Инфекция? 13 тестов, которые делаются для диагностики инфекционных болезней

В этой статье мы ищем простой ответ на простой вопрос, который сейчас в топе поиска на просторах интернета, —  “как выбрать метод исследования, чтобы сдать тест на коронавирус”.

Информации в сети очень много, она сложная, потому что написана в основном врачами и лабораториями. А еще потому что не все пока понятно про коронавирус в принципе, и поэтому очень много обтекаемых фраз.

А это не помогает пациенту разобраться. 

Нас интересуют 2 простых вопроса:

1. Как понять, болею ли я в данный момент/заразен ли я в данный момент?
2. Как узнать, переболел ли я в прошлом/есть ли у меня иммунитет?

Мы коротко описали основные виды тестов на коронавирус, которые сейчас предлагают клиники и лаборатории. Совсем без специфической терминологии не обойтись, но мы постарались описать их максимально понятно.

И что самое ценное, рассказали, какие виды тестов показательны в какой период заболевания, что означают положительные и отрицательные результаты того или иного метода и в каких случаях придется пройти повторное тестирование.

Молекулярная диагностика коронавируса (ПЦР) 

Важнейшим лабораторным методом является ПЦР в биоматериале, взятом из дыхательных путей (мазок из носа и ротоглотки).

Суть метода ПЦР заключается в том, что генетическая информация вируса (РНК) многократно копируется в лабораторных условиях специальным прибором – амплификатором, увеличивая свою концентрацию в два раза в каждом цикле копирования.

Это дает возможность выявить вирус или бактерию даже в тех случаях, когда его количество составляет лишь сотню клеток в миллилитре крови.

Если генетическая информация тестируемой бактерии или вируса в пробе отсутствует, то она не копируется и не определяется. 

Анализ методом ПЦР обычно проводится тем, у кого есть симптомы респираторного заболевания или тем, кто имел контакты с возможным источником инфекции.

Отсутствие генетического материала возбудителя (отрицательный результат) означает, что человек не инфицирован на момент взятия анализа. Для подтверждения или исключения наличия инфекции тест выполняется повторно через определенные промежутки времени.

ПЦР-диагностика используется для установления факта заболевания коронавирусом. Вирус можно обнаружить сразу после заражения, даже если у пациента еще нет проявлений болезни. Анализ уместно сделать, если вы контактировали с носителем инфекции или находились там, где было возможно заражение. Он также используется для подтверждения диагноза.  

Однако молекулярные РНК-тесты не являются абсолютно надежными и могут у значительной части в действительности инфицированных пациентов дать отрицательный результат.

Это зависит от достаточности содержания вируса в материале выбранной локализации на той или иной стадии инфекции, качества взятия материала, предела чувствительности теста, присутствия ингибиторов ПЦР и пр. Поэтому в диагностике особое значение придается характерной картине КТ.

В дополнение к этим исследованиям и клинической оценке могут быть полезны исследования, направленные на выявление в крови специфических антител, вырабатываемых организмом против SARS-CoV-2. 

Нет, мы не хотим вас запутать. Если тест отрицательный, но симптомы присутствуют, не надо читать статьи, нужно обратиться к врачу. Специфику течения любой инфекции никто не отменял. Врач будет использовать дополнительные методы исследования и ставить диагноз. Не занимайтесь самодиагностикой. Для этого нужно было закончить медицинский ВУЗ.

У нас в клинике вы можете пройти исследование РНК коронавирусов SARS-CoV-2 (COVID-19), SARS-CoV и MERS-CoV методом ПЦР (качественное определение). Тест-система разработана в ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора. Чувствительность используемой тест-системы составляет 103 копии плазмид на миллилитр (10*3). 

Тестирование на наличие антител к коронавирусу COVID-19

Аналогично другим вирусным инфекциям, Коронавирус стимулирует гуморальный и клеточный иммунный ответ (IgM и IgG) . После вторжения вируса в организм, в крови больного начинают появляться сначала иммуноглобулин класса M (IgM), позднее – иммуноглобулин класса G (IgG), после чего активируется иммунитет и клетки иммунной системы атакуют собственные клетки, зараженные вирусом.

Для получения ответа на вопрос инфицирован ли пациент в данный момент, подвергался ли человек воздействию вируса  и развился ли у него иммунный ответ, необходимо применение тестов на выявление антител (Ig G, Ig M, Ig A) к конкретному вирусу. В основе таких тестов лежат методы иммуноферментного анализа (ИФА), иммунохроматографии (ИХА) и их аналогов.

Антитела класса М появляются в острой фазе заболевания и снижаются после выздоровления. Антитела  класса  G  появляются на 7 сутки от начала заболевания  и держатся длительное время, продолжительность этого времени еще неизвестна.

По наличию и уровню IgM антител в крови можно судить о текущей или недавно перенесенной инфекции.

Антитела IgM появляются уже через несколько дней после первых проявлений болезни (на 2-3 сутки от начала заболевания), их концентрация достигает максимума на 7-10 сутки от начала заболевания и определяются в крови 1- 1,5 месяца.

IgM первым вырабатывается среди всех иммуноглобулинов при контакте организма с инфекцией, поэтому их называют иммуноглобулинами первичного иммунного ответа. Их присутствие в крови свидетельствует об острой стадии инфекционного процесса.

Специфические IgG антитела обычно присутствуют в крови длительное время и после выздоровления и могут выполнять защитную роль. Поэтому исследование уровня специфических IgG к SARS-CoV-2 может помочь для прогноза вероятного наличия иммунной защиты в результате перенесенной инфекции.

Таким образом, определение IgG не используется при ранней диагностике инфекции – он обнаруживается в крови через две недели от начала заболевания, пик его определяется через месяц и продолжительность определения его пока неизвестна.  IgG определяет появление иммунитета в дальнейшем.

Для первичного прохождения исследования на антитела, рекомендуется выявление в крови одновременно IgM и IgG антител.

У нас в клинике вы можете пройти экспресс-тестирование за 15 минут методом ИХА или сдать кровь на анализ на антитела методом ИФА. Мы работаем только с аккредитованными Роспотребнадзором лабораториями. 

