CC BY
115
Выявление LAM-антигена в моче - быстрый метод диагностики туберкулеза у больных ВИЧ-инфекцией
С. Л. Максимов1, А. А. Ибикунле1,
A. В. Кравченко2,
B. Н. Зимина3
1 ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России
2 Специализированный научно-исследовательский отдел эпидемиологии и профилактики СПИДа ФБУН «ЦНИИ эпидемиологии» Роспотребнадзора, Москва
3 ФГБОУ ВПО «Российский университет дружбы народов», Москва
LAM-ELISA - это новый метод лабораторной диагностики туберкулеза у ВИЧ-инфицированных пациентов, основанный на выявлении липоарабиноман-нана клеточной стенки бактерий рода Mycobacterium в моче. Чувствительность теста возрастает по мере уменьшения числа CD4+-лимфоцитов, она максимальна при количестве CD4+-лимфоцитов <50 клеток/мкл и составляет 67%. При отрицательном результате посева мокроты у лиц, страдающих туберкулезом легких,
ЬАМ-ЕИБА оказалась положительной в 25% случаев. Сочетанное использование теста ЬАМ-ЕИБА и микроскопии мазка мокроты с окраской по Цилю-Нильсену увеличивает вероятность выявления возбудителя микобактерии туберкулеза, особенно у лиц с выраженным иммунодефицитом: до 72,2% при уровне CD4+-лимфоцитов <50 клеток/мкл, 65,5% - при уровне CD4+-лимфоцитов <100 клеток/мкл и 52,5% при уровне CD4+-лимфоцитов <200 клеток/мкл.
Detection of LAM-antigen in urine as a rapid method of diacnostics of tuberculosis in HIV-infected patients
S. L. Maksimov1, A.A. Ibikounle1, A. V. Kravchenko2, V. N. Zimina3
1 Moscow State University of Medicine and Dentistry
2 Central Research Institute of Epidemiology, Moscow
3 Medical Department of Peoples Friendship University, Moscow
LAM-ELISA is a new method of laboratory diagnostics of tuberculosis in HIV-positive patients based on detection of the cell wall lipoarabinomannan of Mycobacterium sp. in urine. The test sensitivity increases with decreasing number of CD4+-lymphocytes and
tum negative lung tuberculosis patients LAM-ELISA is positive in 25% of cases. Combination of LAM-ELISA and sputum microscopy leads to increased sensitivity: 72,2% at less than 50 CD4+-cells pL, 65,5% at less than 100 CD4+-cells/pL and 52,5% at less than 200 CD4+-
Ключевые слова:
LAM-антиген, LAMELISA, туберкулез, ВИЧ-инфекция
Key words:
LAM-antigen, LAMELISA, tuberculosis, HIV-infection
peaks at 50 cells/pL taking on a value of 67%. In spu- cells/pL.
Диагностика туберкулеза у больных ВИЧ-инфекцией, особенно на стадии выраженной ВИЧ-ассоциированной иммуносупрессии (число СЭ4+-лимфоцитов <200 клеток/мкл), является достаточно сложной задачей. Это связано с изменением характера и симптомов течения туберкулеза у ВИЧ-инфицированных пациентов: острым началом болезни, быстрым прогрессированием как туберкулеза, так и ВИЧ-инфекции, нетипичными рентгенологическими проявлениями, а также склонностью к генерализации туберкулезного процесса с поражением нескольких органов и систем. Установлено, что большинство традиционных и наиболее распространенных методов диагностики туберкулеза (туберкулиндиагностика, микроскопия мазка и посев мокроты на микобактерию туберкулеза) те-
ряют свою чувствительность по мере прогрессирования иммунодефицита [1-6]. В настоящее время наиболее чувствительными и специфичными методами выявления возбудителя туберкулеза являются молекулярно-генетические [наиболее часто в клинической практике используется метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) для выявления ДНК микобактерии туберкулеза], однако высокая стоимость этих исследований пока ограничивает возможность их широкого использования в клинической практике. Особые трудности в установлении диагноза возникают при развитии генерализованного туберкулеза. В большинстве случаев, при подозрении на внеторакальный туберкулез, материал для исследования получают при использовании малоинвазивных хирургических манипуляций, но их применение не всег-
sc
ИНФЕКЦИОННЫЕ БОЛЕЗНИ: новости, мнения, обучение №2 2014
да возможно в силу ряда причин. Это обусловливает важность поиска новых методов этиологической диагностики туберкулеза у ВИЧ-инфицированных пациентов, не только высокоспецифичных и чувствительных, но и простых, недорогих и позволяющих как можно раньше получить результат.
