颅内感染的实验室诊断技术新进展.ppt

颅内感染的实验室诊断技术新进展 1 1巢式PCR NestedPCR 本法需设计引物两套 对脑脊液进行两步法基因扩增 检测其中含量低的病原体 巢式PCR对革兰染色 培养或抗原检测阴性或不确定时更有检测价值 Takahashi等用巢式PCR检测脑脊液中含量甚微的结核分枝杆菌 较传统的PCR方法敏感度高出1000 10000倍 Failane等对疑有BCNI的儿童脑脊液应用半巢式PCR检测脑膜炎奈瑟菌 肺炎链球菌和流感嗜血杆菌 阳性和阴性预测值均为90 以上 TakahashiT NakayamaT TamuraM etal Nestedpolymerosechainreactionforassessingtheclinicalcourseoftuberculous meningitis J Neurology 2005 64 10 1789 1793 FailaneL WagnerM CheskyM etal Simultaneousdetectionofnisseriameningitidis haemophihtsinfluenzaeandStreptococcussp bypolymerasechainreactionforthediagnosisofbacterialmeningitis J ArqNeuropsiquiatr 2005 63 4 920 924 1 2荧光定量PCR Real TimeQuantitativePCRRT PCR RT PCR是常规PCR基础上加入荧光探针 具有准确性高 重复性好等特点 已广泛用于基因表达 病原体检测等领域 应用RT PCR检测细菌性脑膜炎的病原菌 阳性检出率 39 显著高于脑脊液培养 10 BrajonG MandasD LiciardiM eta1 Developmentandfieldtestingofareal timePCRassayforcaprinearthritis encephaliis Virus CAEV EJ3 J OpenVirolJ 2012 6 1 82 90 ChibaN MurayamaSY MorozumiM etal RapiddetectionofeightcausativepathogensforthediagnosisofbacterialmeningitisbyrealtimePCR J JInfectChemother 2009 15 2 92 98 应用RT PCR检测脑脊液中肺炎链球菌 流感嗜血杆菌和脑膜炎奈瑟菌敏感性和特异性分别达95 7 和94 3 且不受抗菌药物应用影响 研究表明 RT PCR的检测周期平均比传统PCR短24小时 有助于快速诊断 缩短患者住院时间并减少住院费用 WuHM CordeiroSM HarcourtBH etal Accuracyofreal timePCR GramstainandcultureforStreptococcuspnemoniae NeisseriameningitisandHaemoplilusinfluenzaemeningitisdiagnosis J BMCinfectionsDiseases 2013 13 4 26 35 DaheeJin MD TaeHoonHeo MD JungHyeByeon Analysisofclinicalinformationandreversetranscriptase polymerasechainreactionforearlydiagnosisofenteroviralmeningitis J KoreanJPediatr2015 58 11 446 450 1 3基于16SrRNA基因序列分析技术16SrRNA基因核苷酸序列具有高度保守性 存在于所有细菌的染色体基因组中 其在保守区之间有9 10个变异区 利用16SrRNA可变区与恒定区的特性 设计细菌通用引物 能对临床分离的任何病原菌进行准确鉴定和定位及不同种属细菌的分类 较传统的细菌培养有更高敏感性 应用16SrRNA基因扩增技术设计快速检测颅内感染常见病原菌的检测方法 能准确 快速且高效地检测脑脊液中病原菌 高通量测序技术与16SrRNA基因检测相结合 可以大幅度提高病原体检测速度并降低检测成本 AliRezaMoayedi AbdolazimNejatizadeh MaryamMohammadian Accuracyofuniversalpolymerasechainreaction PCR fordetectionofbacterialmeningitisamongsuspectedpatients