Экспресс тест на коронавирус (ИХА)

• Экспресс-тесты — это качественные или полуколичественные способы диагностики, которые дают ответ лишь на вопрос, имеются ли признаки присутствия коронавируса в организме пациента и, фактически, не дают возможность оценить количество возбудителя. 
• Экспресс тесты проводятся методом иммунохроматографии (ИХА), не требуют использования специального оборудования, но требуют присутствие медсестры, так как забор крови производится из пальца. Продолжительность процедуры анализа находится в пределах 10-30 минут
• Положительный результат такого теста требует обязательной проверки методом ПЦР (полимеразной цепной реакции). 
• Существует два типа быстрых тестов на COVID-19:

• тесты непосредственного выявления антигена SARS-CoV-2, которые установят наличие компонентов самого вируса (например, белковой оболочки)
• тесты выявления антител (они наиболее распространенные в экспресс-диагностике) — это непрямые тесты по выявлению иммуноглобулинов в крови — IgM и IgG.

Процедура анализа чрезвычайно проста:

1. Собрать в пробирку пробу крови или плазмы или сыворотки.
2. Добавить каплю пробы в специальное углубление на панели с тестовой лентой.
3. Капнуть в углубление 2-3 капли буферного раствора.
4. Через 15 минут получаем результат — это появление окрашенных участков на тестовой ленте. Участки показывают или отрицательный результат, или наличие иммуноглобулинов IgM и IgG, как отдельно, так и обоих вместе.

Анализ на антитела к коронавирусу (ИФА)

Непрямой иммуноферментный анализ (ИФА) – полуколичественный анализ, им определяется количество выявленных антител IgM и IgG.  Берется венозная кровь, а для исследования используется сыворотка крови.

Показания для назначения анализа на антитела к коронавирусу  COVID-19:

1. Диагностика заболевания.
2. Определение иммунитета.
3. Получение информации о перенесенном заболевании с бессимптомным течением.
4. Отбор доноров для переливания крови пациентам с тяжелой формой заболевания.
5. Определение стадии заболевания, периода заразности для окружающих.

В двух словах, чем отличается ИФА и ИХА? В каком случае достаточно эксперсс теста (ИХА), а когда нужно точно делать количественный (ИФА)?

Это сложный вопрос. Экспресс тесты — высокая специфичность (почти 100%), т.е. срабатывает только на COVID-19, но низкая чувствительность (71%). А метод ИФА более чувствительный, но менее специфичный. Это очень тонкие различия и пациенту они не нужны. Экспресс тест — это быстро, можно охватить большой коллектив, быстро получить ответ. А анализ из вены — более основательно.

Дополнительные методы диагностики 

Кроме указанных выше специфических анализов, у больных коронавирусной инфекцией, и для лиц с подозрением на это заболевание, определяют газы, растворенные в крови, печеночные и почечные пробы, миоглобин, ферменты миокарда, скорость оседания эритроцитов, С-реактивный белок, общий анализ мочи и проводят другие исследования, которые позволяют уточнить состояние пациента и назначить нужное лечение.

Коротко обо всех методах диагностики коронавируса

Тест на коронавирус и антитела к нему – взаимодополняющие диагностики.

Тест на коронавирус- это определение вируса в мазке из ротоглотки методом ПЦР. Он используется для того, чтобы установить наличие коронавируса на самых ранних стадиях, даже если у вас нет никаких симптомов проявлений болезни. Но при этом используется обычно при наличие симптомов, либо при положительном анализе на антитела М.

Анализ на антитела к коронавирусу позволяет выявить как заболевших в острой стадии, так и уже переболевших коронавирусом COVID-19.

Наличие специфических антител класса M (иммуноглобулинов IgM) выявляются в крови в острой фазе заболевания и вскоре после выздоровления снижаются. Наличие специфических антител класса G (иммуноглобулинов IgG) в сыворотке крови говорит о факте инфицирования вирусом SARS-CoV-2 в прошлом и о сформированном специфическом иммунном ответе (наличие иммунитета).

Как понять, болею ли я сейчас и могу ли быть заразен? 

• Если нет никаких клинических симптомов, то для первичного анализа, рекомендуется выявление в крови одновременно IgM и IgG антител. Любым методом: ИФА (кровь из вены) или ИХА (экспресс тест из пальца). Достаточно сделать один тест и получить отрицательный результат. В таком случае беспокоиться не о чем.
• Если вы решили пройти экспресс-тест и были выявлены антитела класса M, то обязательно нужно делать диагностику в мазке методом ПЦР, даже если нет симптомов. 
• Если вы сдали кровь (ИФА) и были выявлены антитела класса M, то тоже обязательно нужно делать диагностику в мазке методом ПЦР, даже если нет симптомов. 
• Если есть клинические симптомы, то прежде всего нужна диагностика в мазке методом ПЦР, а также желательна диагностика на антитела методом ИФА (кровь из вены).

Как понять, болел ли я в прошлом и есть ли иммунитет? 

• Если нет никаких клинических симптомов, то для первичного анализа мы все равно рекомендуем сдать анализ на выявление в крови одновременно IgM и IgG антител. Любым методом: ИФА (кровь из вены) или ИХА (экспресс тест из пальца),
• чтобы исключить острую стадию заболевания без симптомов (отрицательный результат — отсутствие иммуноглобулинов М)
• чтобы узнать о наличие у вас иммунитета после перенесенного в прошлом заболевание (положительный результат — наличие иммуноглобулинов G)

Методы исследований и интерпретация результатов

А это самый полезный и заключительный раздел статьи, в котором мы поможем вам разобраться, какие результаты дают разные методы исследований и что они означают.

Для первичного прохождения исследования на антитела, рекомендуется выявление в крови одновременно IgM и IgG антител. Почему? Потому что отдельно результаты по IgM или IgG не всегда могут дать понимание текущей ситуации. 

Интерпретация результатов отдельно IgM и IgG

Положительно	Отрицательно
Антитела IgM	наличие текущей или недавней инфекции	наличие инфекции (ранний период) или отсутствие инфекции
Антитела IgG	наличие текущей или имевшей место в прошлом инфекции	наличие инфекции (ранний период),  отсутствие инфекции или выздоровление при имевшей место в отдаленном прошлом инфекции

Понятно, что ничего не понятно. Одновременно может быть все. Именно по этой причине мы рекомендуем начинать с теста на выявление в крови одновременно IgM и IgG антител. Любым методом: ИФА (кровь из вены) или ИХА (экспресс тест из пальца). При комбинации этих двух показателей все становится гораздо понятнее. 

