宏基因组二代测序辅助诊断Q热脊柱感染1例报道

王志超,张伟,王月磊,殷楚强,沈峰,曹振鲁,王亭*

(1.中国人民解放军海军第九七一医院骨科,山东 青岛 266071;2.青岛大学附属医院脊柱外科,山东 青岛 266000)

Q热是一种在世界各地发生的人畜共患病,其病原体为贝纳特柯克斯体即Q热立克次体(Coxiella burnetii),以急性疾病为主。其中,2%～7%的急性Q热患者可发展为慢性Q热[1],包括心内膜炎(60%～70%)、血管移植物感染、非典型肺部感染,极少数是脊柱感染[2-6]。Q热脊柱感染的临床症状不典型、影像学缺乏特异性。目前,诊断主要通过血清学、聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)和分离培养等实验室检测方法[7-8]。但是,有文献表明目前传统实验室诊断方法对于Q热患者的诊断率低且耗时长,往往会延误治疗,导致严重后果[9]。分子诊断和基因诊断在感染性疾病诊断中越来越受到关注,并成为研究热点。其中,宏基因组二代测序技术(metagenomicnextgeneration sequencing,mNGS)广泛应用于多种感染性疾病,并表现出较好的诊断效能。2021年5月青岛大学附属医院收治1例Q热脊柱感染患者,采用mNGS辅助诊断,现报告如下。

1 病历资料

59岁男性患者,因“腰痛1年,加重伴双下肢疼痛不适5 d”入院。1年前无明显诱因下出现腰痛,为间断性钝痛,未行特殊治疗。入院5 d前上述症状加重,伴有双下肢放射痛,疼痛主要在双侧大腿前外侧,双侧疼痛程度相近,疼痛在下地活动后加重,卧床后可略缓解。入院时查体:体温36.5 ℃,腰椎伸屈活动以及侧屈活动受限,局部棘突、椎旁肌压痛;双侧足背动脉可扪及;双下肢体及会阴、鞍区感觉正常,双下肢肌张力正常,双下肢肢体关键肌力Ⅴ级。膝踝反射未引出,双侧髌阵挛(-),踝阵挛(-),Babinski’s征(-),直腿抬高试验70 °(-)。入院后完善实验室检查:白细胞计数9.15×109/L,中性粒细胞计数5.98×109/L,中性粒细胞百分比65.4%,淋巴细胞计数2.46×109/L,淋巴细胞百分比26.9%,单核细胞计数0.66×109/L,单核细胞百分比7.2%。C反应蛋白12.78 mg/L(轻度升高),降钙素原0.03 ng/mL,血沉43 mm/h。T-spot实验、虎红平板凝集实验、真菌G实验以及曲霉菌GM实验均阴性;留取痰、尿培养检测均为阴性。术前影像学检查:腰椎MRI提示L4～5椎体及椎间隙异常信号,考虑感染(见图1)。

入院后先经CT引导下行穿刺取活检,并行病理检查及活检物培养,结果均阴性。随后对患者进行了手术清创及内固定治疗。并取组织行传统实验室培养,结果:阴性;mNGS测序,结果:贝纳特柯克斯体。同时请呼吸科、血液科、感染科、药学科行多学科会诊。考虑患者目前为Q热感染,给予患者多西环素、羟氯喹、利福平、左氧氟沙星抗感染治疗方案,患者症状较前明显好转。出院后门诊定期复查,出院后6个月腰椎MRI检查提示恢复良好(见图2),同时各项感染指标正常,无不适症状。

图2 术后6个月腰椎MRI示恢复良好

2 讨 论

Q热是一种重要的人畜共患疾病,慢性Q热主要表现为循环系统和呼吸系统感染[2-6]。在脊柱感染方面较为少见,作者查阅了国内外文献,目前国外约有10余例的Q热脊柱感染报道,而国内报道较为罕见。研究表明大多数Q热患者与动物接触有关。然而,也有部分病例包括本病例,与动物没有直接关系。Q热脊柱感染患者临床症状不典型,在既往文献报道中以低热、背部疼痛为主要表现,甚至部分患者起病隐匿,无发热,仅以疼痛为首要症状就诊[10]。本文中报道患者,既往无持续发热现象,而主要表现为腰背部疼痛。此外,值得注意的是,作为感染性疾病诊断的常见依据,炎性标志物在Q热患者中往往轻微升高,甚至不升高。在影像学方面,与一般的化脓性脊柱感染表现相似,缺乏特异性。因此,对于Q热脊柱感染患者的诊断及早期治疗存在较大的困难。一方面,很大程度上是归因于其临床症状和影像学表现缺乏特异性;另一方面,传统实验室检测方法对Q热感染患者的诊断方法不够高效且阳性率低。

