אנטיגן אספרגילוס - Aspergillus antigen

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
אנטיגן אספרגילוס
Aspergillus antigen
שמות אחרים	galactomannan
מעבדה	מיקרוביולוגיה, כימיה בדם
תחום	הדבקה עם אספרגילוס
טווח ערכים תקין	<0.5 index. ערכים אלה רלוונטיים לכל הגילים.
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

מטרת הבדיקה: לסייע באבחון של אספרגילוזיס פולשנית, ובמעקב על יעילות הטיפול.

אספרגילוזיס היא הדבקה הנגרמת על ידי עובש (fungus). המחלה הנגרמת מאספרגילוזיס פוגעת לרוב במערכת הנשימה, בדרגות שונות של עוצמה ותסמינים. העובש גורם המחלה-אספרגילוס, נמצא במקומות פתוחים וסגורים, כאשר רוב המינים שלו עלולים לגרום למחלות חמורות, בעיקר בקרב אנשים עם מערכת חיסון מוחלשת או עם מחלת ריאות או אסתמה, או אלה השואפים את המתגים של העובש האמור. באנשים מסוימים המתגים משרים תגובה אלרגית, ואילו אחרים מפתחים תגובה דלקתית חמורה בריאות. הצורה החמורה ביותר של אספרגילוזיס, היא המחלה הפולשנית בה הפתוגן מתפשט לכלי הדם. בתלות בסוג האספרגילוס, הטיפול עשוי להיות מעקב, טיפולים תרופתיים או אפילו ניתוח.

תגובה אלרגית: חלק מהמטופלים עם אסתמה או עם ציסטיק פיברוזיס, מפתחים תגובה אלרגית לעובש. תסמינים של תגובה זו ידועים כ-allergic bronchopulmonary asprgillosis, כוללים חום גבוה, שיעול, שעלול להביא להצטברות רירית (mucus) בריאות. הדבקה באספרגילוס עלולה להיגרם במגע עם עלים שלכתיים, דשן על צמחים, עצים, גידולים ותבואה. חשיפה של אנשים לאספרגילוס אינה מהווה בעיה, אם מערכת החיסון תקינה. אך אלה עם מערכת חיסון מוחלשת מכילה פחות תאים הלוחמים בהדבקה. אספרגולוזיס אינה מועברת בהדבקה בין אנשים. אספרגילוס מורכב ממספר מאות זנים של העובש הנמצאים באזורי אקלים שונים בעולם. אנשים עם בקיעי אוויר בריאות נמצאים בסיכון גבוה יותר לפתח aspergillomas, ואלה עם אסתמה או עם ציסטיק פיברוזיס הם בסיכון גבוה יותר לתגובה אלרגית לעובש האספרגילוס. אנשים המטופלים תקופה ארוכה עם קורטיקו-סטרואידים, נמצאים אף הם בסיכון גבוה יותר להדבקות אופורטוניסטיות בתלות בתרופות אחרות המשמשות במקביל. בין הסיבוכים החמורים הנגרמים על ידי אספרגילוס ניתן למנות דימומים שעלולים להיות קטלניים, בעיקר כשמדובר בדימומים בריאות. הסיבוכים החמורים ביותר של אספרגילוזיס פולשני, כרוכים בהתפשטות הפתוגן לאיברי גוף רבים, כולל למוח, ללב ולכליות.

במרץ 2010, נקבע שאספרגילוס מכיל 837 זנים של שמרים (Hawksworth ב-Med Mycology משנת 2011). זנים בולטים של אספרגילוס הם: Aspergillus flavus הנמצא בעיקר בצמחים; Aspergillus fumigatus שהוא הגורם העיקרי לאספרגילוזיס באנשים עם מערכת חיסון פגועה; Aspergillus nidulans ; Aspergillus niger הידוע כמזהם מזון ואפשרי כפתוגן לאדם; Aspergillus oryzae ו-Aspergillus sojae מופיעים במטבח האסייתי להכנת sake (משקה אלכוהולי יפני), רוטב סויה, ומוצרי מזון מתסיסים נוספים. Aspergillus terreus המשמש ביצירה של חומצות אורגניות, אך עלול לגרום להדבקות אופורטוניסטיות באדם.

