Пределы тестов на бактериальные инфекции: почему результаты анализов не могут рассматриваться изолированно

Содержание

• Ключевые моменты
• Введение: почему это исследование важно
• Как проводился этот обзор
• Основы бактериальной серологии: как работают тесты на антитела
• Предупреждение по сифилису: предостерегающий пример из медицинской истории
• Исторические перекрестные реакции: когда тесты указывают на неверную бактерию
• ПЦР-тестирование: мощный инструмент со скрытыми рисками
• Насколько надежны эти тесты на самом деле?
• Клинические последствия: что это означает для пациентов
• Ограничения данного обзора
• Рекомендации для пациентов
• Часто задаваемые вопросы
• Информация об источнике

Ключевые моменты

• Серологические тесты на бактерии, включая болезнь Лайма, часто дают перекрестные реакции, что приводит к ложноположительным результатам.
• ПЦР выявляет ДНК, но не позволяет определить, живы ли бактерии или они мертвы.
• Результаты анализов должны интерпретироваться с учетом клинических симптомов и эпидемиологического контекста.
• Раннюю болезнь Лайма с сыпью в виде «бычьего глаза» следует лечить, не дожидаясь результатов лабораторных тестов.
• Используйте только аккредитованные диагностические лаборатории для людей, а не ветеринарные или непроверенные сервисы.

Введение: Почему это исследование важно

Болезнь Лайма является одной из самых противоречивых инфекций в современной медицине. В настоящее время диагноз ставится на основе серологии — косвенного диагностического метода, который выявляет антитела в крови, а не обнаруживает сами бактерии. Это связано с тем, что бактерии, вызывающие болезнь Лайма, из комплекса Borrelia burgdorferi sensu lato, крайне трудно вырастить в лабораторной культуре. Они также появляются в кровотоке лишь на короткое время на самой ранней стадии инфекции — явление, называемое «высокотранзиторной бактериемией» [1].

Единственным прямым диагностическим методом, который может быть полезен (при определенных образцах, таких как биопсия кожи или аспираты), является ПЦР (полимеразная цепная реакция) — метод, усиливающий и обнаруживающий бактериальную ДНК. В данном обзоре, опубликованном в журнале Médecine et maladies infectieuses в 2019 году, подробно описаны основные ограничения как серологических тестов, так и ПЦР-диагностики бактериальных инфекций на примерах из недавней истории микробиологии.

Авторы подчеркивают, что текущие споры о диагностике болезни Лайма освещают гораздо более широкую проблему: актуальность и надежность диагностических инструментов для всех бактериальных инфекций. Понимание этих ограничений важно, поскольку неверный результат теста может привести к ненужному лечению, пропуску диагноза или ложному чувству уверенности.

Как проводился этот обзор

Это обзорная статья, а не новое клиническое исследование. Авторы — К. Эльдэн, П. Парола и Д. Рауль из Института инфекционных заболеваний IHU-Méditerranée Infection при Университете Экс-Марсель (Франция) — систематически изучали исторические и современные примеры диагностических трудностей в микробиологии. Они опирались на опубликованные клинические случаи, предыдущие исследовательские работы и задокументированные эпизоды из медицинской истории, когда серологическое или ПЦР-тестирование давало вводящие в заблуждение результаты.

Обзор охватывает более века медицинских данных: от эпидемии сыпного тифа 1916 года во время Первой мировой войны до современных исследований серопревалентности болезни Лайма среди французских лесников, опубликованных в 2016 году. Такой исторический подход позволяет авторам продемонстрировать, что описанные ими ограничения не являются теоретическими — они приводили к реальным диагностическим ошибкам на протяжении всей современной медицинской истории.

Понимание бактериальной серологии: как работают тесты на антитела

Бактериальная серология фундаментально отличается от вирусной серологии. Вирусы обладают высокой генетической изменчивостью, что означает выработку ими специфических и редких белков с крайне низким риском перекрестных реакций. Бактерии же устроены иначе. Они разделяют пул общих генов — особенно генов, кодирующих рибосому (белок-синтезирующий аппарат клеток) и гены, кодирующие белки теплового шока (белки, вырабатываемые в ответ на стресс), к которым человеческая сыворотка естественно реагирует [6].

