Zdokonalení časné diagnostiky invazivní plicní aspergilózy způsobené Aspergillus funigatus pomocí specifických biomarkerů ze séra a moče

Mgr. Radim DOBIÁŠ

Doctoral thesis

Abstract:

Detekce sérových galaktomananů (GM) a (1-3) -?-D-glukanů (BG) je považována za užitečnou pro diagnostiku invazivní plicní aspergilózy (IPA) u neutropenických pacientů. Doposud pouze několik studií hodnotilo tyto biomarkery u non-neutropenických pacientů, kteří byli v podezření z IPA. Cílem této studie bylo vyhodnotit přínos obou testů společně s testem detekce IgA a IgG (IgAG) specifických k Aspergillus fumigatus pro sérologickou diagnostiku IPA u non-neutropenických pacientů. Dalšími intra a extracelulárními biomarkery hub, které byly využity v této práci jsou siderofory. Siderofory jsou molekuly s nízkou molekulovou hmotností které chelatující železo a jsou vylučované různými skupinami bakterií a hub. Tyto molekuly by mohly být využity jako časný vysoce specifický biomarker IPA. GM, BG, IgAG: Séra 87 pacientů s podezřením na IPA byla analyzována retrospektivně. Pacienti byli zařazeni do skupin s prokázanou IPA (n = 10), pravděpodobnou IPA (n = 31), pacienti bez IPA nebo kolonizovaní A. fumigatus (n = 46). Při použití testů GM, BG a IgAG u pacientů zařazených do studie byla senzitivita / specificita / pozitivní prediktivní hodnota (PPH) / negativní prediktivní hodnota (NPH) 48,8 % / 91,3 % / 83,3 % / 66,7 %, 82,9 % / 73,9 % / 73,9 % / 82,9 % a 75,6 % / 95,7 % / 93,9 % / 81,5 %. Nejvyšší specificita a PPH byla dosažena stanovením IgAG. Zvýšení senzitivity a NPH bylo dosaženo pomocí metody "alespoň jeden pozitivní test" s testy GM a BG, přičemž hodnoty senzitivity / specificity / PPH / NPH byly 85,0 % / 69,6 % / 71,4 % / 84,2 %. Nicméně nejvyšší senzitivita a NPH byla dosažena metodou "alespoň jeden pozitivní test" při kombinaci testů GM, BG a IgAG (97,6 % a 96,8 %). Zapojení testu IgAG vylepšuje diagnostiku IPA u non-neutropenických pacientů tím, že zvýší senzitivitu a NPH analýzy v kombinaci s testováním GM nebo BG, zejména v případě, když existují pochybností v diagnóze IPA. TAFC: Do studie bylo zařazeno osm pacientů z jednotek intenzivní péče s podezřením na IPA. Hmotnostní spektrometrie byla pro IPA citlivějším nástrojem než detekce GM ve dvou případech. Pro IPA způsobenou A. fumigatus byl TAFC dominantním biomarkerem, který prokázán metodou HPLC / ESI-FTICR. Stanovení koncentrace TAFC z moči může být užitečné v diagnostice IPA jako test suplementární či alternativní k v současnosti hojně využívanému průkazu GM v séru u neutropenických pacientů. V případě non-neutropenických pacientů by měl průkaz TAFC v moči lépe, časněji a citlivěji identifikovat IPA než je tomu v případě GM.

Abstract:

Detection of serum galactomannan (GM) and (1-3)-?-D-glucan (BG) is considered useful for non-culture diagnosis of invasive pulmonary aspergillosis (IPA) in neutropenic patients. Only few studies evaluated these seromarkers in non-neutropenic patients suspected for having IPA. The aim of this study was to evaluate both tests together with the Aspergillus fumigatus-specific serum IgG and IgA (IgAG) test for serological IPA diagnosis in non-neutropenic patients. Other intracellular and extracellular fungi biomarkers used in this work are siderophores. Siderophores are low molecular weight chelating molecules secreted by various groups of bacteria and fungi that could be used as an early highly specific biomarker of IPA. GM, BG, IgAG: Sera from 87 patients suspected of having IPA were retrospectively analyzed. Patients were categorized into groups of proven IPA (n=10), pravděpodobná (AspICU) IPA (n=31), and non-IPA colonization (n=46). When the GM, BG, and IgAG assays were used for patients included in the study, the sensitivity/specificity / positive predictive value (PPV) / negative predictive value (NPV) were 48.8 %/91.3 %/83.3 %/66.7 %, 82.9 %/73.9 %/73.9 %/82.9 %, and 75.6 %/95.7 %/93.9 %/81.5 %, respectively. Thus, the highest specificity and PPV were confirmed for the IgAG assay. Improvements in the sensitivity and NPV were achieved by "at least one positive" analysis with the GM and BG assays, with the sensitivity/specificity/PPV/NPV values being 85.0 %/69.6 %/71.4 %/84.2 %. Nevertheless, the highest sensitivity and NPV were achieved by the "at least one positive" analysis combining the GM, BG, and IgAG tests (97.6 % and 96.8 %, respectively). The involvement of the IgAG assay could improve IPA diagnosis in non-neutropenic patients by increasing the sensitivity and NPV when combined with the GM or BG assays. Further improvement was achieved by combining the GM, BG, and IgAG assays using the "at least one positive test" strategy, especially if doubt exists. TAFC: The study included seven patients from intensive care units that were suspected of IPA. Results of TAFC detection by Mass spectrometry was more sensitive to IPA than GM detection in two cases. For the A. fumigatus-induced IPA, TAFC was the dominant biomarker that could easily be detected by HPLC / ESI-FTICR. Determination of TAFC concentration from urine may be useful in the diagnosis of IPA as an adequate specific test for the currently widely used serum GM in neutropenic patients, and in the case of non-neutropenic patients, urinary TAFC should be better, more timely and more sensitive to IPA.

Keywords

invazivní plicní aspergilózy, A. fumigatus, galaktomanan, 1, 3-?-d-glukan, specifické IgA a IgG proti A. fumigatus, triacetylfusarinin C

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 3. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 20. 6. 2019
• Supervisor: doc. MUDr. Petr Hamal, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Medicine and Dentistry

Doctoral programme / field:
Medical Microbiology / Medical Microbiology