גורמי סיכון ומניעה: אלה הנוטלים תרופות לדיכוי מערכת החיסון לאחר ניתוחי השתלה או בעקבות השתלת מח עצם או השתלת תאי-אב, או אלה עם סוגי סרטן דם הם בסיכון גבוה ללקות באספרגילוזיס, בדומה לאלה בשלבים מתקדמים של AIDS. אלה עם ספירה נמוכה של תאי דם לבנים, כתוצאה מכימותרפיה, השתלת איברים או לויקמיה חשופים יותר להדבקה עם העובש. באותה מידה אלה עם מחלה גרנולומתית כרונית כתוצאה ממפגע תורשתי המשפיע על מערכת החיסון. כמעט בלתי אפשרי למנוע חשיפה לאספרגילוס אך אם האדם מטופל בכימותרפיה או עבר השתלת איבר, עליו להימנע מהגעה למקומות בהן קיים העובש כגון אתרי בנייה, ערמות של קומפוסט, בהן ריכוז הגרגירים גבוה. אם מערכת החיסון מוחלשת, יש לעטות מסיכת פנים, להפחית את החשיפה לאספרגילוס. אספרגילוס תואר לראשונה בשנת 1729 על ידי הכומר האיטלקי Antonio Micheli על ידי בחינה מיקרוסקופית, בה קבע Micheli את הדמיון בין העובש לבין ממטרה או מתז של "מים קדושים" והעניק לעובש את שמו (Andrade-Filho ו-Pena ב-Rev Inst Med Trop Sao Paulo משנת 2010 ו-Bennett ב-Mol Biol Genom משנת 2010). Asprgillus הוא יוצר נבגים א-מיני, אם כי שליש מהזנים מכילים שלב מיני (Geiser ב-Med Mycology משנת 2009). צמיחה ופיזור בגוף: אספרגילוס מוגדר כקבוצה של שמרים קוניאדליים, דהיינו שמרים במצב א-סקסואלי. יחד עם זאת, חלק מהם הם בעלי מצב טלמורפי (סקסואלי) באסקומיקוטה. כל החברים במשפחת אספרגילוס הם בעלי יכולת לגדול באזורים בהם לחץ אוסמוטי גבוה (ריכוזים גבוהים של סוכר, מלח וכו'). אספרגילוס הוא מאוד אירובי ונמצא כמעט בכל הסביבות העשירות בחמצן, בהם הוא גדל כ-molds על פני שטח המצע. לרוב, שמרים גדלים על מצעים עשירים בפחמן כגון מונו-סכרידים ופולי-סכרידים.כדוגמת עמילוז. אספרגילוס ממינים שונים הם מזהמים שכיחים במזון עמילני כלחם ותפוחי אדמה, וגדלים על גבי צמחים ועצים. בנוסף לצמיחה על מקורות פחמניים , מיני אספרגילוס רבים מדגימים אוליגוטרופיה כלומר הם מסוגלים לגדול גם בסביבה לא מזינה. דוגמה למצב האחרון הוא Aspergillus niger שניתן למצאו על קירות לחים כמרכיב עיקרי של mildew. חלק ממיני אספרגילוס דוגמת A. niger ו-A. fumigatus מעדיפים אזורים לחים כחדרי מקלחת. מיני אספרגילוס חשובים רפואית ומסחרית. מספר מינים גורמים להדבקה באדם ובחיות אחרות. למעלה מ-60 מיני אספרגילוס הם פתוגנים רלוונטיים רפואית. באדם, טווח מחלות כולל הדבקה של האוזן החיצונית, נגעי העור וכיבים מוגדרים כ-mycetomas. מינים אחרים חיוניים להתססה בקטריאלית מסחרית. לדוגמה, משקאות אלכוהוליים כגון sake יפני, נוצרים מאורז או ממרכיבים עמילניים אחרים כגון manioc, ולא מענבים או מ- .malted barley מיקרואורגניזמים אופייניים המשמשים להכנת אלכוהול, כגון אצות ממין Saccharomyces, אינם יכולים להתסיס עמילנים אלה. לפיכך, koji mold כגון Aspergillus oryzae משמשים לפרק עמילנים לסוכרים פשוטים יותר (Toma וחב' ב-Foods משנת 2021). אחדים ממיני אספרגילוס יכולים לשמש לפיתוח תרופות לריפוי מחלות באדם. מינים אלה הם מקור ל-anthraquinone שחשיבותו בכך שיש לו תכונות אנטי-בקטריאליות ופוגעים בשמרים. ייתכן שהשימוש הגדול ביותר של A. niger הוא שהוא מהווה ליצירה של חומצת לימון, והוא מהווה למעלה מ-99% מיצירת חומצת לימון, או למעלה מ-1.4 מיליון טון בשנה. A. niger משמש לעתים קרובות ליצירה של אנזימים כמו glucose oxidase, ליזוזים, ו-lactase. הזן A. nidulans שימש שנים רבות במחקר להדגמת פארא-סקסואליות בשמרים. בשנים האחרונות זן זה היה החלוץ של ריצוף הגנום. עד שנת 2008, עוד 7 זנים של אספרגילוס עברו ריצוף גנומי: A. fumigatus רוצף להבנת יתר של הפתוגניות שלו (Wortman וחב' ב-Fungal Genetics Biol משנת 2009).