Комбинации результатов тестов на коронавирус разными методами

1. Может говорить об острой фазе инфекции COVID-19; не дает информации о наличие или отсутствие у пациента коронавируса; не дает информации, является ли он потенциальным распространителем вируса или нет. 
2. Требуется проведение теста методом ПЦР.
3. Рекомендована самоизоляция на 2 недели.

4. Может говорить о поздней фазе инфекции.
5. Требуется повторить анализ через 2-4 недели.
6. Может говорить об острой фазе инфекции COVID-19 с выделением вируса и возможностью стать источником потенциального заражения.
7. Требуется консультация врача и самоизоляция на 2 недели.

Свидетельствует о факте контакта с вирусом в прошлом с формированием специфического иммунного ответа. Вероятность повторного заражения существенно снижена (наличие устойчивого иммунитета к коронавирусу пока не доказано). Вероятность выделения вируса минимальная. Дополнительные обследования при отсутствие симптомов не требуются.

  

Рекомендовано продолжать соблюдение социального дистанцирования и мер предосторожности, так как на сегодняшний день не накоплено достаточно данных, позволяющих полностью исключить возможность повторного заражения. 

Свидетельствует о факте контакта с вирусом в прошлом с формированием специфического иммунного ответа. Вероятность повторного заражения существенно снижена (наличие устойчивого иммунитета к коронавирусу пока не доказано). Вероятность выделения вируса минимальная. Дополнительные обследования при отсутствие симптомов не требуются.  

Рекомендовано продолжать соблюдение социального дистанцирования и мер предосторожности, так как на сегодняшний день не накоплено достаточно данных, позволяющих полностью исключить возможность повторного заражения. 

Нет данных о контакте этого человека с коронавирусом. При наличие симптомов рекомендовано дополнительно сдать анализ методом ПЦР, а также повторить анализ на IgM и IgG антитела через 2-4 недели

В ЕС-Клинике вы можете пройти ПЦР-диагностику, экспресс-тестирование за 15 минут методом ИХА или сдать кровь на анализ на антитела методом ИФА.

Мы проводим все виды тестирования на коронавирус и антитела IgG, IgM к SARS-COV-2 (COVID-19) для физических и юридических лиц.

Берем анализ в клинике или с выездом на дом, в офис, на предприятие. Заявки принимаем круглосуточно по телефону +7(499)4500303

Диагностика инфекционных заболеваний

Диагностика инфекционных заболеваний является одной из самых сложных проблем в клинической медицине. Лабораторные методы исследования при ряде нозологических форм играют ведущую, а в целом ряде клинических ситуаций решающую роль не только в диагностике, но и в определении конечного исхода заболевания.

Диагностика инфекционных заболеваний почти всегда предусматривает использование комплекса лабораторных методов. Сеть независимых лабораторий «Ситилаб» в своей работе для диагностики инфекционных заболеваний использует 3 группы специальных лабораторных методов исследования:

• бактериологические;
• серологические;
• метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) для обнаружения ДНК или РНК возбудителя инфекционного заболевания в исследуемом материале.

У одних пациентов для диагностики этиологии инфекционно-воспалительного процесса достаточно провести бактериологическое исследование, в других клинических ситуациях решающее значение имеют данные серологических исследований, в третьих, предоставить полезную информацию может только метод ПЦР. Однако наиболее часто в клинической практике врачу-клиницисту необходимо использовать данные различных методов лабораторных исследований.

Бактериологические методы исследования

Бактериологические исследования наиболее часто проводят при подозрении на гнойно-воспалительные заболевания (составляют 40-60% в структуре хирургических заболеваний) с целью их диагностики, изучения этиологической структуры, определения чувствительности возбудителей к антибактериальным препаратам. Результаты бактериологических анализов способствуют выбору наиболее эффективного препарата для антибактериальной терапии, своевременному проведению мероприятий для профилактики внутрибольничных инфекций.

Возбудителями гнойно-воспалительных заболеваний являются истинно-патогенные бактерии, но наиболее часто условно-патогенные микроорганизмы, входящие в состав естественной микрофлоры человека или попадающие в организм извне.

Истинно-патогенные бактерии в большинстве случаев способствуют развитию инфекционного заболевания у любого здорового человека.

Условно-патогенные микроорганизмы вызывают заболевания преимущественно у людей с нарушенным иммунитетом.

Бактериологические исследования при заболеваниях, вызываемых условно-патогенными микроорганизмами, направлены на выделение всех микроорганизмов, находящихся в патологическом материале, что существенно отличает их от аналогичных исследований при заболеваниях, вызванных истинно патогенными микроорганизмами, когда проводится поиск определенного возбудителя.

Для получения адекватных результатов бактериологического исследования при гнойно-воспалительных заболеваниях особенно важно соблюдать ряд требований при взятии биоматериала для анализа, его транспортировки в лабораторию, проведения исследования и оценки его результатов.

Для идентификации вида возбудителя гнойно-воспалительных заболеваний и определения чувствительности к антибактериальным препаратам бактериологические лаборатории используют комплекс методов. Они включают:

• микроскопическое исследование мазка (бактериоскопия) из доставленного биоматериала;
• выращивание культуры микроорганизмов (культивирование);
• идентификацию бактерий;
• определение чувствительности к антимикробным препаратам и оценку результатов исследования.

Доставленный в бактериологическую лабораторию биоматериал первоначально подвергается микроскопическому исследованию.

Микроскопическое исследование мазка (бактериоскопия), окрашенного по Граму или другими красителями, проводят при исследовании мокроты, гноя, отделяемого из ран, слизистых оболочек (мазок из цервикального канала, зева, носа, глаза).

Результаты микроскопии позволяют ориентировочно судить о характере микрофлоры, ее количественном содержании и соотношении различных видов микроорганизмов в биологическом материале, а также дают предварительную информации об обнаружении этиологически значимого инфекционного агента в данном биоматериале, что позволяет врачу сразу начать лечение (эмпирическое). Иногда микроскопия позволяет выявить микроорганизмы, плохо растущие на питательных средах. На основании данных микроскопии проводят выбор питательных сред для выращивания микробов, обнаруженных в мазке.