Кроме того, компоненты клеточной стенки бактерий, называемые пептидогликаном и липополисахаридом, связаны с многочисленными перекрестными реакциями. Это означает, что антитела, выработанные против одного типа бактерий, могут ошибочно связываться с другим типом бактерий из-за наличия схожих молекулярных структур.

Для инфекций, которые можно диагностировать только с помощью серологии, эти перекрестные реакции создают постоянные трудности интерпретации. Как отмечают авторы, «история микробиологии предлагает несколько примеров бактериальной серологии, основанной на перекрестных реакциях». Хотя серологическое тестирование все еще может способствовать диагностике при интерпретации в сочетании с клиническим контекстом, эти внутренние ограничения означают, что бактериальная серология «несовершенна и всегда будет несовершенной».

Предупреждение о сифилисе: поучительная история из медицинской истории

Сифилис, вызываемый бактерией Treponema pallidum (спирохетой, похожей на Borrelia), является одним из самых показательных примеров опасений, связанных с ненадежностью серологических тестов. Оригинальный серологический тест на сифилис, известный как «проба Вассермана», основывался на обнаружении вещества под названием человеческий кардиолипин [2]. Этот тест был положительным во многих ситуациях, отличных от реальной инфекции сифилисом — и мог быть положительно-реактивным лишь временно — во время беременности, вирусных инфекций, паразитарных инфекций и аутоиммунных заболеваний [3-5].

Последствия были серьезными. Между Первой и Второй мировыми войнами врачи считали, что несовместимость резус-фактора между матерью и ребенком (несовпадение группы крови, которое может вызвать осложнения при беременности) на самом деле было вызвано врожденным сифилисом с серопозитивной или серонегативной реакцией. Это заблуждение возникло напрямую из-за частых ложноположительных результатов пробы Вассермана. Как отмечают авторы, «нетрепонемальные серологические тесты, используемые для диагностики сифилиса, всегда lacked специфичности».

Еще в 1980-х годах команда авторов и другие исследователи продемонстрировали существование перекрестных реакций среди всех спирохет, особенно между возбудителями сифилиса, лептоспироза и инфекций Borrelia [6]. Они обнаружили, что перекрестная реакция между Borrelia и T. pallidum может быть частично предотвращена путем предварительного абсорбирования сыворотки трепонемой Райтера (непатогенным штаммом, который можно культивировать в лаборатории) [7]. Команда регулярно использовала этот этап предварительной абсорбции перед проведением серологии на болезнь Лайма, чтобы избежать перекрестных реакций с другими спирохетами [8].

Разработка подтверждающей техники иммуноблоттинга (вестерн-блота) (более детального теста, выявляющего антитела к специфическим бактериальным белкам) была связана с лучшей специфичностью [9,10]. Однако даже иммуноблоттинг (вестерн-блот) не может различить виды Borrelia, вызывающие рецидивирующую лихорадку, и те, что вызывают болезнь Лайма [11]. Это различие имеет клиническое значение, поскольку заболевания требуют разных подходов к лечению.

Исторические перекрестные реакции: когда тесты указывают на неверные бактерии

Авторы приводят несколько ярких исторических примеров, когда перекрестные реакции приводили к неверным диагностическим выводам и даже целым теориям заболеваний, построенным на ложных результатах тестов.

Тест Вейля-Феликса и сыпной тиф

В 1916 году, во время крупных эпидемий сыпного тифа, вызванных Первой мировой войной, исследователи Эдмунд Вейль и Артур Феликс разработали серологический тест, основанный на открытии того факта, что сыворотка пациентов с сыпным тифом перекрестно реагировала с бактериями рода Proteus [12]. Лишь в 1940-х годах были разработаны серологические тесты на основе антигенов Rickettsia (истинных возбудителей сыпного тифа).

Тем не менее, на протяжении многих лет — и до сих пор в таких странах, как Индия — тест Вейля-Феликса оставался в употреблении, при этом специфические штаммы Proteus использовались в качестве прокси для различных риккетсиозов [13-15]:

• OX19 (Proteus vulgaris): перекрестно реагирует с видами Rickettsia группы сыпного тифа
• OX2 (Proteus vulgaris): перекрестно реагирует с видами Rickettsia группы пятнистой лихорадки
• OXK (Proteus mirabilis): перекрестно реагирует с Orientia tsutsugamushi

Липополисахариды бактерий Proteus ответственны за эти перекрестные реакции, причем не только с видами Rickettsia, но и с видами Legionella [14-16].

