mNGS有效鉴定左侧感染性心内膜炎患者动静脉血病原
导 读
2023年12月，广东省人民医院心外科团队与迪飞医学合作，在Clinica chimica acta（IF=5.0）杂志发表了一篇研究型论文。文章纳入瓣膜手术后的79例左侧感染性心内膜炎（Left-sided Infective Endocarditis，LSIE）患者开展前瞻性研究，收集了患者的静脉血、动脉血和瓣膜样本，进行培养与mNGS检测，旨在探讨mNGS在LSIE患者静脉血和动脉血中的检测性能、影响因素及菌群分布，为mNGS的临床应用提供有利依据。
研究背景
感染性心内膜炎（Infective endocarditis，IE）是一种发生在天然或人工心脏瓣膜、心内膜表面或植入心脏装置上的感染。早期心脏手术的发生率为50%，一年内死亡率为30%。2015年欧洲心脏病学会（European Society of Cardiology，ESC）关于IE的指南指出，血培养阳性是其病原学诊断的重要基石。
然而，特殊细菌、真菌或抗生素的使用会导致传统的诊断方法往往无法检测到病原体，使得IE病例中有很大一部分是血培养阴性的感染性心内膜炎，因而延误了这些患者的治疗。因此，快速可靠的诊断方法对于及时识别潜在病因和疾病个性化管理至关重要。
研究方法
研究最终纳入了79例院内接受瓣膜手术的左侧感染性心内膜炎患者，收集他们的静脉血、动脉血和瓣膜样本，分别进行血培养、瓣膜培养、静脉血mNGS和动脉血mNGS检测。
图1 研究的流程图
研究结果
评价基于mNGS和培养的六种不同IE检测方法
研究对六种IE诊断方法的性能进行了评估和比较，包括血培养、瓣膜培养、静脉血mNGS、静脉血mNGS+血培养、动脉血mNGS和动脉血mNGS+血培养。结果显示血培养在病原体检测方面显著优于瓣膜培养（P= 0.046；图2），而静脉血mNGS和动脉血mNGS的阳性检出率分别为43.0%和49.4%，明显高于血培养（32.9%）和瓣膜培养（19.0%）（图2）。
此外，不论是静脉血mNGS，还是动脉血mNGS，联合血培养的阳性检出率均高于单项检测，说明在常规培养方法的基础上联合血液mNGS对于检测LSIE患者的病原体具有潜在的诊断价值。
图2 不同检测方法对LSIE患者的诊断性能
比较不同血液mNGS方法，评估影响mNGS检测能力的因素
研究对不同血液mNGS方法的性能进行了探讨，结果发现动脉血mNGS阳性率高于静脉血mNGS阳性率（图2），但差异无统计学意义（P= 0.425）。联合使用静脉血mNGS和动脉血mNGS结果不能显著提高阳性检出率（P = 0.215）。使用单变量分析评估了23种不同的临床特征，进一步分析可能影响mNGS检测IE能力的因素。结果显示术前白细胞（P = 0.027）、中性粒细胞（P = 0.018）、大于14 mm的赘生物（P = 0.043）、主动脉瓣赘生物（P = 0.048）与mNGS检测结果具有统计学意义。
菌群分析
对79例LSIE患者血浆中菌群的分布进行分析，结果发现静脉血mNGS共检出38株病原菌，混合感染4例；动脉血mNGS共检出43株病原菌，混合感染3例。其中，静脉血标本中常见病原菌为口腔链球菌5株、血链球菌3株、溶血不动杆菌4株、五日热巴尔通体5株；而动脉血中常见病原菌为口腔链球菌8株、血链球菌3株、溶血不动杆菌4株、五日热巴尔通体6株。
对比血培养和mNGS，两种方法都能有效检测链球菌感染（图3B）。血培养似乎对链球菌以外的球菌菌株具有更强的检测能力，而对mNGS发现的任何革兰氏阴性菌、真菌或五日热巴尔通体则均没有检测到。
图3 不同检测方法在79位LSIE患者中检测到的病原体分布。(A)静脉血mNGS与动脉血mNGS检测到特定病原体感染的患者数量；(B)不同检测方法检测到的微生物
结 论
mNGS是一种很有前景的诊断方法，可以检测LSIE患者静脉血或动脉血中的游离DNA，将基于血液的mNGS与血液培养相结合，能够有效地识别致病微生物，从而指导临床及时诊断与治疗，为优化高风险LSIE患者的抗生素治疗提供有价值的诊断信息。
该研究使用了迪飞医学mNGS检测技术。
参考文献：
Zeng X, Liang Y, Wang H, Chen J, Xu Y, Ou Q, Yin J, Zhuang J, Xiong W, Tang L, Li X, Tong G, Lei L, Jian X. Detection of pathogens from venous or arterial blood of patients with left-sided infective endocarditis by metagenomic next-generation sequencing: A prospective study. Clin Chim Acta. 2024 Jan 1;552:117698. doi: 10.1016/j.cca.2023.117698. Epub 2023 Dec 10. PMID: 38072301.