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【专题笔谈】非结核分枝杆菌相关实验室检查及其结果解读

归去来兮 2020-12-7 78人围观 技术


文章来源:中华结核和呼吸杂志, 2020,43(11) : 910-913

DOI: 10.3760/cma.j.cn112147-20200316-00346

作者:黄海荣

单位:首都医科大学附属北京胸科医院检验科




摘要

非结核分枝杆菌病越来越受关注,相应的实验室检查普及程度也日益提高。在临床诊疗过程中,如何正确解读非结核分枝杆菌相关的实验室检查结果,对于临床诊断及制定合理的治疗方案至关重要。本文论述了非结核分枝杆病诊疗过程中的相关问题,并对实验室检查方法的选择和结果的解读提出了建议,希望对医务工作者的临床实践有所裨益。


正文

由非结核分枝杆菌(non-tuberculous Mycobacteria, NTM)引起的疾病统称为NTM病,随着检测技术的进步和对疾病认识的提高,NTM病受到越来越多的关注。同结核病类似,NTM病可波及全身多个器官,但以肺部最为常见。NTN病的临床症状和影像学表现与结核病有相似之处,主要依靠实验室检测技术进行鉴别诊断。目前NTM相关诊断技术不多,远不能满足临床需求, 因此, 如何合理应用既有的检测技术并对其结果进行恰当的解读尤为重要。现对NTM病实验室检查方法的选择和结果的解读提出建议,希望对医务工作者的临床实践有所裨益。


一、NTM相关的实验室诊断技术

NTM相关的实验室诊断技术在临床已广泛应用1],目前NTM相关检测的主要内容为分枝杆菌菌种鉴定和NTM表型药敏试验。


(一)分枝杆菌菌种的鉴定

依照菌种鉴定技术的鉴别能力可分为2种类型。

1.初步菌种鉴定技术:这一类技术仅能初步鉴别是MTB复合群还是NTM。常用的方法包括对硝基苯甲酸(PNB)鉴别培养基法和MTB主要分泌蛋白MPT64抗原检测法。该类技术操作简单,价格便宜,但需先进行培养获得阳性培养物,因此耗时。初步菌种鉴定技术适用于开展分枝杆菌培养的各类医疗机构,但在NTM感染低流行地区,如日常工作中NTM占全部分离分枝杆菌的比例<5%的地区,建议在初步菌种筛查的基础上开展后续的菌种鉴定,以避免浪费医疗资源。


2.菌种鉴定技术:是将分枝杆菌鉴定至菌种水平的技术,主要是以同源基因序列比较为基础的分子诊断技术,目前已上市的商业化试剂盒均属于此类。商业化菌种鉴定试剂盒具有操作相对简单、在医疗机构可独立完成且能够满足临床基本需求的优点,但由于纳入菌种数量有限,无法完全覆盖NTM高流行地区实际分离到的菌种类型,导致鉴定失败或错误。全基因组测序技术现在处于临床前阶段,因其具有较高的灵敏度及强大的鉴别能力,尤其是在无法获得可能感染病原体线索的情况下,故临床应用越来越多。全基因组测序技术需要相对复杂的操作技术和专业设备,目前只能在专业机构完成,并且结果的判读需要结合临床医学与微生物学知识才能做出正确的判断。近些年来,以菌体蛋白组成差异分析为基础的飞行质谱技术逐渐得到应用,分辨率高,快速且操作简单,但昂贵的设备限制了其推广使用。菌种鉴定技术在NTM分离率高的地区推荐常规开展,如在日常工作中NTM占全部分离分枝杆菌的比例高于10%的地区,而在NTM分离率低的地区,可在经初步菌种鉴定技术判定为NTM菌株后开展进一步的菌种鉴定。


(二)NTM的表型药敏试验

NTM的药敏试验主要采用以液体培养基为基础的表型药敏试验,可以是临界浓度法,也可以是最低抑菌浓度(MIC)检测法,前者可将NTM分为快生长分枝杆菌和慢生长分枝杆菌,并分别设定临界值浓度标准,鉴于NTM菌种的多样性和菌种间的差异,有时会带来判定结果的偏差。与之相比,MIC检测法可获得每个测试菌株的MIC值,但对MIC值的解读和利用需要专业知识。一般来说,要将菌株对特定药物的MIC与相应药物的血药浓度、药时曲线下面积等药物代谢动力学参数结合来判断药物是否有效


二、NTM相关实验室检测结果的解读

(一)哪些情况要考虑有NTM存在的可能

1.涂片检查阳性但平行送检的分子检测阴性:通常情况下,分子检测的灵敏度远高于涂片检查,因此,当遇到涂片检查阳性而平行送检的分子检测阴性时,除了要考虑不同标本间含菌量的差异、检测操作不当或存在DNA扩增抑制因素等情况外,还要考虑存在NTM感染的可能。因为现有的MTB分子检测技术的靶标多具有MTB复合群的特异性,但NTM菌种一般不含有这个特定序列,因此分子检测会出现阴性结果2]