Микроагглютинационный тест Гируда: ложные убеждения и ошибки диагностики

Еще один пример из области исследований видов Rickettsia. Микроагглютинационный тест, разработанный Гирудом в 1940-х годах [17], имел очень низкую специфичность и давал множество ложноположительных результатов — по сообщениям Эдлингера и Рауля [18,19], до 25–30% результатов были ложноположительными.

Этот метод привел нескольких авторов к убеждению, что заболевания без установленной причины на самом деле являются риккетсиозными инфекциями. К ним относились:

• рассеянный склероз
• Васкулит (воспаление кровеносных сосудов), включая болезнь Бюргера (редкое заболевание кровеносных сосудов кистей рук и стоп)
• Шизофрения
• "Тетания" (состояние непроизвольных мышечных спазмов)

Этот метод был отвергнут во Франции из-за его низкой специфичности, но он все еще используется в некоторых регионах мира, таких как Южная Африка, где некоторые специалисты утверждают, что виды Rickettsia ответственны за такие синдромы, как хроническая усталость и фибромиалгия [25]. Авторы отмечают это как сохраняющуюся проблему.

Современные данные о перекрестных реакциях

Эти перекрестные реакции — не просто историческая curiosities; они были измерены в современных исследованиях. Муссо и коллеги продемонстрировали, что до 35% пациентов с инфекцией Coxiella burnetii (болезнь Ку) имели перекрестную реакцию с Legionella micdadei, что могло привести к неверному определению поражения легких [26]. Другое исследование показало, что сыворотка пациентов с персистирующей инфекцией C. burnetii была положительной на Bartonella henselae в 50% случаев, как выявлено серологически [27]. Эти перекрестные реакции снова в основном обусловлены общими белками и антигенами липополисахаридов.

ПЦР-тестирование: мощный инструмент со скрытыми подводными камнями

ПЦР-тестирование, которое усиливает и обнаруживает бактериальную ДНК, внесло значительный вклад в развитие человеческой микробиологии. Однако, как и любой диагностический тест, оно несет риски как ложноположительных, так и ложноотрицательных результатов.

Проблема контаминации

Ложноположительные результаты могут возникать из-за неспецифической амплификации загрязнителей окружающей среды или, в лабораториях, проводящих рутинные ПЦР-тесты, ранее амплифицированных продуктов, которые остаются в рабочем пространстве. Именно поэтому лаборатории, выполняющие такие тесты, должны соответствовать определенным требованиям сертификации.

Во Франции для всех коммерциализированных тестов требуется внешняя валидация со стороны референс-центров по инфекционным заболеваниям [28]. Эти референс-центры обладают обширными коллекциями образцов и идеально документированными материалами, включая образцы с различных стадий заболевания и от «здоровых» пациентов без данного заболевания. Лаборатории, выполняющие медицинские диагнозы, также должны получить сертификацию COFRAC — это агентство обладает монополией на оценку процедур во французских медицинских лабораториях. Эта сертификация теперь обязательна как в частном, так и в государственном секторах, и каждый этап процедуры, каждый реагент и каждая техника должны быть валидированы. Положительные и отрицательные контрольные образцы должны выполняться с каждым запуском теста.

Проблема ветеринарных лабораторий

Авторы поднимают важный вопрос безопасности пациентов: у некоторых пациентов, которые «меняют врачей» в поисках диагноза, их образцы тестируются — иногда по рецепту врача — в ветеринарных лабораториях. Эти лаборатории не обязаны соблюдать обязательства и требования сертификации, необходимые для диагностики человека. Результаты таких лабораторий поэтому ненадежны.

Эти биологические результаты обычно не информируют пациента о:

• Использованной технике тестирования
• Выполнялись ли положительные и отрицательные контрольные образцы
• Конкретном примененном методе

Авторы четко заявляют: «Такая практика не может быть принята в диагностике инфекционных заболеваний у людей».

Вопрос жизнеспособности: означает ли обнаруженная ДНК наличие живых бактерий?