Культивирование микроорганизмов. Посев исследуемого биоматериала на питательные среды производят с целью выделения чистых культур микроорганизмов, установления их вида и определения чувствительности к антибактериальным препаратам. Для этих целей используют различные питательные среды, позволяющие выделить наибольшее количество видов микроорганизмов.

Оптимальными являются питательные среды, содержащие кровь животного или человека, а также сахарный бульон, среды для анаэробов. Одновременно производят посев на дифференциально-диагностические и селективные (предназначенные для определенного вида микроорганизмов) среды.

Посев осуществляют на стерильные чашки Петри, в которые предварительно заливают питательную среду для роста микроорганизмов.

Микроскопия мазков, окрашенных по Граму

1 — стрептококки;  2 — стафилококки;  3 — диплобактерии Фридленда;  4 — пневмококки

Чашки Петри с посевами инкубируют в термостате при определенных температурных, а для ряда микроорганизмов газовых (например, для выращивания анаэробов создают условия с низким содержанием кислорода) режимах в течение 18-24 часов. Затем чашки Петри просматривают.

Количественную обсемененность доставленного биоматериала микрофлорой определяют по числу колониеобразующих единиц (КОЕ) в 1 мл или 1 мг исследуемого образца. При просмотре чашек Петри выявляют некоторые особенности изменения цвета среды, ее просветления в процессе роста культуры.

Многие группы бактерий образуют характерные формы колоний, выделяют пигменты, которые окрашивают колонии или среду вокруг них. Из каждой колонии делают мазки, окрашивают по Граму и микроскопируют.

Оценивают однородность бактерий, форму и размер, наличие спор или других включений, капсулы, расположение бактерий, отношение к окраске по Граму. Вся эта информация служит важнейшей составляющей для выбора сред и получения в дальнейшем чистой культуры каждого микроорганизма.

Колонии отсевают на плотные, жидкие, полужидкие питательные среды, оптимальные для культивирования определенного вида бактерий.

Выделенные чистые культуры микроорганизмов подвергают дальнейшему изучению в диагностических тестах, основанных на морфологических, ферментативных, биологических свойствах и антигенных особенностях, характеризующих бактерий соответствующего вида или варианта.

Идентификация  — это комплекс бактериологических методов изучения бактерий, позволяющий определить вид микроорганизма.

В Лаборатории «Ситилаб» идентификация большинства видов бактерий и грибов осуществляется на автоматическом бактериологическом анализаторе с использованием диагностических панелей зарубежного производства: на бланке результата исследования в виде наименования микроорганизма или его рода, например, Streptococcus pneumoniae (пневмококк) или Eschrichia coli (кишечная палочка).

Определение чувствительности к антибактериальным препаратам. Чувствительность к антимикробным препаратам изучают у выделенных чистых культур микроорганизмов, имеющих этиологическое значение для данного заболевания.

Поэтому в направлении на бактериологические анализы требуется указать диагноз заболевания у больного. Определение чувствительности бактерий к спектру антибиотиков помогает лечащему врачу правильно выбрать препарат для лечения больного.

В Лаборатории «Ситилаб» определение чувствительности выделенной чистой культуры большинства видов бактерий и грибов осуществляется на автоматическом бактериологическом анализаторе с использованием диагностических панелей зарубежного производства к широкому спектру современных антибактериальных препаратов (от 6 до 32 препаратов, в зависимости от выделенного микроорганизма) с определением минимальной ингибирующей концентрации (МИК). На бланке результатов определения чувствительности к антибактериальным препаратам обозначение R указывает на резистентность, I — умеренную чувствительность, S — чувствительность микроорганизма к данному препарату.

Оценка результатов исследования. Принадлежность условно-патогенных микроорганизмов к естественной микрофлоре организма человека создает ряд трудностей при оценке их этиологической роли в развитии гнойно-воспалительных заболеваний.

Условно-патогенные микроорганизмы могут представлять нормальную микрофлору исследуемых жидкостей и тканей или контаминировать их из окружающей среды. Поэтому для правильной оценки результатов бактериологических исследований необходимо знать состав естественной микрофлоры изучаемого образца.

В тех случаях, когда исследуемый биоматериал в норме стерилен, как, например, спинномозговая жидкость, экссудаты, все выделенные из него микроорганизмы могут считаться возбудителями заболевания.

В тех случаях, когда исследуемый материал имеет собственную микрофлору, как, например, отделяемое влагалища, кал, мокрота, нужно учитывать изменения ее качественного и количественного состава, появление несвойственных ему видов бактерий, количественную обсемененность биоматериала.

Так, например, при бактериологическом исследовании мочи степень бактериурии (число бактерий в 1 мл мочи), равная и выше 105, свидетельствует об инфекции мочевых путей. Более низкая степень бактериурии встречается у здоровых людей и является следствием загрязнения мочи естественной микрофлорой мочевых путей.

Установить этиологическую роль условно-патогенной микрофлоры помогают также нарастание количества и повторность выделения бактерий одного вида от больного в процессе заболевания.

Врач-клиницист должен знать, что положительный результат бактериологического исследования в отношении биологического материала, полученного из в норме стерильного очага (кровь, плевральная жидкость, спинномозговая жидкость, пунктат органа или ткани), всегда тревожный результат, требующий немедленных действий по оказанию медицинской помощи.

Серологические методы исследования

В основе всех серологических реакций лежит взаимодействие антигена и антитела. Серологические реакции используются в двух направлениях.

1. Обнаружение с диагностической целью антител в сыворотке крови обследуемого. В этом случае из двух компонентов реакции (антитело, антиген) неизвестным является сыворотка крови, так как постановка реакции проводится с заведомо известными антигенами.

Положительный результат реакции свидетельствует о наличии в крови антител, гомологичных применяемому антигену; отрицательный результат указывает на отсутствие таковых. Достоверные результаты получают при исследовании «парных» сывороток крови больного, взятой в начале заболевания (3-7-й день) и через 10-12 дней. В этом случае удается наблюдать динамику нарастания антител.

При вирусных инфекциях лишь четырехкратное и большее повышение титра антител во второй сыворотке имеет диагностическое значение.

