патогенами (такими как Nocardia, Stenotrophomonas, Cryptococcus...), их чувствительность варьируется в зависимости от места взятия образца (например, БАЛ > назальный мазок/ CSF ), и они обычно не дают точной информации о чувствительности к антибиотикам, хотя гены устойчивости к противомикробным препаратам становятся все более доступными в новых панелях. Кроме того, установление причинно-следственной связи между выявленным патогеном и его участием в клинической картине иногда опасно (например, обнаружение респираторного вируса в мазке из носа и постановка диагноза пневмонии), и необходим консенсус по определению пороговых значений для различения колонизации и инфекции, как это наблюдается при пневмонии, вызванной Pneumocystis pneumonia [13].

Метагеномное секвенирование нового поколения: достижения и проблемы

Метагеномное секвенирование следующего поколения (mNGS) становится перспективным диагностическим инструментом для выявления патогенов у пациентов с ослабленным иммунитетом, особенно когда традиционные методы не работают. NGS в плазме крови также оказалось полезным при постановке сложных диагнозов у пациентов с ослабленным иммунитетом. Исследования, изучающие его применение в плазме крови, выявили значительное влияние на принятие клинических решений, подчеркивая его потенциал в качестве альтернативы неинвазивной «жидкой биопсии» [14]. Действительно, анализируя образцы крови, mNGS предлагает упрощенный подход к диагностике инфекций, избавляя пациентов от инвазивных процедур. Его применение распространяется на диагностику грибковых инфекций в легочной и внелегочной сферах [15], хотя сохраняются опасения по поводу его чувствительности к отличию колонизации от инфекции.

В контексте нейтропенической лихорадки, где патоген идентифицируется только в 30% случаев, mNGS показывает многообещающие результаты в руководстве ранней оптимизацией противомикробной терапии, потенциально революционизируя стратегии лечения при этом сложном состоянии. Несмотря на его потенциал, проблемы сохраняются, включая время выполнения и клиническую интерпретацию, что может ограничить его широкое распространение. Тем не менее, текущие клинические испытания стремятся дополнительно прояснить его роль, сосредоточившись на информативности и экономической эффективности в конкретных клинических ситуациях.

References

1. Azoulay E, Pickkers P, for the Efraim investigators and the Nine-I study group et al (2017) Acute hypoxemic respiratory failure in immunocompromised patients: the Efraim multinational prospective cohort study. Intensive Care Med 43:1808–1819. https:// doi. org/ 10. 1007/s00134- 017- 4947-1

2. Azoulay E, Russell L, Van de Louw A et al (2020) Diagnosis of severe respiratory infections in immunocompromised patients. Intensive Care Med 46:298–314. https:// doi. org/ 10. 1007/ s00134- 019- 05906-5

3. Strauss R, Neureiter D, Westenburger B et al (2004) Multifactorial risk analysis of bone marrow histiocytic hyperplasia with hemophagocytosis in critically ill medical patients—a postmortem clinicopathologic analysis. Crit Care Med 32:1316–1321. https:// doi. org/ 10. 1097/ 01. ccm. 0000127779. 24232. 15

4. Schnell D, Mayaux J, Lambert J et al (2013) Clinical assessment for identifying causes of acute respiratory failure in cancer patients. Eur Respir J 42:435–443. https:// doi. org/ 10. 1183/ 09031 936. 00122 512

5. Safdieh JE, Mead PA, Sepkowitz KA et al (2008) Bacterial and fungal meningitis in patients with cancer. Neurology 70:943–947. https:// doi. org/ 10. 1212/ 01. wnl. 00003 05960. 85546. 5f

6. Stolz D, Stulz A, Muller B et al (2007) BAL neutrophils, serum procalcitonin, and c-reactive protein to predict bacterial infection in the immunocompromised host. Chest 132:504–514. https:// doi. org/ 10. 1378/ chest.07- 0175

7. Marsh RA, Orange JS (2019) Antibody deficiency testing for primary immunodeficiency. Ann Allergy Asthma Immunol 123:444–453. https://doi. org/ 10. 1016/j. anai. 2019. 08. 012

8. Babady NE (2016) Laboratory diagnosis of infections in cancer patients:challenges and opportunities. J Clin Microbiol 54:2635–2646. https:// doi.org/ 10. 1128/ JCM. 00604- 16

9. Hachem RY, Kontoyiannis DP, Chemaly RF et al (2009) Utility of galactomannan enzyme immunoassay and (1,3) β- d -glucan in diagnosis of invasive fungal infections: low sensitivity for Aspergillus fumigatus infection in hematologic malignancy patients. J Clin Microbiol 47:129–133. https:// doi. org/ 10. 1128/ JCM. 00506- 08

10. Pfeiffer CD, Fine JP, Safdar N (2006) Diagnosis of invasive aspergillosis using a galactomannan assay: a meta-analysis. Clin Infect Dis 42:1417–1727. https:// doi. org/ 10. 1086/ 503427

11. Lamoth F, Cruciani M, Mengoli C et al (2012) Glucan antigenemia assay for the diagnosis of invasive fungal infections in patients with hematological malignancies: a systematic review and meta-analysis of cohort studies from the Third European Conference on Infections in Leukemia (ECIL-3). Clin Infect Dis 54:633–643. https:// doi. org/ 10. 1093/ cid/ cir897

12. Tschopp J, Brunel AS, Spertini O et al (2022) High false-positive rate of (1,3)-β-D-glucan in onco-hematological patients receiving immunoglobulins and therapeutic antibodies. Clin Infect Dis 75:330–333. https://doi. org/ 10. 1093/ cid/ ciab1 028

13. Botterel F, Cabaret O, Foulet F et al (2012) Clinical significance of quantifying Pneumocystis jirovecii DNA by using real-time PCR in bronchoalveolar lavage fluid from immunocompromised patients. J Clin Microbiol 50:227–231. https:// doi. org/ 10. 1128/ JCM. 06036- 11

14. Yu J, Diaz JD, Goldstein SC et al (2021) Impact of next-generation sequencing cell-free pathogen DNA test on antimicrobial management in adults with hematological malignancies and transplant recipients with suspected infections. Transplant Cell Ther 27:500.e1-500.e6. https:// doi.org/ 10. 1016/j. jtct. 2021. 02. 025

15. Hill JA, Dalai SC, Hong DK et al (2021) Liquid biopsy for invasive mold infections in hematopoietic cell transplant recipients with pneumonia through next-generation sequencing of microbial cell-free DNA in plasma. Clin Infect Dis 73:e3876–e3883. https:// doi. org/ 10. 1093/ cid/ ciaa1 639