病原高通量测序在中枢神经系统感染患者中的应用效果

刘子林，汪涛，张齐龙，肖绍武，张丽婷，况卫丰

江西省胸科医院 （江西南昌 330006）

中枢神经系统（central nervous system，CNS）感 染通常由真菌、病毒和细菌等病原微生物引起，危及人类生命健康。由于抗生素滥用和新型病原微生物的不断出现，CNS 感染表现为高危、复杂、难治及突发等特点[1]。脑膜炎和脑炎均属于CNS 感染，脑膜炎发生过程中蛛网膜下腔的细菌和病毒诱发免疫反应，引起炎症因子水平升高，进而导致血脑屏障破坏、组织通透性增加及局部组织损伤；脑炎发病大体类似，但主要是脑实质出现炎症反应[2-3]。目前，对于CNS 感染病原微生物的检测方法较多，如病原体直接检测（聚合酶链式反应、直接镜检、抗原检测）、免疫应答反应检测（如抗体检测）等传统病原微生物检测方法培养周期长、特异度较低、敏感度不足，无法指导临床快速诊断[4-5]。病原高通量测序是近年新兴的临床诊断辅助手段，样本测序后对比已有数据库，确定感染微生物种属，协助临床快速诊断，甚至能检出新发的、临床罕见的感染性病原体，并具有通量高、周期短、相对无偏倚的优势[6-7]。本研究旨在探讨病原高通量测序在CNS 感染患者中的临床效果，现报道如下。

1 资料与方案

1.1 一般资料

回顾性分析2020 年10 月至2022 年9 月我院收治的80 例CNS 感染患者资料，根据病原微生物检测方法分为对照组和试验组，各40 例。对照组中男24 例，女16 例；年龄20～78 岁，平均（46.35±3.26）岁；脑脊液白蛋白平均水平为（1.89±0.45）g/L；外周血白细胞平均水平为（10.65±2.11）×109/L。试验组中男22 例，女18 例；年龄22～77 岁，平均（46.99±3.41）岁；脑脊液白蛋白平均水平为（1.91±0.43）g/L；外周血白细胞平均水平为（10.72±2.16）×109/L。两组一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。本研究已获得医院医学伦理委员会批准。

纳入标准：均确诊CNS 感染，符合《北京脑炎协作组脑炎诊断标准》[8]；可配合研究。排除标准：脑脊液呈血性；合并脑膜恶性肿瘤；合并梅毒、HIV 感染；非感染性脑病：如风湿性免疫病、自身免疫性疾病、视神经脊髓炎谱系疾病、副肿瘤性边缘性脑病。

1.2 方法

对照组采用传统病原学检测：患者取侧卧位，腰椎穿刺取10 ml 脑脊液进行检测，包括病原体抗体测定、聚合酶链式反应、病原微生物培养，必要时进行血浆真菌GM 试验（半乳甘露聚糖检测）或G 试验（1-3-β-D 葡聚糖动态定量检测）。

试验组采用病原高通量测序，具体操作如下。（1）DNA 提取及样本处理：无菌条件下对患者行腰椎穿刺，取2～3 ml 脑脊液样本并低温保存（一般于-80 ℃保存，24 h 内送检可于-20 ℃保存，8 h 内送检可常温放置），提取脑脊液DNA，超声破碎成约250 bp 片段；（2）文库构建和测序：分别使用Agilent 2100 Bioanalyzer 和Qubit dsDNA HS Assay Kit（Thermo Fisher Scientific Inc.）质控DNA文库的尺寸和浓度，采用BGISEQ-50/MGISEQ-2000 测序仪进行测序；（3）数据分析：去除低质量序列，采用BWA 比对方法去除人参考基因序列，最后与参考库4 类微生物（细菌、真菌、病毒、寄生虫）比对。

1.3 观察指标

观察并记录两组病原微生物检出率、症状（意识状态，头痛、呕吐，发热等）改善天数、住院总天数及治愈率。

1.4 统计学处理

用SPSS 23.0 软件分析数据，计数资料以率表示，采用χ2检验，计数资料以±s表示，采用t检验，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组病原微生物检出率比较

试验组阳性检出率为70.00%（28/40），对照组阳性检出率为17.50%（7/40），试验组显著高于对照组，差异有统计学意义（χ2=22.403，P＜0.001）

2.2 两组症状改善天数和住院总天数比较

试验组症状改善和住院时间明显短于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 两组症状改善和住院时间比较（d，±s）

表2 两组症状改善和住院时间比较（d，±s）

组别 例数 发热 呕吐 头痛 意识障碍 住院总天数对照组 40 8.71±3.92 7.50±2.64 6.37±1.55 11.23±4.04 18.04±6.21试验组 40 6.82±3.24 5.24±2.55 4.16±1.23 9.83±3.16 14.92±5.73 t 6.883 7.036 7.520 6.648 8.901 P 0.005 0.004 0.002 0.006 0.000

2.3 两组治愈率比较

试验组治愈率为87.5%（35/40），高于对照组的67.5%（27/40），差异有统计学意义（χ2=4.588，P=0.032）。

3 讨论

CNS 感染患者的诊断通常不是十分明确，医师主要根据患者临床表现、病史和影像学结果进行诊断，最终需再进行实验室检测[9-10]。实验室检测过程中，样本需要行脑活检或腰椎穿刺等侵入性操作获取，样本的数量和可用性有限。感染性疾病临床表现具有一定的重叠性，易漏诊罕见病原体感染，临床约一半急性脑膜病患者病因尚未确定[11-13]。CNS 病原体感染种类广泛，且有些存在严重的致死性，若患者未能得到及时诊断和治疗，严重影响预后，给医疗卫生机构及患者家庭都带来负担[14-15]。

病原高通量测序可对样本中的每一段基因进行测序，不依赖对病原体的预测和假设，几乎可以检测样本中所有的DNA 或RNA 序列，可对病原体的感染类型进行无偏倚筛查，克服了免疫标志物、聚合酶链式反应、培养等靶向诊断的局限性，是一种便捷、快速的临床诊断辅助手段，能够发现少见的、新发的、诊断困难的病原体[16-18]。本研究利用病原高通量测序检测出阳性结果28 例，传统方法检测出阳性结果7 例，其中5 例两种检测方法结果均为阳性，高通量测序方法检出阴性结果12例，其中1例与传统方法不一致，试验组阳性检出率显著高于对照组（P＜0.05），说明传统方法对CNS 感染患者检测缺乏特异度和敏感度，诊断力度不够，易出现漏检、错检[19-20]。本研究中，试验组检测出的感染病原体更加准确，有助于医师及时干预治疗，所以症状（意识障碍，头痛、呕吐，发热）改善时间和住院总天数明显短于对照组，治愈率高于对照组。其原因为，CNS 感染患者临床症状多为头痛、呕吐、发热、意识障碍，若诊断及时，准确率高，临床医师快速给予抗感染治疗，可减轻患者的症状，有利于患者快速康复出院。

综上所述，病原高通量测序在CNS 感染患者的诊断中阳性检出率较高，有利于临床医师及时干预治疗，提高治愈率，缩短症状改善时间与住院时间。