© Borgis - Postępy Nauk Medycznych 6/2015, s. 403-409
Danuta Dzierżanowska1, Lidia Gil2, Beata Jakubas3, Sławomira Kyrcz-Krzemień4, *Jan Styczyński5
Epidemiologia i diagnostyka mikrobiologiczna inwazyjnej choroby grzybiczej
Epidemiology and microbiologic diagnostics of invasive fungal disease
1Zakład Mikrobiologii i Immunologii Klinicznej, Instytut „Pomnik – Centrum Zdrowia Dziecka”, Warszawa
Kierownik Zakładu: prof. nadzw. dr hab. med. Katarzyna Dzierżanowska-Fangrat
2Katedra i Klinika Hematologii i Transplantacji Szpiku, Uniwersytet Medyczny, Poznań
Kierownik Katedry: prof. dr hab. med. Mieczysław Komarnicki
3Katedra i Klinika Hematologii, Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński, Kraków
Kierownik Katedry: prof. dr hab. med. Aleksander Skotnicki
4Katedra i Klinika Hematologii, Śląski Uniwersytet Medyczny, Katowice
Kierownik Katedry: prof. dr hab. med. Sławomira Kyrcz-Krzemień
5Katedra Pediatrii, Hematologii i Onkologii, Collegium Medicum, Szpital Uniwersytecki nr 1, Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Bydgoszcz
Kierownik Katedry: prof. dr hab. med. Mariusz Wysocki
Streszczenie
Inwazyjna choroba grzybicza (ang. invasive fungal disease – IFD) jest zakażeniem narządowym o etiologii grzybiczej rozwijającym się zazwyczaj u pacjentów w stanie immunosupresji. Najczęstszymi postaciami mikrobiologicznymi powodującymi IFD są kandydozy/kandydemie, aspergilozy oraz inne zakażenia grzybami pleśniowymi (ang. non-Aspergillus mycelial fungi – NAMF), w tym mukormykozy, fusariozy i scedosporiozy.
W pracy omówiono etiologię i epidemiologię IFD u pacjentów z chorobami hematoonkologicznymi i poddawanymi przeszczepieniu komórek krwiotwórczych. Uznanymi czynnikami ryzyka rozwoju IFD są: neutropenia, stosowanie steroidów, choroba przeszczep-przeciwko-gospodarzowi (GVHD), centralna tunelowa linia naczyniowa, zakażenia bakteryjne, stosowanie antybiotyków przeciwbakteryjnych, niewłaściwa profilaktyka, zakażenie CMV, kolonizacja śluzówkowa, a także prowadzone prace remontowe. Ocenia się, że w ostatnich latach u pacjentów dorosłych po przeszczepieniu komórek krwiotwórczych częstość występowania IFD wynosi 22-28%, w tym aspergilozy około 60%. Najczęstsze czynniki etiologiczne to Aspergillus fumigatus i Candida glabrata, jednakże stwierdza się istotny wzrost częstości występowania mukormykoz. IFD jest częstą przyczyną śmiertelności u pacjentów z chorobami hematoonkologicznymi: aspergiloza (w 19% przypadków), kandydoza (9%), mukormykozy i fusariozy (5%). W artykule przedstawiono również aktualne zasady w zakresie diagnostyki najczęstszych czynników etiologicznych IFD, z uwzględnieniem diagnostyki: mikrobiologicznej, serologicznej (w tym wykrywanie antygenów i przeciwciał mannan/antymannan (Candida), galaktomannan (Aspergillus), glukan (Candida/Aspergillus), enolazy (różnicujących kolonizację od inwazji)), obecności metabolitów, badań obrazowych, histopatologicznych, molekularnych, sond molekularnych i spektrografii masowej. Omówiono rekomendacje dotyczące diagnostyki najczęstszych inwazyjnych zakażeń grzybiczych: aspergilozy, kandydozy i mukormykozy.