J ElectronicPhysician 2015 12 1609 1612 AicuiLiu ChaoWang ZhijuanLiang High throughputsequencingof16SrDNAampliconscharacterizesbacterialcompositionincerebrospinalfluidsamplesfrompatientswithpurulentmeningitis J DrugDesign DevelopmentandTherapy2015 94417 4429 1 4基因芯片检测技术 基因芯片技术是一种快速 高效 高通量的核酸分析技术 已广泛用于基因检测 药物或耐药基因的筛选 疾病相关基因的诊断 病原微生物感染的鉴定等领域 侯晓霖等通过NCBI数据库检索 筛选了包括脑膜炎奈瑟菌 肺炎链球菌 流感嗜血杆菌 金黄色葡萄球菌 大肠埃希菌 表皮葡萄球菌及其他凝固酶阴性葡萄球菌等化脓性脑膜炎常见细菌的多条16SrRNA序列特异性探针 覆盖脑膜炎常见病原菌90 的亚种 并根据临床流行情况变化进行探针增减来满足临床需求 侯晓霖 梁志娟 王振海 化脓性脑膜炎脑脊液常见病原菌基因芯片的构建 J 中国医科大学报 2013 42 1 14 18 刘志忠等应用基因芯片法检测临床脑脊液感染常见的10个种 属 病原菌 包括金黄色葡萄球菌 凝固酶阴性葡萄球菌 大肠埃希菌 铜绿假单胞菌 肺炎克雷伯菌 鲍曼不动杆菌 阴沟肠杆菌 与传统细菌培养比较符合率为97 0 证实了芯片诊断技术筛查脑脊液病原菌的可行性 具有简便 快速 准确和高通量等优点 对临床样本检测及流行病学调查有重要意义 刘志忠 张艳 石广志 基因芯片法检测脑脊液病原菌的临床应用 J CD 中华实验和临床感染病杂志 电子版 2013 6 3 210 213 2 1生物化学标志物2 1 1乳酸 LacticAcid 脑脊液乳酸是脑组织能量代谢的底物 是鉴别细菌性及病毒性颅内感染常用的生化标志物之一 细菌性感染时其含量升高 病毒性感染时无显著改变 MekitarianFilhoE HoritaSM GilioAE eta1 Cerebrospinalfluidlactatelevelasadiagnosticbiomarkerforbacterialmeningitisinchildren J hatJEmergMed 2014 7 14 MorichiS KasshiwagiY TakekumaK etal Expressionofbrainderivedneurotrophicfactor BDNF incerespinalfluidandplasmaofchildrenwithmeningitisandencephslitis enephalopathy J IntJNeurosci 2013 123 1 17 23 Sakushima等对有关脑脊液乳酸检测在细菌性颅内感染诊断价值的33个研究进行荟萃分析发现 脑脊液乳酸含量升高诊断细菌性颅内感染的合并敏感性为93 特异性为96 当脑脊液乳酸 35mg dL时 诊断的特异性可高达99 SakushimaK HayashinoY KawaguchiT eta1 Diagnosticaccuracyofcerebrospinalfluidlactatefordifferentiatingbacterialmeningitisfromasepticmeningitis ameta analysis J JInfect 2011 62 4 255 262 2 1 2尿酸 UricAcid UA 脑脊液中的UA是由脑细胞中核酸转化而来的 因此脑脊液UA含量可作为脑细胞损伤的指标 发生颅内感染时 脑脊液UA含量显著增高 40 mol L 主要是由细菌感染致使脑细胞损伤 破坏 自身代谢增强所致 同时也可能是由于炎症刺激使血脑屏障通透性增高 UA移行入脑脊液 使脑脊液中的UA增高 刘晓华 脑脊液中尿酸的测定及其在儿童病毒性脑炎中的意义 J 齐齐哈尔医学院学报 2008 29 8 944 2 1 3一氧化氮 NO 各种伤害性刺激均可诱发脑内各区NO含量明显升高 颅内感染患者脑脊液NO含量均高于正常 20mol L 但就细菌或病毒感染而言差异无统计学意义 P 0 05 NO升高幅度与脑损伤程度有关 与感染病因无关 N0含量测定有助于脑脊液常规 生化正常的颅内感染的诊断 2 1 4臭氧 ReactiveOxygenSpecies 细菌性脑膜炎患者CSF中臭氧含量明显高于非脑膜炎患者 其差异具有统计学意义 