Диагностика сепсиса: где мы находимся и куда мы идем

Tobias Zimmermann, David Brealey and Mervyn Singer

Diagnosing sepsis: where we’re at and where we’re going

Intensive Care Med 2024. doi.org/10.1007/s00134-024-07428-1

Диагностика сепсиса остается проблематичной. Идентификация патогена часто отсутствует, а нерегулируемый ответ хозяина неспецифичен. Для получения результата посева крови часто требуется несколько дней, и даже в этом случае примерно 90% результатов оказываются отрицательными, иногда несмотря на убедительные клинические признаки сепсиса. Обычно используются стандартные биомаркеры реакции хозяина, такие как С-реактивный белок (СРБ), прокальцитонин (ПКТ) и количество лейкоцитов; однако они носят недостаточно дискриминационный характер и лишены конкретики. Это особенно сложно в условиях отделений интенсивной терапии (ОИТ), где у многих пациентов имеется стерильное воспаление, которое может точно имитировать клинические и лабораторные признаки сепсиса [1, 2]. Несмотря на появление множества новых биомаркеров сепсиса за прошедшие годы, ни один из них еще не получил широкого распространения, стабильно превосходя стандарты [1, 3].

Исторически сложилось так, что посев крови можно было дополнить более быстрым тестированием антигенов на определенные организмы, такие как пневмококк и легионелла. Панели полимеразной цепной реакции (ПЦР) все чаще используются для тестирования ряда распространенных микроорганизмов в крови, бронхиальной жидкости, моче, ликворе и других образцах. Эти панели ориентированы на определенные микроорганизмы, признанные патогенными, и число тестируемых организмов постепенно увеличивается. Результаты могут быть получены в течение нескольких часов, даже непосредственно из крови, без задержки, необходимой для получения образца положительной культуры, наряду с рядом генов устойчивости, помогающих в выборе антибиотиков.

Простое отделение опасного патогена от безвредного комменсала все чаще признается слишком упрощенным. Многие «промежуточные» организмы также могут потенциально вызывать инфекции, сепсис, особенно у пациентов с иммуносупрессией. К сожалению, стандартные методы культивирования не позволяют легко обнаружить такие организмы. Другие технологии позволяют идентифицировать гораздо больше микробов. Ранний предшественник (сейчас, увы, отложенный из-за затрат и проблем с лабораторной нагрузкой) использовал масс-спектрометрию и ПЦР для обнаружения примерно 800 организмов непосредственно из цельной крови в течение 6 часов. В одном многоцентровом европейском исследовании пациентов ОИТ с подозрением на сепсис идентификация возбудителя была произведена непосредственно из крови у 28% (n = 173) пациентов по сравнению только с 9% (n = 55) с положительной культурой крови [4].

Метагеномное секвенирование нового поколения (mNGS) — это более поздняя инновация, позволяющая обнаружить все фрагменты нуклеиновой кислоты в образце. Эти фрагменты секвенируются одновременно, анализируются и сравниваются со справочной базой данных для идентификации любой присутствующей ДНК организма, включая бактерии, грибы, вирусы и паразиты, независимо от таксономии [5]. Недавние исследования образцов дыхательных путей и крови указывают на клинический потенциал этого метода со значительным увеличением диагностической эффективности [6, 7]. Разумеется, у такого метагеномного подхода есть свои недостатки и проблемы, включая стоимость, загруженность лаборатории, время получения результатов и интерпретацию данных, особенно в нестерильных образцах.

Если ДНК от нескольких микроорганизмов будет часто обнаруживаться, так как же нам количественно оценить относительную важность каждого из них и определить, какие из них требуют таргетного воздействия антибиотиками?

