Методы диагностики туберкулеза: обзор заболевания.

Введение

Методы диагностики туберкулеза

обзор заболевания

Туберкулез диагностируется путем обнаружения бактерий Mycobacterium tuberculosis в клиническом образце, полученном от пациента. Хотя другие исследования могут сильно указывать на туберкулез, они не могут его подтвердить. Полная медицинская оценка при подозрении на туберкулез (ТБ) должна включать сбор анамнеза, физикальный осмотр, рентгенографию органов грудной клетки и микробиологическое исследование (мокроты или другого соответствующего образца). Также могут потребоваться туберкулиновая проба, другие методы визуализации и рентгенологические исследования, а также хирургическая биопсия.

История болезни

В анамнезе отмечаются симптомы легочного туберкулеза: продуктивный, продолжительный кашель в течение трех и более недель, боль в груди и кровохарканье. Системные симптомы включают субфебрильную перемежающуюся лихорадку, озноб, ночную потливость, потерю аппетита, потерю веса, повышенную утомляемость и выделение мокроты, которая изначально слизистая, но затем становится гнойной. Другие аспекты анамнеза включают предшествующий контакт с туберкулезом, перенесенную инфекцию или заболевание, а также медицинские состояния, повышающие риск развития туберкулеза, такие как ВИЧ-инфекция. В зависимости от исследуемой популяции пациентов, от 20% до 75% случаев легочного туберкулеза могут протекать бессимптомно. Туберкулез следует подозревать у взрослых при наличии заболевания, похожего на пневмонию, которое сохраняется более трех недель, или при респираторном заболевании у относительно здорового человека, не поддающемся лечению обычными антибиотиками. Диагностика особенно затруднена у детей, поскольку у них чаще встречается внелегочный туберкулез и наблюдается меньшее количество микобактерий (пауцибациллярный туберкулез).

Физическое обследование

Для оценки общего состояния здоровья пациента проводится физикальный осмотр. Он не может быть использован для подтверждения или исключения туберкулеза. Однако некоторые признаки могут указывать на туберкулез. Например, наличие крови в мокроте, значительная потеря веса и обильное потоотделение по ночам могут быть связаны с туберкулезом. Классификация туберкулеза (класс от 0 до 5), применяемая в США, основана на патогенезе заболевания. Служба гражданства и иммиграции США использует дополнительную классификацию туберкулеза (класс А, В1 или В2) для иммигрантов и беженцев, разработанную Центрами по контролю и профилактике заболеваний (CDC). Программа уведомления о случаях класса B является важной стратегией скрининга для выявления вновь прибывших лиц с высоким риском туберкулеза.

Микробиологические исследования

Окончательный диагноз туберкулеза может быть установлен только путем выделения культуры Mycobacterium tuberculosis из образца, полученного от пациента (чаще всего мокроты, но также может включать гной, спинномозговую жидкость, биоптированный материал и т. д.). В случаях отсутствия спонтанного отхождения мокроты, можно индуцировать получение образца, обычно путем ингаляции небулизированного физиологического раствора или физиологического раствора с бронходилататором. Сравнительное исследование показало, что получение трех образцов мокроты является более чувствительным методом, чем три промывания желудка.

Альтернативный отбор проб

У пациентов, которые не могут предоставить образец мокроты, распространенными альтернативными источниками образцов для диагностики легочного туберкулеза являются промывные воды желудка, мазок из зева, бронхоскопия (с бронхоальвеолярным лаважем, промывными водами бронхов и/или трансбронхиальной биопсией) и тонкоигольная аспирация (транстрахеальная или трансбронхиальная). В некоторых случаях требуется более инвазивная процедура, такая как биопсия ткани при медиастиноскопии или торакоскопии.

Испытания на амплификацию нуклеиновой кислоты (NAAT)

Другие микобактерии также кислотоустойчивы. Если мазок положительный, ПЦР или генные зонды могут отличить M. tuberculosis от других микобактерий. Даже при отрицательном результате мазка мокроты туберкулез необходимо учитывать и исключать его только после получения отрицательных результатов посева. Тесты на амплификацию нуклеиновых кислот (НААТ) для туберкулеза – это гетерогенная группа тестов, использующих метод полимеразной цепной реакции (ПЦР), транскрипционно-опосредованную амплификацию (ТОА) или другие методы амплификации нуклеиновых кислот для обнаружения микобактериальной нуклеиновой кислоты. Эти тесты различаются по обнаруживаемой последовательности нуклеиновой кислоты и по своей точности. В 2000-х годах двумя наиболее распространенными коммерчески доступными тестами были Amplified Mycobacterium Tuberculosis Direct Test (MTD, Gen Probe) и Amplicor (Roche Diagnostics). В 2007 году систематический обзор НААТ, проведенный Программой оценки медицинских технологий NHS, пришел к выводу, что "точность тестов НААТ значительно выше при применении к респираторным образцам по сравнению с другими типами образцов. Хотя результаты не были статистически значимыми, тест MTD, по-видимому, показывает лучшие результаты, чем другие коммерчески доступные тесты". Обсервационное исследование, проведенное в 2007 году до и после внедрения теста MTD, показало, что его использование снижает количество случаев необоснованной терапии туберкулеза. В этом исследовании точность теста MTD составила: общая чувствительность – 92%, специфичность – 99%. У пациентов с положительным результатом мазка – высокая чувствительность 99%, специфичность 98%. У пациентов с отрицательным результатом мазка – низкая чувствительность 62%, но высокая специфичность 99%. В 2010 году тест Xpert MTB/RIF, еще один НААТ для туберкулеза, стал коммерчески доступным и, как заявило CDC в 2015 году, начал "революционизировать контроль над туберкулезом (ТБ), способствуя быстрой диагностике заболевания и лекарственной устойчивости. Тест одновременно обнаруживает комплекс Mycobacterium tuberculosis (MTBC) и устойчивость к рифампицину (RIF) менее чем за 2 часа. Для сравнения, для роста MTBC в стандартных культурах требуется от 2 до 6 недель, а для проведения стандартных тестов на лекарственную устойчивость – еще 3 недели".