便捷的臭氧检测方式是目前主要的研究方向 Anne ClaireLukaszewicz1 Val rieFaivre1 H l neBout MulticenterTestingoftheRapidQuantificationofRadicalOxygenSpeciesinCerebrospinalFluidtoDiagnoseBacterialMeningitis J Journal 2015 May 26 2 2脑脊液蛋白 细菌性颅内感染发生时 脑脊液中上述各种蛋白的含量 除胱抑素C外均较病毒性颅内感染时升高 而脑脊液胱抑素C水平则以病毒性颅内感染升高显著 脑脊液中新型蛋白含量的测定因不受抗生素使用的干扰 为颅内感染病原菌的鉴别诊断提供了新的方向 JesseS SteinackerP LehnertS eta1 Aproteomicapproachforthediagnosisofbacterialmeningitis J PLoSOne 2010 5 4 e10079 TsaiHC ShiMH LeeSS eta1 Expressionofmatrixmetalloproteinasesandtheirtissueinhibitorsintheserumandcerebrospinalfluidofpatientswithmeningitis J ClinMicrobiolInfect 2011 17 5 780 784 王艳 王谷声 周世俊 血清与脑脊液降钙素原检测在儿童中枢神经系统感染的应用 J 右江医学 2012 40 3 347 348 张丽琴 脑脊液免疫球蛋白 乳酸脱氢酶及腺苷脱氨酶检测在成人颅内感染鉴别诊断中的临床意义 J 中华医院感染学杂志 2012 22 8 1752 1754 2 2 1降钙素原 Procalcitonin PCT PCT是人类降钙素 calcitonin 的前体物质 1993年由Assicot等首次报道其可作为细菌感染的早期标志物 2001年国际脓毒症会议把PCT作为脓毒症诊断指标之一 与CRP WBC计数 中性粒细胞比例不同 在某些自身免疫性疾病 如类风湿病 PCT无明显增高 一般小于0 01ng mL Jereb等发现若以脑脊液PCT水平 0 5ng mL为阈值 其对细菌性脑膜炎和病毒性脑膜脑炎的阳性预测值分别为100 和74 还有学者研究认为血清PCT 0 05ng mL是诊断细菌性脑膜炎的指标 而局灶性感染和病毒性脑膜炎患者血清PCT水平一般不会高于此值 JerebM KotarT JureaT eta1 Usefulnessofprocalcitoninfordiagnosisofinfectiveendocantifis J InternEmergMed 2009 4 3 221 226 冯辉斌 周青山 促炎性细胞因子及降钙素原在颅内感染性质鉴别中的应用价值 J 实用临床医药杂志 2013 17 13 17 19 AlainViallon ElisabethBotelho Nevers FabriceZeni Clinicaldecisionrulesforacutebacterialmeningitis currentinsights J OpenAccessEmergencyMedicine2016 87 16 一项来自于28项研究涵盖2058个患者荟萃研究显示 脑脊液PCT诊断细菌性脑膜炎的敏感度和特性度分别为80 和86 研究认为 脑脊液PCT较脑脊液白细胞计数误诊率低 较血清PCT敏感性高 JensVikse BrandonMichaelHenry JoyeetaRoy Theroleofserumprocalcitonininthediagnosisofbacterialmeningitisinadults asystematicreviewandmeta analysis J InternationalJournalofInfectiousDiseases2015 38 68 76 Ting TingWei Zhi DeHu Bao DongQin DiagnosticAccuracyofProcalcitonininBacterialMeningitisVersusNonbacterialMeningitis J Medicine 2016 11 e3079 2 2 2C 反应蛋白 C reactiveprotein CRP CRP是人体被细菌感染或者创伤后反应最为敏感的一种急性时相蛋白 可以通过免疫荧光法进行定量检测 它是反映细胞和组织损伤的一种非特异性指标 正常情况下仅少量存在于人体体液中 