התרבות מינית:

מתוך 250 זנים של אספרגילוס, ל-64% מתוכם אין מצב מיני ידוע. התרבות מינית מתרחשת בשני דרכים שונות בשמרים. בשמרים הטרותליים שני שמרים אינדיבידואליים תורמים גרעין, ואילו בשמרים הומותליים שני הגרעינים מקורם מאותו אינדיבידואל. בשנים האחרונות, מחזורים מיניים התגלו במספר זנים שנחשבו קודם לכן כא-מיניים. A. fumigatus הוא הזן השכיח ביותר הגורם למחלה באנשים עם מערכת חיסון ירודה. בשנת 2009 זן זה נמצא הטרותלי עם מחזור מיני כאשר סוגי הזדווגות משלימים נדרשים לביצוע אקט מיני (Dyer ו-O'Goman ב-Curr Opin Microbiol משנת 2011). A. flavus הוא היצרן העיקרי של אפלטוקסינים קרצינוגניים בבקר בעולם, והוא גפ פתוגן אופורטוניסטי באדם, הגורם לאספרגילוזיס בבעלי מערכת חיסון מוחלשת (Hom וחב' ב-Mycologia משנת 2013). בשנת 2009 שלב מיני של עובש הטרופתלי זה, כאשר מינים סקסואליים מנוגדים הוכנסו לתרבית ביחד (O'Goman וחב' ב-Nature משנת 2009). A. lentulus הוא פתוגן אופורטוניסטי באדם וגורם לאספרגילוזיס חודרני עם שיעורי תמותה גבוהים בשנת 2013 נמצא הוא זן הטרותלי עם מערכת מינית (Swilaiman וחב' ב-Eukaryotic cell משנת 2013). A. terreus מנוצל מסחרית לייצר חומצות אורגניות חשובות ואנזימים, והיווה מקור ראשוני לתרופה מפחיתת הכולסטרול lovastatin. בשנת 2013 נמצא A. terreus מסוגל לרבייה מינית (Arabatzis ו-Velegraki ב-Mycoogia משנת 2013). A. nidulans, הוא שמר הומותלי, מסוגל להתרבות עצמית (Paoletti וחב' ב-Curr Biol משנת 2017).