Одним из таких новых методов диагностики туберкулеза является выявление циркулирующего антигена мико-бактерий - липоарабиноманнана (LAM-антигена) в сыворотке крови, ликворе, мокроте и моче [7-9]. В последние годы самой частой мишенью в исследованиях, направленных на поиск новых антигенов для быстрой диагностики туберкулеза стало определение LAM-антигена [10]. LAM-антиген представляет собой липополисахарид клеточной стенки, специфичный для рода Mycobacterium [11, 12]. Выявление LAM-антигена проводят с помощью иммуно-ферментного анализа (LAM-ELISA). Набор для проведения LAM-ELISA состоит из 96 лунок, содержащих LAM-специфичные антитела, конъюгированные с пероксидазой хрена и субстратом для нее, а также отрицательный контроль, и используется исключительно для исследования образцов мочи [13]. Исследования показали, что определение LAM-антигена в сыворотке крови затруднительно из-за формирования иммунных комплексов; обнаружение LAM-антигена в мокроте возможно только при легочной форме туберкулеза, обладая высокой чувствительностью (86%), он имеет низкую специфичность (15%) из-за перекрестного реагирования с микрофлорой ротовой полости, в том числе из рода Аctinomycetes и Nocardia [14]. Следует отметить, что для данного теста недоступна видовая идентификация микобактерий. Но в большинстве случаев наличие LAM-антигена в исследуемом образце означает инфицирование Micobacterium tuberculosis, поскольку поверхностный LAM-антиген, выявленный в эндемичных по туберкулезу регионах, как было установлено в исследованиях, относится к Micobacterium tuberculosis.
Метод LAM-ELISA был использован у ВИЧ-инфицированных пациентов с подозрением на туберкулезный менингит (исследовали образцы ликвора). Специфичность анализа составила 64% [15]. Однако авторы исследования не исключают возможность перекрестного реагирования LAM-специфичных антител с антигенами Cryptococcus neoformans, поэтому полагают, что метод нуждается в дальнейшем изучении для подтверждения или опровержения его актуальности [15]. Дальнейшие исследования сравнения клинических предикторов развития туберкулезного менингита с результатами проведения LAM-теста для быстрой диагностики туберкулезного менингита показали, что чувствительность и специфичность LAM-теста оказались 31 и 94% соответственно. Положительный результат LAM-теста был ассоциирован с наличием сопутствующей ВИЧ-инфекции у больных туберкулезом и с низким количеством CD4+-лимфоцитов (<200 клеток/мкл или >200 клеток/мкл, р=0,03). Чувствительность и специфичность для пациентов при количестве CD4+-лимфоцитов <100 клеток/мкл были 50 и 95% соответственно. Если положительный результат LAM-теста рассматривали в совокупности с клиническими предикторами развития туберкулезного
менингита, чувствительность достоверно увеличивалась до 63%, а специфичность оставалась неизменно высокой -93%. Авторы сделали вывод, что, несмотря на умеренную чувствительность LAM-теста, этот метод очень хорошо себя показал в диагностике туберкулезного менингита, превосходя результаты микроскопии мазка ликвора. В соединении с клиническими предикторами использование теста может увеличить частоту ранней диагностики туберкулезного менингита у больных ВИЧ-инфекцией с выраженным иммунодефицитом [16].
Далее оказалось, что при подозрении на наличие туберкулеза у больного наиболее информативным является исследование мочи, в которой LAM-антиген может быть обнаружен при различной локализации туберкулезного поражения в период гематогенной диссеминации процесса [13]. Было установлено, что специфичность выявления LAM-антигена в моче методом LAM-ELISA составляет 95-100% [13, 14]. Максимальную чувствительность тест демонстрировал при выявлении M. tuberculosis H37Rv и M. bovis [13]. Большими преимуществами метода являются быстрое получение результата и низкая стоимость исследования.