McCarthyM RosengartA SchuetzAN etal Moldinfectionsofthecentralnervous system J NEnglJMed 2014 371 2 150 60 CRP升高可见于中枢神经系统炎症患者的脑脊液中并在恢复期消失 化脓性或结核性脑膜炎时 脑脊液 血清CRP水平均明显增高 病毒性脑膜炎时CRP升高仅见于脑脊液中 而血清中并不增高 MallaKK MallaT RaoKS eta1 IscerebrospinalfluidC reactiveproteinabettertoolthanbloodC reactiveproteininlaboratorydiagnosisofmeningitisinchildren J SultanQaboosUnivMedJ 2013 13 93 99 刘春虹 杜彦辉 中枢神经系统感染患者脑脊液IFN hCRP NSE的变化及临床意义 J 宁夏医学杂志 2013 35 6 485 487 2 2 3神经元特异性烯醇化酶 NeuronspecificEnolaseNSE NSE存在于脑神经元胞质中 脑损伤时 神经细胞崩解 血脑屏障破坏 NSE释放入脑脊液中 使其浓度升高 是神经元损害的敏感性标志物 CNSI可造成不同程度脑实质损伤 使脑脊液中NSE浓度增高 NSE升高可直接反应脑损害的存在 病毒性脑炎病毒依靠细胞的胞饮作用穿透神经元细胞 造成对神经元的直接侵犯 胞释放NSE 因此病脑组NSE升高最为明显 结脑患者可导致脑梗死 脑水肿 可加重神经元损伤 所以NSE升高也比较明显 化脑组的病变主要在脑膜 脑实质损害相对较轻 LibbeyJE FujinamiRS Adaptiveimmuneresponsetoviralinfectionsinthecentralnervoussystem J HandbClinNeurol 2014 123 3 225 47 2 2 4胆碱酯酶 Cholinesterase CHE 颅内感染时 由于血脑屏障被破坏 血浆中大分子CHE可能进入脑脊液中 从而使其CHE含量增加 颅内感染时 脑组织中的CHE可能被释放进入脑脊液中 从而使其在脑脊液中水平升高 细菌性感染时CHE的上升幅度比病毒性感染更明显 可能是由于细菌性感染对血脑屏障的破坏更明显 血浆中CHE更易透过从而进入脑脊液所致 不同病毒对脑脊液CHE的活性影响不同 在已知的几种病毒中 柯萨奇B组病毒 CVB 对CHE活性的影响最大 瞿少刚 张秀萍 病毒性脑膜炎 脑炎患儿的病原分析及部分生化指标变化的l临床意义 J 现代医药卫生 2006 22 6 798 800 张秀萍 瞿少刚 章晓联 等 病毒性脑膜炎 脑炎脑脊液胆碱酯酶活性与血清病毒抗体的关系 J 华中医学杂志 2004 28 2 107 108 2 2 5白细胞酯酶 LeukocyteEsterase LET LET是细胞内含有的一种特异性酶类 这种酶类只在中性粒细胞内存在 一些学者将尿液分析的白细胞酯酶试纸条用于脑脊液的细菌感染快速诊断 有资料表明 脑脊液中LET的检出与细菌培养阳性 潘氏试验阳性 白细胞总数和蛋白质升高以及葡萄糖降低之间存在统计学上的相关性 刘仁淳 肖正勤 卢森厅 白细胞酯酶检测在脑脊液细菌感染快速诊断中的应用 J 广东医学 2008 29 2 277 278 2 2 6基质金属蛋白酶 MatrixMetalloproteinaseMMPs MMPs是一组结构与功能同源的锌离子依赖性中性蛋白酶超基因家族 可由体内中性粒细胞 巨噬单核细胞及血管内皮细胞产生 在中枢神经系统感染性疾病中 MMP 9参与多种病理生理活动 可协同降解多种细胞外基质 ECM 成分 促进炎症性浸润的发生 破坏血脑屏障 BBB SavarinC BergmannCC HintonDR StohlmanSA MMP independentroleofTIMP 1atthebloodbrainbarrierduringviralencephalomyelitis J ASNNeuro 2013Nov26 5 5 e00127 MMP 9在化脓性脑膜炎脑脊液中水平增高表达增强 脑脊液中MMP 9的水平与脑炎的严重程度具有很好的正性相关 这对病情的判断及预后有具有重要的评估意义 抑制MMP 9的活性对治疗病毒性脑炎有辅助作用 目前认为TIMPs是最重要的抑制物 但这一新途径由于技术的限制还有待探索 IrmeliRoine TuulaPelkonen AnneliLauhio ChangesinMMP 9andTIMP 