G試驗和GM試驗:肺真菌病早期診斷的“有力武器”
侵襲性真菌病(IFD)是指在宿主免疫功能低下或缺陷時,條件致病性真菌侵入人體,在組織、器官或血液中生長、繁殖,并導致炎癥反應及組織損傷的疾病。隨著檢測及診斷技術較前明顯提高,且因器官移植、血液病、惡性腫瘤、慢阻肺、支氣管擴張等疾病,以及長期應用廣譜抗生素、糖皮質激素、免疫抑制劑等多種因素影響,侵襲性真菌病(IFD)的患病率、發病率和病死率較前明顯增加。
因為侵襲性真菌病的臨床表現缺乏特異性,確診需要組織病理學證據,而組織病理學取材復雜且風險大,如很多患者伴有嚴重的粒細胞缺乏和血小板減少,難以耐受組織活檢;傳統真菌檢測方法(如痰及支氣管灌洗液的真菌涂片和培養)陽性率低和檢出時間比較滯后;肺部真菌感染影像學(胸部高分辨 CT)方面有相對價值的“月暈征”出現率只占侵襲性真菌病的33%~60%,且這一特征性改變僅在感染的最初5 天內出現,大多數在l 周內消失。
所以,臨床上非常迫切希望能有更加簡便、快速、創傷性小、耐受性好、敏感性和特異性均較高的檢測方法,幫助臨床早期診斷和及時治療。因此,近些年來,G試驗和GM試驗得到了大家的關注和熱門推崇,其在臨床上用于診斷侵襲性真菌病具有非常重要的價值和意義,但仍有非常多的人尚對此兩項檢查了解甚微,且對真菌病缺乏意識和認識,筆者也經常遇到因此問題而被邀請會診。
真菌是什么?
介紹G試驗和GM試驗之前,讓我們一起來簡單復習一下真菌是什么?真菌是一種真核生物,自成一門,和動物、植物、細菌相區別。相較于其他三種生物的最大不同之處是,真菌細胞壁的主要成分是幾丁質(亦稱甲殼素)、纖維素、葡聚糖、甘露聚糖等,這些成分都是單糖的聚合物。
G試驗是什么?
G試驗是用于檢測真菌細胞壁主要成分之一的(1-3)-β-D葡聚糖,因為其他微生物、動物及人的細胞成分和細胞外液均不含有此成分,且人體發生侵襲性深部真菌感染過程中,(1-3)-β-D葡聚糖可持續釋放入血及其他體液中,使其含量增高(淺部真菌感染無類似現象)。在臨床表現、微生物學證據及胸部高分辨率CT出現征象前,血清中(1-3)-β-D葡聚糖水平已經高于正常值(比發熱或其他臨床癥狀平均早4~5天,比胸部高分辨率CT平均早9.3天),且不受機體免疫狀態影響。
因此,血液中檢測到(1-3)-β-D葡聚糖是診斷深部真菌感染的有效依據,對除了隱球菌和接合菌之外的所有侵襲性深部真菌感染的早期診斷具有重大意義,即可用于念珠菌屬、鐮刀菌屬、曲霉屬、青霉/擬青霉、毛孢子菌等真菌所致侵襲性感染的診斷,能很好的指導臨床及早使用抗真菌藥物,尤其是對于念珠菌血癥,G試驗是首選檢驗。
此試驗之所以叫G試驗,是因為(1-3)-β-D葡聚糖可特異性激活鱟變形細胞裂解物中的G因子,引起裂解物凝固,因此得名。
G試驗的缺點是僅可判定是否存在真菌感染,但不能確定真菌的具體菌種,且接合菌(毛霉、根霉等)或隱球菌感染時,G試驗為陰性。
雖然G試驗不能確定具體菌種,但(1-3)-β-D葡聚糖的升高值可能有一定的鑒別意義,有研究顯示念珠菌感染者的血清(1-3)-β-D葡聚糖均值為755 pg/mL;曲霉感染均值為1103 pg/mL;鐮刀霉感染者均值為1652 pg/mL。而對于口腔和其他器官的真菌定植患者,一般不超過20 pg/mL。
很多試驗都存在假陽性、假陰性的情況,G試驗和GM試驗也不例外。
血清G試驗出現假陽性的常見情況
靜脈制劑中含有葡聚糖,如血液制品(如人血白蛋白、人血球蛋白、凝血因子等),某些抗生素(如多粘菌素、厄他培能、頭孢噻肟、頭孢吡肟、磺胺等)、蘑菇和植物制作而成的藥品(如黃芪多糖、香菇多糖、雙黃蓮、生脈注射液等)以及注射過脂肪乳。
醫療材料中含有葡聚糖,如紗布、血透時應用的纖維素膜等。
導致檢測結果異常的樣品(高溶血、高脂、高膽紅素、脂多糖等)。
鏈球菌敗血癥患者。
高免疫球蛋白(多發性骨髓瘤患者)。
導致檢測結果異常的樣品(高溶血、高膽紅素、高脂、脂多糖等)。
標本污染。
術后和肝硬化患者未知的類似β-葡聚糖活性物質影響。
多糖類抗癌藥物。
放化療造成的粘膜損傷導致食物中的葡聚糖或定植的念珠菌經胃腸道進入血液等也可能造成假陽性。
血清G試驗出現假陰性的情況
不敏感菌:某些真菌,如接合菌(毛霉、根霉等)的細胞壁不產(1-3)-β-D葡聚糖;隱球菌細胞壁有莢膜包裹致使D-葡聚糖釋放不出,所以,這些真菌的G試驗呈假陰性。因此,如果患者有相應臨床癥狀及可能存在真菌感染的其他依據,但G試驗陰性時,應要注意考慮到此兩種真菌感染的可能。
局灶性真菌感染:如局灶性曲菌病時,(1-3)-β-D葡聚糖很少被釋放入血。
抗真菌藥物的使用。
什么是GM試驗?
