Влияние антибактериальной терапии на чувствительность методов этиологической диагностики у оперированных пациентов с инфекционным эндокардитом

Введение

Инфекционный эндокардит (ИЭ) относится к заболеваниям, ассоциирующимся не только со сложной диагностикой, но и значительными трудностями в терапии. Так даже длительное лечение высокими терапевтическими дозами антибактериальных препаратов при внутривенном введении не всегда оказывается эффективным и почти половине пациентов требуется хирургическое лечение [1]. Основной причиной, ограничивающей успех антибактериальной терапии (АБТ), является высокая частота ИЭ с неустановленным возбудителем, часто обусловленная несвоевременной и несовершенной этиологической диагностикой, определяющая выбор неэффективных схем АБТ, приводящих к формированию множественной лекарственной устойчивости [2]. Качественная этиологическая диагностика имеет ключевое значение для всех пациентов с ИЭ, особенно подвергающихся кардиохирургическому лечению, так как длительная предшествующая АБТ, как правило, определяет низкую чувствительность традиционно применяемых культуральных исследований крови/тканей резецированных клапанов. Ранее было показано, что частота отрицательных результатов микробиологического исследования (МБИ), выполненного на фоне АБТ достигает 71% в крови и 94% в тканях резецированных клапанов [3]. В связи с этим актуально внедрение высокоточных и чувствительных методов этиологической диагностики, не зависящих от внешних факторов, в том числе назначения АБТ, снижающей концентрацию возбудителя в исследуемом материале, например, молекулярно-биологических. Однако исследований по изучению чувствительности МБИ и ПЦР-исследований у оперированных пациентов с ИЭ в зависимости от длительности дооперационной АБТ недостаточно.

Цель исследования – оценить влияние длительности дооперационной АБТ на чувствительность МБИ и ПЦР-исследования крови/тканей резецированных клапанов у оперированных пациентов с ИЭ.

Материал и методы

Проспективно включено 52 оперированных пациента с активным ИЭ (критерии Дюка, 2015), с апреля 2021 г. по июнь 2022 г. Всем пациентам выполнялись МБИ крови до поступления в кардиохирургический стационар (на предыдущих этапах госпитализации по текущему диагнозу ИЭ), а также параллельные одномоментные МБИ и ПЦР-исследования крови (при поступлении в кардиохирургический стационар) и тканей иссеченных клапанов (во время кардиохирургической операции) с последующим секвенированием по Сэнгеру. Продолжительность дооперационного лечения рассчитывали от первого дня АБТ по диагнозу ИЭ до дня операции.

Исследование выполнено в соответствии с законодательством РФ, стандартами надлежащей клинической практики (Good Clinical Practice), принципами Хельсинской Декларации, нормативными документами локального этического комитета Медицинского института РУДН, Протокол № 27 от 18.03.2021.

Статистический анализ проводился с использованием программного обеспечения Statistical Package for Social Science ssoftware (IBM® SPSS® Statistics, Version 27). Для представления количественных данных использовалась медиана (Me) с указанием интерквартильного размаха (25%; 75%). Качественные переменные описывали абсолютными (n) и относительными (%) значениями. С целью оценки нормальности распределения применялся тест Колмогорова-Смирнова. Для оценки различий между связанными группами рассчитывался критерий Мак-Немара, для несвязанных групп – критерий хи-квадрат Пирсона или точный критерий Фишера для качественных характеристик, U критерий Манна-Уитни для оценки количественных данных.

Результаты

Среди 52 оперированных пациентов с ИЭ отмечалось преобладание мужчин с медианой возраста 45,5 (34,0; 60,0) лет. Вторичный ИЭ встречался более чем у половины пациентов, преимущественно левосторонней локализации (табл. 1).

У обследуемых пациентов отмечалась высокая коморбидность, индекс Чарльсон составил 3,4±3,1 балла (табл. 2). Преимущественно встречались сердечно-сосудистые заболевания у 57,7% (n=30), с высокой частотой артериальной гипертонии у 53,9% (n=28) и сердечной недостаточности в анамнезе у 21,2% (n=11). Также часто имелся вирусный гепатит С у 36,5% (n=19). Более чем у трети пациентов ИЭ был ассоциирован с внутривенным употреблением психоактивных препаратов (n=18, 34,6%).