Помимо ложноположительных результатов и технического качества, ПЦР-диагностика поднимает фундаментальный вопрос: о жизнеспособности микроорганизмов, чья ДНК обнаружена в тканях — и имеет ли эта ДНК какое-либо клиническое значение.

Команда авторов описала случай эндокардита, вызванного Streptococcus pneumoniae (инфекцией сердечных клапанов), при котором ПЦР оставалась положительной для S. pneumoniae на ткани сердечного клапана через семь лет после эпизода эндокардита, хотя пациент был клинически излечен [29]. Аналогичный случай был описан с эндокардитом, вызванным Streptococcus mutans, с положительной ПЦР на ткани сердечного клапана через 31 месяц после эпизода [30].

Оба случая поднимают вопрос о остаточной бактериальной ДНК, которая сохраняется без какого-либо особого значения. Несколько исследований in vitro также продемонстрировали, что ДНК бактерий, убитых ультрафиолетовыми лучами, кипящей водой, кислотой или автоклавированием (стерилизацией), все еще может быть обнаружена с помощью ПЦР. То же самое, вероятно, верно и для тканей живых организмов [29].

В частности, для болезни Лайма авторы подчеркивают, что исследования, пытающиеся продемонстрировать персистирующую инфекцию Borrelia, основываясь исключительно на обнаружении ПЦР — без каких-либо специфических клинических признаков — не могут доказать существование активной инфекции. Мертвая бактериальная ДНК может сохраняться в течение многих лет, давая положительный результат ПЦР, который не имеет клинической значимости.

Насколько надежны эти тесты на самом деле?

Как можно оценить «надежность» теста? Авторы объясняют, что врачи обычно говорят о «производительности» теста, характеризующейся его чувствительностью (насколько хорошо тест обнаруживает заболевание, когда оно действительно присутствует) и специфичностью (насколько хорошо тест избегает ложноположительных результатов, когда заболевание отсутствует).

Однако полезность теста в реальной клинической практике зависит от другого фактора: прогностической ценности. Она определяется внутренними характеристиками теста (чувствительностью и специфичностью) и вероятностью наличия заболевания до выполнения теста (распространенностью заболевания в популяции пациента).

Диагноз болезни Лайма не основывается исключительно на результате серологического теста или ПЦР-теста. Клинические и эпидемиологические характеристики — такие как история путешествий, воздействие клещей и физические симптомы — должны учитываться при интерпретации теста. Авторы отмечают, что это верно «для болезни Лайма, но также и для любого другого заболевания».

Два примера иллюстрируют этот принцип:

Пример 1: Положительная серология у пациента, который не представляет никаких объективных кожных поражений, указывающих на болезнь Лайма (таких как характерная сыпь в виде «бычьего глаза», называемая мигрирующая эритема), и который не живет и не путешествовал в эндемичный район, имеет прогностическую ценность, близкую к нулю. Это означает, что результат теста, хотя технически положительный, по сути бессмысленен без поддерживающего клинического и географического контекста.

Пример 2: При проведении серопревалентных исследований среди лиц, сильно подверженных воздействию заболевания, — например, лесников, проживающих в Эльзасе (Франция), — у до 14% из них может выявляться положительная серология без каких-либо признаков болезни [31]. Доля людей, у которых развивается болезнь Лайма после контакта с Borrelia burgdorferi, варьируется, однако наличие бактерии не обязательно приводит к развитию заболевания у 100% лиц после укуса клеща.

Клинические последствия: что это означает для пациентов

Основной вывод данного обзора заключается в том, что биологические результаты нельзя интерпретировать изолированно. Для интерпретации биологических данных необходимо учитывать клиническую картину пациента. Это относится как к болезни Лайма, так и ко всем другим бактериальным инфекциям.