Авторы проведенных исследований пришли к единому мнению, что данный метод демонстрирует увеличение чувствительности по мере прогрессирования иммунодефицита у больных ВИЧ-инфекцией: чем более выражен иммунодефицит, тем чаще имеет место гематогенная дис-семинация микобактерии туберкулеза и, как следствие, фильтрация поверхностного LAM-антигена микобактерии в мочу. В целом для всей группы больных сочетанной инфекцией ВИЧ/ТБ чувствительность теста LAM-ELISA составила 21%, а среди ВИЧ-негативных пациентов - 6% (р<0,001). При этом оказалось, что метод более чувствителен у больных с количеством CD4+-лимфоцитов <200 клеток/мкл, а не у пациентов с большим их содержанием (37 и 0% соответственно) [14]. В работе S.D. Lawn и соавт. было убедительно показано, что чувствительность метода увеличивается по мере снижения числа CD4+-клеток. В группах пациентов с количеством CD4+-лимфоцитов <50, в диапазоне 50-100 и >100 клеток/мкл чувствительность теста LAM-ELISA составила 67, 41 и 13% соответственно, а при использовании результатов этого теста в сочетании с результатами микроскопии мазка мокроты - 67, 53 и 21% соответственно [17]. Также было обнаружено, что у больных туберкулезом легких при отрицательных результатах микроскопии мазка мокроты при содержании CD4+-клеток <200 клеток/мкл в 25% случаев тест LAMELISA оказался положительным [14]. В другом исследовании у пациентов с туберкулезом легких, подтвержденном рентгенологически, но с отрицательным результатом микроскопии и посева мокроты на кислотоустойчивые микобактерии/микобактерия туберкулеза 76,5% больных имели положительные результаты теста LAM-ELISA [13]. В сравнении с результатами выявления микобактерии туберкулеза молекулярно-генетическими тестами тест LAMELISA оказался менее чувствительным (93 и 64% соответственно), но без значительной потери специфичности (в тесте LAM-ELISA - 69%, в ПЦР - 77%) [15].
НАУЧНЫЕ ОБЗОРЫ
Исследователи из Университета Кейптауна представили предварительные данные сравнения информативности результатов микроскопии мазка мокроты, теста LAMELISA и Xpert MTB/RIF-теста (молекулярно-генетический метод) у больных туберкулезом в сочетании с ВИЧ-инфекцией [18]. Были проанализированы результаты обследования 335 больных ВИЧ-инфекцией в сочетании с туберкулезом и 88 ВИЧ-инфицированных пациентов без туберкулеза. Медиана количества CD4+-лимфоцитов составила 115 клеток/мкл (диапазон - 54-243 клеток/ мкл). Чувствительность микроскопии мазка мокроты оказалась 51%, а чувствительность LAM-ELISA - 68% (а у пациентов с уровнем CD4+-клеток <200 клеток мкл - 74%). Оказалось, что сочетанное использование теста LAMELISA и микроскопии мазка мокроты с окраской по Цилю-Нильсену увеличивает вероятность выявления микобактерии туберкулеза, особенно у лиц с выраженным иммунодефицитом: до 72,2% при уровне CD4+-лимфоцитов <50 клеток/мкл, 65,5% - при количестве CD4+-лимфоцитов <100 клеток/мкл и 52,5% при количестве CD4+-лимфоцитов <200 клеток/мкл. Чувствительность выявления ДНК микобактерии туберкулеза в мокроте методом Xpert MTB/RIF оказалась более высокой, чем совместное использование теста LAM-ELISA и микроскопии мазка мокроты с окраской по Цилю- Нильсену для всех групп пациентов. Но для пациентов с уровнем CD4+-лимфоцитов <100 клеток/мкл и, особенно, <50 клеток/мкл, чувствительность сочетанного использования теста LAM-ELISA и микроскопии мазка существенно не отличалась от показателей при использовании метода Xpert MTB/RIF [18]. Было замечено, что количество LAM-антигена коррелирует с числом бактерий в мокроте, что может свидетельствовать в пользу применения метода LAM-ELISA и для контроля эффективности лечения туберкулеза [13].
