宏基因組二代測序輔助診斷Q熱脊柱感染1例報道

王志超,張偉,王月磊,殷楚強,沈峰,曹振魯,王亭*

(1.中國人民解放軍海軍第九七一醫院骨科,山東 青島 266071;2.青島大學附屬醫院脊柱外科,山東 青島 266000)

Q熱是一種在世界各地發生的人畜共患病,其病原體為貝納特柯克斯體即Q熱立克次體(Coxiella burnetii),以急性疾病為主。其中,2%～7%的急性Q熱患者可發展為慢性Q熱[1],包括心內膜炎(60%～70%)、血管移植物感染、非典型肺部感染,極少數是脊柱感染[2-6]。Q熱脊柱感染的臨床癥狀不典型、影像學缺乏特異性。目前,診斷主要通過血清學、聚合酶鏈反應(polymerase chain reaction,PCR)和分離培養等實驗室檢測方法[7-8]。但是,有文獻表明目前傳統實驗室診斷方法對于Q熱患者的診斷率低且耗時長,往往會延誤治療,導致嚴重后果[9]。分子診斷和基因診斷在感染性疾病診斷中越來越受到關注,并成為研究熱點。其中,宏基因組二代測序技術(metagenomicnextgeneration sequencing,mNGS)廣泛應用于多種感染性疾病,并表現出較好的診斷效能。2021年5月青島大學附屬醫院收治1例Q熱脊柱感染患者,采用mNGS輔助診斷,現報告如下。

1 病歷資料

59歲男性患者,因“腰痛1年,加重伴雙下肢疼痛不適5 d”入院。1年前無明顯誘因下出現腰痛,為間斷性鈍痛,未行特殊治療。入院5 d前上述癥狀加重,伴有雙下肢放射痛,疼痛主要在雙側大腿前外側,雙側疼痛程度相近,疼痛在下地活動后加重,臥床后可略緩解。入院時查體:體溫36.5 ℃,腰椎伸屈活動以及側屈活動受限,局部棘突、椎旁肌壓痛;雙側足背動脈可捫及;雙下肢體及會陰、鞍區感覺正常,雙下肢肌張力正常,雙下肢肢體關鍵肌力Ⅴ級。膝踝反射未引出,雙側髕陣攣(-),踝陣攣(-),Babinski’s征(-),直腿抬高試驗70 °(-)。入院后完善實驗室檢查:白細胞計數9.15×109/L,中性粒細胞計數5.98×109/L,中性粒細胞百分比65.4%,淋巴細胞計數2.46×109/L,淋巴細胞百分比26.9%,單核細胞計數0.66×109/L,單核細胞百分比7.2%。C反應蛋白12.78 mg/L(輕度升高),降鈣素原0.03 ng/mL,血沉43 mm/h。T-spot實驗、虎紅平板凝集實驗、真菌G實驗以及曲霉菌GM實驗均陰性;留取痰、尿培養檢測均為陰性。術前影像學檢查:腰椎MRI提示L4～5椎體及椎間隙異常信號,考慮感染(見圖1)。

入院后先經CT引導下行穿刺取活檢,并行病理檢查及活檢物培養,結果均陰性。隨后對患者進行了手術清創及內固定治療。并取組織行傳統實驗室培養,結果:陰性;mNGS測序,結果:貝納特柯克斯體。同時請呼吸科、血液科、感染科、藥學科行多學科會診。考慮患者目前為Q熱感染,給予患者多西環素、羥氯喹、利福平、左氧氟沙星抗感染治療方案,患者癥狀較前明顯好轉。出院后門診定期復查,出院后6個月腰椎MRI檢查提示恢復良好(見圖2),同時各項感染指標正常,無不適癥狀。

圖2 術后6個月腰椎MRI示恢復良好

2 討 論

Q熱是一種重要的人畜共患疾病,慢性Q熱主要表現為循環系統和呼吸系統感染[2-6]。在脊柱感染方面較為少見,作者查閱了國內外文獻,目前國外約有10余例的Q熱脊柱感染報道,而國內報道較為罕見。研究表明大多數Q熱患者與動物接觸有關。然而,也有部分病例包括本病例,與動物沒有直接關系。Q熱脊柱感染患者臨床癥狀不典型,在既往文獻報道中以低熱、背部疼痛為主要表現,甚至部分患者起病隱匿,無發熱,僅以疼痛為首要癥狀就診[10]。本文中報道患者,既往無持續發熱現象,而主要表現為腰背部疼痛。此外,值得注意的是,作為感染性疾病診斷的常見依據,炎性標志物在Q熱患者中往往輕微升高,甚至不升高。在影像學方面,與一般的化膿性脊柱感染表現相似,缺乏特異性。因此,對于Q熱脊柱感染患者的診斷及早期治療存在較大的困難。一方面,很大程度上是歸因于其臨床癥狀和影像學表現缺乏特異性;另一方面,傳統實驗室檢測方法對Q熱感染患者的診斷方法不夠高效且陽性率低。

