Выявление LAM-антигена в моче - быстрый метод диагностики туберкулеза у больных ВИЧ-инфекцией

Резюме

LAM-ELISA - это новый метод лабораторной диагностики туберкулеза у ВИЧ-инфицированных пациентов, основанный на выявлении липоарабиноманнана 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, LAM-ELISA оказалась положительной в 25 % случаев.

Сочетанное использование теста LAM-ELISA 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.

Ключевые слова:LAM-антиген, LAM-ELISA, туберкулез, ВИЧ-инфекция

Инфекц. бол.: новости, мнения, обучение. 2014. № 2. С. 80-83.

Диагностика туберкулеза у больных ВИЧинфекцией, особенно на стадии выраженной ВИЧ-ассоциированной иммуносупрессии (число CD4+ -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) теряют свою чувствительность по мере прогрессирования иммуно дефицита [1-6]. В настоящее время наиболее чувствительными и специфичными методами выявления возбудителя туберкулеза являются молекулярногенетические [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 всегда 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 микобактерий - 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]. LAMантиген представляет собой липополисахарид клеточной стенки, специфичный для рода Mycobacterium [11, 12].

Выявление LAM-антигена проводят с помощью иммуноферментного анализа (LAM-ELISA). Набор для проведения LAM-ELISA состоит из 96 лунок, содержащих LAMспецифичные 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). Специ фичность 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 диссеминация 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 % (p<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].

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 ВИЧинфекцией [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 антиретровирусной 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 LАМ-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 LАМ-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 LAMантиген 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.

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 al. A molecular epidemiological assessment of extrapulmonary tuberculosis in San Francisco // Clin. Infect. Dis. - 2004. - Vol. 38. - P. 25-31.

3. Yang Z., Kong Y., Wilson F. et al. Identification of risk factors for extrapulmonary tuberculosis // Clin. Infect. Dis. - 2004. - Vol. 38. - P. 199-205.

4. Apers L., Mutsvangwa J., Magwenzi J. et al. 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 al. A comparative study on the reliability of the fluorescence microscopy and ZiehlNeelsen method in the diagnosis of pulmonary tuberculosis // East. Afr. Med. J. - 1993. - Vol. 70. - P. 263-266.

6. Levy H., Feldman C., Sacho H. et al. A reevaluation of sputum microscopy and culture in the diagnosis of pulmonary tuberculosis // Chest. - 1989. - Vol. 95. - P. 1193-1197.

7. Hamasur B., Bruchfeld J., Haile M. et al. 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 al. 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 al. 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. Flores L. L., Steingart K. R., Dendukuri N. et al. Systematic Review and Meta-Analysis of Antigen Detection Tests for the Diagnosis of Tuberculosis // Clinical and Vaccine Immunology. - 2011. - Vol. 18, N 10. - P. 1616-1627.

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., Molokovab E., Minjac F. et al. Detection of mycobacterial lipoarabinomannan with an antigencapture 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 al. 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. Patel 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. Bekker L.G. et al. Lipoarabinomannan in urine during tuberculosis treatment: association with host and pathogen factors and mycobacteriuria // BMC Infect. Dis. - 2012. - N 12. - P. 47.

20. Conesa-Botella A., Loembé M.M., Manabe Y.C. et al. Urinary lipoarabinomannan as predictor for the tuberculosis immune reconstitution inflammatory syndrome // J. Acquir. Immune Defic. Syndr. - 2011. - Vol. 58, N 5. - P. 463-468.

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Горелов Александр Васильевич
Академик РАН, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой инфекционных болезней и эпидемиологии НОИ «Высшая школа клинической медицины им. Н.А. Семашко» ФГБОУ ВО «Российский университет медицины» Минздрава России, профессор кафедры детских болезней Клинического института детского здоровья им. Н.Ф. Филатова ФГАОУ ВО Первый МГМУ им И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), заместитель директора по научной работе ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора (Москва, Российская Федерация)

Журналы «ГЭОТАР-Медиа»