1ConcentrationsinCerebrospinalFluidafter1WeekofTreatmentofChildhoodBacterialMeningitis J JClinMicrobiol 2015 53 2340 2342TsaiHC ShiMH LeeSS eta1 ExpressionofmatrixmetaUopmteinasesandtheirtissueinhibitorsintheserumandcerebrospinalfluidofpatientswithmeningitis J ClinMiembiolInfect 2011 17 780 784 2 2 7腺苷脱氨酶 AdenosineAeaminaseADA ADA是腺嘌呤核苷代谢中的重要酶类 该酶的活性与淋巴细胞激活相关 特殊病原菌感染如结核杆菌感染可激活淋巴细胞 引起ADA增高 相关研究发现 细菌性颅内感染发生时 脑脊液中ADA升高以结核性脑膜炎为多 化脓性脑膜炎升高次之 KarsenH KorukST KarahocagilMK eta1 Comparativeanalysisofcerebrospinalfluidadenosinedeaminaseactivityinmeningitis J SwissMedWkly 2011 141 w13214 GopalChandraGhosh BrijeshSharma CSFADADeterminationinEarlyDiagnosisofTuberculousMeningitisinHIV InfectedPatients J Scientifica Cairo 2016 2016 5820823 2 2 8 2 微球蛋白 Beta 2Microglobulin 2 MG 2 MG是一种小分子蛋白质 其存在于所有有核细胞表面 主要分布于淋巴细胞及巨噬细胞表面 正常脑脊液 2 MG含量很少 CNSI时中枢神经系统内免疫系统被激活 产生大量淋巴细胞及巨噬细胞 使 2 MG合成增加 大量 2 MG由细胞表面脱落进入脑脊液 当脑脊液中 2 MG含量明显升高时可能存在细菌性脑膜炎或结核性脑膜炎 同时进行结核感染相关检验 则 2 MG可以作为细菌性脑膜炎与其他类型脑膜炎鉴别诊断的一项辅助指标 2 MG水平与细菌性脑膜炎病情的严重程度相关 检测脑脊液中 2 MG水平可作为细菌性脑膜炎的诊断指标 并有助于观察疗效与预后 蒋荷萍 脑脊液乳酸 2 微球蛋白 c反应蛋白和酶活性测定在脑膜炎中的应用 J 检验医学 2012 27 609 611 2 2 9可溶性髓细胞触发受体1 SolubleTriggeringReceptorExpressedonMyeloidcells l STREM 1 TREM是主要表达于中性粒细胞及成熟单核细胞 巨噬细胞表面的免疫球蛋白超家族活化受体 具有活化炎性因子并抑制抗炎因子的作用 从而在炎性反应的触发及放大过程中发挥作用 STREM 1是TREM 1的可溶形式 在感染过程中被分泌到体液或血浆中 细菌性脑膜炎时 脑脊液中的STREM 1明显升高 以25ng L为界对细菌性脑膜炎诊断的灵敏度达90 特异度达93 5 随着感染的有效控制STREM 1水平逐渐下降 动态检测脑脊液中STREM 1水平可以反映感染控制情况 郭光辉 蒋巧雅 柬振华 可溶性髓系细胞触发受体 1在细菌性脑膜炎诊断中的意义 J 国际检验医学杂志 2011 32 951 952 954 禚志红 郭果 田培超等 可溶性髓样细胞触发受体 1 乳酸在细菌性脑膜炎患儿中的变化 J 中华实用儿科临床杂志 2013 28 864 867 2 2 10S 100 蛋白S 100 被认为是神经元 胶质细胞损伤的标志物并且参与颅内感染的病理过程 对CNSI病情判断和预后评估有重要的临床价值 研究发现细菌性脑膜炎脑脊液中S 100 含量明显高于病毒性脑膜炎 而且当S 100 取值3 1ng mL时 其鉴别细菌性脑膜炎与病毒性脑膜炎的灵敏度可达90 特异度达100 MRI证实感染后存在神经元损伤患者的脑脊液S100 水平明显高于感染后未损伤组及正常对照组 JungK GoerdtC LangeP eta1 TheuseofS100 andTauproteinconcentrationsinthecerebrospinalfluidforthedifferentialdiagnosisofbacterialmeningitis aretrospectiveanalysis J EurNeurel 2011 66 128 132 ParkJW SuhGI ShinHE