По данным R. Wood и соавт., на чувствительность метода не влияют возраст, пол и наличие или отсутствие туберкулезного поражения легких, прием антиретровирус-
ной терапии (АРВТ) или протеинурия [19]. На фоне начала АРВТ у 15,7% (от 9,7 до 24,5%) ВИЧ-инфицированных, больных туберкулезом, развивается ухудшение состояния в виде развития синдрома восстановления иммунной системы (СВИС). В проспективном исследовании (госпиталь Mulago, Уганда) измеряли концентрацию LAM-антигена до начала АРВТ у ВИЧ-инфицированных, больных туберкулезом. Анализ результатов измерения показал, что положительный тест на LAM-антиген до начала АРВТ и количество CD4+-лимфоцитов <50 клеток/мкл ассоциировались с риском развития СВИС, ассоциированного с туберкулезом. Однако результаты мультивариантного анализа показали, что только количество CD4+-лимфоцитов <50 клеток/мкл прогнозировало развитие в дальнейшем СВИС. Чувствительность и специфичность положительного теста на LAM-антиген до начала АРВТ составили 80,8 и 52,4% соответственно. В результате исследования был сделан вывод, что до начала АРВТ проведения теста на LAM-антиген для прогнозирования развития СВИС не требуется. Напротив, положительный тест на LAM-антиген может выявлять пациентов, у которых на фоне приема АРВТ существует риск развития СВИС [20].
Таким образом, результаты проведенных исследований показывают, что по мере прогрессирования иммунодефицита, когда чувствительность большинства методов диагностики туберкулеза у больных ВИЧ-инфекцией снижается, чувствительность метода LAM-ELISA, наоборот, возрастает, а его совместное использование с микроскопией мазка мокроты значительно увеличивает информативность этиологической диагностики. Учитывая эти данные, тест для выявления LAM-атигена в моче наиболее целесообразно проводить при подозрении на туберкулез больным ВИЧ-инфекцией с количеством CD4+-лимфоцитов <200 клеток/мкл в стационарах общей лечебной сети и инфекционных стационарах. В настоящее время тест LAM-ELISA пока не зарегистрирован для использования на территории Российской Федерации.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Максимов Семен Леонидович - доктор медицинских наук, профессор кафедры инфекционных болезней и эпидемиологии ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России
E-mail: maximov_S@bk.ru
Ибикунле Адекамби Арманд - аспирант кафедры инфекционных болезней и эпидемиологии ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России
Кравченко Алексей Викторович - доктор медицинских наук, профессор, ведущий научный сотрудник Специализированного научно-исследовательского отдела эпидемиологии и профилактики СПИДа ФБУН «ЦНИИ эпидемиологии» Рос-потребнадзора, Москва
Зимина Вера Николаевна - доктор медицинских наук, доцент кафедры туберкулеза ФГБОУ ВПО «Российский университет дружбы народов», Москва
82
ИНФЕКЦИОННЫЕ БОЛЕЗНИ: новости, мнения, обучение №2 2014
ЛИТЕРАТУРА
1. Burman W.J., Jones B.E. Clinical and radiographic features of HIV-related tuberculosis // Semin. Respir. Infect. - 2003. - Vol. 18. - P. 263-271.
2. Ong A., Creasman J., Hopewell P.C. et at. A molecular epidemiological assessment of extrapulmonary tuberculosis in San Francisco // Clin. Infect. Dis. - 2004. - Vol. 38. -P. 25-31.
3. Yang Z., Kong Y., Witson F. et at. Identification of risk factors for extrapulmonary tuberculosis // Clin. Infect. Dis. - 2004. - Vol. 38. - P. 199-205.
4. Apers L., Mutsvangwa J., Magwenzi J. et at. A comparison of direct microscopy, the concentration method and the Mycobacteria Growth Indicator Tube for the examination of sputum for acid-fast bacilli // Int.J. Tuberc. Lung. Dis. -2003. - Vol. 7. - P. 376-381.
