颅内感染的实验室诊断技术新进展.ppt
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1、颅内感染的实验室诊断颅内感染的实验室诊断技术新进展技术新进展1.1 1.1 巢式巢式PCRPCR (Nested PCRNested PCR)本法需设计引物两套,对脑脊液进行两步法基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。巢式因扩增,检测其中含量低的病原体。巢式PCRPCR对革兰染色、培养或抗原检测阴性或不确定时对革兰染色、培养或抗原检测阴性或不确定时更有检测价值。更有检测价值。TakahashiTakahashi等用巢式等用巢式PCRPCR检测脑脊液中含量甚微检测脑脊液中含量甚微的结核分枝杆菌,较传统的的结核分枝杆菌,较传统的PCRPCR方法敏感度高方法敏感度
2、高出出100010001000010000倍。倍。FailaneFailane等对疑有等对疑有BCNIBCNI的儿童脑脊液应用半巢的儿童脑脊液应用半巢式式PCRPCR检测脑膜炎奈瑟菌、肺炎链球菌和流感检测脑膜炎奈瑟菌、肺炎链球菌和流感嗜血杆菌,阳性和阴性预测值均为嗜血杆菌,阳性和阴性预测值均为90%90%以上。以上。TakahashiT,NakayamaT,TamuraM,etal.Nestedpolymerosechainreactionforassessingtheclinicalcourseoftuberculous.meningitisJNeurology,2005,64(10):17
3、89-1793.FailaneL,WagnerM,CheskyM,etal.Simultaneousdetectionofnisseriameningitidis,haemophihtsinfluenzaeandStreptococcussp.bypolymerasechainreactionforthediagnosisofbacterialmeningitisJ.ArqNeuropsiquiatr,2005,63(4):920-924.1.2 1.2 荧光定量荧光定量PCRPCR (Real-Time Quantitative PCR RT-PCRReal-Time Quantitativ
4、e PCR RT-PCR)RT-PCRRT-PCR是常规是常规PCRPCR基础上加入荧光探针,具有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。表达、病原体检测等领域。应用应用RT-PCRRT-PCR检测细菌性脑膜炎的病原菌,阳性检测细菌性脑膜炎的病原菌,阳性检出率检出率(39%)(39%)显著高于脑脊液培养显著高于脑脊液培养(10%)(10%)。BrajonG,MandasD,LiciardiM,eta1.Developmentandfieldtestingofareal-timePCRassayforcapr
5、inearthritis-encephaliis-Virus(CAEV)EJ3J.OpenVirolJ,2012,6(1):82-90ChibaN,MurayamaSY,MorozumiM,etal.RapiddetectionofeightcausativepathogensforthediagnosisofbacterialmeningitisbyrealtimePCRJ.JInfectChemother,2009,15(2):92-98.应用应用RT-PCRRT-PCR检测脑脊液中肺炎链球菌、流感嗜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血杆菌和脑膜炎奈瑟菌
6、敏感性和特异性分别达95.7%95.7%和和94.3%94.3%,且不受抗菌药物应用影响。,且不受抗菌药物应用影响。研究表明,研究表明,RT-PCRRT-PCR的检测周期平均比传统的检测周期平均比传统PCRPCR短短2424小时,有助于快速诊断,缩短患者住院时小时,有助于快速诊断,缩短患者住院时间并减少住院费用。间并减少住院费用。WuHM,CordeiroSM,HarcourtBH,etal.Accuracyofreal-timePCR,GramstainandcultureforStreptococcuspnemoniae,NeisseriameningitisandHaemoplilusi
7、nfluenzaemeningitisdiagnosisJ.BMCinfectionsDiseases,2013,13(4):26-35.DaheeJin,MD,TaeHoonHeo,MD,JungHyeByeon.Analysisofclinicalinformationandreversetranscriptase-polymerasechainreactionforearlydiagnosisofenteroviralmeningitisJ.KoreanJPediatr2015;58(11):446-450.1.3 1.3 基于基于16SrRNA16SrRNA基因序列分析技术基因序列分析
8、技术16SrRNA16SrRNA基因核苷酸序列具有高度保守性,存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,其在保守区在于所有细菌的染色体基因组中,其在保守区之间有之间有9 91010个变异区,利用个变异区,利用16SrRNA16SrRNA可变区与可变区与恒定区的特性,设计细菌通用引物,能对临床恒定区的特性,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种属细菌的分类,较传统的细菌培养有更高敏感性。感性。应用应用16SrRNA16SrRNA基因扩增技术设计快速检测颅内基因扩增技
