Význam 1,3-beta-D-glukanu v diagnostice pneumocystové pneumonie

infekce vyvolané Pneumocystis jirovecii

Souhrn

Stanovení hladin 1,3-beta-D-glukanu v klinickém materiálu patří do uznávaného spektra nekultivačních metod pro diagnostiku hlubokých houbových infekcí. Interpretace výsledků tohoto testu je mnohdy komplikovaná – nicméně ve spojení s pneumocystovou pneumonií má vyšetření řadu výhod a vhodně doplňuje standardní vyšetřovací metody, jako jsou mikroskopie a PCR.

Klíčová slova
pneumocystová pneumonie * 1,3-beta-D-glukan

Mikrobiologická diagnostika infekčních onemocnění je obor, který se už od dob Luise Pasteura dynamicky rozvíjí. Zásluhou řady vědců přibyly postupem času ke klasickým kultivačním metodám metody imunologické, molekulárněbiologické, proteomické a pak další, jejichž princip je zcela ojedinělý – jako je například tzv. „limulus“ test.

„Limulus“ test

Test je založen na prokázané reaktivitě krevních buněk (amébocytů) mořského živočicha ostrorepa (Limulus polyphemus, Tachypleus tridentatus) s 1,3-beta-D glukanem (polysacharidem obsaženým v buněčné stěně hub) nebo endotoxinem (polysacharidem obsaženým v buněčné stěně gramnegativních baktérií). Stručně – pokud je lyzát z amébocytů smíchán se vzorkem obsahujícím tyto antigeny, aktivuje se v něm obsažená serinová proteáza, která spustí kaskádovou srážecí reakci. Rychlost této reakce je přímo úměrná koncentraci polysacharidů ve vzorku. Kvantitativní výsledek (množství produktu za daný čas) může být měřen kalorimetricky nebo turbidimetricky – v závislosti na zvolené diagnostické soupravě.
První „limulus“ test byl využit pro detekci endotoxinu a vyvinuli ho už v roce 1968 Levin a Bang.(1) V roce 1981 upozornil Kakinuma na fakt, že zmíněný test je pozitivní nejen v přítomnosti endotoxinu, ale i pro vzorky obsahující glukan,(2) což potvrdil ve své pozdější práci rovněž Obayashi.(3)

Již dříve bylo prokázáno, že se v krevním oběhu králíků infikovaných aspergilem vyskytuje kromě galaktomannanu také glukan,(4) proto se začalo uvažovat o tom, zda by test nemohl být využit k diagnostice invazívních houbových infekcí (IFD – invasive fungal disease) i v humánní medicíně.

1,3-beta-D glukan a houbové infekce

První obsáhlejší práce na toto téma byla publikována v roce 1995. Japonští autoři otestovali 202 vzorků plazmy u pacientů s febrilními epizodami a u prokázaných houbových infekcí (výsledky byly konfirmovány histologicky nebo mikrobiologicky) dosáhli pozitivní prediktivní hodnoty (PPV) 59 % a negativní prediktivní hodnoty (NPV) dokonce 97 %.(5) Jejich práce v podstatě nastartovala zájem odborné veřejnosti o BG ve spojení s diagnostikou IFD.
Výsledky tohoto zájmu lze velmi dobře srovnat v metaanalýze z roku 2011,(6) která zahrnuje 16 velkých studií (1995–2010, 2979 pacientů). Analýza poukazuje na poměrně nízkou pozitivní prediktivní hodnotu testu (velké množství zaznamenaných falešných pozitivit), výhodou je naopak vysoká NPV. Glukan byl klasifikován jako „dobrý“ marker pro rozlišení pacientů s/bez mykózy. Jedním z možných vysvětlení ne úplně uspokojivých výsledků může být fakt, že jsou srovnávány hladiny BG u velice heterogenní skupiny pacientů – s různými houbovými infekcemi (aspergilózy, kandidózy, pneumocystózy, trichosporonózy aj.), v různém stadiu imunosuprese apod. Dalším problémem může být i laboratorní provedení – shrnutá data byla získána pomocí čtyř různých setů (Fungitell [USA], M-K, Wako, Maruha [Japonsko]), které se ale celkem významně liší svou citlivostí.(7)

1,3-beta-D-glukan a pneumocystová pneumonie

O projevech a léčbě pneumocystové pneumonie a o biologii a ostatních možnostech laboratorní diagnostiky infekcí způsobených touto oportunní houbou se podrobně dočtete v dalších článcích obsažených v supplementu, které právě držíte.
V tomto sdělení se omezíme pouze na vztah mezi pneumocystou a glukanem.
Jako první si pozitivity BG v souvislosti s PCP všiml v roce 1996 Yasuoka a kol., který prokázal signifikantní rozdíl v koncentraci BG v tekutině z bronchoalveolární laváže (BAL) mezi skupinou pneumocystou infikovaných a neinfikovaných myší a potom i mezi skupinou HIV pozitivních pacientů s/bez PCP.(8) V další studii Persat a kol. otestoval séra 20 nemocných s PCP – všichni byli pozitivní a 13 z nich mělo dokonce vysokou hladinu BG nad 500 pg/ml (s použitím diagnostického setu Fungitell® [USA]).(9)

