生物標誌物在兒童感染的監護計劃中的意義曲黴屬真菌物種

背景

生物標誌物在真菌感染診斷中的潛在應用是一個挑戰。本研究的目的是評估生物標誌物指導的抗真菌管理計劃對住院兒科侵襲性曲菌病(IA)的作用。

方法

本研究納入了疑似或證實為IA的兒科患者。從他們的記錄中收集人口統計數據。臨床標本采用濕貼KOH塗片、培養、半乳甘露聚糖銀試驗和實時熒光定量PCR檢測。采用ELISA試劑盒檢測患者血清降鈣素原(PCT)和可溶性觸發受體(sTREM-1)表達水平。

結果

共有73名兒童進入本研究，平均年齡5歲，男女比例39/34。易感因素以血液病居多(71.2%)。各生物標誌物的曲線下麵積(95%置信區間)為:乳酸脫氫酶(LDH)為0.9 (0.85% ~ 97%)，c反應蛋白為0.9 (0.85% ~ 0.94%)，PCT為0.8(0.75% ~ 0.84%)，紅細胞沉降率為0.8 (0.73% ~ 0.85%)，sTREM-1為0.7(0.6% ~ 0.8%)，白細胞計數為0.5(0.45% ~ 0.58%)。在研究期間，27.4%的患者死亡。死亡患者的LDH和sTREM-1水平顯著升高(p< 0.05)。

結論

根據我們的數據，評估生物標誌物以及兒童患者的放射學和臨床體征和症狀，可以導致適當的抗真菌治療，減少副作用、抗真菌耐藥性和費用。在IA的預測方麵，聯合測量比單一標記物更好。

近年來，隨著免疫功能受損患者數量的增加，真菌感染的發病率和負擔也有所增加。在免疫功能低下的兒童患者中，已證實的和可能的侵襲性真菌感染的比例為42% (26/62)[1死亡率為50% [2]。這些感染的危險因素是血液惡性腫瘤(急性骨髓性白血病)、骨髓和實體器官移植、大劑量化療和免疫抑製方案、皮質類固醇治療、持續性中性粒細胞減少、巨細胞病毒、高血糖和艾滋病[1，2，3.]。侵襲性曲黴病(IA)是兒科最常見的黴菌真菌感染[3.的症狀和體征類似於病毒和細菌感染。因此，區分這些感染是至關重要的管理各自的患者。早期診斷全身曲黴病並給予早期合適的抗真菌治療，對患者的預後起著至關重要的作用。可靠的診斷測試是有限的，結果應結合臨床和放射學證據解釋。金標準診斷試驗是從無菌臨床樣本中分離病原學試劑或在病理塗片中呈現侵襲性真菌。真菌培養靈敏度低，分離時間約為2周。相比之下，分子診斷測試(即PCR)和評估曲黴屬真菌抗原檢測(即半乳甘露聚糖，GM)是快速而敏感的診斷方法，但在許多地區的常規實驗室中無法獲得。

生物標誌物提供了有價值和準確的個人醫療條件信息，可以作為診斷方法的基礎。降鈣素原(Procalcitonin, PCT)由肝髒、甲狀腺的C細胞、K細胞、神經內分泌肺細胞和單核細胞產生(5)。在髓細胞上表達的可溶性觸發受體(Soluble-triggering receptor, sTREM)在調節細菌和真菌的炎症反應中發揮重要作用[4]。在發熱的癌症患者中，真菌血症/菌血症與sTREM-1水平顯著相關[5]。血液和體液樣本中的乳酸脫氫酶(LDH)水平在細胞損傷(大腦、肌肉、腎髒和其他人類細胞)中上升。C反應蛋白(CRP)值、紅細胞沉降率(ESR)、白細胞(WBC)計數是診斷炎症和感染的指標。