С внедрением в практику лабораторий метода иммуноферментного анализа (ИФА) стало возможным определять в крови больных антитела, относящиеся к различным классам иммуноглобулинов (IgM и IgG), что существенным образом повысило информативность серологических методов диагностики.

При первичном иммунном ответе, когда иммунная система человека взаимодействует с инфекционным агентом в первый раз, синтезируются преимущественно антитела, относящиеся к иммуноглобулинам класса М. Лишь позднее, на 8-12 день после попадания антигена в организм, в крови начинают накапливаться антитела иммуноглобулинов класса G.

При иммунном ответе на инфекционные агенты вырабатываются также и антитела класса А (IgA), которые играют важную роль в защите от инфекционных агентов кожи и слизистых оболочек.

2. Установление родовой и видовой принадлежности микроба или вируса. В этом случае неизвестным компонентом реакции является антиген. Такое исследование требует постановки реакции с заведомо известными иммунными сыворотками.

Серологические исследования не обладают 100%-й чувствительностью и специфичностью в отношении диагностики инфекционных заболеваний, могут давать перекрестные реакции с антителами, направленными к антигенам других возбудителей.

В связи с этим оценивать результаты серологических исследований необходимо с большой осторожностью и учетом клинической картины заболевания.

Именно этим обусловлено использование для диагностики одной инфекции множества тестов, а также применение метода Western-blot для подтверждения результатов скрининговых методов.

В последние годы прогресс в области серологических исследований связан с разработкой тест-систем для определения авидности специфических антител к возбудителям различных инфекционных заболеваний.

Авидность — характеристика прочности связи специфических антител с соответствующими антигенами.

В ходе иммунного ответа организма на проникновение инфекционного агента стимулированный клон лимфоцитов начинает вырабатывать сначала специфические IgM-антитела, а несколько позже и специфические IgG-антитела.

IgG-антитела обладают поначалу низкой авидностью, то есть достаточно слабо связывают антиген.

Затем развитие иммунного процесса постепенно (это могут быть недели или месяцы) идет в сторону синтеза лимфоцитами высокоспецифичных (высокоавидных) IgG-антител, более прочно связывающихся с соответствующими антигенами. На основании этих закономерностей иммунного ответа организма в настоящее время разработаны тест-системы для определения авидности специфических IgG-антител при различных инфекционных заболеваниях.

Высокая авидность специфических IgG-антител позволяет исключить недавнее первичное инфицирование и тем самым с помощью серологических методов установить период инфицирования пациента.

В клинической практике наиболее широкое распространение нашло определение авидности антител класса IgG при токсоплазмозе и цитомегаловирусной инфекции, что дает дополнительную информацию, полезную в диагностическом и прогностическом плане при подозрении на эти инфекции, в особенности при беременности или планировании беременности.

Метод полимеразной цепной реакции

Полимеразная цепная реакция (ПЦР), являющаяся одним из методов ДНК-диагностики, позволяет увеличить число копий детектируемого участка генома (ДНК) бактерий или вирусов в миллионы раз с использованием фермента ДНК-полимеразы. Тестируемый специфический для данного генома отрезок нуклеиновой кислоты многократно умножается (амплифицируется), что позволяет его идентифицировать.

Сначала молекула ДНК бактерий или вирусов нагреванием разделяется на 2 цепи, затем в присутствии синтезированных ДНК-праймеров (последовательность нуклеотидов специфична для определяемого генома) происходит связывание их с комплементарными участками ДНК, синтезируется вторая цепь нуклеиновой кислоты вслед за каждым праймером в присутствии термостабильной ДНК-полимеразы. Получается две молекулы ДНК. Процесс многократно повторяется. Для диагностики достаточно одной молекулы ДНК, то есть одной бактерии или вирусной частицы.

Введение в реакцию дополнительного этапа — синтеза ДНК на молекуле РНК при помощи фермента обратной транскриптазы — позволило тестировать РНК-вирусы, например, вирус гепатита С. ПЦР — это трехступенчатый процесс, повторяющийся циклично: денатурация, отжиг праймеров, синтез ДНК (полимеризация). Синтезированное количество ДНК идентифицируют методом иммуноферментного анализа или электрофореза.

В ПЦР может быть использован различный биологический материал — сыворотка или плазма крови, соскоб из уретры, биоптат, плевральная или спинномозговая жидкость и т.д.

В первую очередь ЦПР применяют для диагностики инфекционных болезней, таких как вирусные гепатиты В, С, D, цитомегаловирусная инфекция, инфекционные заболевания, передающиеся половым путем (гонорея, хламидийная, микоплазменная, уреаплазменная инфекции), туберкулез, ВИЧ-инфекция и т.д.

Преимущества ПЦР в диагностике инфекционных заболеваний перед другими методами исследований заключаются в следующем:

• возбудитель инфекции может быть обнаружен в любой биологической среде организма, в том числе и материале, получаемом при биопсии;
• возможна диагностика инфекционных болезней на самых ранних стадиях заболевания;
• возможность количественной оценки результатов исследований (сколько вирусов или бактерий содержится в исследуемом материале);
• высокая чувствительность метода; например, чувствительность ПЦР для выявления ДНК вируса гепатита В в крови составляет 0,001 пг/мл (приблизительно 4,0.102 копий/мл), в то время как метода гибридизации ДНК с использованием разветвленных зондов — 2,1 пг/мл (приблизительно 7,0.105 копий/мл).

Диагностика инфекционных заболеваний

Диагностика инфекций (infectio – перевод с латинского – заражение). Инфекционные заболевания человека представляют собой группу болезней, вызываемых специфическими болезнетворными возбудителями, которые могут передаваться от зараженного человека здоровому.

Нередки и случаи передачи патогенных агентов человеку от носителей инфекций или заболевших животных (зоонозные заболевания). Следует отметить, что большинство зоонозных инфекционных заболеваний не передается от человека к человеку.

У человека и животных (домашних и диких плотоядных) насчитывают более 300 общих инфекционных возбудителей, из которых более 80 заболеваний вызываются бактериями, свыше 100 – вирусами, около 20 — грибами, 80 заболеваний связано с заражением гельминтами и около 20 — простейшими.

