胸水宏基因二代测序技术对于炎性胸腔积液的诊断价值
摘要
关键词
宏基因组;二代测序;胸腔积液;结核性胸膜炎;病原体;常规微生物检测
正文
胸腔积液常常由胸膜病变引起,在临床上较为常见。炎性胸腔积液包括结核性胸膜炎及类肺炎性胸腔积液。结核性胸膜炎是由结核分枝杆菌侵犯胸膜引发的迟发变态反应,2018年我国对结核并重新分类,将结核性胸膜炎归为第5型肺结核。我国结核发病率及死亡率位居所有传染病首位,为全球第二位[1]。控制结核病的关键环节是控制传染源,因此结核患者的早发现、早诊断显得尤为重要。目前结核性胸膜炎诊断的“金标准”仍是菌种鉴定为结核分枝杆菌,但培养周期长,约4-6周,阳性率低,培养的灵敏度只有20%-30%[2][3],对临床早期诊断价值有限。胸水涂片抗酸染色法简便、快捷,但阳性率亦低,只有10%-20%[4]。胸腔积液腺苷脱氨酶(adenosine deamianse,ADA)是一种与机体细胞免疫活性有关的嘌呤代谢酶,是临床常用的诊断结核性胸膜炎的重要指标[5]。实时PCR可同时检测结核分枝杆菌/利福平耐药实时荧光定量核酸扩增检测(Xpert MTB/RIF)分析法,以及测分支杆菌抗原抗体,但这些抗体具有不同敏感性及假阳性、假阴性[6]。近年来,随着宏基因二代测序(metagenome next-generation sequencing,mNGS)不断发展与成熟,为感染性疾病的治疗提供了新的途径[7-10]。本研通过对胸腔积液进行腺苷脱氨酶(adenosine deamianse,ADA)、结核分枝杆菌/利福平耐药实时荧光定量核酸扩增检测(Xpert MTB/RIF)、宏基因二代测(metagenome next-generation sequencing,mNGS)检测,评价各项指标的灵敏度和特异度,评价其对于炎性胸腔积液的诊断效能。
1资料与方法
1.1. 研究目的
探讨结核分枝杆菌/利福平耐药基因(X-pert)、腺苷脱氨酶(ADA)、宏基因二代测序(mNGS)检测胸腔积液对炎性胸腔积液的诊断价值。
1.2. 研究对象
选取2023年1月—2024年1月黑龙江省医院呼吸与危重症医学科收治的50例炎性胸腔积液患者为研究对象,其中确诊为结核性胸膜炎患者22例(结核性胸膜炎组),非结核胸膜炎患者28例(非结核胸膜炎组)。收集2组患者的胸腔积液,分别送检结核分枝杆菌/利福平耐药基因(X-pert)、腺苷脱氨酶(ADA)、宏基因二代测序(mNGS)等检测。本研究通过黑龙江省医院伦理委员会批准。
患者基线资料详细参照表1。
表1 两组患者基线资料对比详情
项目类别 | 例数 | 性别 | 年龄(岁) | 住院时间(d) | SOFA分数(分) | |
男性 | 女性 | |||||
结核性胸膜炎组 | 22 | 13 | 9 | 66.36±2.51 | 14.25±0.26 | 5.24±1.51 |
非结核胸膜炎组 | 22 | 14 | 8 | 66.29±2.94 | 14.27±0.51 | 5.39±1.26 |
t/X2 | 0.524 | 0.251 | 0.264 | 0.395 | ||
P | >0.05 | >0.05 | >0.05 | >0.05 |
结核性胸膜炎诊断标准[11]: 急性或亚急性起病,具有结核中毒症状的渗出性胸腔积液患者排除其他疾病且满足以下条件之一者即可诊断:(1)胸腔积液腺苷脱氨酶( ADA)>40 U/L; (2)胸腔积液半巢式全自动实时荧光定量聚合酶链反应(PCR) 检测( Xpert)或mNGS检出结核杆菌; (3)肺部CT检查结果提示结核病变,痰液或肺泡灌洗液( BALF)结核杆菌DNA检测结果为阳性。
结核性胸膜炎纳入标准:(1)有低热、盗汗、乏力、消瘦等结核中毒症状; (2)超声提示胸腔积液, 胸部CT伴或不伴结核病变; (3)胸水化验是以单核细胞为主的渗出液,ADA≥40 U/L;(4)抗痨治疗有效,胸水明显吸收;(5)胸膜活检有典型结核病变( 如结核性肉芽肿或干酪样病变)。
非结核性胸腔积液纳入标准:(1)肺炎旁积液,经检查细菌学培养、影像学及疗效等证实;(2)胸腔积液,病理细胞学检查或胸膜组织病理学检查明确肿瘤;(3)胸腔积液为渗出液,涂片及结核分枝杆菌培养阴性,根据临床表现、实验室、影像学及疗效等证实。
排除标准: 上述患者诊断均依据相关诊断标准[12],同时排除人类免疫缺陷病毒感染、妊娠、自身免疫系统疾病、有免疫抑制剂用药史、其他脏器疾病终末期及血性胸腔积液。
1.3 方法
1.3.1 ADA 检测
取2-3ml胸腔积液置于无菌管中,送检本院检验科,离心5min后,取上清液,吸入样本杯上机进行检测。检测仪采用德国西门子全自动生化仪和迈克生物股份有限公司试剂盒,按试剂盒说明书,参考值≥40U/L为阳性,<40U/L为阴性。
1.3.2 Xpret 检测
取1ml胸腔积液送检金域医学检测,离心15min,弃上清,加入2ml处理液后置入基因平台内自动运行。2 h后自动读取利福平的耐药结果与结核分枝杆菌检测结果。Xpert 结果判读: 循环次数(CT) <16为结核杆菌高检出; CT在16 ~22为结核杆菌中检出,CT在22~28为结核杆菌低检出; CT在28~38为结核杆菌极低检出; CT>38为结核杆菌未检出(阴性)。
1.3.3 mNGS检测mNGS检测
取5ml胸腔积液送检迪飞医学检测:通过提取临床样本中的核酸序列,构建测序文库,对样本中核酸序列进行测序,再通过微生物专用数据库进行比对分析,经过智能化算法获得疑似致病微生物的种属信息,提供报告参数。mNGS 结果判读: 至少1个片段映射到种或属水平时即为阳性。