9、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。高效地检测脑脊液中病原菌。高通量测序技术与高通量测序技术与16SrRNA16SrRNA基因检测相结合,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可以大幅度提高病原体检测速度并降低检测成本。本。AliRezaMoayedi,AbdolazimNejatizadeh,MaryamMohammadian.Accuracyofuniversalpolymerasechainreaction(PCR)fordetectionofbacterialmeningitisa
10、mongsuspectedpatientsJ.ElectronicPhysician,2015,12:1609-1612.AicuiLiu,ChaoWang,ZhijuanLiang.High-throughputsequencingof16SrDNAampliconscharacterizesbacterialcompositionincerebrospinalfluidsamplesfrompatientswithpurulentmeningitisJ.DrugDesign,DevelopmentandTherapy2015:9441744291.41.4 基因芯片检测技术:基因芯片检测技
11、术:基因芯片技术是一种快速、高效、高通量的核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。生物感染的鉴定等领域。侯晓霖等通过侯晓霖等通过NCBINCBI数据库检索,筛选了包括脑数据库检索,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其他凝固酶阴性葡萄球菌等
12、化脓性脑膜炎常见细菌的多条细菌的多条16SrRNA16SrRNA序列特异性探针(覆盖脑序列特异性探针(覆盖脑膜炎常见病原菌膜炎常见病原菌90%90%的亚种),并根据临床流的亚种),并根据临床流行情况变化进行探针增减来满足临床需求。行情况变化进行探针增减来满足临床需求。侯侯晓晓霖霖,梁志娟梁志娟,王振海王振海.化化脓脓性性脑脑膜炎膜炎脑脑脊液常脊液常见见病原菌基因芯片的构建病原菌基因芯片的构建J.中国医科大学中国医科大学报报,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刘志忠等应用基因芯片法检测临床脑脊液感染常见的常见的1010个种(属)病原菌,包括金黄色葡萄个种(
13、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、绿假单胞菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌、阴沟肠杆菌阴沟肠杆菌,与传统细菌培养比较符合率为与传统细菌培养比较符合率为97.0%97.0%,证实了芯片诊断技术筛查脑脊液病原,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等优点,对临床样本检测及流行病学调查有重要意义。要意义。刘志忠刘志忠,张艳张艳,石广志石广志.基因芯片法基因芯片法检测脑检测脑脊液病
14、原菌的脊液病原菌的临临床床应应用用J/CD.中中华实验华实验和和临临床感染病床感染病杂杂志志:电电子版子版,2013,6(3):210-213.2.1 2.1 生物化学标志物生物化学标志物2.1.1 2.1.1 乳酸乳酸(Lactic Acid)(Lactic Acid)脑脊液乳酸是脑组织能量代谢的底物,是鉴别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,病毒性感染时一,细菌性感染时其含量升高,病毒性感染时无显著改变。无显著改变。MekitarianFilhoE,HoritaSM,GilioA
15、E,eta1.CerebrospinalfluidlactatelevelasadiagnosticbiomarkerforbacterialmeningitisinchildrenJ.hatJEmergMed,2014,7:14.MorichiS,KasshiwagiY,TakekumaK,etal.Expressionofbrainderivedneurotrophicfactor(BDNF)incerespinalfluidandplasmaofchildrenwithmeningitisandencephslitis/enephalopathyJ.IntJNeurosci,2013,1
16、23(1):17-23.SakushimaSakushima等对有关脑脊液乳酸检测在细菌性等对有关脑脊液乳酸检测在细菌性颅内感染诊断价值的颅内感染诊断价值的3333个研究进行荟萃分析发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的合并敏感性为93%93%,特异性为,特异性为96%96%,当脑脊液,当脑脊液乳酸乳酸35mg/dL35mg/dL时时,诊断的特异性可高达诊断的特异性可高达99%99%。SakushimaK,HayashinoY,KawaguchiT,eta1.Diagnosticaccuracyofcerebros