Summary
Invasive fungal disease (IFD) is the organ deep infection of fungal etiology, developing usually in patients with immunosuppression. The most frequent microbiological types of IFD are candidiasis, aspergillosis and non-Aspergillus mycelial fungi (NAMF) including mucormycosis, fusariosis and scedosporiosis.
The etiology and epidemiology of IFD in patients with hemato-ooncology diseases and undergoing stem cell transplantation are shown in this review. The common risk factor of IFD are: neutropenia, therapy with steroids, graft versus host disease, central venous catheter, bacterial infections, use of antibiotics, inadequate prophylaxis, CMV infection, mucosal colonisation, or construction works. Recent data indicate that incidence of IFD among adults patients after hematopoietic stem cell transplantation is 22-28%, including 60% of aspergillosis. The most frequent etiologic factors are Aspergillus fumigatus and Candida glabrata, however significant increase in mucormycoses incidence is being observed. IFD is very important cause of mortality in patients with hematological malignancy: aspergillosis (in 19% of cases), candidiasis (9%), mucormycosis and fusariosis (5%). Current principles of diagnostics of the most frequent etiological factors in IFD are also shown in this review, based on: microbiological and serological (including antigen and antibodies testing for mannan and antymannan (Candida), galactomannan (Aspergillus), 1,3-beta-D-glucan (Candida/Aspergillus), enolase (differentiating colonization from invasion)) diagnostics, testing of presence of metabolites, imaging, histopathology examination, molecular assays, and mass spectrography. Recommendations for diagnostic process in the most frequent microbiological types of IFD including candidiasis, aspergillosis and mucormycosis are presented.
Etiologia inwazyjnej choroby grzybiczej
Inwazyjna choroba grzybicza (ang. invasive fungal disease – IFD) jest zakażeniem narządowym o etiologii grzybiczej rozwijającym się u pacjentów z zaburzeniami odporności. Aktualnie, w oparciu o etiologię, wyodrębnia się siedem typów inwazyjnych zakażeń grzybiczych:
– kandydozy/kandydemie, powodowane przez: Candida sp. i inne gatunki drożdżaków,
– aspergilozy o etiologii Aspergillus sp., najczęściej jednak A. fumigatus,
– kryptokokozę: Cryptococcus neoformans,
– mukormykozy (zygomykozy): Rhizopus sp., Absidia sp., Mucor sp.,
– inne hialohyfomikozy: Fusarium sp., Scedosporium sp., Paecilomyces sp., Penicillium sp., Acremonium sp.,
– inne zakażenia drożdżakowe: Malassezia sp., Trichosporon sp.,
– zakażenia grzybami ciemnostrzępkowymi: Alternaria sp., Bipolaris sp., Cladophialospora sp., Wangiella sp., Dactylaria sp.
Do najczęstszych zakażeń grzybiczych obserwowanych u pacjentów z chorobami onkologicznymi i hematologicznymi należą kandydoza/kandydemia oraz aspergiloza. Znacznie rzadziej występują mukormykozy i hialohyfomikozy (fusariozy i scedosporiozy), natomiast kryptokokoza najrzadziej.
Grzyby drożdżopodobne są jednokomórkowcami, zaś pleśniowe z rodzaju Aspergillus czy też Mucormycetes drobnoustrojami wielokomórkowymi. Drożdżaki rozmnażają się przez pączkowanie, zaś grzyby pleśniowe przez kiełkowanie zarodników w strzępkę, niektóre też dodatkowo drogą płciową (sporangium).
