Молекулярно-биологические исследования в этиологической диагностике инфекционного эндокардита

Цель    Изучение роли раннего исследования с применением полимеразной цепной реакции (ПЦР-исследования) крови (до или на начальных этапах антибактериальной терапии, в первые 24-48 ч от момента постановки диагноза) для диагностики инфекционного эндокардита (ИЭ) и усовершенствования этиологического алгоритма.

Материал и методы  Включено 154 пациента с достоверным ИЭ (DUKE, 2015), которым на этапе первичной диагностики проведены стандартные микробиологические (культуральные) исследования крови с одномоментным молекулярно-биологическим исследованием (ПЦР-исследование / секвенирование) того же вида биологического материала.

Результаты   У 117 (76,0 %) обследованных в образцах крови определен этиологический агент любым из применяемых методов. Конкордантные результаты получены у 43 (36,8 %) пациентов, дискордантные - у 4 (3,4 %). У 29 (24,8 %) пациентов возбудитель ИЭ установлен только при микробиологическом (культуральном) исследовании образцов крови, у 25 (21,4 %) - только при ПЦР-исследовании, из них 3 случая Bartonella spр. У 23 пациентов имелись результаты микробиологического (культурального) исследования крови, требующие уточнения (70 % CoNS, 26 % грамотрицательные бактерии, однократно Enterococcus faecalis); 16 (69,6 %) из 23 не подтверждены молекулярно-биологическим методом и интерпретированы как контаминация. У 1 / 3 пациентов ПЦР-исследование крови позволило повысить точность определения возбудителя ИЭ. На основании интегрального подхода к этиологической диагностике ИЭ разработаны критерии определения достоверного возбудителя, позволившие реклассифицировать 9 (5,9 %) диагнозов в категорию достоверного ИЭ и у каждого третьего обследованного провести деэскалацию антибактериальной терапии. Микробиологическое и ПЦР-исследования образцов крови продемонстрировали сопоставимые показатели чувствительности, специфичности и диагностической точности [79,0, 86,0, 81,0 % и 67,0, 93,0, 74,0 % соответственно]. ПЦР-исследование крови на ранних сроках диагностики ИЭ (до или на начальных этапах антибактериальной терапии, в первые 24-48 ч от момента постановки диагноза ИЭ) предложено в качестве контроля на Streptococcus spp., Staphylococcus aureus, CoNS, Enterococcus spр., на поздних этапах лабораторного обследования, особенно при ИЭ с неустановленным возбудителем - как приоритетный метод.

Заключение     ПЦР-исследование образцов крови является высоко информативным методом этиологической диагностики ИЭ, позволяющим повысить точность определения возбудителя у каждого третьего пациента и на этом основании назначить эффективную антибактериальную терапию.

1. Yang X, Chen H, Zhang D, Shen L, An G, Zhao S. Global magnitude and temporal trend of infective endocarditis, 1990–2019: results from the Global Burden of Disease Study. European Journal of Preventive Cardiology. 2022;29(8):1277–86. DOI: 10.1093/eurjpc/zwab184

2. Кобалава Ж.Д., Котова Е.О. Глобальные и национальные тренды эволюции инфекционного эндокардита. Кардиология. 2023;63(1):3-11. DOI: 10.18087/cardio.2023.1.n2307

3. Демин А.А., Кобалава Ж.Д., Скопин И.И., Тюрин В.П., Бойцов С.А., Голухова Е.З. и др. Инфекционный эндокардит и инфекция внутрисердечных устройств. Клинические рекомендации 2021. Российский кардиологический журнал. 2022;27(10):113-192. DOI: 10.15829/1560-4071-2022-5233

4. Delgado V, Ajmone Marsan N, De Waha S, Bonaros N, Brida M, Burri H et al. 2023 ESC Guidelines for the management of endocarditis. European Heart Journal. 2023;44(39):3948–4042. DOI: 10.1093/eurheartj/ehad193

5. Котова Е.О., Домонова Э.А., Кобалава Ж.Д., Караулова Ю.Л., Писарюк А.С., Балацкий А.В. и др. Современные тренды этиологической диагностики инфекционного эндокардита. Рациональная фармакотерапия в кардиологии. 2021;17(1):153-64. DOI: 10.20996/1819-6446-2021-02-14