AssociationbetweencerebrospinalfluidS100Bproteinandneuronaldamageinpatientswithcentralnervoussysteminfections J YonseiMedJ 2013 54 3 567 571 急性期病毒性脑炎组脑脊液 血液S 100 水平明显高于化脑组和对照组 提示病毒侵袭使主要存在于星形胶质细胞中的S 100 大量释放入脑脊液 手足口病并病脑患儿脑脊液S 100 水平与疾病严重程度密切相关 可用来预测病脑的发生 原芳 乔静 S 100 检测在婴幼儿中枢神经感染诊疗中的应用 J 中国社区师 2014 14 32 117 119 费安兴 手足口病患儿血清及脑脊液中S100 和NSE的表达与病毒性脑炎发生的相关性分析 J 中国妇幼健康研究 2014 3 432 433 434 2 2 11胱抑素C Cystatin C Cys C Cys C为人体所特有 主要由柔脑膜合成 由有核细胞分泌产生 且无组织特异性 广泛分布在脑脊液 血液 唾液 尿液中 但以脑脊液中含量最高 浓度约为血清浓度的5倍左右 Cys C的重要功能是抑制内源性半胱氨酸蛋白酶活性 是目前发现的对组织蛋白酶B抑制作用最强的抑制剂 武艳 孙静娜 肖志敏 等 中枢神经系统感染胱抑素C水平变化的临床意义 J 现代中西医结合杂志 2012 21 13 1442 1443 化脑早期 脑组织细胞大量变性 坏死释放半胱氨酸蛋白酶 使脑脊液中Cys C的分泌增加以抑制半胱氨酸蛋白酶的活性 而随着病程发展 细菌对有核细胞的破坏增多 脑脊液中Cys C水平可能会下降 病毒性脑膜炎为急性非化脓性炎性反应 表现为脑膜充血 水肿 淋巴细胞和纤维蛋白浸润 细胞分泌Cys C则较少 细菌性颅内感染脑脊液中TNF 仪水平显著升高 当TNF 75 8pg ml时 鉴别细菌性及病毒性感染的敏感性及特异性均达100 当IL 6 90pg dL时 鉴别细菌性及病毒性感染的敏感性可达92 3 特异性可达100 当IL 8 773 5pg dL时 鉴别细菌性及病毒性感染的敏感性达100 特异性达76 PrasadR KapoorR SrivastavaR MishraOP SinghTB CerebrospinalfluidTNF IL 6 andIL 8inchildrenwithbacterialmeningitis J PediatrNeurol2014 50 60 5 AbdelmoezAT ZakyDZ MaherAM RoleofcerebrospinalfluidIL 8asamarkerfordifferentiationbetweenacutebacterialandasepticmeningitis J JEgyptSocParasitol2014 44 205 10 在颅脑损伤和CNSI致脑损伤等情况下 IL 1 的水平及活性明显增高 可超过30ng L 可以作为中枢神经系统感染的早期诊断指标 CNSI脑脊液中可溶性白细胞介素2受体 slL 2R 明显增高 1000pg mL 且化脑患者脑脊液中slL 2R的增高较病毒性脑膜炎更显著 P 0 05 其水平高低与病情轻重正相关 张建强 王满侠 刘利宁 等 中枢神经系统感染患者脑脊液中可溶性白介素 2受体和可溶性细胞问黏附分子 1水平及其临床意义 J 中国全科医学 2010 13 5 482 484 PrasadR KapoorR SrivastavaR eta1 CembrospinalfluidTNF a IL 6 andIL 8inchildrenwithbacterialmeningitis J PediatrNeurol 2014 50 60 65 IL 10又称为细胞因子合成抑制因子 在化脓性和病毒性脑膜炎等颅内感染中 脑脊液IL 10水平显著升高 20pg mL IFN 主要由活化的辅助性T1 Thl 样细胞 活化的自然杀伤 NK 细胞产生 能增单核巨噬细胞的抗病毒能力 IFN 在病毒性脑炎患儿脑脊液中显著升高 可达到28 7pg mL MistchenkoAS FomariMC ViegasM eta1 Detectionofinterleukin10incerebrospinalfluidofpatientswitllsubacutesclerosingpaneneephalitis J JNeumvirol 2005 1 I 66 69 李山 李灵真 孔繁元 颅内感染患者脑脊液和血清中IFN IL 10 S 100B蛋白含量的变化及其意义 J 宁夏医科大学学报 2010 32 2