זני אספרגילוזס פתוגנים:

מספר זני אספרגילוס עלולים לגרום מחלה קשה באדם ובבעלי-חיים. הזנים השכיחים ביותר הם A. fumigatus ו-A. flavus, המייצרים aflatoxin ההוא גם טוקסי וגם קרצינוגן, ועלולים לזהם מזון כגון אגוזים. הזנים השכיחים ביותר הגורמים למחלה אלרגית הם A. fumigatus ו-A. clavatus. זנים אחרים חשובים כפתוגנים חקלאיים. חלק מזנים אלה מסנתזים מיקוטוקסינים הכוללים aflatoxin. אספרגילוס עלול לגרום מחלה ביילודים. הדבקות עם A.fumigatus הם בעיקרם ריאתיות, ועלול להתפתח פוטנציאלית במהירות לדלקת ריאות עם אפשרות להתפשט לאזורי גוף נוספים.

אספרגילוזיס ריאתי:

אספרגילוזיס ריאתי: מדובר בקבוצת מחלות הנגרמות על ידי העובש. זן אספרגילוס השכיח בהדבקה של גיתות האף הוא A. fumigatus (Wilson ב-Lange Medical Books משנת 2001). התסמינים כוללים חום, שיעול, כאבים בחזה, וקוצר נשימה, תסמינים הדומים לאלה שבמחלות אחרות לכן האבחון עלול להיות קשה. אספרגילוזיס חודרנית חריפה בה הפתוגן חודר לרקמות גובלות, שכיחה יותר באלה עם מערכת חיסון מוחלשת כמו חולי AIDS או מטופלים בכימותרפיה. Allergic bronchopulmonary aspergillosis משפיעה על אלה עם מחלות רספירטוריות כגון אסתמה, ציסטיק פיברוזיס, וסינוסיטיס. Disseminated invasive aspergillosis היא מפגע בו ההדבקה מפוזרת באופן נרחב בגוף: הדבקות עם שמרים מנבגים של אספרגילוס עלולות להיות קטלניות על פי אגיפטולוגים שחקרו מערות קבורה. נבגים עתיקים שנותרו על פני מנחות מזון במומיות הדביקו גם את הארכיאולוגים העוסקים במערות הקבורה במצרים, במה שזכה לכינוי "קללת הפרעונים". אספרגילוזיס המועבר על ידי עופות, ומינים אחדים של אספרגילוס ידועים כמדביקים של חרקים. רוב האנשים שואפים את האספרגילוס לתוך ריאותיהם כל יום, אם כי רק אלה עם מערכת חיסון מוחלשת נגועים בתסמינים. אספרגילוזיס פולשני עלול לגרום להידבקות ברקמות רבות כגון בלב, במוח, בגתות האף (sinuses), בעיניים, בעור ובאוזניים. בעקבות הטיפולים עם מדכאי-חיסון בשנים האחרונות, אספרגילוזיס פולשני לריאות (להלן IPA) גדל 30% במספר מרכזים (Dykewicz ב- Clin Infect Dis משנת 2001,Verweii וחב' ב- J Clin Microbiol משנת 1995, Pagano וחב' ב-Hematologica משנת 2006 ו-Ozcelik וחב' ב- Mikrobiyol Bulמשנת 2009). כיוון שהתסמינים הקליניים של זיהום זה דומים לאלה של מחלות זיהומיות אחרות, האבחון של אספרגילוזיס קשה. הערך של מדידת galactomannan בנסיוב וב- Bronchoalveolar Lavage Fluid(להלן BALF) במטופלים לא-נויטרופניים עם חודרנות ריאתית של אספרגילוזיס: מטרת הניסוי הייתה להשוות בין הערך האבחוני של GM ב-BALF ובדגימות הנסיוב במטופלים לא-נויטרופניים עם IPA, ולקבוע את הערך האופטימלי של BALF GM cutoff באספרגילוזיס ריאתי. רמת GM נקבעה על ידי ELISA ב-120 מטופלים עם חשד קליני של אספרגילוזיס ריאתי ללא נויטרופניה. מתוך הנבדקים, 37 היו מאובחנים עם IPA, 59 אובחנו ככאלה עם community-acquired pneumonia (להלן CAP), 19 עם מחלות לא מדבקות, ו-5 עם שחפת. בערך cutoff של OD מעל 0.5, הרגישות של גילוי GM ב-BALF נמצאה גבוהה מזו של מדידת GM בנסיוב (75.68% לעומת 37.84%; p<0.001), אך לא נמצא כל הבדל משמעותי בין הספציפיות שלהם (80.72% לעומת 87.14%; p=0.286). עקומת receiver operating characteristic (להלן ROC) מראה שכאשר גילוי BALF GM היה בעל ערך של 0.7, הערך האבחוני של אספרגילוזיס ריאתי היה גבוה יותר, והרגישות/ספציפיות היו 72.9% ו-89.16%, בהתאמה. בעבר, IPA זוהה בעיקר במטופלים עם חסר נויטרופילים. מטופלים אלה לוקים בדרך כלל בדיכוי מערכת החיסון שלהם, ובהתאם למפגעים דוגמת המטופתיות ממאירות, כאלה המושתלים עם איברים סולידיים או עם תאי-אב המטופויאטיים, אלה נשאי HIV, או אלה המטופלים לטווח ארוך עם מדכאי-חיסון (Lopez-Medrano וחב' ב- Am J Transplant משנת 2016, De Pauw וחב' ב-Clin Infect Dis משנת 2008, ו-Pagano וחב' ב-Hematologica משנת 2006). יחד עם זאת, נמצא באופן הולך וגדל שמטופלים ללא חסר בנויטרופילים, בעיקר אלה עם COPD או עם bronchiectasis, גם הם חשופים להדבקות עם אספרגילוס (Barberan ו-Mensa ב- Rev Iberoam Micolמשנת 2014, Delsuc וחב' ב-Crit Care משנת 2015, Taccone וחב' באותו כתב עת מאותה שנה, ו- Moreno- González וחב' ב- Can Respir J משנת 2016). כיוון שביופסיה תהליך מסוכן, וגם שיטות מיקרוביולוגיות איטיות, ותרבית של שמרים מהרוק היא בעלת רגישות נמוכה (Tarrand וחב' ב- Am J Clin Pathol משנת 2003), הקריטריונים של IPA מבוססים על היסטו-פתולוגיה.