Транзиторную бактериемию диагностируют после интубации трахеи, трахеостомии и даже чистки зубов; ДНКемия будет более распространенной и может способствовать чрезмерному использованию антибиотиков. Более того, наличие ДНК не означает жизнеспособность бактерий. Также на горизонте находятся такие методы, как хемилюминесценция и рамановская спектроскопия для быстрого (или даже сверхбыстрого) тестирования чувствительности к противомикробным препаратам, которые могут дать результаты втечение нескольких часов [8]. Эти функциональные «фенотипические» тесты будут более надежными, чем выявление генов устойчивости к антибиотикам, из которых идентифицировано более 2600, но лишь немногие из них в настоящее время измеряются [9].

Возможно, эта информация будет более полезна с клинической точки зрения, чем знание точного рода или вида. Недавно систематический обзор показал, что треть пациентов, поступивших в больницу с сепсисом, были осмотрены медицинскими работниками за неделю до этого, но показания для госпитализации не были на тот момент определены [10]. Не было бы полезно выявить этих пациентов на ранней стадии и начать их превентивное лечение? Аналогично, пациентов, состояние которых ухудшается по инфекционным причинам после операции или химиотерапии, можно было бы лечить заранее. Недавнее многоцентровое исследование выявило небольшую панель транскриптов генов, реагирующих на реакцию хозяина, которые могут с хорошей точностью прогнозировать послеоперационную инфекцию и сепсис за три дня до появления клинических симптомов [11].

Этот вывод нуждается в проспективной проверке на различных популяциях пациентов, но подчеркивает тот факт, что инфекция и сепсис редко развиваются в течение нескольких часов, а чаще в течение нескольких дней, что дает возможность для предсимптомной диагностики и раннего целевого вмешательства. Привлекательным решением является объединение обнаружения микроорганизмов и одновременный транскриптомный (или другой) анализ ответа хозяина. Недавнее исследование выявило 99% случаев сепсиса, положительных по культуре, и предсказало сепсис в 74% случаев с подозрением и 89% случаев с неопределенным сепсисом [6].

Предполагается, что ежедневный скрининг позволит осуществить предсимптомное выявление надвигающегося сепсиса с идентификацией инфекционного организма. Хотя это, безусловно, привлекательная идея, необходимы снижение затрат и автоматизация (возможно, на месте оказания медицинской помощи), чтобы сделать такое тестирование финансово и логистически осуществимым. Необходимо оценить влияние сопутствующих неинфекционных причин воспаления, таких как недавняя операция или травма (Fig. 1). Учитывая сложность иммунного ответа (как регулируемого, так и нерегулируемого) на контакт с патогеном, а также признание того, что в рамках синдрома сепсиса существуют различные биологические «субфенотипические» признаки [12, 13], биомаркер с одной мишенью вряд ли существенно превзойдет диагностические возможности наших старых друзей. Однако они могут оказаться полезными в качестве тераностиков для выявления пациентов, подходящих для специфической терапии, модулирующей реакцию хозяина [14].

Мультимаркерный подход позволит лучше охарактеризовать крайне индивидуализированную (и меняющуюся) нерегулируемую реакцию хозяина на инфекцию. Они могут быть основаны на лабораторных или, что предпочтительнее, точечных анализах и, возможно, дополнены физиологическими данными. Такие панели могут также играть важную роль в выявлении пациентов, которые, скорее всего, положительно отреагируют на вмешательство, которое затем можно будет титровать до оптимального эффекта [12]. Слишком много предполагаемых методов лечения оказались безуспешными, однако следует ли нам винить в этом вмешательство или непреднамеренно нежелательный набор людей, не ответивших на лечение или даже получивших отрицательный ответ?

В заключение хочу отметить, что будущее очень светлое, поскольку в разработке находятся впечатляющие технологии. В ближайшие годы они будут становиться все более конкурентоспособными с точки зрения доступности и простоты использования, включая «прикроватные» методики, обеспечивающие быстрый результат. Однако успешное внедрение любой такой новой технологии должно продемонстрировать как клиническую, так и экономическую эффективность и, что особенно важно, должно изменить поведение клиницистов. Недоверие или опасения по поводу судебных разбирательств могут уменьшить или даже предотвратить применение этих методов в рутинной клинической практике.

