Analiza polimorfizmu długości fragmentów restrykcyjnych genomowego DNA z wykorzystaniem elektroforezy pulsacyjnej

Analiza polimorfizmu długości fragmentów restrykcyjnych genomowego DNA z wykorzystaniem elektroforezy pulsacyjnej (PFGE) jest jedną z metod najczęściej wykorzystywanych w typowaniu epidemiologicznym, a jej głównymi zaletami są wysoka rozdzielczość, powtarzalność, możliwość oceny pokrewieństwa między szczepami oraz porównywania wyników między różnymi ośrodkami. Otrzymane wzory PFGE porównuje się i określa ich typy zgodnie z kryteriami zaproponowanymi przez Tenovera i wsp. Szczepy uznaje się za blisko spokrewnione, jeśli między wzorami występuje różnica najwyżej trzech prążków, zalicza się je wówczas do tego samego podtypu.49,50

Sekwencjonowanie MLST

Metoda MLST (multilocus sequence typing) stosowana jest do typowania wielu gatunków bakterii zarówno Gram-dodatnich, jak i Gram-ujemnych. Została opracowana na bazie stosowanej na szeroką skalę metody typowania MLEE (multilocus enzyme electrophoresis). W metodzie tej w miejsce badania ruchliwości elektroforetycznej izoenzymów cytoplazmatycznych wykonuje się sekwencjonowanie wewnętrznych fragmentów genów, które kodują te enzymy. Dzięki stworzeniu internetowej międzynarodowej bazy danych MLST metoda ta umożliwia nie tylko porównywanie izolatów między sobą, ale także charakterystykę szczepów szczególnie niebezpiecznych o zasięgu międzynarodowym oraz monitorowanie epidemiologiczne. Metodę tę cechuje wysoka czułość i powtarzalność, ale jej stosowanie jest wciąż ograniczone, wymaga bowiem wykwalifikowanego personelu i bardzo kosztownego sprzętu.51-53

Sekwencjonowanie wybranych genów

W typowaniu izolatów opartym na sekwencjonowaniu DNA obok techniki MLST coraz częściej wykorzystywane są dodatkowo sekwencje nukleotydowe różnych genów kodujących czynniki zjadliwości czy inne ważne białka badanych patogenów bakteryjnych.54

Inne metody diagnostyczne bakteryjnych ZOMR

W ostatnich latach pojawia się coraz więcej doniesień na temat przydatności oznaczania różnych cząsteczek w diagnozowaniu bakteryjnych ZOMR. Jedną z nich jest opisana przez Guiddir i wsp. lipokaina 2, której stężenie było istotnie wyższe u chorych z bakteryjnym ZOMR (średnio 125 pg/ml, zakres 106-145 pg/ml) niż u pacjentów z wirusowym ZOMR (średnio 2 pg/ml, zakres 0-6 pg/ml). Podwyższone stężenie lipokainy 2 wykazywało 81% czułość, 93% swoistość, 96% dodatnią wartością predykcyjną i 71% ujemną wartością predykcyjną.55 Obserwacje te zostały także potwierdzone w innych badaniach.56

Lv i wsp. wnioskują, że TNF-α w PMR może być przydatny do różnicowania ZOMR bakteryjnych z wirusowymi (czułość 83%, swoistość 92%).57 Natomiast Takahashi i wsp. opisują przydatność oznaczania interleukiny 6 w PMR w różnicowaniu bakteryjnych i innych ZOMR.58 Konstantinidis i wsp. oraz Ray i wsp. wykazali, że oznaczanie prokalcytoniny w PMR i w surowicy może być dobrym markerem bakteryjnego ZOMR.59,60

Podsumowanie

Mimo możliwości leczenia bakteryjnych ZOMR antybiotykami, nadal cechują się one znaczną zachorowalnością i śmiertelnością zarówno w krajach wysoko, jak i nisko rozwiniętych. W szczególnie trudnej sytuacji są lekarze, którzy jako pierwsi stykają się z pacjentem z podejrzeniem ZOMR. Badanie fizykalne często nie jest wystarczające, a podstawową metodą diagnostyczną pozostaje badanie PMR. Żadna z dostępnych metod identyfikujących patogeny wywołujące ZOMR nie jest w 100% swoista ani czuła, ale wykorzystanie kilku metod znacznie zwiększa prawdopodobieństwo znalezienia czynnika etiologicznego, co powinno przełożyć się na skuteczniejsze leczenie i mniejsze ryzyko powikłań.