Mechanizm rozwoju i czynniki ryzyka IFD
Drożdżaki i grzyby pleśniowe różnią się mechanizmami inwazji tkankowej. W przypadku drożdżaków są to zazwyczaj zakażenia endogenne, rzadziej egzogenne, najczęściej szpitalne, przeniesione przez ręce personelu. W tym ostatnim przypadku są to zazwyczaj zakażenia wywoływane przez Candida parapsilosis oraz Candida albicans. Zakażenie endogenne rozwija się w wyniku inwazji drożdżaków tworzących mikrobiom śluzówek przewodu pokarmowego lub skóry pacjenta. Zarodniki grzybów pleśniowych są natomiast obecne w środowisku zewnętrznym człowieka, ich stężenie zależy między innymi od pory roku i wilgotności, a do zakażenia dochodzi przez inhalację, rzadziej przez zanieczyszczenie rany czy też uszkodzenie śluzówek. Podobnie jak w przypadku grzybów pleśniowych do zakażenia drożdżakami z rodzaju Cryptococcus sp. dochodzi przez inhalację unoszących się w powietrzu wysuszonych wydzielin ptaków (gołębie). W tabeli 1 przedstawiono główne czynniki ryzyka zakażenia grzybami drożdżopodobnymi oraz pleśniowymi, zwłaszcza z rodzaju Aspergillus.
Tabela 1. Czynniki ryzyka zakażeń grzybiczych u pacjentów onkohematologicznych.
| Czynniki ryzyka | Candida | Aspergillus |
| Neutropenia | + | + |
| Steroidy | + | + |
| GVHD | + | ++ |
| Centralna linia naczyniowa (tunelowa) | ++ | - |
| Zakażenia bakteryjne | + | + |
| Antybiotyki przeciwbakteryjne | ++ | - |
| Zła profilaktyka | + | + |
| Zakażenie CMV | - | ++ |
| Kolonizacja śluzówkowa | + | + |
| Prace remontowe | - | ++ |
GVHD – choroba przeszczep-przeciwko-gospodarzowi; CMV – cytomegalowirus
Najważniejszymi objawami klinicznymi sugerującymi inwazyjną chorobę grzybiczą u pacjentów onkohematologicznych, które powinny być punktem wyjściowym do poszerzonej diagnostyki, są przede wszystkim: epizody nawrotowej gorączki podczas długotrwałej neutropenii; nowe objawy ze strony dolnych dróg oddechowych: ból opłucnowy, wysięk w opłucnej; postępujące objawy zakażenia górnych dróg oddechowych; obrzęk okołoczołowy; obrzęk okolicy zatok; martwicze zmiany na podniebieniu (mukormykoza); ogniskowe zmiany oponowe z gorączką; niewytłumaczalne zmiany zachowania z gorączką (infekcja ośrodkowego układu nerwowego, OUN); grudkowo-pęcherzykowe zmiany na skórze, a także objawy wewnątrzgałkowe, w tym zaburzenie ostrości wzroku.
Poziomy rozpoznania inwazyjnej choroby grzybiczej
Definicje IFD według EORTC/MSG obejmują trzy poziomy rozpoznania: pewne (potwierdzone), prawdopodobne i możliwe (1). Pewne lub potwierdzone (proven) zakażenie opiera się na dodatnim wyniku hodowli z miejsc fizjologicznie jałowych i precyzyjnej identyfikacji patogenu, potwierdzone badaniem histopatologicznym. Prawdopodobne (probable) zakażenie ma miejsce wówczas, gdy obok czynników ryzyka i objawów klinicznych stwierdza się charakterystyczne odchylenia w badaniach obrazowych i obecność biomarkerów grzybiczych. Możliwe (possible) zakażenie rozpoznawane jest w przypadku obecności czynników ryzyka oraz objawów klinicznych (obrazowych).
Kandydoza
W ostatnich latach obserwuje się zmianę trendu w etiologii zakażeń drożdżakowych z przesunięciem częstości zakażeń o etiologii C. albicans na tzw. gatunki non-albicans oraz pojawienie się rzadszych drożdżaków, takich jak: Saccharomyces sp., Geotrichum sp., Trichosporon sp., Rhodotorula sp., Pichia sp., Hansenula anomola oraz Blastoschizomyces sp. Zakażenie Cryptococcus sp. rzadko rozwija się u pacjentów onkohematologicznych, jednak powoduje wyższą śmiertelność niż kandydoza. Niektóre drożdżaki wytwarzają pseudostrzępki (Rhodotorula sp.) lub strzępki (Geotrichum, Trichosporon), czyli blastokonidia i arthrokonidia. Trichosporon sp. jest wrażliwy na azole (worykonazol), natomiast oporny na amfoterycynę B i echinokandyny. Pozostałe wymienione drożdżaki są wrażliwe na amfoterycynę B.