17、pinalfluidlactatefordifferentiatingbacterialmeningitisfromasepticmeningitis:ameta-analysisJ.JInfect,2011,62(4):255-2622.1.2 2.1.2 尿酸尿酸(Uric Acid(Uric Acid,UA)UA)脑脊液中的脑脊液中的UAUA是由脑细胞中核酸转化而来的,是由脑细胞中核酸转化而来的,因此脑脊液因此脑脊液UAUA含量可作为脑细胞损伤的指标。含量可作为脑细胞损伤的指标。发生颅内感染时,脑脊液发生颅内感染时,脑脊液UAUA含量显著增高含量显著增高(40(40mol/L)mol/L
18、),主要是由细菌感染致使脑细胞,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,是由于炎症刺激使血脑屏障通透性增高,UAUA移移行入脑脊液,使脑脊液中的行入脑脊液,使脑脊液中的UAUA增高。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):9442.1.3 2.1.3 一氧化氮(一氧化氮(NONO)各种伤害性刺激均可诱发脑内各区各种伤害性刺激均可诱发脑内各区NONO含量明显含量明显升高,颅内感染患者脑脊液升高,颅内感染患者脑脊液NONO含量均高于
19、正常含量均高于正常(20mol/L)(20mol/L),但就细菌或病毒感染而言差异无,但就细菌或病毒感染而言差异无统计学意义统计学意义(P0.05P0.05)NONO升高幅度与脑损伤程度有关,与感染病因无升高幅度与脑损伤程度有关,与感染病因无关,关,N0N0含量测定有助于脑脊液常规、生化正常含量测定有助于脑脊液常规、生化正常的颅内感染的诊断。的颅内感染的诊断。2.1.4 2.1.4 臭氧(臭氧(Reactive Oxygen Species Reactive Oxygen Species)细菌性脑膜炎患者细菌性脑膜炎患者CSFCSF中臭氧含量明显高于非中臭氧含量明显高于非脑膜炎患者,其差异具有
20、统计学意义。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。便捷的臭氧检测方式是目前主要的研究方向。Anne-ClaireLukaszewicz1,ValrieFaivre1,HlneBout.MulticenterTestingoftheRapidQuantificationofRadicalOxygenSpeciesinCerebrospinalFluidtoDiagnoseBacterialMeningitisJ.Journal,2015,May,26.2.2 2.2 脑脊液蛋白脑脊液蛋白细菌性颅内感染发生时,脑脊液中上述各种蛋细菌性颅内感染发生时,脑脊液中上述
21、各种蛋白的含量,除胱抑素白的含量,除胱抑素C C外均较病毒性颅内感染外均较病毒性颅内感染时升高,而脑脊液胱抑素时升高,而脑脊液胱抑素C C水平则以病毒性颅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。菌的鉴别诊断提供了新的方向。JesseS,SteinackerP,LehnertS,eta1.AproteomicapproachforthediagnosisofbacterialmeningitisJ.PLoSOne,2010,5(4):
22、e10079TsaiHC,ShiMH,LeeSS,eta1.ExpressionofmatrixmetalloproteinasesandtheirtissueinhibitorsintheserumandcerebrospinalfluidofpatientswithmeningitisJClinMicrobiolInfect,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,2
23、012,22(8):1752-17542.2.1 2.2.1 降钙素原降钙素原 (ProcalcitoninProcalcitonin,PCTPCT)PCTPCT是人类降钙素是人类降钙素(calcitonin)(calcitonin)的前体物质,的前体物质,19931993年由年由AssicotAssicot等首次报道其可作为细菌感等首次报道其可作为细菌感染的早期标志物,染的早期标志物,20012001年国际脓毒症会议把年国际脓毒症会议把PCTPCT作为脓毒症诊断指标之一。作为脓毒症诊断指标之一。与与CRPCRP、WBCWBC计数、中性粒细胞比例不同,在某计数、中性粒细胞比例不同,在某些自身免
24、疫性疾病些自身免疫性疾病(如类风湿病如类风湿病),PCTPCT无明显无明显增高增高(一般小于一般小于0.01ng/mL)0.01ng/mL)。JerebJereb等发现若以脑脊液等发现若以脑脊液PCTPCT水平水平0.5ng/mL0.5ng/mL为为阈值,其对细菌性脑膜炎和病毒性脑膜脑炎的阈值,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阳性预测值分别为100%100%和和74%74%。还有学者研究认为血清还有学者研究认为血清PCT0.05ng/mLPCT0.05ng/mL是诊断是诊断细菌性脑膜炎的指标,而局灶性感染和病毒性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脑膜炎患者
25、血清PCTPCT水平一般不会高于此值。水平一般不会高于此值。JerebM,KotarT,JureaT,eta1.UsefulnessofprocalcitoninfordiagnosisofinfectiveendocantifisJ.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.Clinicaldecisionrulesforacutebacteria
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