Piśmiennictwo

1. Scheld WM, Koedel U, Nathan B, Pfister HW. Pathophysiology of bacterial meningitis: mechanism(s) of neuronal injury. J Infect Dis 2002; 186 Suppl 2: S225.

2. Brouwer MC, van de Beek D. Bacterial meningitis.Ned Trijdschr Tandheelkd 2012; 119(5): 238-42.

3. PZH, http://www.pzh.gov.pl/oldpage/epimeld/2013/INF_13_12B.pdf z dn.09.06.2014

4. van de Beek D, de Gans J, Spanjaard L, et al. Clinical features and prognostic factors in adults with bacterial meningitis. N Engl J Med 2004; 351: 1849.

5. Durand ML, Calderwood SB, Weber DJ, et al. Acute bacterial meningitis in adults. A review of 493 episodes. N Engl J Med 1993; 328(1): 21-28.

6. van Deuren M, Brandtzaeg P, van der Meer JW. Update on meningococcal disease with emphasis on pathogenesis and clinical management. Clin Microbiol Rev 2000; 13(1): 144-166.

7. Wesfelt M, van de Beek D, Spanjaard L, et al. Community-acquired bacterial meningitis in older people. J Am Geriatr Soc 2006; 54(10):1500-1507.

8. van de Beek D, de Gans J, Tunkel AR, Wijdicks EF. Community-acquired bacterial meningitis in adults. N Engl J Med 2006; 354:44-53.

9. Spanos A, Harrell FE Jr, Durack DT. Differential diagnosis of acute meningitis. An analysis of the predictive value of initial observations. JAMA 1989; 262(19):2700.

10. Fouad R, Khairy M, Fathalah W, et al. Role of Clinical Presentations and Routine CSF Analysis in the Rapid Diagnosis of Acute Bacterial Meningitis in Cases of Negative Gram Stained Smears. J Trop Med 2014; 2014: 213762.

11. Huy NT, Thao NT, Diep DT, et al. Cerebrospinal fluid lactate concentration to distinguish bacterial from aseptic meningitis: a systemic review and meta-analysis. Crit Care 2010; 14(6): 240.

12. Sakushima K, Hayashino Y, Kawaguchi T, et al. Diagnostic accuracy of cerebrospinal fluid lactate for differentiating bacterial meningitis from aseptic meningitis: a meta-analysis. J Infect 2011; 62:255.

13. Tunkel AR. Approach to the Patient with Central Nervous System Infection. [In:] Principles and Practice of Infectious Diseases, 7th edition. Mandell GL, Bennett JE, Dolin R (eds.). Churchill Livingstone Elsevier, Philadelphia 2010.

14. Public Health Laboratory Service Meningococcus Forum. Guidelines for public health management of meningococcal disease in the UK. Commun Dis and Public Health 2002; 5: 187-204.

15. Sigurdardottir B, Bjornsson OM, Jonsdottir KE, et al. Acute bacterial meningitis in adults. A 20-year overview. Arch Intern Med 1997; 157: 425-30.

16. Pizon AF, Bonner MR, Wang HE, Kaplan RM. Ten years of clinical experience with adult meningitis at an urban academic medical centre. J Emerg Med 2006; 30: 367-70.

17. Hussein AS, Shafran SD. Acute bacterial meningitis in adults. A 12-year review. Medicine (Baltimore) 2000; 79: 360–68.

18. Brouwer MC, Thwaites GE, Tunkel AR, van de Beek D. Dilemmas in the diagnosis of acute community-acquired bacterial meningitis. Lancet 2012; 380(9854): 1684-1692.

19. Fasola E, Ferrieri P. Laboratory diagnostic methods for central nervous system infections. Neurosurg Clin N Am 1992; 3(2):279-290.

20. Bohr V, Rasmussen N, Hansen B, et al. 875 cases of bacterial meningitis: diagnostic procedures and the impact of preadmission antibiotic therapy. Part III of a three-part series. J Infect 1983; 7:193-202.

21. Nigrovic LE, Malley R, Macias CG, et al. Effect of antibiotic pre-treatment on cerebrospinal fluid profiles of children with bacterial meningitis. Pediatrics 2008; 122:726-730.