6. Шадрина У.М., Коржова М.А., Лицкевич Н.О., Антонова И.В., Гордеев М.Л., Демченко Е.А. и др. Клинико-патоморфологические особенности пациентов с инфекционным эндокардитом нативных и протезированных клапанов сердца. Российский кардиологический журнал. 2023;28(11):68-73. DOI: 10.15829/1560-4071-2023-5651

7. Данилов А.И., Алексеева И.В., Аснер Т.В., Власова Е.Е., Дроздович Е.Л., Елохина Е.В. и др. Реальная практика терапии инфекционного эндокардита в РФ: промежуточные результаты исследования МАЭСТРО. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2013;15(2 S1):18-9

8. Habib G, Erba PA, Iung B, Donal E, Cosyns B, Laroche C et al. Clinical presentation, aetiology and outcome of infective endocarditis. Results of the ESC-EORP EURO-ENDO (European infective endocarditis) registry: a prospective cohort study. European Heart Journal. 2019;40(39):3222–32. DOI: 10.1093/eurheartj/ehz620

9. Abdelgawad H, Azab S, Ayman Abdel-Hay M, Almaghraby A. Clinical features and outcomes of infective endocarditis: a single-centre experience. Cardiovascular Journal of Africa. 2023;34(2):20–6. DOI: 10.5830/CVJA-2022-027

10. Peeters B, Herijgers P, Beuselinck K, Verhaegen J, Peetermans WE, Herregods M-C et al. Added diagnostic value and impact on antimicrobial therapy of 16S rRNA PCR and amplicon sequencing on resected heart valves in infective endocarditis: a prospective cohort study. Clinical Microbiology and Infection. 2017;23(11):888.e1-888.e5. DOI: 10.1016/j.cmi.2017.06.008

11. Boujelben I, Gdoura R, Hammami A. A broad-range PCR technique for the diagnosis of infective endocarditis. Brazilian Journal of Microbiology. 2018;49(3):534–43. DOI: 10.1016/j.bjm.2017.03.019

12. Shrestha NK, Ledtke CS, Wang H, Fraser TG, Rehm SJ, Hussain ST et al. Heart Valve Culture and Sequencing to Identify the Infective Endocarditis Pathogen in Surgically Treated Patients. The Annals of Thoracic Surgery. 2015;99(1):33–7. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2014.07.028

13. Bast A, Dohmen PM, Podbielski A, Warnke P. Rapid Microbiological Diagnostics from Explanted Heart Valves by a Multiplex PCR Assay. Journal of Clinical Microbiology. 2019;57(2):e01575-18. DOI: 10.1128/JCM.01575-18

14. Fournier P-E, Gouriet F, Casalta J-P, Lepidi H, Chaudet H, Thuny F et al. Blood culture-negative endocarditis: Improving the diagnostic yield using new diagnostic tools. Medicine. 2017;96(47):e8392. DOI: 10.1097/MD.0000000000008392

15. El-Kholy AA, El-Rachidi NGE, El-Enany MG, AbdulRahman EM, Mohamed RM, Rizk HH. Impact of serology and molecular methods on improving the microbiologic diagnosis of infective endocarditis in Egypt. Infection. 2015;43(5):523–9. DOI: 10.1007/s15010-015-0761-2

16. Sadaka SM, El-Ghazzawy IF, Hassanen MM, Abu El Kasem AS, Nour El Din AM, Meheissen MA. Molecular and serological techniques for the diagnosis of culture negative infective endocarditis in Alexandria Main University Hospital. The Egyptian Heart Journal. 2013;65(3):145–52. DOI: 10.1016/j.ehj.2012.08.001

17. Miller RJH, Chow B, Pillai D, Church D. Development and evaluation of a novel fast broad-range 16S ribosomal DNA PCR and sequencing assay for diagnosis of bacterial infective endocarditis: multi-year experience in a large Canadian healthcare zone and a literature review. BMC Infectious Diseases. 2016;16(1):146. DOI: 10.1186/s12879-016-1476-4

18. Habib G, Lancellotti P, Antunes MJ, Bongiorni MG, Casalta J-P, Del Zotti F et al. 2015 ESC Guidelines for the management of infective endocarditis: The Task Force for the Management of Infective Endocarditis of the European Society of Cardiology (ESC)Endorsed by: European Association for Cardio-Thoracic Surgery (EACTS), the European Association of Nuclear Medicine (EANM). European Heart Journal. 2015;36(44):3075–128. DOI: 10.1093/eurheartj/ehv319