אספרגילוזיס חודרנית (IA): ההיארעות של אספרגילוזיס חודרנית (להלן IA) נעה בין 5 עד 20% בתלות באוכלוסיית הנבדקים. ל-IA שיעורי תמותה גבוהים של 50-80% בגלל להתפתחות המהירה של ההדבקה (1-2 שבועות עד לתמותה). בערך 30% מהמקרים נותרים בלתי מאובחנים אפילו לאחר המוות. אבחון מוחלט של IA דורש ראייה היסטו-פתולוגית של חדורה לרקמה עמוקה או תרבית חיובית. ראייה זו היא לרוב קשה להשגה כתוצאה מהמחלה הקריטית של המטופלים ובגלל העובדה שתרומבו-ציטופניה חמורה לרוב מונעת את השימוש בפרוצדורות חודרניות שמטרתן השגת דגימות באיכות גבוהה. הרגישות של תרביות בהקשרים אלה נמוכה, ונעה בין 30-60% לגבי BALF. לפיכך, האבחון לרוב מבוסס על תסמינים קליניים לא-ספציפיים כגון חום בלתי מוסבר, שיעול, כאבי חזה וקוצר נשימה במקביל לראיות רדיולוגיות כגון CT. אבחון מוחלט לעתים אינו מבוסס לפני שהשגשוג של השמר הופך מוגבר ביותר וקשה לתרפיה (Maertens וחב' ב-Blood משנת 2003). לאחרונה, טסט סרולוגי קיבל את את אישור ה-FDA לזיהוי של galactomannan הממוקם בממברנות של מיני אספרגילוס (Swanink וחב' ב-J Clin Microbiol משנת 1997). גילוי מולקולה זו עשוי לעתים קרובות להקדים ב-7 עד 14 יום לפני שיטות גילוי אחרות, וניטור של galactomannan יכול באופן פוטנציאלי לאפשר תחילת טיפול מוקדמת יותר ומניעה של מצבים קליניים שעלולים להיגרר לתרחישים מסכני-חיים (Pinel וחב' ב-J Clin Microbiol משנת 2003). תוצאה שלילית אינה שוללת אבחון של IA. כאשר המצב הקליני מחשיד ל-IA והתוצאה של הבדיקה שלילית, יש לחזור על הבדיקה מספר פעמים. מטופלים בסיכון גבוה ל-IA, חייבים להיבדק פעמיים בשבוע לרמות galactomannan בנסיוב, ובדיקות של אנטיגן זה חיוניות גם לניטור התגובה לטיפול, אך יש לקחת בחשבון שרמות אלו יכולות להיות מופחתות בתגובה לתרפיה אנטי-מיקרוביאלית (Connolly וחב' ב-Clin Microbiol Newletter משנת 2007). רמות galactomannan בנסיוב לאבחון של אספרגילוזיס חודרני:

Galactomannan הוא פוליסכריד בדופן של אספרגילוס (Mennink-kersten וחב' ב- Lancet Infect Dis משנת 2004). כיום, הושגה התקדמות באבחון של אספרגילוזיס על ידי מדידת Aspergillus galactomannan (להלןGM ) (Stynen וחב' ב- Infect Immunמשנת 1992, Yucesoy ו-Ergon ב- Mikrobiyol Bulמשנת 2007). המעקב של רמות GM בצירקולציה משמשות כאינדיקטור לחומרת ההדבקה עם הפתוגן בשלב המחלה החודרנית (Maertens וחב' ב-Cancer משנת 2007, Marr ב-Clin Infect Dis משנת 2008, ו-Miceli וחב' באותו כתב-עת מאותה שנה).

הבדיקה בשיטת enzyme-immunoassay של galactomannan )להלן GM-IPA), עם ערך cut-off של 0.5 במטופלים נויטרפניים עם ממאירות המטולוגית. סך של 1,385 דגימות נסיוב נאספו מהנבדקים פעמיים בשבוע במהלך אשפוזם. תוך התבססות על 165 אפיזודות חום ב-106 נבדקים בגיל 16-80 שנה, 48.5% מתוכם נקבעו כלוקים ב-IPA, ו-51.5% מתוכם נקבעו כלא-לוקים ב-IPA. רגישות השיטה נמצאה כ-100% והספציפיות שלה כ-27.1%, כאשר ערך cut-off של GM-IPA היה שווה או גבוה מ-0.5. מסקנות הניסוי קבעו שדרגת הספציפיות של רמות galactomannan שנמדדו פעמיים בשבוע עלתה ואילו דרגת הרגישות ירדה. יתרה מכך, כיוון שהנבדקים היו נויטרופניים, קשיים התהוו במעקב אחר נבדקים אלה כתגובה לטיפול. הרגישות במחקר זה הייתה 100% כאשר נמצאה תוצאה חיובית אחת, 86.7% כאשר התקבלו שתי תוצאות חיוביות עוקבות, ו-73.3% כאשר התבלו 3 תוצאות חיוביות עוקבות. הדעיכה ברגישות מקורה כנראה בגלל תוצאות שליליות כזובות (Tanriover וחב' ב-Mycoses משנת 2010). ערך הניבוי השלילי ((NPV נמצא בהחלט גבוה (100%) לגבי בדיקה בודדת של GM, אך ה-NPV לשתיים או שלוש תוצאות חיוביות של GM נקבע כ-96.8% ו-94.8% בהתאמה, שהן תוצאות די טובות לשלילה של המחלה.

הוראות לביצוע הבדיקה: את דגימת הדם יש לדגום למבחנה כימית (פקק צהוב). מבנות עם פקק אדום אינן מתקבלות. יש להימנע מחשיפת הדגימה לאוויר כדי למנוע זיהום הדגימה עם גורמים סביבתיים. את הדגימה יש לשלוח למעבדה, במבחנת איסוף הדם המקורית עם פקק סגור. יש לפסול דגימות נסיוב מאוד המוליטיות או ליפמיות. אחסון הנסיוב בקירור (מועדף) או בהקפאה יציבים למשך 14 יום. שיטת הבדיקה: enzyme immunoassay (להלן EIA).