References

1. Parlato M, Philippart F, Rouquette A et al (2018) Circulating biomarkers may be unable to detect infection at the early phase of sepsis in ICU patients: the CAPTAIN prospective multicenter cohort study. Intensive Care Med 44:1061–1070. https:// doi. org/ 10. 1007/ s00134- 018- 5228-3

2. Pуvoa P, Coelho L, Dal-Pizzol F et al (2023) How to use biomarkers of infection or sepsis at the bedside: guide to clinicians. Intensive Care Med 49:142–153. https:// doi. org/ 10. 1007/ s00134- 022- 06956-y

3. Pierrakos C, Velissaris D, Bisdorff M et al (2020) Biomarkers of sepsis: time for a reappraisal. Crit Care 24:287. https:// doi. org/ 10. 1186/s13054- 020- 02993-5

4. Vincent J-L, Brealey D, Libert N et al (2015) Rapid diagnosis of infection in the critically ill, a multicenter study of molecular detection in bloodstream infections, pneumonia, and sterile site infections. Crit Care Med 43:2283–2291. https:// doi. org/ 10. 1097/ CCM. 00000 00000 001249

5. Chiu CY, Miller SA (2019) Clinical metagenomics. Nat Rev Genet 20:341–355. https:// doi. org/ 10. 1038/ s41576- 019- 0113-7

6. Kalantar KL, Neyton L, Abdelghany M et al (2022) Integrated hostmicrobe plasma metagenomics for sepsis diagnosis in a prospective cohort of critically ill adults. Nat Microbiol 7:1805–1816. https:// doi. org/10. 1038/ s41564- 022- 01237-2

7. Charalampous T, Alcolea-Medina A, Snell LB et al (2024) Routine metagenomics service for ICU patients with respiratory infection. Am J Respir Crit Care Med 209:164–174. https:// doi. org/ 10. 1164/ rccm.202305- 0901OC

8. Chen C, Hong W (2021) Recent development of rapid antimicrobial susceptibility testing methods through metabolic profiling of bacteria. Antibiotics 10:311. https:// doi. org/ 10. 3390/ antib iotic s1003 0311

9. Zhang Z, Zhang Q, Wang T et al (2022) Assessment of global health risk of antibiotic resistance genes. Nat Commun 13:1553. https:// doi. org/ 10.1038/ s41467- 022- 29283-8

10. Flannery AH, Venn CM, Gusovsky A et al (2022) Frequency and types of

healthcare encounters in the week preceding a sepsis hospitalization: a systematic review. Crit Care Explor 4:e0635. https:// doi. org/ 10. 1097/ CCE.00000 00000 000635

11. Lukaszewski RA, Jones HE, Gersuk VH et al (2022) Presymptomatic diagnosis of postoperative infection and sepsis using gene expression signatures. Intensive Care Med 48:1133–1143. https:// doi. org/ 10. 1007/s00134- 022- 06769-z

12. Sinha P, Kerchberger VE, Willmore A et al (2023) Identifying molecular

phenotypes in sepsis: an analysis of two prospective observational cohorts and secondary analysis of two randomised controlled trials. Lancet Respir Med 11:965–974. https:// doi. org/ 10. 1016/ S2213- 2600(23) 00237-0

13. Van Amstel RBE, Kennedy JN, Scicluna BP et al (2023) Uncovering heterogeneity in sepsis: a comparative analysis of subphenotypes. Intensive Care Med 49:1360–1369. https:// doi. org/ 10. 1007/ s00134- 023- 07239-w

14. Kyriazopoulou E, Poulakou G, Milionis H et al (2021) Early treatment of

COVID-19 with anakinra guided by soluble urokinase plasminogen receptor plasma levels: a double-blind, randomized controlled phase 3 trial. Nat Med 27:1752–1760. https:// doi. org/ 10. 1038/ s41591- 021- 01499-z