Drogami inwazji drożdżaków są przewód pokarmowy oraz skóra, stąd też najczęstsze obserwowane kliniczne postacie inwazyjnej kandydozy to: izolowana kandydemia (u pacjentów z cewnikiem naczyniowym lub bez niego), kandydoza przełyku, ostra rozsiana kandydoza z fungemią lub bez niej, z zajęciem narządów z objawami sepsy, zaburzeniami hemodynamicznymi i zmianami na skórze, inwazyjna kandydoza ograniczona do określonego narządu (endocarditis, meningoencephalistis, peritonitis, endophalmitis), przewlekła kandydemia oraz przewlekła kandydoza wątrobowo-śledzionowa. W izolowanej kandydemii śmiertelność sięga 25-38%, a w ostrej rozsianej kandydozie 40-75%.
Inwazyjna aspergiloza
Najczęstszym miejscem inwazji pleśni z rodzaju Aspergillus są płuca. Charakterystyczną cechą zakażenia jest inwazja naczyniowa z pojawieniem się zakrzepów, zawałem i martwicą otaczających tkanek. W postaci płucnej, w zależności od wielkości dawki zakażającej w okresie neutropenii, może wystąpić mały naciek otoczony dużymi zmianami martwiczymi, natomiast podczas współistniejącej GVHD zazwyczaj obserwowany jest duży naciek zapalny z mniejszą martwicą. Częstym powikłaniem jest zajęcie OUN w formie zmian ogniskowych. Innymi postaciami klinicznymi zakażenia aspergilozy są: aspergiloza zatok, gałki ocznej, kości i szpiku, a także wsierdzia, nerek oraz skóry. Najczęstszymi gatunkami odpowiedzialnymi za zakażenia są: A. fumigatus (ok. 90%), A. flavus, A. lentulus, A. niger, A. nidulans, A. terreus. Narastającym problemem staje się oporność nabyta szczepów Aspergillus na antymikotyki, tj. oporność A. fumigatus na azole (zwłaszcza w sekcji fumigati) oraz oporność A. nidulans, czy też naturalna A. terreus na amfoterycynę B.
Inne zakażenia grzybami pleśniowymi (NAMF)
Do grupy zakażeń NAMF (non-Aspergillus mycelial fungi) zalicza się: mukormykozy, fusariozę, scedosporiozę (S. apiospermum, S. prolificans), inne hialohyfomikozy (pecilomykoza, scopulariopsoza, acremonioza), rzadziej zakażenia grzybami ciemnostrzępkowymi (Alternaria, Cladosporium). NAMF stanowią około 27% wszystkich zakażeń grzybami pleśniowymi, a w obrazie klinicznym często naśladują aspergilozę.
Mukormykozy (zygomykozy)
Grzyby należące do Mucormycetes są wszechobecne. Ich zarodniki występują w ziemi, psującej się materii organicznej, tkankach martwiczych, a także w środowisku szpitalnym. Charakterystyczną cechą morfologiczną grzybów pleśniowych Mucormycetes jest gruba strzępka pozbawiona przegród, rozgałęziająca się pod kątem prostym. Do zakażenia najczęściej dochodzi drogą inhalacyjną lub poprzez bezpośrednią inokulację skóry. Mukormykozy są poważnym zagrożeniem życia u pacjentów po HSCT, zwłaszcza w okresie neutropenii po kondycjonowaniu, a także podczas GVHD i głębokiej immunosupresji. Grzyby należące do Mucormycetes są oporne na azole (z wyjątkiem pozakonazolu) i echinokandyny.
Za zakażenia najczęściej odpowiedzialne są grzyby z rodzaju Rhizopus sp. (73%), Mucor sp. (13%), Cunninghamella bertholletiae (6%), Absidia (4%), Rhizomucor (3%) i Apophysomyses elegans (1%) (2). Najwyższą śmiertelność notuje się u osób zakażonych Cunninghamella bertholletiae.