Известны инфекционные болезни, вызываемые, так называемыми арбовирусами – вирусами, передающимися людям через укусы насекомых, например клещей, комаров, блох и др., которые инфицируются от домашних или диких животных. Самая распространенная известная арбовирусная инфекция – клещевой энцефалит.

Вирус геморрагической лихорадки также передается клещами.

Как известно, клещи являются переносчиками и бактериальных инфекций, например клещевого боррелиоза (болезнь Лайма) или туляремии, хотя туляремию относят к зоонозным заболеваниям, передающимся человеку при непосредственном контакте с больными животными (грызунами), а также при употреблении зараженных продуктов или воды (алиментарный путь заражения). Таким образом, для каждой инфекции у человека характерен свой возбудитель и определенный путь передачи. Возбудителями инфекций могут быть бактерии, вирусы, риккетсии (микроорганизмы, сочетающие в себе особенности бактерий и вирусов), спирохеты, грибки, протозойные (паразитирующие простейшие, одноклеточные), глисты, которые выводятся из организма больного человека или животного при выдохе, мочеиспускании, дефекации, кашле, рвоте, и когда при определенных условиях этот биологический патологический материал становится источником заражения здорового человека.

Согласно литературным данным в настоящее время известно 1415 возбудителей инфекционных и паразитарных болезней. Наиболее обширную группу составляют болезни, вызываемые бактериями и риккетсиями (538 нозологий). Второе место принадлежит паразитарным болезням — 353 нозологии. Вирусные инфекции составляют 217 нозологий.

Постоянно возникают новые или впервые выявленные инфекционные заболевания. Так, начиная, с 1970-х голов ежегодно регистрируется, по крайней мере, одно инфекционное заболевание.

За последние годы стали известны более 30 инфекционных заболевании, это и ВИЧ, легионеллез, эпидемический ротавирусный гастроэнтерит и ряд африканских лихорадок (например лихорадка Эбола).

В настоящее время существенную роль в распространении инфекционных болезней играет развитие туризма, а также миграционные процессы.

Классификация инфекционных заболеваний

Что касается классификации основных инфекционных болезней человека, то существуют разные системы группировки инфекционных заболеваний. В нашей стране одной из наиболее распространенных является классификация Л.В. Громашевского, построенная в зависимости от локализации возбудителя в организме и механизме его передачи, таких групп насчитывается 5:

• кишечные инфекции;
• инфекции дыхательных путей;
• кровяные инфекции;
• инфекции наружных покровов;
• инфекции с различными механизмами передачи, например передающиеся половым путем, воздушно-капельным путем (один из самых распространенных), фекально-оральный, контактный, трансмиссионный, вертикальный от матери к плоду, от матери к новорожденному в родовом акте, внесенные при операциях, инъекциях и т.п.)

Кроме того в РФ принята также международная более многоступенчатая классификация инфекционных заболеваний:

• кишечные инфекции;
• туберкулез;
• бактериальные зоонозы;
• другие бактериальные заболевания;
• полиомиелит и энтеровирусные болезни центрально нервной системы;
• вирусные заболевания, сопровождающиеся высыпаниями;
• вирусные заболевания,которые передаются членистоногими;
• другие вирусные заболевания;
• риккетсиозы и другие инфекции, передаваемые членистоногими;
• сифилис и другие венерические инфекции;
• заболевания. которые вызываются спирохетами;
• грибковые заболевания (микозы);
• гельминтозы;
• другие инфекции и паразитарные заболевания.

Инфекционные заболевания вызывают у пациента значительные изменения в картине крови, при многих инфекционных болезнях изменяется функция различных внутренних органов – печени, сердца, легких, мозга, почек, кишечника, практически все инфекционные заболевания протекают с изменениями широкого спектра биохимических параметров, отражающих различные стороны патогенеза. Установлено также, что, к примеру, вирусы краснухи, герпеса, коксаки, полиомиелита, цитомегаловирус и эховирусы (род энтеровирусов) могут вызывать серьезные нарушения в развитии плода и новорожденного. Кроме того в настоящее время есть основания считать, что некоторые группы вирусов могут быть виновниками возникновения диабета первого типа, к ним относят вирус Коксаки, вирус краснухи, реовирус 3 типа, вирус энцефаломиокардита, вирус эпидемического паротита, цитомегаловирус, вирус гепатита А.

Диагностика инфекций

Диагноз инфекционного заболевания основывается на анамнезе больного, эпидемиологическом анамнезе, включает инструментальные методы обследования и, как правило, диагностика инфекционных заболеваний не обходится без использования комплекса лабораторных методов.

Диагностика инфекционного заболевания начинается с базовых лабораторных методов исследования: это – клинический анализ крови.

Известно, например, что в клиническом анализе крови лейкоцитоз чаще всего выявляется в результате инфекционного заболевания, что многие вирусные, бактериальные и рикетсиозные болезни приводят к нейтропении (снижение нейтрофилов), а частой причиной лимфоцитоза и/или моноцитоза является инфекционный мононуклеоз.

Такой показатель крови, как скорость оседания эритрорцитотв (СОЭ), не являясь самостоятельным диагностическим показателем в силу своей неспецифичности, является индикатором общего неблагополучия и продолжает активно использоваться в медицинской практике для выявления и мониторирования инфекционных и воспалительных заболеваний различного происхождения.

Общий анализ мочи является лабораторным тестом, который часто используется при исследования инфекционных заболеваний не только почек, но и инфекций другой локализации.

Так некоторые инфекционные заболевания сопровождаются протеинурией нефротического типа (количество белка в моче не менее 3г/л). Например хронические инфекционные заболевания могут стать причиной нефротического синдрома.

Развитие протеинурии нефротического типа могут вызвать, например, бактериальный эндокардит, туберкулез, сифилис, лепра, гепатит В и С, мононуклеоз, цитомегаловирусная инфекция, ветряная оспа, малярия, токсоплазмоз, шистосомиаз.

Появление в моче бактерий и возникновение воспаления указывает на наличие инфекционного заболевания мочеполовой системы.

Достаточно эффективным при инфекционных заболеваниях является использование комплекса биохимических тестов, поскольку количественные и качественные изменения биохимических показателей в крови происходящие во время болезни, отражают происходящие при заболевании биохимические нарушения и позволяют следить за динамикой патологического процесса и адекватностью лечения.