目前,血清學、PCR、免疫組織化學檢測和分離培養等是診斷Q熱的常用實驗室檢測方法[2,8,11]。其中,血清學檢測在臨床中便于操作,成為了臨床實驗室診斷Q熱主要方式。機體在感染Q熱后,可以產生Ⅰ相抗體和Ⅱ相抗體[12]。其中,Ⅰ相抗體與慢性Q熱相關,主要診斷標準是血清Ⅰ相免疫球蛋白-G(immunoglobulin G,IgG)抗體滴度>6 400,次要診斷標準是血清Ⅰ相IgG抗體滴度≥800且<6 400[6,12-13]。雖然血清學檢查便利,但這項技術只提供了間接感染癥狀,且血清學檢測存在假陰性,往往需要多次檢測,尤其對于慢性Q熱患者,病史較長,前期經驗性抗生素的使用以及其免疫系統對Q熱致病菌產生有效的免疫耐受,使得檢測陽性率大大降低[7]。PCR和免疫組化具有特異性和靈敏度高的特點,但對于貝納特柯克斯體的提取、純化過程中防護要求高,且工藝復雜、檢測機器設備有一定要求[14]。分離培養可以提供直接的感染證據,但貝納特柯克斯體生長環境要求高,需要在雞胚、鼠胚等活細胞中進行。因此,傳統的實驗室方法對其檢測存在一定的局限性[15],且獲取結果時間周期長。這對于患者的治療帶來不利,既往文獻表明確診的慢性Q熱預后很差,并發癥(61%)和疾病相關死亡率(25%)的風險很高[16]。尤其在脊柱感染方面,致病菌對于脊髓、神經損傷往往是不可逆的,嚴重會引起患者癱瘓,甚至危及生命。因此,準確而又高效的診斷方法不僅有利于診斷,更有利于患者的早期治療。

近年來mNGS廣泛應用于中樞神經系統感染[17-18]、循環系統感染[19]、肺部感染[20]等多種感染性疾病,表現出較好的診斷效能。mNGS將檢測樣本中所有核酸片段進行測序,并采用生物信息學方法與現有微生物群基因數據庫進行比對,得出檢測樣本中的微生物種類及序列數并進行解讀,進而為臨床診斷提供依據。mNGS改善了PCR、分離培養等靶向診斷條件的不足,提高了診斷效力,特別對于無法培養或難培養的微生物。金文婷等[21]報道24例脊柱感染的mNGS總體陽性率為62.5%,明顯高于常規培養的35.0%。本病例就是采用該方法進行診斷,患者血清學檢測提示炎性標志物輕微升高,同時將感染組織進行了傳統實驗室培養,結果均為陰性,最終采用mNGS進行測序診斷,隨后給予抗生素治療,獲得滿意效果。

此外,mNGS相較于傳統實驗室檢測方法,結果獲取耗時短,這對于患者的早期治療、提高治療效果、降低并發癥起到至關重要的作用,尤其對于重癥感染以及具有嚴重并發癥的中樞神經系統等感染性疾病。殷楚強等[22]的研究中,患者行mNGS檢測結果均在48 h內完成,明顯短于傳統的實驗室檢測時間(3～7 d,部分培養甚至需要延長至14 d)。但需注意的是mNGS檢測成本高,因此對于容易診斷的輕癥感染性疾病,傳統實驗室檢測方法仍是首選方法,mNGS更適用于罕見的、并發癥較重和癥狀不典型的感染性疾病的診斷[23]。此外,mNGS在不同機構中檢測流程、解讀質量存在差異,同時無法對于檢出的致病性病原微生物予以藥敏結果指導[24]。但是,隨著檢測技術及流程的不斷完善,檢測價格的降低,mNGS在感染性疾病中的應用將更常見。

綜上所述,隨著分子診斷和基因診斷在感染性疾病診斷中越來越受到關注,mNGS在感染性疾病中的應用將更為常見,對于傳統實驗室檢測困難、陽性率低的感染性疾病,在完善傳統病原學檢測同時早期開展mNGS,將有利于早期診斷及治療,降低相關并發癥。