2.连续多次涂片阳性,但同时送检的培养均为阴性:培养的灵敏度远高于涂片。当连续多次涂片报告阳性但同期送检的培养报告阴性时,要考虑病原菌可能是现有培养条件无法培养的临床较少见的NTM菌种。有些NTM需要特殊的培养基,或是特定的温度,如嗜血分枝杆菌在含铁离子的培养基上才能生长,鸟分枝杆菌副结核分枝杆菌亚种需在培养基中添加分枝杆菌素才能够生长;海分枝杆菌和溃疡分枝杆菌的最佳生长温度为25~30 ℃,嗜热分枝杆菌的最佳生长温度为42 ℃,而蟾蜍分枝杆菌在45 ℃时生长状态最佳。虽然在35~37 ℃培养条件下有可能培养出上述NTM菌种,但由于培养温度不适宜而导致培养假阴性的可能依然存在。


3.培养检查快速回报阳性结果:MTB属于慢生长分枝杆菌,一般的固体罗氏培养基培养需3~5周才能报告阳性结果,液体培养报告阳性结果的时间多在7~14 d。如固体培养在1周内即报告分枝杆菌培养阳性,或是液体培养2~3 d获得培养阳性结果时,要考虑可能有快生长分枝杆菌的存在。


4.固体培养基的菌落形态:罗氏固体培养能够看到菌落的形态。MTB和多种NTM的菌落常呈现表面粗糙的乳白色或淡黄色、边缘不整齐的菌落,不易鉴别。对于某些表面光滑、黏稠状,或是呈现特殊颜色的培养菌落,要考虑NTM的可能。另外,环境中NTM可能会在标本收集或实验操作过程中发生污染,但由污染导致的培养阳性一般仅在培养基上出现零星的菌落。如固体培养基上生长出大量NTM菌落,一般不考虑是由污染引起的假阳性。


5.MTB的表型药敏试验回报“超级”耐药结果:临床实践中表型药敏试验主要用于检测MTB,但在进行药敏试验前未对菌种进行鉴定,因此有些菌株可能是NTM。多数的NTM对常用的抗结核药物天然耐药,因此,如果药敏试验结果为“超级”耐药时,要考虑存在NTM的可能。通常表型药敏试验应用含对硝基苯甲酸的选择性培养基初筛NTM,但有时结果并不可靠。我国耐药结核病患者较多,但分离到对绝大多数一线、二线抗结核药物同时耐药的MTB菌株的可能性依然很低,而由未被鉴定出的NTM菌株导致的“超级”耐药结果的可能性会更大。

6.多种抗结核化疗方案治疗后,细菌学检测仍阳性:我国属于耐药结核病高负担国家,但“耐药”患者中,有些最终诊断为NTM病。基层医疗机构依据阳性涂片结果诊断结核病,如果患者在治疗过程中涂片持续阳性或培养阳性,则考虑治疗失败,通常应调整治疗方案。治疗过程中未进行过菌种鉴定,发生上述情况时要考虑NTM病的可能。


(二)菌种鉴定中可能存在的问题

1.采用的技术鉴别能力不足:国内已上市的分枝杆菌菌种鉴定试剂盒能鉴定十几种临床常见的分枝杆菌菌种,可满足我国大部分NTM病中、低流行地区的临床需求。对于NTM分离率较高的地区,如东南沿海地区,临床实验室分离出的菌种数量远多于试剂盒能够鉴定的菌种数量3]。商业试剂盒的DNA探针包括分枝杆菌属探针和针对有限菌种的特异性探针。当NTM菌种不在试剂盒鉴定菌种范围内时,仅分枝杆菌属探针检测阳性,其他菌种特异性探针的检测均阴性,此时需考虑应用分辨率更高的鉴定技术,如直接基因测序法。


2.全基因组测序检测结果回报为罕见的分枝杆菌菌种或菌种拷贝数较低:二代测序和宏基因组测序技术越来越受到临床医生的青睐,尤其对诊断困难的感染性疾病有重要价值,可检测到临床罕见的分枝杆菌菌种4]。在目前情况下,比较稳妥的处理原则是首先不考虑这些罕见分枝杆菌菌种为致病菌,只有在排除了其他微生物致病的情况下,才适当考虑其致病性。同时,关注患者是否有较严重的免疫性疾病或是存在其他免疫抑制因素,因免疫功能抑制对罕见分枝杆菌感染有促进作用。另外,全基因组测序技术报告在标本中鉴定到多种微生物时,即使是无菌体液,如血液、脑脊液、胸腔积液或腹水,也是如此,且微生物的拷贝数普遍偏低。这种结果的解读非常有挑战性,需紧密结合患者的临床表现、治疗反应,并充分考虑鉴定微生物的致病性和拷贝数,逐一排除不致病的微生物。