GM試驗檢測的物質是半乳甘露聚糖抗原(GM)。半乳甘露聚糖是廣泛存在于曲霉和青霉細胞壁中的一類多糖成分,菌絲生長時,半乳甘露聚糖從薄弱的菌絲頂端釋放,是最早釋放的抗原,可通過酶聯免疫吸附試驗法(ELISA)進行檢測。GM 釋放量與菌量成正比,因此,GM試驗不僅可反映感染程度,還可以連續檢測其值動態變化作為療效的評估監測。
曲霉菌感染部位主要集中在肺部,鑒別曲霉菌在肺部是定植還是侵襲性生長,關鍵在于其是否合成GM.如果痰液或肺泡灌洗液標本培養到曲霉菌且GM試驗檢測結果為陽性,即可診斷為曲霉菌侵襲性感染,尤其是對中性粒細胞缺乏宿主的侵襲性曲霉感染的敏感性和特異性均較高,具有重要的輔助診斷價值。
因此GM試驗在臨床上主要用于侵襲性曲霉菌感染的早期診斷,對于深部曲霉感染患者,血清GM試驗增高可比影像學診斷早7天左右,比臨床癥狀出現早5~8天,并可對血清、腦脊液、肺泡或支氣管灌洗液進行檢測,因而往往可以使診斷提前。
目前國內外對血清GM試驗陽性閾值的標準意見仍未統一。歐洲普遍使用的判斷標準為0.7~1.0 ug/L,美國 FAD 推薦敏感閾值為 0.5 ug/L,國內也多以0.5 ug/L作為標準。
GM試驗的敏感性和特異性可受諸多因素影響。
GM試驗可出現假陽性的情況
使用半合成青霉素(尤其是哌拉西林/他唑巴坦)、免疫球蛋白、血液制品、高劑量腎上腺皮質激素。
化療導致嚴重黏膜炎患者。
新生兒和兒童(雙歧桿菌定植、食用制品)。
血液透析。
自身免疫性肝炎等。
食用可能含有GM的牛奶等高蛋白食物和污染的大米等。
GM試驗出現假陰性的情況
釋放入血循環中的曲霉GM(包括甘露聚糖)并不持續存在而是會很快清除;
以前使用了抗真菌藥物;
病情不嚴重;
非粒細胞缺乏的患者。
G試驗和GM試驗雖然是診斷侵襲性真菌病非常好的檢驗項目,但無論是G試驗還是GM試驗,僅有一次陰性結果并不能完全排除侵襲性真菌病,單純陽性也不是確診的依據。目前多建議1周內至少連續2次陽性為有意義的檢查結果(其中,侵襲性真菌病指南把連續2 次 GM 試驗陽性作為微生物感染的標準),同時也要注意結合臨床癥狀、病史特點及其他檢查情況綜合分析。
G試驗是侵襲性真菌感染臨床診斷的指標,尤其是在診斷念珠菌血癥時,但G試驗和PCR檢測結果不能作為念珠菌感染的療效評估指標。GM試驗則可作為診斷及判斷療效的指標,尤其是對中性粒細胞缺乏宿主的侵襲性曲霉感染。G 試驗和 GM 試驗不能互相取代,但兩者聯合應用可以提高對侵襲性真菌病的診斷能力。
從上表也能看出:G試驗陽性,GM試驗可能為陰性,如念珠菌屬、鐮刀菌屬感染;G試驗陰性,GM試驗可能為陽性,如隱球菌屬感染。