目前,血清学、PCR、免疫组织化学检测和分离培养等是诊断Q热的常用实验室检测方法[2,8,11]。其中,血清学检测在临床中便于操作,成为了临床实验室诊断Q热主要方式。机体在感染Q热后,可以产生Ⅰ相抗体和Ⅱ相抗体[12]。其中,Ⅰ相抗体与慢性Q热相关,主要诊断标准是血清Ⅰ相免疫球蛋白-G(immunoglobulin G,IgG)抗体滴度>6 400,次要诊断标准是血清Ⅰ相IgG抗体滴度≥800且<6 400[6,12-13]。虽然血清学检查便利,但这项技术只提供了间接感染症状,且血清学检测存在假阴性,往往需要多次检测,尤其对于慢性Q热患者,病史较长,前期经验性抗生素的使用以及其免疫系统对Q热致病菌产生有效的免疫耐受,使得检测阳性率大大降低[7]。PCR和免疫组化具有特异性和灵敏度高的特点,但对于贝纳特柯克斯体的提取、纯化过程中防护要求高,且工艺复杂、检测机器设备有一定要求[14]。分离培养可以提供直接的感染证据,但贝纳特柯克斯体生长环境要求高,需要在鸡胚、鼠胚等活细胞中进行。因此,传统的实验室方法对其检测存在一定的局限性[15],且获取结果时间周期长。这对于患者的治疗带来不利,既往文献表明确诊的慢性Q热预后很差,并发症(61%)和疾病相关死亡率(25%)的风险很高[16]。尤其在脊柱感染方面,致病菌对于脊髓、神经损伤往往是不可逆的,严重会引起患者瘫痪,甚至危及生命。因此,准确而又高效的诊断方法不仅有利于诊断,更有利于患者的早期治疗。

近年来mNGS广泛应用于中枢神经系统感染[17-18]、循环系统感染[19]、肺部感染[20]等多种感染性疾病,表现出较好的诊断效能。mNGS将检测样本中所有核酸片段进行测序,并采用生物信息学方法与现有微生物群基因数据库进行比对,得出检测样本中的微生物种类及序列数并进行解读,进而为临床诊断提供依据。mNGS改善了PCR、分离培养等靶向诊断条件的不足,提高了诊断效力,特别对于无法培养或难培养的微生物。金文婷等[21]报道24例脊柱感染的mNGS总体阳性率为62.5%,明显高于常规培养的35.0%。本病例就是采用该方法进行诊断,患者血清学检测提示炎性标志物轻微升高,同时将感染组织进行了传统实验室培养,结果均为阴性,最终采用mNGS进行测序诊断,随后给予抗生素治疗,获得满意效果。

此外,mNGS相较于传统实验室检测方法,结果获取耗时短,这对于患者的早期治疗、提高治疗效果、降低并发症起到至关重要的作用,尤其对于重症感染以及具有严重并发症的中枢神经系统等感染性疾病。殷楚强等[22]的研究中,患者行mNGS检测结果均在48 h内完成,明显短于传统的实验室检测时间(3～7 d,部分培养甚至需要延长至14 d)。但需注意的是mNGS检测成本高,因此对于容易诊断的轻症感染性疾病,传统实验室检测方法仍是首选方法,mNGS更适用于罕见的、并发症较重和症状不典型的感染性疾病的诊断[23]。此外,mNGS在不同机构中检测流程、解读质量存在差异,同时无法对于检出的致病性病原微生物予以药敏结果指导[24]。但是,随着检测技术及流程的不断完善,检测价格的降低,mNGS在感染性疾病中的应用将更常见。

综上所述,随着分子诊断和基因诊断在感染性疾病诊断中越来越受到关注,mNGS在感染性疾病中的应用将更为常见,对于传统实验室检测困难、阳性率低的感染性疾病,在完善传统病原学检测同时早期开展mNGS,将有利于早期诊断及治疗,降低相关并发症。