Other mycobacteria are also acid fast. If the smear is positive, PCR or gene probe tests can distinguish M. tuberculosis from other mycobacteria. Even if sputum smear is negative, tuberculosis must be considered and is only excluded after negative cultures. Nucleic acid amplification tests (NAAT) for TB are a heterogeneous group of tests that use either the polymerase chain reaction (PCR) technique or transcription mediated amplification (TMA) or other forms of nucleic acid amplification methods to detect mycobacterial nucleic acid. These tests vary in which nucleic acid sequence they detect and vary in their accuracy. In the decade of the 2000s, the two most common commercially available tests were the amplified mycobacterium tuberculosis direct test (MTD, Gen Probe) and Amplicor (Roche Diagnostics). In 2007, a systematic review of NAAT by the NHS Health Technology Assessment Programme concluded that "NAAT test accuracy to be far superior when applied to respiratory samples as opposed to other specimens. Although the results were not statistically significant, the AMTD test appears to perform better than other currently available commercial tests." A 2007 before after observational study found that use of the MTD test reduced inappropriate tuberculosis therapy. The study found the accuracy of the MTD test as follows: Overall sensitivity 92%, specificity 99%. In Smear positive patients high sensitivity 99%, specificity 98%. In smear negative patients low sensitivity 62%, but high specificity 99%. In 2010 the Xpert MTB/RIF test, another NAAT for TB, became commercially available and, as the CDC said in 2015, it began "revolutionizing tuberculosis (TB) control by contributing to the rapid diagnosis of TB disease and drug resistance. The test simultaneously detects Mycobacterium tuberculosis complex (MTBC) and resistance to rifampin (RIF) in less than 2 hours. In comparison, standard cultures can take 2 to 6 weeks for MTBC to grow and conventional drug resistance tests can add 3 more weeks."

Культура

Существует множество видов микробиологических культур. Традиционно использовались среды Лёвенштейна-Йенсена (LJ), Киршнера или Миддлбрука (7H9, 7H10 и 7H11). Культивирование кислотоустойчивых бактерий (AFB) позволяет дифференцировать различные виды микобактерий, однако для получения окончательного результата может потребоваться от четырех до восьми недель. Более быстрые результаты обеспечивают новые автоматизированные системы, такие как MB/BacT, BACTEC 9000, VersaTREK и индикатор роста микобактерий в трубке (MGIT). Метод определения лекарственной чувствительности посредством микроскопического наблюдения может быть более быстрым и точным способом.

Анализы обнаружения липоарабиноманна (LAM)

В 2014 году тесты, основанные на обнаружении микобактериального антигена липоарабиноманна (LAM) в моче, появились как экспресс-тесты для диагностики туберкулеза (ТБ). Антиген LAM представляет собой липополисахарид, присутствующий в клеточных стенках микобактерий, который высвобождается из метаболически активных или дегенерирующих бактериальных клеток и, по всей видимости, обнаруживается только у людей с активным заболеванием туберкулезом. Тестирование на основе мочи имеет преимущества перед тестированием мокроты, поскольку мочу легко собирать и хранить, а также отсутствуют риски контроля инфекции, связанные со сбором мокроты. В 2015 году Всемирная организация здравоохранения рекомендовала использовать анализ Alere Determine TB LAM Ag для людей, живущих с ВИЧ, с количеством CD4 ниже 100 клеток/мкл, а также для лиц, определенных как тяжелобольные в соответствии с критериями ВОЗ (частота дыхания > 30 вдохов в минуту, температура тела > 39 °C, частота сердечных сокращений > 120 ударов в минуту или неспособность ходить самостоятельно). Эта рекомендация была основана на систематическом обзоре и метаанализе Cochrane, охватывавшем 12 поперечных или когортных исследований, которые показали относительно низкую общую чувствительность – 45% и специфичность – 92% по сравнению с микробиологическим референсным стандартом. Несмотря на ограниченную чувствительность, инициация лечения от ТБ на основании результатов теста снизила смертность у иммунокомпрометированных госпитализированных пациентов с ВИЧ. В 2019 году международный консорциум по исследованиям и разработкам, включающий Фонд инновационной диагностики (FIND), Fujifilm, Университет Кейптауна, Университет Ратгерса, Университет Альберты и Otsuka, финансируемый Глобальным фондом инновационных медицинских технологий (GHIT), завершил разработку и первое клиническое исследование экспресс-теста Fujifilm SILVAMP TB LAM для диагностики туберкулеза. По сравнению с анализом Alere Determine TB LAM Ag, тест Fujifilm SILVAMP TB LAM включает в себя новые моноклональные антитела, направленные на эпитоп 5-метилтио-D-ксилофуранозы (MTX), и технологию серебряного усиления для повышения диагностической чувствительности при сохранении высокой специфичности. Исследование 2019 года с участием 968 госпитализированных пациентов с ВИЧ показало, что тест Fujifilm SILVAMP TB LAM имеет на 28% более высокую чувствительность, чем Alere Determine TB LAM Ag, и Fujifilm SILVAMP TB LAM может диагностировать 65% пациентов с активным туберкулезом в течение 24 часов. По состоянию на 2020 год тест продемонстрировал высокую положительную прогностическую ценность (95,2%) у амбулаторных пациентов с отрицательным результатом на ВИЧ. В настоящее время проводятся масштабные проспективные исследования.

