mNGS在感染性心内膜炎围术期病原诊断中的应用

近日,广东省人民医院心血管病研究所在Frontiers in Cardiovascular Medicine(IF=6.05)发表学术成果,文章围绕宏基因组测序(Metagenomic next-generation sequencing, mNGS)在感染性心内膜炎(Infective endocarditis,IE)围手术期的病原诊断价值、影响因素和微生物群落分布等展开讨论,为IE患者的临床诊疗提供新思路。

导读

感染性心内膜炎的发生是一个复杂过程,包括受损的心瓣膜内膜上可形成非细菌性血栓性心内膜炎;瓣膜内皮损伤处聚集的血小板形成赘生物;菌血症时血液中的细菌黏附于赘生物并在其中繁殖;病原菌与瓣膜基质分子蛋白及血小板相互作用等。

随着人口老龄化,老年退行性心瓣膜病、人工心瓣膜置换术、植入器械术以及各种血管内检查操作增加,IE呈显著增长趋势。IE患病率尚缺乏确切流行病学数据,约7.6-7.8/10万。老年人患病率高,达37.9/10万人,90天死亡率近24.2%。

IE患者的预后高度依赖及时、精准的抗菌药物治疗,因此,快速锁定病原至关重要。2015年欧洲心脏病学会(ESC)指出,血液培养是IE诊断的金标准。然而,由于抗生素的广泛使用,某些病原难以培养,血培养阴性率较高,无法为临床提供用药指导。mNGS因其高通量、高敏感性,已被广泛应用于下呼吸道、中枢神经感染等,评估其在IE中的诊断能力,能够为IE诊疗方式的拓展提供科学依据。

1. 研究设计

这项前瞻性研究纳入2019.5.1-2020.12.31期间共110名患者,包括99例IE患者和11例非IE患者。收集术前血液、手术摘除组织进行培养,同时留取标本行mNGS检测。

2. 检测性能比较

本研究评估了传统检测方法(血培养、组织培养)、组织mNGS,以及二者联合的检测性能。与血/组织培养相比,组织mNGS敏感性85.9%,特异性72.7%,准确度79.3%。如将其与培养联合,则敏感性可进一步提升至89.9%,准确度达81.3%。

此外,分析发现术前白细胞及中性粒细胞计数较高的患者,mNGS阳性率更高。

3. 病原谱分析

文章对99例IE患者mNGS报告病原进行分布分析,共报告95次病原(包含革兰氏阳性菌72次、革兰氏阴性菌14次和非典型病原9次)和10例混合感染。常见病原主要有口腔链球菌、血链球菌等,非典型病原包括8例贝氏柯克斯体和1例五日热巴尔通体。

4. 微生物群落分析

根据mNGS报告结果将患者分为阴性组(N=14)和阳性组(N=85),分析其微生物群落的组成与多样性。结果表明,阳性组微生物多样性较阴性组显著升高。二者组织微生物群落组成有差异,主要体现在:阳性组以厚壁菌门为主;阴性组以变形菌门和放线菌门为主。

进一步将阳性患者分为非链球菌感染组(N=35)和链球菌感染组(N=50),发现非链球菌感染组中葡萄球菌属和柯克斯体属丰度高。该组物种组成与阴性组类似,在门水平以变形菌为主。

小结

(1) 在IE病原诊断上,相较于传统培养方法,mNGS时效性更快、敏感性更高,有利于鉴别混合感染和非典型病原体感染。

(2) 将mNGS与培养相结合时,诊断敏感性达89.9%,特异性为72.7%。

(3) 推荐将mNGS作为IE围手术期病原诊断的优选方法,尤其是临床高度怀疑IE但血培养阴性患者。

该研究使用了迪飞医学mNGS检测技术

参考文献

1. 中华医学会心血管病学分会, 中华心血管病杂志编辑委员会. 成人感染性心内膜炎预防、诊断和治疗专家共识[J]. 中华心血管病杂志, 2014, 42(10):806-816.

2. Zeng X, Wu J, Li X, et al. Application of Metagenomic Next-Generation Sequencing in the Etiological Diagnosis of Infective Endocarditis During the Perioperative Period of Cardiac Surgery: A Prospective Cohort Study[J]. Frontiers in Cardiovascular Medicine, 2022, 9.