22. Ragunathan L, Ramsay M, Borrow R, et al. Clinical features, laboratory findings and management of meningococcal meningitis in England and Wales: report of a 1997 survey. Meningococcal meningitis: 1997 survey report. J Infect 2000; 40:74-79.

23. Bronska E, Kalmusova J, Dzupova O, et al. Dynamics of PCR-based diagnosis in patients with invasive meningococcal disease. Clin Microbiol Infect 2006; 12:137-141.

24. Baron EJ, Finegold SM. Bailey and Scott’s diagnostic microbiology, 8th Edition, p. 212-222. The C. V. Mosby Co., St. Louis 1990.

25. Elmore JG, Horwitz RI, Quagliarello VJ. Acute meningitis with negative Gram’s stain: clinical and management outcomes in 171 episodes. Am J Med 1996; 100:78-84.

26. Shameem S, Vinod Kumar CS, Neelagund YF. Bacterial meningitis: rapid diagnosis and microbial profile: a multicentered study. J Commun Dis 2008; 40(2):111-20.

27. Weisfelt M, van de Beek D, Spanjaard L, et al. Clinical features, complications, and outcome in adults with pneumococcal meningitis: a prospective case series. Lancet Neurol 2006; 5: 123-29.

28. Ostergaard C, Konradsen HB, Samuelsson S. Clinical presentation and prognostic factors of Streptococcus pneumoniae meningitis according to the focus of infection. BMC Infect Dis 2005; 5:93.

29. Brouwer MC, van de Beek D, Heckenberg SG, et al. Community-acquired Haemophilus influenzae meningitis in adults. Clin Microbiol Infect 2007; 13: 439-442.

30. Greenlee JE. Approach to diagnosis of meningitis. Cerebrospinal fluid evaluation. Infect Dis Clin N Am 1990; 4: 583-597.

31. Zunt JR, Marra CM. Cerebrospinal fluid testing for the diagnosis of central nervous system infection. Neurol Clin 1999; 17: 675–89.

32. Tunkel AR, Hartman BJ, Kaplan SL, et al. Practice guidelines for the management of bacterial meningitis. Clin Infect Dis 2004; 39:1267-1284.

33. Camargos PA, Almeida MS, Cardoso I, et al. Latex particle agglutination test in the diagnosis of Haemophilus influenzae type B, Streptococcus pneumoniae and Neisseria meningitidis A and C meningitis in infants and children. J Clin Epidemiol 1995; 48(10):1245-1250.

34. Carbonnelle E. Laboratory diagnosis of bacterial meningitis: usefulness of various tests for the determination of the etiological agent. Med Mal Infect 2009; 39(7-8):581-605.

35. Thirumoorthi MC, Dajani AS. Comparison of staphylococcal coagglutination, latex agglutination, and counterimmunoelectrophoresis for bacterial antigen detection. J Clin Microbiol 1979; 9(1): 28-32.

36. Clarke SC, Reid J, Thom L, Edwards GF. Confirmation of meningococcal disease by urinary antigen testing. Clin Microbiol Infect 2001; 7:565-567.

37. Rench MA, Metzger TG, Baker CJ. Detection of group B. streptococcal antigen in body fluids by a latex- coupled monoclonal antibody assay. J Clin Microbiol 1984; 20:852–854.

38. Smith LP, Hunter KW, Hemming VG, Fischer GW. Improved detection of bacterial antigens by latex agglutination after rapid extraction from body fluids. J Clin Microbiol 1984; 20: 981-984.

39. Whittle HC, Egler LJ, Tugwell P, Greenwood BM. Rapid bacteriological diagnosis of pyogenic meningitis by latex agglutination. Lancet 1974; ii: 619-621.

40. Williams RG, Hart CA. Rapid identification of bacterial antigen in blood cultures and cerebrospinal fluid. J Clin Pathol 1988; 41: 691-693.

41. Ao D, Wei L, Hui-Hui G, et al. Rapid Diagnosis and Discrimination of Bacterial Meningitis in Children Using Gram Probe Real-Time Polymerase Chain Reaction. Clin Pediatr (Phila) 2014; 1.

42. Tzanakaki G, Tsopanomichalou M, Kesanopoulos K, et al. Simultaneous single-tube PCR assay for the detection of Neisseria meningitidis, Haemophilus influenzae type b and Streptococcus pneumoniae. Clin Microbiol Infect 2005; 11: 386.

