ONE TIME QUANTITATIVE PCR DETECTION OF PSEUDOMONAS AERUGINOSA TO DISCRIMINATE INTERMITTENT FROM CHRONIC INFECTION IN CYSTIC FIBROSIS
Autoren:
Sébastien Boutin1,5, Michael Weitnauer1, Selina Hassel1,5, Simon Y. Graeber2,3,5 , Mirjam Stahl 2,3,5, A. Susanne Dittrich3,4,5, Marcus A. Mall 2,3,5, Alexander H. Dalpke1,5
1 Department of Infectious Disease, Medical Microbiology and Hygiene, University Hospital Heidelberg, Germany
2 Division of Pediatric Pulmonology and Allergy and Cystic Fibrosis Center, Department of Pediatrics, University of Heidelberg, Heidelberg, Germany
3 Department of Translational Pulmonology, University of Heidelberg, Heidelberg, Germany
4 Department of Pneumology and Critical Care Medicine, Thoraxklinik at the University Hospital Heidelberg, Heidelberg, Germany
5 Translational Lung Research Center Heidelberg (TLRC), German Center for Lung Research (DZL), University of Heidelberg, Heidelberg, Germany
Was war Ihre wissenschaftliche Fragestellung?
Wir wollten feststellen, ob es ausreicht, eine einzelne PCR-Bestimmung der Menge von Pseudomonas aeruginosa durchzuführen, um zwischen intermittierender und chronischer Infektion der Lunge bei Menschen mit Mukoviszidose unterscheiden zu können.
Warum ist das wichtig?
Bei Menschen mit Mukoviszidose ist das Risiko einer chronischen Atemwegsinfektion mit Pseudomonas aeruginosa-Bakterien hoch. Diese Infektion führt zu reduzierter Lungenfunktion, erhöhter Häufigkeit von Krankenhausaufenthalten und einer verkürzten Lebensdauer. Typischerweise beginnt die Infektion mit Pseudomonas aeruginosa damit, dass die Bakterien zu manchen Zeitpunkten in der Kultur nachweisbar sind, zu anderen hingegen nicht. Dieser Zustand wird als intermittierende Infektion bezeichnet. Später sind die Bakterien in jeder Probe nachweisbar, und damit ist das chronische Stadium der Infektion erreicht. In der Anfangsphase der intermittierenden Infektion gibt es noch gute Chancen, die Bakterien mit Antibiotika wieder aus der Lunge zu entfernen. Im chronischen Stadium hingegen haben die Bakterien oft schon fortgeschrittene Überlebensstrategien entwickelt. Dann können die Antibiotika die Bakterien nicht mehr vollständig beseitigen. Deshalb benötigt man gute diagnostische Mittel, um intermittierende von chronischer Infektion unterscheiden zu können.
Wie sind Sie vorgegangen?
Bisher hat man zwischen chronischer und intermittierender Infektion unterschieden anhand wiederholter Untersuchungen von Proben aus Sputum oder Rachenabstrich auf Pseudomonas aeruginosa im mikrobiologischen Labor, wobei das Aussehen der gewachsenen Bakterienkultur und die Messung spezifischer Antikörper von Bedeutung sind. Um die Frage nach der Art der Infektion beantworten zu können, muss die Untersuchung wiederholt an aufeinander folgenden Proben durchgeführt werden.
Wir haben bei Patienten, von denen bekannt war, dass sie sich in der Phase der intermittierenden oder der chronischen Infektion mit Pseudomonas aeruginosa befanden, in Rachenabstrichs- und Sputumproben mit der qPCR-Technik die Menge von Pseudomonas aeruginosa bestimmt. Dieses Verfahren wurde von einer anderen Forschergruppe entwickelt. Bei unserer Studie wollten wir vor allem feststellen, ob eine einmalige Bestimmung ausreicht, um zwischen den beiden Phasen der Infektion zu unterscheiden.
Was haben Sie herausgefunden?
Wir wiesen bei chronisch infizierten Patienten in Rachenabstrich- und Sputumproben viel größere Mengen von Pseudomonas aeruginosa nach als bei Patienten mit intermittierender Infektion. Wir konnten außerdem feststellen, dass die molekulare qPCR-Technik, angewendet auf Rachenabstrichsproben, zu den gleichen Ergebnissen kam wie die Untersuchung der Sputumproben in der Bakterienkultur. Schließlich konnten wir zeigen, dass bei manchen Patienten die Anwendung der qPCR-Technik eine frühere Diagnose einer Infektion mit Pseudomonas aeruginosa ermöglicht als die klassischen mikrobiologischen kulturellen Methoden. Mit Indikatoren zur Bewertung der diagnostischen Aussagekraft unseres Verfahrens konnten wir beweisen, dass die Bestimmung von Pseudomonas aeruginosa mit qPCR ein wertvolles Hilfsmittel ist, um zwischen intermittierender und chronischer Infektion zu unterscheiden.
Was bedeutet das, und warum muss man bei der Bewertung der Ergebnisse vorsichtig sein?
Man kann mit dem qPCR-Verfahren anhand einer einzelnen Probe zwischen intermittierender und chronischer Infektion unterscheiden. Dabei ermöglicht das Verfahren eine größere Sicherheit bei der Identifizierung der Pseudomonas aeruginosa-Bakterien als die Begutachtung der Bakterien in der klassischen mikrobiologischen Kultur. Besondere Bedeutung besitzt die Feststellung, dass die Anwendung der qPCR-Technik auf Rachenabstrichsproben gleichwertig ist mit der Bestimmung aus Sputumproben. Das ist vor allem für junge CF-Patienten wichtig und hilfreich, die häufig nicht in der Lage sind, ausreichend Sputum zu produzieren. Auf Grundlage unserer Studie schlagen wir eine Vorgehensweise zur Diagnostik der Atemwegsinfektion mit Pseudomonas aeruginosa vor, die den molekularen qPCR-Test mit einbezieht.
Wie geht es weiter?
In einer größeren Gruppe von CF-Patienten muss man untersuchen, ob die vorgeschlagene Vorgehensweise zu Verbesserungen in der Versorgung der Patienten führt. Es ist möglich, dass man damit das Stadium der Infektion mit Pseudomonas aeruginosa präziser bestimmen kann und dass so eine genauer zielgerichtete Therapie erfolgen kann.
Übersetzung von Wilhelm Bremer, 17.06.2017