К таким эффективным биохимическим параметрам, которые исследуются при инфекционных и воспалительных заболеваниях другого происхождения, например, относится – спектр белков сыворотки крови (белки острой фазы), ферменты и некоторые другие биохимические показатели. Использованием специфических лабораторных методов, например, при диагностике причин лихорадки неясного генеза, хронических инфекций выполняют ис.

В практической медицине часто требуется более глубокое лабораторное исследование с следования мазков из горла, посевы крови, мочи и других жидкостей и выделений организма для выявления бактерий, грибков, иногда, при изменениях характера стула, назначают исследования кала на яйца глист.

В настоящее время в лабораторной диагностике для выявления инфекционных возбудителей широко используются следующие специфические лабораторные методы:

• микроскопические методы, позволяющие идентифицировать инфекционного возбудителя в биологическом патологическом материале с помощью разнообразных типов микроскопов после приготовления окрашенных или нативных мазков.
• Культуральный (бактериологический) метод, который заключается в выделении чистой культуры возбудителя из патологического материала, с дальнейшей его идентификацией по морфологическим, культуральным, биохимическим, антигенным, токсикогенным (применяя специфические методы) свойствам и определение его чувствительности к антибиотикам и другим химиотерапевтическим препаратам. Эти исследования часто проводят при подозрении на гнойно-воспалительные заболевания.
• Серологические исследования, в основе которых лежит специфическое взаимодействие антигена и направленных к нему антител. Эти исследования позволяют с диагностической целью определять (качественно и количественно) как антигены так и антитела к ним. Использование в лабораторной практике таких серологических методов как: ИФА(иммунофементный анализ), иммунофлюоресцентный, иммунофлюоресцентныф анализ — позволяет определять в крови больного антитела, относящиеся к различным классам иммуноглобулинов (ИГ А, ИГ М, ИГ Ж). Существование определенной закономерности в динамике выработки специфических антител различных классов при инфекционном заболевании позволяет судить как о стадии так и об интенсивности инфекционного процесса.
• Молекулярно-биологические методы, к которым относится полимеразная цепная реакция (ПЦР-метод).

В основе ПЦР-диагностики лежит молекулярно-биологический метод амплификации (многократное копирование) малых фрагментов нуклеиновых кислот бактерий, вирусов, хламидий, микоплазменных и др.

с помощью фермента ДНК- полимереразы.

ПЦР-диагностика позволяет провести прямую идентификацию нуклеиновых кислот(РНК или ДНК), то есть генетического материала, инфекционного агента в различном биологическом материале.

ПЦР: что это такое? Диагностика инфекционных заболеваний методом полимеразной цепной реакции

Информацию из данного раздела нельзя использовать для самодиагностики и самолечения. В случае боли или иного обострения заболевания диагностические исследования должен назначать только лечащий врач. Для постановки диагноза и правильного назначения лечения следует обращаться к Вашему лечащему врачу.

В конце статьи см. словарь Полимеразную цепную реакцию (ПЦР, PCR) изобрёл в 1983 году Кэри Мюллис (американский учёный). Впоследствии он получил за это изобретение Нобелевскую премию. В настоящее время ПЦР-диагностика является, одним из самых точных и чувствительных методов диагностики инфекционных заболеваний. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — экспериментальный метод молекулярной биологии, способ значительного увеличения малых концентраций определённых фрагментов нуклеиновой кислоты (ДНК) в биологическом материале (пробе). В основе метода ПЦР лежит многократное удвоение определённого участка ДНК при помощи ферментов в искусственных условиях (in vitro). В результате нарабатываются количества ДНК, достаточные для визуальной детекции. При этом происходит копирование только того участка, который удовлетворяет заданным условиям, и только в том случае, если он присутствует в исследуемом образце. Кроме простого увеличения числа копий ДНК (этот процесс называется амплификацией), ПЦР позволяет производить множество других манипуляций с генетическим материалом (введение мутаций, сращивание фрагментов ДНК), и широко используется в биологической и медицинской практике, например, для диагностики заболеваний (наследственных, инфекционных), для установления отцовства, для клонирования генов, введения мутаций, выделения новых генов.

Специфичность и применение

ПЦР — метод молекулярной диагностики, ставший для ряда инфекций «золотым стандартом», проверен временем и тщательно апробирован клинически. Метод ПЦР позволяет определить наличие возбудителя заболевания, даже если в пробе присутствует всего несколько молекул ДНК возбудителя.

ПЦР позволяет диагностировать наличие долго растущих возбудителей, не прибегая к трудоёмким микробиологическим методам, что особенно актуально в гинекологии и урологии при диагностике урогенитальных инфекций, передающихся половым путем (ИППП).

• Исследование урогенитального тракта методом ПЦР на ИППП ;

Также, этим методом проводят диагностику вирусных инфекций, таких как гепатиты, ВИЧ, коронавирус COVID-19 и др. Чувствительность метода значительно превосходит таковую у иммунохомических и микробиологических методов, а принцип метода позволяет диагностировать наличие инфекций со значительной антигенной изменчивостью.

• тест методом ПЦР на коронавирус Covid-19, мазок из носа и зева на определение РНК вируса SARS-CoV-2;