Podobnie jak w aspergilozie, zakażenia grzybami Mucormycetes charakteryzują się inwazją naczyniową, gwałtowną progresją choroby i wysoką śmiertelnością. U pacjentów hematoonkologicznych, bardzo ważnym czynnikiem ryzyka jest przedłużająca się neutropenia, która przyczynia się do wysokiej śmiertelności, przekraczającej 60%. Najczęściej klinicznie mukormykoza przebiega jako postać nosowo-mózgowa, płucna, skórna, jelitowa (rzadko diagnozowana przyżyciowo) oraz zakażenie rozsiane, z możliwym zajęciem każdego narządu. Ze względu na podobieństwo w obrazie KT, często błędnie jest diagnozowana jako aspergiloza, co wpływa niekorzystnie na strategię terapii.
Fusarioza
Fusarium solani, Fusarium oxysporium i inne gatunki są saprofitami oraz patogenami roślin, stale obecnymi w ziemi. Powodują zakażenia powierzchowne miejscowo inwazyjne lub rozsiane, z możliwym zajęciem praktycznie każdego narządu, zwłaszcza u pacjentów w neutropenii. Najczęstszą drogą inwazji grzybiczej jest inhalacja po skażeniu systemu wentylacji w szpitalu. Inhalacja drobnoustroju doprowadza do zajęcia zatok przynosowych i płuc. Zajęcie skóry w wyniku bezpośredniej inwazji Fusarium prowadzi do rozwoju zmian o charakterze grudkowo-pęcherzykowym z charakterystyczną nekrozą centralną. Zmiany skórne mogą być również manifestacją zakażenia uogólnionego.
Fusarioza charakteryzuje się trójmodalną dystrybucją zakażenia, zwłaszcza u pacjentów po przeszczepie szpiku: pierwszy szczyt zachorowań przypada na okres neutropenii, drugi szczyt po 2 miesiącach od zabiegu przeszczepienia szpiku, trzeci po roku.
Diagnostyka fusariozy polega przede wszystkim na badaniach mikrobiologicznych, tj. posiewie krwi, który w postaci rozsianej jest dodatni w 70%, a także hodowli innych materiałów biologicznych oraz wykrywaniu w moczu beta-D-glukanu (wynik nieswoisty) oraz KT (obraz podobny do aspergilozy). Fusarioza jest najczęstszą inwazyjną grzybicą u pacjentów onkohematologicznych w Brazylii, o śmiertelności sięgającej nawet 50-70%.
Scedosporioza
Scedosporium sp. jest grzybem saprofitycznym, strzępkowym, szeroko rozpowszechnionym w świecie; występuje w ziemi, a także wodzie zanieczyszczonej ściekami. Częstość zakażeń wśród grzybów pleśniowych wynosi zaledwie 1-2%, a wśród nich dominują takie gatunki jak: Scedosporium prolificans (53,3%), Scedosporium apiospermum/Pseudallescheria boydii (46,8%), Scedosporium aurantiacum (15,8%). Zakażenia są stosunkowo częste w USA: 25-29% zakażeń grzybami pleśniowymi non-Aspergillus (3). Czynnikiem ryzyka rozwoju zakażenia jest ostra białaczka. Scedosporioza często występuje u pacjentów po przeszczepieniu płuc. Klinicznie zakażenie może przebiegać w postaci skórnej, charakteryzującej się zmianami ogniskowymi – krostami bez tendencji do tworzenia ropni, rozsianej (najczęstsza, występuje w 31% przypadków, w tym w 75% z zajęciem płuc), zatokowej lub ocznej (zaburzenia widzenia), fungemii (40%) oraz ośrodkowej z zajęciem OUN.