19. Домонова Э.А., Творогова М.Г., Подколзин А.Т., Шипулина О.Ю., Карань Л.С., Яцышина С.Б. и др. Взятие, транспортировка, хранение биологического материала для ПЦР-диагностики: методические рекомендации. - М: ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии, 2021. - 112с. ISBN 978-5-604-52866-2

20. Harris KA, Yam T, Jalili S, Williams OM, Alshafi K, Gouliouris T et al. Service evaluation to establish the sensitivity, specificity and additional value of broad-range 16S rDNA PCR for the diagnosis of infective endocarditis from resected endocardial material in patients from eight UK and Ireland hospitals. European Journal of Clinical Microbiology & Infectious Diseases. 2014;33(11):2061–6. DOI: 10.1007/s10096-014-2145-4

21. Greub G, Lepidi H, Rovery C, Casalta J-P, Habib G, Collard F et al. Diagnosis of infectious endocarditis in patients undergoing valve surgery. The American Journal of Medicine. 2005;118(3):230–8. DOI: 10.1016/j.amjmed.2004.12.014

22. Синицкий М.Ю., Асанов М.А., Тхоренко Б.А., Одаренко Ю.Н., Понасенко А.В. Микрофлора периферической крови пациентов с инфекционным эндокардитом. Клиническая лабораторная диагностика. 2018;63(10):636-40. DOI: 10.18821/0869-2084-2018-63-10-636-640

23. Bosshard PP, Kronenberg A, Zbinden R, Ruef C, Bottger EC, Altwegg M. Etiologic Diagnosis of Infective Endocarditis by Broad-Range Polymerase Chain Reaction: A 3-Year Experience. Clinical Infectious Diseases. 2003;37(2):167–72. DOI: 10.1086/375592

24. Kotilainen P, Heiro M, Jalava J, Rantakokko V, Nikoskelainen J, Nikkari S et al. Aetiological diagnosis of infective endocarditis by direct amplification of rRNA genes from surgically removed valve tissue. An 11‐year experience in a Finnish teaching hospital. Annals of Medicine. 2006;38(4):263–73. DOI: 10.1080/07853890600622119

25. Le Guern R, Loïez C, Armand S, Marceau L, Courcol R, Wallet F. Infective endocarditis: does a new 16S rDNA set of primers improve the microbiological diagnosis? Infectious Diseases. 2015;47(12):896–901. DOI: 10.3109/23744235.2015.1075661

26. Vondracek M, Sartipy Ulrik, Aufwerber E, Julander I, Lindblom D, Westling K. 16S rDNA sequencing of valve tissue improves microbiological diagnosis in surgically treated patients with infective endocarditis. Journal of Infection. 2011;62(6):472–8. DOI: 10.1016/j.jinf.2011.04.010

27. Armstrong C, Kuhn TC, Dufner M, Ehlermann P, Zimmermann S, Lichtenstern C et al. The diagnostic benefit of 16S rDNA PCR examination of infective endocarditis heart valves: a cohort study of 146 surgical cases confirmed by histopathology. Clinical Research in Cardiology. 2021;110(3):332–42. DOI: 10.1007/s00392-020-01678-x

28. Halavaara M, Martelius T, Järvinen A, Antikainen J, Kuusela P, Salminen U-S et al. Impact of pre-operative antimicrobial treatment on microbiological findings from endocardial specimens in infective endocarditis. European Journal of Clinical Microbiology & Infectious Diseases. 2019;38(3):497–503. DOI: 10.1007/s10096-018-03451-5

29. Fowler VG, Durack DT, Selton-Suty C, Athan E, Bayer AS, Chamis AL et al. The 2023 Duke-International Society for Cardiovascular Infectious Diseases Criteria for Infective Endocarditis: Updating the Modified Duke Criteria. Clinical Infectious Diseases. 2023;77(4):518–26. DOI: 10.1093/cid/ciad271

30. Pecoraro AJK, Herbst PG, Pienaar C, Taljaard J, Prozesky H, Janson J et al. Modified Duke/European Society of Cardiology 2015 clinical criteria for infective endocarditis: time for an update? Open Heart. 2022;9(1):e001856. DOI: 10.1136/openhrt-2021-001856

31. Kim M-S, Chang J, Kim M-N, Choi S-H, Jung S-H, Lee J-W et al. Utility of a Direct 16S rDNA PCR and Sequencing for Etiological Diagnosis of Infective Endocarditis. Annals of Laboratory Medicine. 2017;37(6):505–10. DOI: 10.3343/alm.2017.37.6.505