При проведении комплексной этиологической диагностики возбудитель ИЭ установлен у 84,6% (n=44) пациентов (табл. 3). Среди этиологических агентов ИЭ наиболее часто встречались Staphylococcus spp. (с преобладанием Staphylococcus aureus), Enterococcus spp. и Streptococcus spp. Несколько реже определялась полифлора и Bartonella spp. МБИ крови выполнялось как минимум дважды за весь период лечения ИЭ, при этом обращало внимание значительное снижение чувствительности метода (более чем в 2 раза) в зависимости от времени выполнения: до и после госпитализации в хирургический стационар 44,2% (n=23) против 17,3% (n=9), p<0,05 соответственно (рис. 1). При сравнении одномоментно проводимых МБИ и ПЦР-исследования крови/тканей резецированных клапанов, лучшую чувствительность продемонстрировали молекулярно-биологические методы, с большим преимуществом при изучении тканей резецированных клапанов [ 17,3% (n=9) и 19,2% (n=10) против 38,5% (n=10)и 75,0% (n=39), р<0,001, соответственно]. Более того, МБИ венозной крови, выполненное в ранние сроки диагностики до поступления в кардиохирургический стационар, оказалось сопоставимым по чувствительности с ПЦР-исследованием крови, выполненным в поздние сроки диагностики на фоне длительной АБТ, и значительно менее чувствительным в отношении ПЦР-исследования тканей резецированных клапанов [ 44,2% (n=23) и 38,5% (n=20) (p>0,05) против 75,0% (n=39), p<0,05, соответственно].

Дооперационная АБТ проводилась у 84,6% (n=44), из них схемы, включающие гликопептиды были назначены всем пациентам. Несколько реже применялись цефалоспорины, аминогликозиды и карбапенемы. Остальные препараты назначались в отдельных случаях. Медиана длительности дооперационной АБТ составила 27,5 (17,3; 38,8) дней (табл. 4).

Для оценки влияния АБТ на результаты этиологической диагностики ИЭ, пациенты были разделены в зависимости от длительности дооперационной АБТ на 2 группы: группа 1 – АБТ ≤28 дней (n=29, 55,8%) и группа 2 – АБТ ≥ 29 дней (n=23, 44,2%) (табл. 5).

В группе 1 имелись сопоставимые результаты МБИ крови/тканей резецированных клапанов и ПЦР-исследования крови, в то время как ПЦР-исследование тканей резецированных клапанов продемонстрировало значимо лучшую чувствительность [ 31,0%, 34,5% и 41,4% (p>0,05), против 72,4% (р<0,001), соответственно]. В группе 2 результаты МБИ крови/тканей резецированных клапанов оказались отрицательными у всех пациентов, тогда как ПЦР-исследования крови/тканей резецированных клапанов сохраняли высокую чувствительность (0% и 0% против 34,8% и 78,3%, соответственно; p<0,01) (см. табл. 5, рис. 2). Более того, отмечено, что ПЦР-исследование тканей резецированных клапанов продемонстрировало большую чувствительность по сравнению с ПЦР-исследованием венозной крови (78,3% против 34,8%, соответственно; p<0,01).

Также для МБИ крови/тканей резецированных клапанов отмечена самая короткая продолжительность АБТ, при которой получены положительные результаты исследований [ 20 (17,5; 24,5) и 20 (15,5; 24,0), соответственно; p>0,05], в то время как ПЦР-исследования крови/тканей резецированных клапанов оставалась положительными при большей длительности АБТ, однако различия были не значимыми (табл. 6). Таким образом, чувствительность МБИ снижалась при большей длительности дооперационной АБТ. Чувствительность ПЦР-исследования не зависела от вида биологического материала и в меньшей степени зависела от длительности АБТ оперированных пациентов с ИЭ, что представляет весомое преимущество, позволяющее идентифицировать возбудителя на фоне предшествующей АБТ.

Таким образом, при изучении влияния АБТ на чувствительность методов этиологической диагностики у оперированных пациентов с ИЭ установлено, что лучший результат показали молекулярно-биологические исследования, в особенности ПЦР-исследование с последующим секвенированием тканей резецированных клапанов (рис. 3). Проведенное ПЦР-исследование венозной крови/тканей резецированных клапанов позволяло определять этиологическую принадлежность ИЭ значимо чаще и при большей длительности АБТ, чем МБИ.