IA的早期發現可導致適當的抗真菌治療，提高患者的生存機會。對疑似患者推薦經驗性或預防性抗真菌治療。抗真菌管理計劃需要全世界的關注，以優化抗真菌用於促進病人護理。對生物標誌物的評估可以幫助提示IA的診斷，改善患者的預後，並減少與不必要的抗真菌治療相關的不良事件、成本和抗真菌耐藥性。關於生物標誌物在兒童IA診斷中的作用，現有的數據有限;因此，本研究旨在評估生物標誌物在住院兒科IA診斷和抗真菌管理計劃中的作用。

研究人群

在這項橫斷麵研究中，從2017年6月到2020年6月，伊朗南部設拉子大學醫院收治的疑似或證實為IA的免疫缺陷兒童患者納入了這項研究。采樣是診斷過程的一部分。沒有明確診斷的患者被排除在研究之外。18名健康個體作為對照，用類似的生物標誌物檢測方法評估他們的血清。收集患者的資料，包括年齡、性別、背景疾病、臨床體征和症狀、發熱、血液生物標誌物(WBC計數、CRP、ESR和LDH值)、感染部位、組織病理學證據、既往治療或預防的抗真菌治療和結局。根據歐洲癌症研究和治療組織和真菌研究小組(EORTC/MSG)的說法，感染的診斷是基於IA的臨床體征和症狀、放射學和真菌學實驗室發現建立的[6]。

真菌學的研究

臨床標本包括痰液、支氣管肺泡液、傷口、組織和胸腔積液采用濕式KOH塗片檢測，在Sabouraud葡萄糖瓊脂培養基(Merck, Germany)中培養。識別曲黴屬真菌（一個對分離株進行了宏觀和微觀評價。循環曲黴屬真菌提取血液及其他臨床標本中的DNA，采用實時PCR檢測[7]。半乳甘露聚糖Ag試驗(PlateliaTM Ag法;Bio-Rad，德國)在血液樣本和/或兒科支氣管肺泡洗滌液中進行。實驗程序在生物安全櫃1級進行，避免汙染。

ELISA鑒定

采用ELISA試劑盒(上海晶日生物技術有限公司，中國)按照說明書檢測患者的PCT和sTREM-1水平。

數據分析采用SPSS version 16。根據Kolmogorov-Smirnov和Shapiro-Wilk測試，數據不正常。采用Mann-Whitney檢驗比較各變量，評價組間差異。使用GraphPad Prism統計軟件包分析每個生物標誌物的受試者工作特征(ROC)曲線、敏感性和特異性。p < 0.05具有統計學意義。

本研究共納入73例經證實可能患有IA的兒童。患者平均年齡5歲(10個月~ 18歲)，男女比例為39/34(53.4%/46.6%)。血液病是最易發生感染的因素52(71.2%)，肺部感染最多(38/ 73,52%)。43例(58.9%)患者在既往真菌感染時曾使用抗真菌藥物預防或治療1)．

曲黴屬真菌從42例患者臨床標本中分離到蟲種。11來自煙曲黴屬真菌從支氣管肺泡灌洗液、痰液和中樞神經係統中分離，28黃曲黴來自痰液，鼻竇組織，支氣管肺泡灌洗液，還有三黑曲黴來自痰液和支氣管肺泡灌洗液來自18名健康誌願者的255種血清(n= 36)和73例疑似和確診IA (n= 219)被納入研究。半乳甘露聚糖和PCR在研究人群中呈陽性。