43. Werno AM, Murdoch DR. Medical microbiology: laboratory diagnosis of invasive pneumococcal disease. Clin Infect Dis 2008; 46: 926.

44. Albrecht P, Hryniewicz W, Kuch A, et al. Rekomendacje postępowania w zakażeniach bakteryjnych ośrodkowego układu nerwowego. http://www.koroun.edu.pl z dn. 20.06.2014.

45. Skoczyńska A, Kadłubowski M, Hryniewicz W. Polymerase chain reaction as a useful tool in diagnosis of meningococcal disease. Adv Clin Exp Med 2004; 13: 93-97.

46. Dash SK, Sharma M, Khare S, Kumar A. rmpM gene as a genetic marker for human bacterial meningitis. Cell Mol Biol 2012; 58(1): 26-30.

47. Stanek G, Lusa L, Ogrinc K, et al. Intrathecally produced IgG and IgM antibodies to recombinant VlsE, VlsE peptide, recombinant OspC and whole cell extracts in the diagnosis of Lyme neuroborreliosis. Med Microbiol Immunol 2014; 203(2): 125-132.

48. Konior R, Skoczyńska A, Bojarska K, et al. Inwazyjna choroba pneumokokowa w Małopolsce w latach 2000-2008. Czy wprowadzenie powszechnych szczepień z zastosowaniem skoniugowanej szczepionki pneumokokowej jest zasadne? Medycyna Wieku Rozwojowego 2009; 4: 317-323.

49. Singh A, Goering RV, Simjee S, et al. Application of molecular techniques to the study of hospital infection. Clinical Microbiology Reviews 2006; 19: 512-530.

50. Tenover FC, Arbeit RD, Goering RV, et al. Interpreting chromosomal DNA restriction patterns produced by pulsed-field gel electrophoresis: criteria for bacterial strain typing. Journal of Clinical Microbiology 1995; 33: 2233-2239.

51. Maiden MC, Bygraves JA, Feil E, et al. Multilocus sequence typing: a portable approach to the identification of clones within populations of pathogenic microorganisms. Proc Natl Acad Sci USA 1998; 95: 3140–3145.

52. Jolley KA, Brehony C, Maiden MC. Molecular typing of meningococci: recommendations for target choice and nomenclature. FEMS Microbiol Rev 2007; 31: 89-96.

53. Skoczyńska A, Waśko I, Kuch A, et al. Participants of a laboratory-based surveillance of community acquired invasive bacterial infections (BINet). A decade of invasive meningococcal disease surveillance in Poland. PLoS One 2013; 20; 8(8): e71943.

54. Urwin R. Nucleotide sequencing of antigen genes of Neisseria meningitides. [In:] Methods in Molecular Medicine, vol. Meningococcal Disease: Methods and Protocols. Maiden MCJ and Pollard AJ (ed.). Humana Press Inc., Totowa, New Jersey 2001, p. 157-167.

55. Guiddir T, Deghmane AE, Giorgini D, Taha MK. Lipocalin 2 in cerebrospinal fluid as a marker of acute bacterial meningitis. BMC Infect Dis 2014; 14(1): 276.

56. Lippi G, Avanzini P, Calzetti C, et al. The role of neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) in cerebrospinal fluids for screening of acutebacterial meningitis. Clin Lab 2014; 60(3): 377-381.

57. Lv S, Zhao J, Zhang J, et al. Tumor necrosis factor α level in cerebrospinal fluid for bacterial and aseptic meningitis: a diagnostic meta-analysis. Eur J Neurol 2014; 8. doi: 10.1111/ene.12441.

58. Takahashi W, Nakada TA, Abe R, et al. Usefulness of interleukin 6 levels in the cerebrospinal fluid for the diagnosis of bacterial meningitis. J Crit Care 2014; 5. pii: S0883-9441(14)00076-8.

59. Konstantinidis T, Cassimos D, Gioka T, et al. Can Procalcitonin in Cerebrospinal Fluid be a Diagnostic Tool for Meningitis? J Clin Lab Anal 2014; 5. doi: 10.1002/jcla.21746.

60. Ray P, Badarou-Acossi G, Viallon A, et al. Accuracy of the cerebrospinal fluid results to differentiate bacterial from non bacterial meningitis, in case of negative gram-stained smear. Am J Emerg Med 2007; 25(2): 179-184.

Do góry