Обсуждение

Проведенное исследование было направлено на изучение влияния продолжительность доопреционной АБТ на чувствительность разных методов этиологической диагностики, применяемых при лабораторном обследовании оперированных пациентов с ИЭ. Выполнено ограниченное количество исследований, изучающих влияние АБТ на чувствительность этиологических методов диагностики у оперированных пациентов с ИЭ, преимущественно представленных данными в отношении МБИ. Moreillon P. и соавт. отметили, что АБТ ≥ 2 нед ассоциирована с отрицательным результатом МБИ венозной крови [4], что согласуется с полученными нами данными – при АБТ 1-28 дней МБИ венозной крови было положительным лишь у 1/3 обследованных, а при АБТ≥29 дней, результаты тестирований оказались отрицательными у всех пациентов.

Kim M.S. и соавт. отметили связь частоты положительных результатов МБИ крови со сроками проведения исследования: так в ранние сроки диагностики ИЭ чувствительность метода составила 62,0%, а при отсроченном тестировании в кардиохирургическом стационаре – 41,8% [5]. Аналогичные данные получены J. Casalta и соавт., показавшими снижение чувствительности МБИ крови в 2 раза на фоне АБТ [6]. Нами также отмечено снижение чувствительности МБИ крови более чем в 2 раза при выполнении исследования до и при поступлении в кардиохирургический стационар (44,2% против 17,3%, соответственно; p<0,05).

За последние 20 лет опубликован ряд работ, демонстрирующих низкую чувствительность МБИ ткани клапана на фоне длительной АБТ [5][7-9][25][26]. Upton A. и соавт. показали, что МБИ ткани клапана было положительным при АБТ ≥ 14 дней только у 1/131 обследованного с ИЭ [24], что позднее поддержано данными T. Vollmer и соавт. [27]. Похожие результаты по снижению чувствительность МБИ ткани клапана при АБТ ≥ 7 дней продемонстрировали в 2009 г. A. Mekontso Dessap и соавт. с 76% до 22% (p<0,001) [26] и в 2020 г. V. Gisler и соавт. с 52% до 13% (р<0,001) [28]. Мы также отметили снижение чувствительности МБИ тканей клапанов на фоне АБТ: до 29 дней АБТ этиологический агент выявлен лишь у 1/5 обследованных, а при АБТ ≥ 29 возбудитель не идентифицирован ни у одного пациента. Кроме того, хотелось бы отметить в целом низкую чувствительность МБИ тканей резецированных клапанов – по данным литературы 18-41% [8-10][24][29], по нашим данным – 21,1%.

Молекулярно-биологические методы, в частности ПЦР, позиционируются как методы, не зависящие от стадии культивирования и демонстрирующие большую чувствительность, даже при длительной АБТ по сравнению с традиционными культуральными исследованиями [7-11]. В целом, независимо от АБТ, чувствительность ПЦР-исследования варьирует от 40,0 до 100% [7-8][10][12-22], что было сопоставимо с результатами нашего исследования: для ПЦР-исследования венозной крови – 38,5%, тканей резецированных клапанов – 75,0%. Относительно низкая чувствительность ПЦР-исследования венозной крови в нашем исследовании, вероятно, связана с выполнением его на поздних сроках (при поступлении в кардиохирургический стационар).

Korber F. и соавт. отметили, что на фоне АБТ возбудитель значимо чаще выявлялся методом ПЦР в венозной крови (64,6%), чем при МБИ крови [2]. Zeaiter Z. и соавт. показали, что предшествующая АБТ не влияла на чувствительность ПЦР-исследования крови [23]. В нашем исследовании также показана большая чувствительность ПЦР-исследования венозной крови, по сравнению с МБИ крови/ткани резецированного клапана как при АБТ ≤ 28 дней (41,4% против 31,0% и 34,5%, соответственно; p>0,05), так и при АБТ ≥ 29 дней (34,8% против 0% и 0%, соответственно; p<0,01). Длительность предшествующей АБТ также не влияла на чувствительность ПЦР-исследования венозной крови [ 24,0 (16,0; 35,3) и 30,0 (17,3; 39,5), соответственно; p>0,05].