5. Githui W., Kitui F., Juma E.S. et at. A comparative study on the reliability of the fluorescence microscopy and Ziehl-Neelsen method in the diagnosis of pulmonary tuberculosis // East.Afr. Med. J. - 1993. - Vol. 70. - P. 263-266.
6. Levy H., Fetdman C., Sacho H. et at. A reevaluation of sputum microscopy and culture in the diagnosis of pulmonary tuberculosis // Chest. - 1989. - Vol. 95. - P. 1193-1197.
7. Hamasur B., Bruchfetd J., Haite M. et at. Rapid diagnosis of tuberculosis by detection of mycobacterial lipoarabinomannan in urine // J. Microbiol. Methods. -2001. - Vol. 45. - P. 41-52.
8. Pereira Arias-Bouda L.M., Nguyen L.N., Ho L.M. et at. Development of antigen detection assay for diagnosis of tuberculosis using sputum samples // J. Clin. Microbiol. -2000. - Vol. 38. - P. 2278-2283.
9. Tessema T.A., Bjune G., Assefa G. et at. Clinical and radiological features in relation to urinary excretion of lipoarabinomannan in Ethiopian tuberculosis patients // Scand. J. Infect. Dis. - 2002. - Vol. 34. - P. 167-171.
10. Ftores L.L., Steingart K.R., Dendukuri N. et at. Systematic Review and Meta-Analysis of Antigen Detection Tests for the Diagnosis of Tuberculosis // Clinical and Vaccine Immunology. - 2011. - Vol. 18, N 10. - P. 16161627.
11. Daffe M., Draper P. The envelope layers of mycobacteria with reference to their pathogenicity // Adv. Microb. Physiol. - 1998. - Vol. 39. - P. 131-203.
12. Lee R.E., Brennan P.J., Besra G.S. Mycobacterium tuberculosis cell envelope // Curr.Top. Microbiol. Immunol. -1996. - Vol. 215. - P. 1-27.
13. Boehmea С., Motokovab E., Minjac F. et at. Detection of mycobacterial lipoarabinomannan with an antigen-capture ELISA in unprocessed urine of Tanzanian patients with suspected tuberculosis // Trans. R.Soc. Trop. Med. Hyg. - 2005. - Vol. 99, N 12. - P. 893-900.
14. Dheda К., Davids V., Lenders L. et at. Clinical utility of a commercial LAM-ELISA assay for TB diagnosis in HIV-Infected patients using urine and sputum samples // PLoS ONE. - 2010. - Vol. 5, N 3. - P. 1-8.
15. Patet V. B., Bhigjee A.I., Paruk H.F. et al. Utility of a novel lipoarabinomannan assay for the diagnosis of tuberculous meningitis in aresource-poor high-HIV prevalence setting // Cerebrospinal. Fluid. Res. - 2009. - Vol. 2. - P. 6-13.
16. Patel V.B., Singh R., Connolly C. et al. Comparison of a clinical prediction rule and a LAM antigen-detection assay for the rapid diagnosis of TBM in a high HIV prevalence setting // PLoS One. - 2010. - Vol. 5, N 12. - e15664.
17. Lawn S.D., Kerkhoff A.D., Vogt M., Wood R. High diagnostic yield of tuberculosis from screening urine samples from HIV-infected patients with advanced immunodeficiency using the Xpert MTB/RIF assay // J. Acquir. Immune Defic. Syndr. - 2012. - Vol. 60, N 3. - P. 289-294.
18. Smart T. New laboratory tests to enhance TB diagnosis: Microscopy, LAM and Xpert MTB/RIF used as a drug resistance test // HATIP. 2012. - N 193. - P. 11.
19. Wood R., Racow K. BekkerL.G. et at. Lipoarabinomannan in urine during tuberculosis treatment: association with host and pathogen factors and mycobacteriuria // BMC Infect. Dis. - 2012. - N 12. - P. 47.
20. Conesa-Botetta A., Loembé M.M., Manabe Y.C. et at. Urinary lipoarabinomannan as predictor for the tuberculosis immune reconstitution inflammatory syndrome // J. Acquir. Immune Defic. Syndr. - 2011. - Vol. 58, N 5. - P. 463-468.