O rok později byla publikována práce belgických autorů, kteří srovnávali výsledky u dvou rizikových skupin pacientů – s HIV (16 nemocných s PCP, 16 bez PCP) a s hematologickou malignitou (12 nemocných s PCP, 12 bez PCP). Senzitivita a specificita testu byla 100 %, resp. 96,4 % a nebyl zjištěn signifikantní rozdíl v hladinách BG v souvislosti se způsobem vzniku imunodeficitu (HIV, non-HIV). Většina pacientů měla v séru opět detekovatelné vysoké koncentrace antigenu (nad 500 pg/ml).(10) Vztahu BG a PCP byly v poslední době věnovány dvě velké metaanalýzy. První z nich byla publikována v roce 2012 a bylo v ní statisticky zpracováno 12 studií (včetně japonsky a čínsky psaných). Výsledkem analýzy bylo zjištění, že test lze klasifikovat jako „vynikající“ pro diagnostiku pneumocystové pneumonie (AUC [area under curve] = 0,96).(11) K podobnému zjištění dospěl i Karageorgopoulos v metaanalýze z roku 2013, který zpracoval data ze 14 publikací s touto tematikou a rovněž považuje BG ve spojení s PCP za „vynikající“ (AUC = 0,97).(12) Poolovaná senzitivita a specificita je udávána u obou autorských týmů vždy vyšší pro samotnou pneumocystovou infekci než pro všechny houbové infekce dohromady (Tab.).
Další výhodou stanovení BG je, že test pravděpodobně umí odlišit kolonizaci pneumocystou od infekce – což je vzhledem k všudypřítomnosti houby v okolním prostředí důležité zjištění. Četnost kolonizací v běžné populaci se snažil prokázat Vargas a kol. ve své práci z roku 2010, ve které sledoval skupinu 110 pacientů v preventivní péči (bez známek infekce) a poukázal na fakt, že až 21 % z nich mělo ve výtěrech z dýchacích cest detekovatelnou přítomnost pneumocysty pomocí nested-PCR. (13) Podobně Ponce testoval tkáň z plic z autopsií u 77 dříve zdravých jedinců – ten prokázal přítomnost této ubikvitní houby dokonce u 65 % z nich.(14) Nakonec Damiani a kol. upozornil na signifikantně vyšší hladiny BG v séru u pacientů s PCP než u pacientů pouze s prokázanou kolonizací.(15) Závěrem lze říci, že velkou výhodou testování BG u nemocných v riziku PCP je vysoká NPV testu (čili v případě negativního výsledku lze PCP skoro vyloučit), pro pozitivní výsledky je typická vysoká nálož antigenu, dále je možné diagnostikovat onemocnění ze séra (čili v odůvodněných případech se lze vyhnout invazívní bronchoalveolární laváži), není rozdíl v senzitivitě pro HIV a non-HIV pacienty (na rozdíl od mikroskopických metod, které jsou pro non-HIV pacienty málo výtěžné) a samozřejmě pacienti s pouhou kolonizací by měli být BG negativní.
Nevýhodou je samozřejmě nemožnost jednoznačně odlišit pomocí BG pneumocystovou etiologii infekce od etiologie kvasinkové, vláknitými houbami nebo od smíšené infekce.
A z toho důvodu – přestože je pozitivita 1,3-beta-D-glukanu součástí EORTC (European Organization for Research and Treatment of Cancer) kritérií pro pravděpodobnou mykózu – je nutné se při intepretaci výsledků tohoto testu opírat o hlubokou znalost problematiky.

Prohlášení: autor v souvislosti s tématem práce nespolupracuje s žádnou farmaceutickou firmou.