В серии публикаций убедительно доказана превосходящая чувствительность ПЦР-исследования тканей резецированных клапанов по сравнению с МБИ при длительной предшествующей АБТ ИЭ, показавших отсутствие или минимальное влияние АБТ на частоту выявления возбудителя методом ПЦР [5][7-9][25][27]. Kotilainen P. и соавт. продемонстрировали, что ПЦР-исследование тканей клапанов значимо дольше определяет этиологическую принадлежность ИЭ при длительной АБТ по сравнению с МБИ [ Ме (min-max): 23,5 (1-58) против 4 (2-8) дней АБТ, p<0,001], при этом чувствительность ПЦР-исследования тканей клапанов не зависела от длительности АБТ [25]. Аналогичные данные получены M. Voldstedlund и соавт., показавших, что при АБТ<5 дней чувствительность МБИ и ПЦР-исследовании тканей клапана сопоставимы (62,0% против 77,0%, соответственно; p>0,05), а при АБТ ≥ 11 дней чувствительность МБИ значительно снижалась при сохраняющихся показателях ПЦР-исследования тканей клапанов(10,0% и 76,0%, соответственно; p<0,05) [7]. Сопоставимые результаты на оперированных пациентах продемонстрировал Halavaara M. и соавт. (2019) по снижению чувствительности МБИ после АБТ ≥ 2 нед с 41,0 до 0% при высоких показателях ПЦР-исследования тканей резецированных клапанов 91,0-53,0% [8]. Отдельно отметим результаты T. Vollmer и соавт., продемонстрировавших возможность определения ДНК «возбудителя-свидетеля» в тканях клапанов методом ПЦР даже при АБТ более 40 дней [27]. Нами было показано, что ПЦР-исследование тканей резецированных клапанов обладало наивысшей чувствительностью среди анализируемых методов этиологической диагностики, сохраняя чувствительность даже при АБТ ≥ 29 дней, что позволило выявить возбудителя у 3/4 обследованных, не снижаясь в зависимости от длительности АБТ.

Таким образом, чувствительность традиционно применяемых МБИ крови/тканей резецированных клапанов при ИЭ напрямую зависит от длительности дооперационной АБТ. Порогом для выявления возбудителя при МБИ крови/ткани резецированных клапанов являлась АБТ в течение 28 дней, тогда как ПЦР-исследования крови/тканей резецированных клапанов сохраняли свою чувствительность и способствовали выявлению возбудителей ИЭ в большинстве случаев даже при АБТ ≥ 29 дней. ПЦР-исследование тканей резецированных клапанов показало наибольшую чувствительность в определении этиологии ИЭ, выявив этиопатогенетический агент в 75,0%, что особенно ценно для оперированных пациентов с длительной предшествующей АБТ.

Наше исследование имеет несколько ограничений. Во-первых, в большинстве случаев мы не имели возможности назначать терапию проспективно от момента постановки диагноза ИЭ до операции. Длительность АБТ в предыдущие госпитализации до поступления в кардиохирургический стационар мы оценивали ретроспективно по данным анамнеза и предоставленной медицинской документации, что создавало определенные трудности в подсчете истинной длительности АБТ, и, возможно, повлияло на конечный результат. Во-вторых, мы проводили ПЦР-исследование крови только на поздних сроках, в кардиохирургическом стационаре (как минимум после 1 предшествующей госпитализации по текущему диагнозу ИЭ), что оказало влияние на чувствительность метода, однако, несмотря на это, преимущество над МБИ сохранилось. Также следует отметить различие дизайнов предыдущих исследований, что ограничивает прямое сравнение полученных нами результатов с данными других авторов, преимущественно направленных на сравнение чувствительности двух или трех представленных методов этиологической диагностики, не всегда выполненных параллельно.

Заключение

Длительная дооперационная АБТ значимо снижала чувствительность параллельных МБИ крови/тканей резецированных клапанов у оперированных пациентов с ИЭ, тогда как ПЦР-исследование крови/тканей резецированных клапанов отличались высокой чувствительностью даже при дооперационной АБТ более 29 дней.

Отношение и Деятельность. Нет.

Relationships and Activities. None.

Финансирование. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 22-75-10012) с использованием биоматериала человека, собранного и сохраняемого в рамках научной программы. Оборудование для сбора, хранения и транспортировки биоматериала человека, оборудование для обследования пациентов приобретено за счет средств Программы стратегического академического лидерства РУДН.

Funding. The work was supported by a grant from the Russian Science Foundation (project no. 22-7510012) using human biomaterial collected and preserved as part of a scientific program. Equipment for the collection, storage and transportation of human biomaterial, equipment for examining patients was purchased at the expense of the Strategic Academic Leadership Program of RUDN University.