Специфичность ПЦР при использовании технологии PCR даже для всех вирусных, хламидийных, микоплазменных, уреаплазменных и большинства других бактериальных инфекций достигает 100%. Метод ПЦР позволяет выявлять даже единичные клетки бактерий или вирусов. ПЦР-диагностика обнаруживает наличие возбудителей инфекционных заболеваний в тех случаях, когда другими методами (иммунологическими, бактериологическими, микроскопическими) это сделать невозможно. Особенно эффективен метод ПЦР для диагностики трудно культивируемых, некультивируемых и скрыто существующих форм микроорганизмов, с которыми часто приходится сталкиваться при латентных и хронических инфекциях, поскольку этот метод позволяет избежать сложностей, связанных с выращиванием таких микроорганизмов в лабораторных условиях. Применение ПЦР-диагностики также очень эффективно в отношении возбудителей с высокой антигенной изменчивостью и внутриклеточных паразитов. Методом ПЦР возможно выявление возбудителей не только в клиническом материале, полученном от больного, но и в материале, получаемом из объектов внешней среды (вода, почва и т. д.). В урологической и гинекологической практике — для выявления хламидиоза, уреаплазмоза, гонореи, герпеса, гарднереллёза, микоплазменной инфекции, ВПЧ — вирусов папилломы человека; в пульмонологии — для дифференциальной диагностики вирусных и бактериальных пневмоний, туберкулёза; в гастроэнтерологии — для выявления хеликобактериоза; в клинике инфекционных заболеваний — в качестве экспресс-метода диагностики сальмонеллёза, дифтерии, вирусных гепатитов В, С и G; в гематологии — для выявления цитомегаловирусной инфекции, онковирусов. Специфичность ПЦР основана на образовании комплементарных комплексов между матрицей и праймерами — короткими синтетическими олигонуклеотидами длиной 18 — 30 букв. Каждый из праймеров сопоставим (комплементарен) с одной из цепей двуцепочечной матрицы, обрамляя начало и конец амплифицируемого участка. После соединения (гибридизации) матрицы с праймером (отжиг), последний служит затравкой для ДНК-полимеразы при синтезе комплементарной цепи матрицы.

Проведение ПЦР

Для проведения ПЦР в простейшем случае требуются следующие компоненты:

• ДНК-матрица, содержащая тот участок ДНК, который требуется амплифицировать;
• два праймера, комплементарные концам требуемого фрагмента;
• термостабильная ДНК-полимераза;
• дезоксинуклеотидтрифосфаты (A, G, C, T);
• ионы Mg2+, необходимые для работы полимеразы;
• буферный раствор.

ПЦР проводят в амплификаторе — приборе, обеспечивающем периодическое охлаждение и нагревание пробирок, обычно с точностью не менее 0,1°C. Чтобы избежать испарения реакционной смеси, в пробирку добавляют высококипящее масло, например, вазелиновое. Добавление специфичеких ферментов может увеличить выход ПЦР-реакции. Ход реакции

Обычно при проведении ПЦР выполняется 20 — 35 циклов, каждый из которых состоит из трех стадий.

Двухцепочечную ДНК-матрицу нагревают до 94 — 96°C (или до 98°C, если используется особенно термостабильная полимераза) на 0,5 — 2 минуты, чтобы цепи ДНК разошлись.

Эта стадия называется денатурацией — разрушаются водородные связи между двумя цепями. Иногда перед первым циклом проводят предварительный прогрев реакционной смеси в течение 2 — 5 минут для полной денатурации матрицы и праймеров.

Когда цепи разошлись, температуру понижают, чтобы праймеры могли связаться с одноцепочечной матрицей. Эта стадия называется отжигом. Температура отжига зависит от праймеров и обычно выбирается на 4 — 5°С ниже их температуры плавления. Время стадии — 0,5 — 2 минут.

ДНК-полимераза реплицирует матричную цепь, используя праймер в качестве затравки. Это — стадия элонгации. Температура элонгации зависит от полимеразы. Часто используемые полимеразы наиболее активны при 72°C.

Время элонгации зависит как от типа ДНК-полимеразы, так и от длины амплифицируемого фрагмента. Обычно время элонгации принимают равным одной минуте на каждую тысячу пар оснований.

После окончания всех циклов часто проводят дополнительную стадию финальной элонгации, чтобы достроить все одноцепочечные фрагменты. Эта стадия длится 10 — 15 мин.

Подготовка материала к исследованию и транспорт его в лабораторию Для успешного проведения анализа важно правильно собрать материал у пациента и правильно провести его подготовку. Известно, что в лабораторной диагностике большинство ошибок (до 70%) совершается именно на этапе пробоподготовки. Для взятия крови в лаборатории ИНВИТРО  в настоящее время применяются вакуумные системы, которые с одной стороны минимально травмируют пациента, а с другой — позволяют произвести взятие материала таким образом, что он не контактирует ни с персоналом, ни с окружающей средой. Это позволяет избежать контаминации (загрязнения) материала и обеспечивает объективность анализа ПЦР.

Словарь

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота — биологический полимер, один из двух типов нуклеиновых кислот, обеспечивающих хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Основная роль ДНК в клетках — долговременное хранение информации о структуре РНК и белков.

РНК– рибонуклеиновая кислота — биологический полимер, близкий по своему химическому строению к ДНК. Молекула РНК построена из тех же мономерных звеньев — нуклеотидов, что и ДНК. В природе РНК, как правило, существует в виде одиночной цепочки. У некоторых вирусов РНК является носителем генетической информации. В клетке играет важную роль при передаче информации от ДНК к белку.

РНК синтезируется на ДНК-матрице. Процесс этот называется транскрипцией. В ДНК имеются участки, где содержится информация, ответственная за синтез трех видов РНК, различающихся по выполняемым функциям: информационной или матричной РНК (мРНК), рибосомальной (рРНК) и транспортной (тРНК). Все три вида РНК тем или иным способом участвуют в синтезе белка.

Однако информация по синтезу белка содержится только в мРНК.

Нуклеоти́ды — основная повторяющаяся единица в молекулах нуклеиновых кислот, продукт химического соединения азотистого основания, пятиуглеродного сахара (пентозы) и одной или нескольких фосфатных групп.

Нуклеотиды, представленные в нуклеиновых кислотах, содержат одну фосфатную группу.

Они называются по содержащемуся в них азотистому основанию — адениновый (A), содержащий аденин, гуаниновый (G) — гуанин, цитозиновый (C) — цитозин, тиминовый (Т) — тимин, урациловый (U) — урацил.

В состав ДНК входят 4 типа нуклеотидов — A, T, G, C, в состав РНК также 4 типа — A, U, G, C. Сахаром в составе всех нуклеотидов ДНК является дезоксирибоза, РНК — рибоза. При образовании нуклеиновых кислот нуклеотиды, связываясь, образуют сахаро-фосфатный остов молекулы, по одну сторону которого находятся основания.

Праймер – котроткая ДНК, используемая для репликации матричной цепи. Каждый из праймеров комплементарен одной из цепей двуцепочечной матрицы, обрамляя начало и конец амплифицируемого участка. 

Литература

1. Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. Пер. с англ. — М.: Мир, 2002. — 589 с., илл. ISBN 5-03-003328-9