In 2014, tests based on the detection of mycobacterial lipoarabinomannan (LAM) antigen in urine emerged as point of care tests for tuberculosis (TB). LAM antigen is a lipopolysaccharide present in mycobacterial cell walls, which is released from metabolically active or degenerating bacterial cells and appears to be present only in people with active TB disease. Urine based testing have advantages over sputum based testing because urine is easy to collect and store, and lacks the infection control risks associated with sputum collection. In 2015, World Health Organization recommended the use of the Alere Determine TB LAM Ag assay for people with HIV and a CD4 count below 100 cells/μL and in those defined as seriously ill according to WHO criteria (respiratory rate >30 breaths per min, body temperature >39 °C, heart rate >120 beats per min, or unable to walk unaided). This recommendation was informed by a Cochrane systematic review and meta analysis of 12 cross sectional or cohort studies that showed a relatively low pooled sensitivity of 45% and specificity of 92% against a microbiological reference standard. Despite the limited sensitivity, test guided initiation of anti TB treatment reduced mortality in immunocompromised, hospitalized PLHIV. In 2019, an international R&D consortium including Foundation for Innovative New Diagnostics, Fujifilm, University of Cape Town, Rutgers University, University of Alberta and Otsuka funded by Global Health Innovative Technology Fund (GHIT) completed the development and a first clinical study of the Fujifilm SILVAMP TB point of care LAM assay. Compared with the Alere Determine TB LAM Ag assay, the Fujifilm SILVAMP TB LAM assay includes novel monoclonal antibodies directed towards the 5 methylthio d xylofuranose (MTX) epitope and a silver amplification technology to enable higher diagnostic sensitivity at high specificity. A 2019 study with 968 HIV+ hospital inpatients found the Fujifilm SILVAMP TB LAM test to have a 28% higher sensitivity than the Alere Determine TB LAM Ag and the Fujifilm SILVAMP TB LAM could diagnose 65% of patients with active TB within 24 h. As of 2020, the test showed a high positive predictive value (95.2%) in HIV negative outpatients. Large prospective studies are on the way.

Транскриптомный ответ хозяина, оценка полигенного риска

В 2022 году в исследовании сообщалось об использовании экспресс-теста для триажа, выполняемого по капле крови из пальца, разработанного компанией Cepheid, для выявления экспрессии 3 генов матричной РНК (мРНК) в ответ на туберкулез. Тест Xpert MTB Host Response рассчитывал полигенный индекс риска на основе уровней экспрессии генов, кодирующих гуанолат-связывающий белок 5 [GBP5], фосфатазу двойной специфичности 3 [DUSP3] и фактор, подобный Krüppel 2 [KLF2], для дифференциальной диагностики активного туберкулеза и других заболеваний.

Аденозиндеаминаза

В 2007 году систематический обзор аденозиндеаминазы, проведенный Программой оценки медицинских технологий NHS, пришел к выводу: "Нет доказательств, подтверждающих использование тестов на АДА для диагностики легочного туберкулеза. Однако имеются существенные доказательства, подтверждающие их применение при анализе плевральной жидкости для диагностики плеврального туберкулеза, где наблюдалась очень высокая чувствительность, и в меньшей степени – для туберкулезного менингита. При обоих заболеваниях – плевральном туберкулезе и туберкулезном менингите – тесты на АДА демонстрировали более высокую чувствительность, чем любые другие тесты". Если пластырь обнаружит этот выделяемый бактериями белок, кожа вокруг покраснеет. Недавнее исследование показало, что "крысы повысили выявляемость детского туберкулеза на 67,6%", и что обучение этих животных может помочь решить текущие проблемы, связанные с диагностикой этого заболевания у детей.