Literatura

1. LEVIN, J., BANG, FB. Clottable protein in Limulus; its localization and kinetics of its coagulation by endotoxin. Thromb Diath Haemorrh, 1968, 19, p. 186–197.
2. KAKINUMA, A., ASANO, T., TORII, H., et al. Gelation of Limulus amoebocyte lysate by an antitumor (1,3)-beta-D-glucan. Biochem Biophys Res Commun, 1981, 101, p. 434–439.
3. OBAYASHI, T., TAMURA, H., TANAKA, S., et al. Endotoxin-inactivating activity

in normal and pathological human blood samples. Infect Immun, 1986, 53, p. 294–297.
4. LEHMANN, PF., REISS, E. Invasive aspergillosis: antiserum for circulating antigen produced after immunization with serum from infected rabbits. Infect Immun, 1978, 20, p. 570–572.
5. OBAYASHI, T., YOSHIDA, M., MORI, T., et al. Plasma (1,3)-beta-D-glucan measurement in diagnosis of invasive deep mycosis and fungal febrile episodes. Lancet, 1995, 345, p. 17–20.
6. KARAGEORGOPOULOS, DE., VOULOUMANOU, EK., NTZIORA, F., et al. (1,3)-beta-D-glucan assay for the diagnosis of invasive fungal infections: a meta-analysis. Clin Infect Dis, 2011, 52, p. 750–770.
7. YOSHIDA, K., SHOJI, H., TAKUMA, T., et al. Clinical viability of Fungitell, a new (1,3)-beta-D-glucan measurement kit, for diagnosis of invasive fungal infection, and comparison with other kits available in Japan. J Infect Chemother, 2010, 17, p. 473–477.
8. YASUOKA, A., TACHIKAWA, N., SHIMADA, K., et al. (1,3) beta-D-glucan as a quantitative serological marker for Pneumocystis carinii pneumonia. Clin Diagn Lab Immunol, 1996, 3, p. 197–199.
9. PERSAT, F., RANQUE, S., DEROUIN, F., et al. Contribution of the (1,3)-beta-D-glucan assay for diagnosis of invasive fungal infections. J Clin Microbiol, 2008, 46, p. 1009–1013.
10. DESMET, S., VAN WIJNGAERDEN, E., MAERTENS, J., et al. Serum (1-3)-beta-D-glucan as a tool for diagnosis of Pneumocystis jirovecii pneumonia in patients with human immunodeficiency virus infection or hemnancy. J Clin Microbiol, 2009, 47, p. 3871–3874.
11. ONISHI, A., SUGIYAMA, D., KOGATA, Y., et al. Diagnostic accuracy of serum 1,3-beta-D-glucan for Pneumocystis jirovecii pneumonia, invasive candidiasis, and invasive aspergillosis: systematic review and meta-analysis. J Clin Microbiol, 2012, 50, p. 7–15. 12. KARAGEORGOPOULOS, DE., QU, JM., KORBILA, IP., et al. Accuracy of (1,3)-betaD-glucan for the diagnosis of Pneumocystis jirovecii pneumonia: a meta-analysis. Clin Microbiol Infect, 2013, 19, p. 39–49.
13. VARGAS, SL., PIZARRO, P., LOPEZ-VIEYRA, M., et al. Pneumocystis colonization in older adults and diagnostic yield of single versus paired noninvasive respiratory sampling. Clin Infect Dis, 2010, 50, p. e19–e21.
14. PONCE, CA., GALLO, M., BUSTAMANTE, R., et al. Pneumocystis colonization is highly prevalent in the autopsied lungs of the general population. Clin Infect Dis, 2010, 50, p. 347–353.
15. DAMIANI, C., LE GAL, S., LEJEUNE, D., et al. Serum (1,3)-beta-D-glucan levels in primary infection and pulmonary colonization with Pneumocystis jirovecii. J Clin Microbiol, 2011, 49, p. 2000–2002.
e-mail: ikocmanova@fnbrno.cz

Tab. Poolovaná senzitivita a specifita
Onishi Karageorgopoulos
2012 (%) 2011, 2013 (%)
poolovaná senzitivita 80 77
(všechny mykózy)
poolovaná specificita 82 85
(všechny mykózy)
poolovaná senzitivita 96 97
(jen PCP)
poolovaná specificita 84 86
(jen PCP)

Summary

Kocmanova, I., Racil, Z. The importance of 1,3-beta-D-glucan in diagnostics of pneumocystis pneumonia Determining the levels of 1,3-beta-D-glucan in the clinical material is a part of the spectrum of recognised non-cultivation methods for diagnosing deep, fungal infections. Interpretation of the results of this test is often complicated – however, it has many advantages in relation to pneumocystis pneumonia and it is a good addition to standard methods like microscopy and PCR.

Key words
pneumocystis pneumonia * 1,3-beta-D-glucan

O autorovi| 1Mgr. Iva Kocmanová, 2,3doc. MUDr. Zdeněk Ráčil, Ph. D. 1Fakultní nemocnice Brno, Oddělení klinické mikrobiologie 2Masarykova univerzita, Lékařská fakulta a Fakultní nemocnice Brno, Interní hematoonkologická klinika 3Masarykova univerzita, CEITEC – Středoevropský technologický institut, Brno

1)
R
Význam 1,3-beta-D-glukanu v diagnostice pneumocystové pneumonie
Ohodnoťte tento článek!
2 (40%) 1 hlas/ů