Для пациентов из этого следуют несколько важных выводов:

• Положительный результат теста на антитела не обязательно означает активную инфекцию. Он может отражать перенесенную в прошлом инфекцию, перекрестную реакцию с другой бактерией или (в группах высокого риска) воздействие без развития заболевания.
• Положительный результат ПЦР не обязательно означает наличие живых бактерий. Мертвые бактерии могут оставлять обнаруживаемую ДНК на месяцы и даже годы.
• Проведение тестирования в неквалифицированных лабораториях может давать ненадежные результаты. Лаборатории, выполняющие диагностические тесты для людей, должны соответствовать строгим стандартам сертификации (например, COFRAC во Франции); результаты из ветеринарных лабораторий или неаккредитованных учреждений нельзя считать достоверными.
• При ранней острой форме болезни Лайма наибольшее значение имеет клиническая картина. Авторы отмечают, что ранние острые инфекции имеют четко определенные клинические характеристики и «поэтому должны лечиться без биологической диагностики». Это означает, что характерная сыпь в виде мишени достаточна для постановки диагноза и начала лечения болезни Лайма — не нужно ждать результатов лабораторных тестов.

Ограничения данного обзора

Авторы признают, что вопрос о субъективных симптомах — таких как усталость, боль и когнитивные нарушения — у людей с укусами клещей и/или у тех, кто никогда не переносил подтвержденную болезнь Лайма, «не может быть решен на основе текущих медицинских и научных знаний». Это честное признание того, что остаются значительные пробелы в знаниях.

Однако они подчеркивают, что никакие данные современной литературы не указывают на то, что виды Borrelia burgdorferi sensu lato играют роль в возникновении хронических субъективных симптомов. История микробиологии показывает, что аналогичные утверждения выдвигались и в отношении других внутриклеточных бактерий (например, видов Rickettsia) на основе ненадежных серологических тестов — и эти утверждения в конечном итоге были опровергнуты после разработки более совершенных методов диагностики.

Рекомендации для пациентов

На основе данного обзора пациентам следует учитывать следующие практические рекомендации:

1. Если у вас есть классическая сыпь при болезни Лайма (мигрирующая эритема), обратитесь за лечением незамедлительно. Согласно авторам, ранняя острая форма болезни Лайма имеет четко определенные клинические характеристики и должна лечиться без ожидания результатов биологической диагностики. Не откладывайте лечение ради лабораторных тестов.
2. Если вы получили положительный результат серологического теста, обсудите с врачом, как он соотносится с вашими симптомами. Положительный результат теста на антитела сам по себе, особенно при отсутствии объективных признаков заболевания или воздействия в эндемичном регионе, может иметь прогностическую ценность, близкую к нулю.
3. Убедитесь, что ваши тесты выполняются в аккредитованной лаборатории. Во Франции это означает лабораторию с сертификацией COFRAC. В других странах уточните стандарты аккредитации лабораторий. Избегайте ветеринарных лабораторий и сервисов прямых продаж потребителям, которые не соответствуют стандартам диагностики для людей.
4. Понимайте ограничения тестирования методом ПЦР. Положительный результат ПЦР не говорит о том, живы ли бактерии. ДНК мертвых бактерий может сохраняться в течение лет после выздоровления (как показано в случаях с клапанами сердца).
5. Относитесь с осторожностью к диагнозам, основанным исключительно на результатах лабораторных тестов. И серология, и ПЦР должны интерпретироваться в контексте вашей клинической картины (симптомы, объективные данные осмотра) и эпидемиологической ситуации (место проживания, история путешествий, контакт с клещами).
6. Если у вас сохраняются симптомы после укуса клеща без подтвержденной болезни Лайма, знайте, что это все еще нерешенная проблема. Авторы указывают, что современная наука не может разрешить вопрос этих субъективных проявлений — но они также подчеркивают, что нет доказательств того, что виды Borrelia вызывают их.

Часто задаваемые вопросы

Может ли положительный результат анализа на антитела к болезни Лайма быть ошибочным?

Да. Анализы на антитела к болезни Лайма могут давать ложноположительные результаты, поскольку многие бактерии имеют общие белки и структуры. Ваша иммунная система может вырабатывать антитела, реагирующие сразу на несколько видов бактерий. Положительный результат может отражать перенесенную инфекцию, контакт с возбудителем без развития заболевания или перекрестную реакцию с другой бактерией. Врачи должны интерпретировать его с учетом ваших симптомов и истории контактов.

Нужно ли мне сдавать анализ на болезнь Лайма, если у меня появилась сыпь в виде мишени?