1.4统计学处理
采用SPSS23.0软件进行统计学分析。符合正态分布的计量资料以x±s表示,组间比较采用t检验。计数资料以百分率的形式表示,组间比较采用卡方检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1不同检测方法水平比较
表2 mNGS与常规检查阳性率比较
组别 | n | 阳性例/率 | ||
ADA 检测 | Xpret 检测 | mNGS检测 | ||
结核性胸膜炎组 | 22 | 16(72.72) | 8(36.36) | 19(86.36) |
非结核性胸膜炎组 | 28 | 5(17.85) | 0(0.00) | 0(0.00) |
2.2不同检测方法诊断价值比较
胸腔积液患者mNGS单独检测的灵敏度( 86.36%) >ADA(72.72%)> Xpert(36.36%) 差异有统计学意义(χ2 =29.880,5.277;P<0.05);mNGS单独检测的特异度(100.00%)和Xpret单独检测的特异度(100.00%)均高于ADA单独检测特异度(84.84%)差异有统计学意义(χ2 =11.042,11.042,17.473,17.473; P<0.05)。详细见表3。
表3 mNGS与常规检测方法效能比较
灵敏度/% | 特异度/% | 阳性预测值/% | 阴性预测值/% | |
ADA 检测 | 16/22(72.72) | 28/33(84.84) | 16/21(76.19) | 28/34(82.3) |
Xpret 检测 | 8/22(36.36) | 28/28(100) | 8/8(100) | 28/42(66.67) |
mNGS检测 | 19/22(86.36) | 28/28(100) | 19/19(100) | 28/31(90.3) |
3 讨论
Xpert 检测为核酸扩增检测方法,可在2 h内检测出标本是否存在结核分枝杆菌 DNA 和 利福平耐药相关基因,使获得结核病细菌学证据的时间大大缩短,具有较高价值[13],Akhter 等[14]应用Xpert技术对134例结核性胸膜炎患者检测灵敏度为52.2%,特异度为100.00%。本研究结果显示Xpert检测对于结核性胸膜炎灵敏度仅为 36.36%,低于之前的研究,特异度为100.00% 符合上述研究,分析可能的原因为胸腔积液中结核分枝杆菌负荷量低[15],如发生rpoB基因利福平耐药区RRDR突变的细菌负荷量低有关,而且当低于检测最低限时,也会出现假阴性。提示 Xpert检测对结核性胸膜炎灵敏度低。
ADA是一种与机体细胞免疫活性有密切关系的核酸代谢酶,在淋巴细胞中分布最高,是目前临床诊断结核性胸膜炎的常规检测项目。Mollo[16]等研究显示,胸腔积液ADA诊断结核性胸膜炎的灵敏度为 88.0%~100.0%,特异度为81.0%~97.0%。本研究ADA灵敏度72.72%,特异度84.84%,非结核性胸膜炎组5例假阳性,恶性肿瘤,类风湿性关节炎等疾病也可能引起ADA升高。
mNGS 不基于培养,直接从环境/临床样本中提取全部微生物的核酸,利用基因组学的方法研究环境/样本中所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能,可广泛分析临床样本中微生物组( 细菌、真菌、病毒、结核等) 的高通量测序方法。该技术可准确检测出标本中的 MTB[17-18],本研究显示mNGS的灵敏度86.36%,特异性100%,显著高于ADA检测和Xpert检测方法。
综上所述,mNGS作为单一检测项目使用,诊断结核性胸膜炎的敏感度,特异度,阳性预测值及阴性预测值均高于ADA检测和Xpert检测方法,对于炎性胸腔积液的诊断不失为一种高效的诊断方法,值得临床进一步推广使用。
参考文献
[1]龙思萍,刘志礼,黄山虎等.宏基因二代测序在脊柱感染诊治中的应用进展[J].实用医学杂志,2024,40(01):119-122+128.
[2]夏晶,蒋军红,赵晔等.宏基因二代测序技术在异基因造血干细胞移植后结核分枝杆菌感染中的应用[J].临床血液学杂志,2024,37(01):41-45.
[3]高陆,任娜娜,刘宝茹等.宏基因二代测序在造血干细胞移植治疗疑难危重感染性血液病中的临床价值[J].遵义医科大学学报,2023,46(12):1190-1195.
[4]王雁,陈亚军,彭智宇等.基于二代测序技术的韶关市大规模人群地中海贫血基因筛查分析[J].热带医学杂志,2023,23(12):1696-1698.
[5]宋平平,王艳,王子繁等.宏基因二代测序诊断矽肺合并瘰疬分枝杆菌感染病例分析[J].中国工业医学杂志,2023,36(06):505-507.
基金项目:黑龙江省卫生健康委科研项目“胸水宏基因组二代测序对炎性胸腔积液的诊断价值研究”(编号:20220303020751)
作者简介:王文秀(1989.02-),女,汉族,山东临沂人,硕士研究生学历,主治医师,主要从事呼吸与危重症医学科方面的工作。
通信作者:张敏(1965.03-),女,回族,黑龙江哈尔滨人,硕士研究生学历,主任医师,主要从事呼吸与危重症医学科方面的工作。
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