(三)NTM临床相关性的判定

1.分离到的菌种的种类:已报道的分枝杆菌菌种有近200种,但真正有临床意义的菌种数量并不多,对于某一个临床实验室,日常分离到的有临床价值的菌种可能有几种或十几种。环境中普遍存在且常分离到的菌种,如戈登分枝杆菌、偶发分枝杆菌及土地分枝杆菌的致病率并不高5]。我国常见的NTM菌种中,临床相关性较好的有胞内分枝杆菌、堪萨斯分枝杆菌和脓肿分枝杆菌,其次是鸟分枝杆菌6]。需要注意的是,不同地区菌种的临床相关性可能存在差异,如我国北方地区跟南方地区相比,分离到NTM的几率相对较低,但临床相关性却高于南方地区。另外,综合医院分离的NTM的临床相关性要弱于结核病专科医院,其原因可能与患者到专科医院就诊时多经过了综合医院的初筛,所以更可能患有NTM病。


2.分离菌种的标本类型:呼吸道标本,包括支气管肺泡灌洗液,都属于开放性标本,有发生污染的可能7],从这些标本中分离到NTM时需审慎判定其临床相关性。与之相反,从无菌体液(如血液、胸腔积液、脑脊液、心包积液和腹水等)中分离培养到的NTM,无论是何菌种,都有很高的临床诊断价值。通过穿刺活检手术获得的组织标本中发现NTM,或是支气管镜或肺活检获得的组织标本病理检查发现分枝杆菌感染的典型肉芽肿性病变,同时患者的痰标本或支气管肺泡灌洗液中分离到NTM,这些情况都要优先考虑NTM病的诊断。


(四)如何合理采用药敏试验结果

1.哪些菌种应开展哪些药物的药敏试验?美国临床和实验室标准协会(CLSI))针对鸟胞内复合群、堪萨斯分枝杆菌、海分枝杆菌及快生长NTM,推荐针对相关药物应用微量肉汤稀释法开展MIC检测8]。CLSI同时指出,仅有少数药物有足够证据支持药敏试验结果与临床疗效间存在明确相关性,多数NTM的耐药判断标准仍不确定,体外药敏试验结果的指导意义还有待临床验证。到目前为止,关于NTM体外药敏试验结果比较肯定的结论是:大环内酯类和阿米卡星耐药与鸟胞内复合群感染的治疗失败有关;利福平耐药与堪萨斯分枝杆菌感染的治疗失败有关;大环内酯类耐药与脓肿分枝杆菌肺病的治疗失败有关;头孢西丁、阿米卡星和复方新诺明耐药与脓肿分枝杆菌所致的肺外感染治疗失败有关9]。对于这些菌种和相应的药物,在有条件的情况下可以开展体外药敏试验,了解细菌可能的药物敏感性。而对于其他菌种和药物,即使开展了药敏试验,对于结果也应该采取审慎的态度。现阶段,开展未被认可的菌种或药物的药敏试验,不能以结果作为制定NTM治疗用药方案的主要依据,而应观察药敏试验结果和患者治疗反应的关系,了解相应药敏试验的可能价值。


2.应用MTB药敏试验方法获得的NTM敏感性结果是否可用?目前医疗机构开展的药敏试验方法针对的是MTB,所应用的临界浓度标准也是针对MTB的。不同种NTM的药敏试验方法和耐药临界值浓度与MTB可能存在差异,而且CLSI推荐的NTM药敏试验大多采用液体培养基,少数情况下采用的固体培养基是琼脂培养基,而不是罗氏培养基。因此,不建议采纳MTB药敏试验方法获得的结果指导NTM用药方案的制定。相比较而言,MTB药敏试验方法对慢生长分枝杆菌的价值要好于快生长分枝杆菌,其中对属于慢生长分枝杆菌中的堪萨斯分枝杆菌的诊断价值可能更大。此结论主要根据MTB同属于慢生长分枝杆菌,一些抗结核药物对慢生长的NTM病治疗有效,尤其是堪萨斯分枝杆菌,很多抗结核药物可用于堪萨斯分枝杆菌病的治疗10]。需要强调的是,对于不能肯定价值的药敏试验结果仅可作为参考,目前仍主张根据菌种选择专业机构推荐的化疗方案进行治疗。


3.如何在现有条件下开展NTM的表型药敏试验?已知现有的NTM表型药敏试验结果多数并不可靠,而目前关于NTM耐药还不具备应用分子生物学手段进行诊断的可能,因此,在这种现实情况下,对于治疗失败的NTM患者,推荐开展经过证实的体外药敏试验结果与疗效相关性比较好的菌种或药物的药敏试验。而对于其他菌种或药物,可考虑结合药物代谢动力学参数和患者临床分离株最低MIC值来选择药物11]


对NTM及其相关疾病是一个不断认识和再认识的过程,文中多个观点是笔者根据自身的知识水平和工作经验形成,有待在不同的条件下验证或者修订。正是在日常工作中对各种可能情况的不断误判、纠错,才能不断提高对相关技术和疾病的认知程度和诊疗水平。相信随着时间的推移,目前关于NTM诊疗中的很多困惑,都能陆续找到答案。


志谢 首都医科大学附属北京胸科医院马玙研究员和段鸿飞博士在论文撰写过程中给予的指导意见

来自: 中华结核和呼吸 | 作者:黄海荣杂志
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