Согласно обзору, ранняя острая болезнь Лайма имеет четко определенные клинические проявления, такие как характерная сыпь мигрирующая эритема, и должна лечиться без ожидания результатов лабораторных тестов. Для диагностики ранней инфекции достаточно клинической картины. Задерживать лечение ради получения результатов анализов не рекомендуется. При появлении сыпи после укуса клеща обязательно своевременно обратитесь к врачу.

Почему врачи учитывают место вашего проживания и историю поездок при интерпретации положительного результата теста на болезнь Лайма?

Прогностическая ценность теста зависит от вероятности наличия заболевания до его проведения. Если у вас нет объективных признаков болезни Лайма и не было контакта в эндемичном регионе, прогностическая ценность положительного серологического результата может быть близка к нулю. Даже среди лесников с высоким уровнем экспозиции в Эльзасе до 14% имели положительные результаты серологии без каких-либо признаков заболевания.

Надежны ли результаты ветеринарных лабораторий для диагностики инфекций у людей?

Нет. Ветеринарные лаборатории не обязаны соблюдать те же стандарты сертификации и контроля качества, что и диагностические лаборатории для людей. Их результаты могут не содержать информации об использованной технике, о том, проводились ли контрольные положительные и отрицательные пробы, или о применяемом методе. Авторы указывают, что такие практики недопустимы при диагностике инфекционных заболеваний у людей.

Может ли положительный результат ПЦР на болезнь Лайма означать, что у меня активная инфекция?

Не обязательно. Положительный результат ПЦР указывает только на наличие бактериальной ДНК, но не говорит о том, живы ли бактерии. Исследования, пытающиеся доказать персистирующую инфекцию боррелия Бургдорфера исключительно на основе обнаружения ПЦР без специфических клинических признаков, не могут подтвердить активную инфекцию. ДНК погибших бактерий может сохраняться в тканях годами, поэтому результаты ПЦР должны интерпретироваться вместе с клиническими данными.

Что мне делать, если у меня сохраняются симптомы после укуса клеща, но болезнь Лайма не подтверждена?

Это все еще нерешенный вопрос в медицине. Современные научные знания не могут полностью объяснить субъективные симптомы, такие как усталость, боль и когнитивные нарушения, у людей с укусами клещей или без подтвержденной болезни Лайма. В обзоре не найдено доказательств того, что виды боррелия вызывают эти хронические субъективные симптомы. Обсудите ваши симптомы с врачом для надлежащей оценки.

Когда мне следует получить второе мнение по результату теста на болезнь Лайма?

Положительный результат анализа на антитела сам по себе может быть практически бесполезным, если нет объективных признаков, таких как сыпь в виде мишени, и не было контакта с клещами в эндемичном регионе. Положительный результат ПЦР не позволяет определить, живы ли бактерии или они мертвы. Тестирование в неквалифицированных лабораториях, таких как ветеринарные, ненадежно. Если диагноз основывается только на результатах анализов, второе мнение поможет интерпретировать их в клиническом и эпидемиологическом контексте. При ранней болезни Лайма с классической сыпью лечение рекомендуется начинать без ожидания результатов лабораторных тестов. Diagnostic Detectives Network предоставляет независимые экспертные вторые мнения.

Информация об источнике

Original Article: "Limitations of diagnostic tests for bacterial infections" (Les limites des tests diagnostiques des infections bactériennes)

Authors: C. Eldin, P. Parola, D. Raoult (corresponding author: didier.raoult@gmail.com)

Affiliations: IRD, SSA, VITROME, IHU-Méditerranée Infection, Aix-Marseille University, AP–HM, Marseille, France; and IRD, MEPHI, IHU-Méditerranée Infection, Aix-Marseille University, AP–HM, Marseille, France

Publication: Médecine et maladies infectieuses, Volume 49, 2019, pages 98–101. Published by Elsevier Masson SAS. Received May 24, 2018; accepted December 19, 2018; available online January 24, 2019.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.medmal.2018.12.004

Access: This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

Примечание: Эта статья для пациентов основана на рецензируемых научных исследованиях, опубликованных в научном журнале. Она предназначена исключительно для образовательных целей и не заменяет профессиональные медицинские рекомендации. Всегда консультируйтесь с квалифицированным врачом для постановки диагноза и получения рекомендаций по лечению.