患者sTREM-1、PCT、CRP、ESR、LDH和WBC計數的中位值(四分位數範圍1和3,IQR)值分別為291.2 (124.8,1286.8)pg/ml、362.4 (185.6,768.8)pg/ml、29 (5-105)mg/L、35 (18,70)mm/h、562 (235,854)U/L和6590(1500,9800)細胞/ml(圖)。1)．表格2顯示感染患兒生物標誌物的曲線下麵積(AUC)、臨界值、敏感性、特異性、陽性預測值和陰性預測值。sTREM-1、PCT、LDH、CRP、ESR和WBC計數的臨界值(敏感性、特異性)分別為> 190 pg/mL(71.2%， 100%)、> 260 pg/mL(80.8%， 100%)、> 252 U/l(91.8%， 100%)、> 7 mg/l(90.4%， 100%)、> 23 mm/h(83.6%， 94.4%)和≤4930細胞/l(49.3%， 100%)。每個生物標誌物的AUC(95%置信區間)在LDH中為0.9 (0.85% ~ 0.97%)，PCT為0.8 (0.75% ~ 0.84%)，CRP為0.9 (0.85% ~ 0.94%)，ESR為0.8 (0.73% ~ 0.85%)，sTREM-1為0.7 (0.6% ~ 0.8%)，WBC計數為0.5(0.45% ~ 0.58%)(圖)。2)．sTREM-1與PCT有顯著相關性(p = 0.001)，而CRP值(p= 0.02)，且感染時所有這些生物標誌物均升高。在這項研究中，43例患者接受了抗真菌藥物作為既往真菌感染的預防或治療。3.)．使用抗真菌藥物的患者ESR、CRP和sTREM-1值升高，WBC計數下降。研究期間死亡20例(27.4%)。死亡患者LDH和sTREM-1水平明顯升高(p< 0.05)(圖4)．

侵襲性曲菌病患者生物標誌物的中位數

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評估生物標誌物在侵襲性曲黴菌病患者中的診斷作用的受試者工作特征曲線

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接受抗真菌藥物治療和未接受抗真菌藥物治療的患者生物標誌物的比較圖

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活病人和死病人的生物標記物的比較圖

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抗真菌管理項目可以通過避免不必要的經驗性或預防性抗真菌治療來挽救患者的生活質量。早期診斷和感染的最佳管理是管理計劃的一部分。真菌感染的診斷不容易，其臨床體征和症狀與其他細菌和病毒感染相似。有文獻報道抗真菌物種[8，9]。使用抗真菌藥物進行適當治療可減少副作用、真菌耐藥性和成本。在危重病人中，隻有常規的實驗室和特定的分子和血清學方法是不可用的，使用生物標記值可以幫助診斷IA和適當的經驗性抗真菌治療。一些生物標誌物在臨床環境中很容易獲得，用於定期監測。評估PCT、sTREM-1等生物標誌物、WBC計數、ESR、LDH、CRP值可提高IA診斷的準確性。

TREM-1在髓係細胞-1應答細菌和真菌感染時表達，其可溶性形式(sTREM-1)在人類感染組織中釋放[10]。根據文獻，在發熱的嬰幼兒和新生兒中，血漿中sTREM-1的水平可以被認為是一個有價值的敗血症早期診斷指標[11]。遺憾的是，目前關於sTREM-1在兒科IA診斷中的作用及其截斷值的資料有限。sTREM-1診斷新生兒感染性休克和死亡的臨界值為300 pg/mL，敏感性為0.78，特異性為0.97。11]。Aksaray和同事報告，臨界值≥133 pg/mL作為膿毒症的診斷生物標誌物具有顯著的敏感性71.1%和特異性73.3% [12]。在本研究中，69.2%的感染兒科sTREM-1水平高於133 pg/mL。降鈣素原是降鈣素的前體，是先天免疫係統的一部分。PCT水平與疾病嚴重程度相關。有細菌感染或肺炎體征和症狀的兒童PCT水平升高[13]。PCT水平≥0.5µg/l (500 pg/l)在重症細菌性肺炎患兒中有顯著性差異[13]，而在Stoma等研究中，浸潤性真菌感染患者的水平並沒有增加[14]。C反應蛋白是一種急性期蛋白，在任何炎症和侵襲性真菌感染患者中都會增加[14]。Marková等人在一項血液病患者隊列研究中報道了真菌感染時“低PCT和高CRP”的現象[15]。Martini和同事在一項關於手術患者念珠菌血症風險的研究中報道:“危重膿毒症患者PCT值低更可能與念珠菌血症有關，而不是菌血症。”16]。在目前的研究中，CRP水平在89.7%的病例中升高，而PCT水平在51.3%的病例中升高，這與Gunasekaran及其同事的研究報告一致，該研究報告稱，在兒童腫瘤學中，“近一半記錄在案的病毒和真菌感染中PCT水平升高”[17]。Marková等研究表明，PCT < 0.5 μg/L和CRP 100-300 mg/L聯合診斷免疫功能低下患者真菌感染的特異性和敏感性最好[15]。對於兒科IA的診斷，ESR、LDH值和WBC計數的數據有限。嗜中性白血球減少(< 100/μL)和嗜中性白血球減少時間延長(> 12 ~ 15 d)是免疫功能低下患者發生IA的重要危險因素[18]。在本研究中，少數患者ESR、CRP值和WBC計數在正常範圍內。