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
24 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
59 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
119 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 28 zł
Piśmiennictwo
1. De Pauw B, Walsh TJ, Donnelly JP et al.: Revised definitions of invasive fungal disease from the European Organization for Research and Treatment of Cancer/Invasive Fungal Infections Cooperative Group and the National Institute of Allergy and Infectious Diseases Mycoses Study Group (EORTC/MSG) Consensus Group. Clin Infect Dis 2008; 46: 1813-1821.
2. Almyroudis NG, Sutton DA, Linden P et al.: Zygomycosis in solid organ transplant recipients in a tertiary transplant center and review of the literature. Am J Transplant 2006; 6: 2365-2374.
3. Heath CH, Slavin MA, Sorrell TC et al.: Population-based surveillance for scedosporiosis in Australia: epidemiology, disease manifestations and emergence of Scedosporium aurantiacum infection. Clin Microbiol Infect 2009; 15: 689-693.
4. Caira M, Girmenia C, Valentini CG et al.: Scedosporiosis in patients with acute leukemia: a retrospective multicenter report. Haematologica 2008; 93: 104-110.
5. Gamaletsou MN, Walsh TJ, Zaoutis T et al.: A prospective, cohort, multicentre study of candidaemia in hospitalized adult patients with haematological malignancies. Clin Microbiol Infect 2014; 20: O50-O57.
6. Montagna MT, De Giglio O, Napoli C et al.: Invasive fungal infections in patients with hematologic malignancies (Aurora project): lights and shadows during 18-months surveillance. Int J Mol Sci 2012; 13: 774-787.
7. Gedik H, Simsek F, Kanturk A et al.: Bloodstream infections in patients with hematological malignancies: which is more fatal – cancer or resistant pathogens? Ther Clin Risk Manag 2014; 10: 743-752.
8. Chamilos G, Luna M, Lewis RE et al.: Invasive fungal infections in patients with hematologic malignancies in a tertiary care cancer center: an autopsy study over a 15-year period (1989-2003). Haematologica 2006; 91: 986-989.
9. Neofytos D, Horn D, Anaissie E et al.: Epidemiology and outcome of invasive fungal infection in adult hematopoietic stem cell transplant recipients: analysis of Multicenter Prospective Antifungal Therapy (PATH) Alliance registry. Clin Infect Dis 2009; 48: 265-273.
10. Lewis RE, Cahyame-Zuniga L, Leventakos K et al.: Epidemiology and sites of involvement of invasive fungal infections in patients with haematological malignancies: a 20-year autopsy study. Mycoses 2013; 56: 638-645.
11. Cuenca-Estrella M, Verweij PE, Arendrup MC et al.: ESCMID guideline for the diagnosis and management of Candida diseases 2012: diagnostic procedures. Clin Microbiol Infect 2012; 18 (suppl. 7): 9-18.
12. Ellis M, Al-Ramadi B, Bernsen R et al.: Prospective evaluation of mannan and anti-mannan antibodies for diagnosis of invasive Candida infections in patients with neutropenic fever. J Med Microbiol 2009; 58: 606-615.
13. Meersseman W, Lagrou K, Maertens J et al.: Galactomannan in bronchoalveolar lavage fluid: a tool for diagnosing aspergillosis in intensive care unit patients. Am J Respir Crit Care Med 2008; 177: 27-34.
14. Cuenca-Estrella M, Bassetti M, Lass-Florl C et al.: Detection and investigation of invasive mould disease. J Antimicrob Chemother 2011; 66 (suppl. 1): i15-24.
15. Sulahian A, Porcher R, Bergeron A et al.: Use and limits of (1-3)-beta-d-glucan assay (Fungitell), compared to galactomannan determination (Platelia Aspergillus), for diagnosis of invasive aspergillosis. J Clin Microbiol 2014; 52: 2328-2333.
16. Aguado JM, Vazquez L, Fernandez-Ruiz M et al.: Serum galactomannan versus a combination of galactomannan and polymerase chain reaction-based Aspergillus DNA detection for early therapy of invasive aspergillosis in high-risk hematological patients: a randomized controlled trial. Clin Infect Dis 2015; 60: 405-414.