正如ESCMID-ECMM-ERS-ECMM-ERS指南和美國傳染病學會所建議的那樣，早期診斷和快速啟動有效的抗真菌治療對IA的正確管理至關重要[17，18]。在IA的診斷中，對有IA風險的免疫低下兒科應嚐試顯微鏡檢查和臨床標本培養。在難以獲得合適標本的情況下，使用合適的生物標誌物並對其進行解釋，可以幫助早期準確診斷，提高結果，同時限製不必要的抗真菌藥物的使用。根據目前的數據，增加sTREM-1、PCT和CRP值可導致沒有其他感染病原的兒童患者IA的診斷，而增加LDH和sTREM-1水平則表示感染和死亡的嚴重程度。

本研究的局限性是進入已證實的和可能的侵襲性曲菌病患者。因此，患者數量有限。我們希望在未來的研究中對更大的不同人群進行調查。我們希望在未來的研究中對更大的不同人群進行調查。此外，建議研究人員在進一步的研究中使用無抗真菌藥物使用史的患者。

根據我們的數據，生物標誌物的評估可以作為一個有價值的工具，早期發現IA在兒童患者。評估上述因素以及兒童患者的放射學和臨床體征和症狀，可導致適當的抗真菌治療，減少副作用、真菌耐藥性和費用。我們建議聯合測量生物標誌物會比單一標記物更好地預測IA。

在研究過程中產生或分析的所有數據都包含在這篇發表的文章中。

IA:

侵襲性曲黴病

PCT:

原降鈣素

sTREM-1:

髓係細胞上表達的可溶性觸發受體-1

LDH:

乳酸脫氫酶

c反應蛋白:

C反應蛋白

ESR:

紅細胞沉降率

白細胞:

白血細胞

EORTC /味精:

歐洲癌症研究和治療組織和真菌研究小組

我們感謝Hassan Khajehei對手稿的語言編輯。

這項研究得到了國家醫學研究發展研究所(Nimad)的資金支持，批準號為965445。

作者和聯係

1. 伊朗設拉子設拉子醫科大學臨床微生物學研究中心

   Parisa Badiee, Ali Amanati, Fatemeh Ghasemi & Hadis Jafarian

貢獻

研究概念與設計、數據獲取、分析和解釋:PB;真菌實驗室程序:HJ、FGH;起草稿件:PB、AA。所有作者已閱讀並批準稿件。

相應的作者

對應到Parisa Badiee．

倫理認可和同意參與

國家醫學研究發展研究所倫理委員會批準本研究(IR.NIMAD.REC.1397.155)。研究根據赫爾辛基規則進行，並獲得所有參與者的父母和/或法定監護人的書麵知情同意。

同意出版

在進入研究前，患者的父母會給予書麵同意。

相互競爭的利益

作者聲明他們之間沒有利益衝突。

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