C. diff Diagnose versus Detectie: Why Tests remain Ambiguous
Clostridioides difficile is de meest voorkomende oorzaak van infectieuze diarree in de gezondheidszorg, en gegevens van het CDC’s Emerging Infections Program surveillance system in 2011 schatten dat het bijna een half miljoen infecties veroorzaakte en 29.000 sterfgevallen binnen 30 dagen na diagnose. Er is een groot aantal tests beschikbaar voor de diagnose van Clostridioides difficile-infectie (CDI) – waarbij C. difficile-specifiek nucleïnezuur, enzym en/of toxines worden gedetecteerd, in verschillende combinaties en algoritmen – en dit heeft geleid tot aanzienlijke verwarring met betrekking tot klinische interpretatie en het onderscheid tussen kolonisatie en echte infectie.
De Infectious Diseases Society of America (IDSA) heeft onlangs bijgewerkte richtlijnen voor de klinische praktijk gepubliceerd over CDI, waaronder aanbevelingen voor testen. Deze aanbevelingen stellen dat de voorkeursgroep voor CDI-testen bestaat uit patiënten met onverklaarde en nieuw ontstane diarree bestaande uit ≥3 ongevormde ontlasting in 24 uur. Voor instellingen waar er geen vooraf overeengekomen institutionele criteria voor de indiening van ontlasting bij patiënten zijn, was de best presterende methode, bepaald op basis van positieve en negatieve voorspellende waarden, een ontlastingstoxinetest als onderdeel van een 2- of 3-staps algoritme in plaats van een nucleïnezuuramplificatietest (NAAT) alleen. Zij noemen 2 gangbare methoden: 1) gebruik van glutamaatdehydrogenase plus toxine-analyses bemiddeld door nucleïnezuuramplificatietests (NAAT) of 2) NAAT plus toxine-analyses. Deze aanbeveling wordt echter beoordeeld als “zwak” met een “lage kwaliteit van bewijs”. Het panel wijst erop dat in feite de meest gevoelige diagnosemethode een NAAT alleen is of een algoritme met meerdere stappen, dat moet worden gebruikt wanneer er vooraf overeengekomen institutionele criteria zijn voor het indienen van ontlasting.
Deze aanbevelingen weerspiegelen het voortdurende gebrek aan consensus over optimale strategieën voor de diagnose van CDI. De aanbevelingen verschillen nog meer wanneer men kijkt naar die van buiten de V.S.: Europese richtlijnen geven prioriteit aan toxinedetectie en leggen minder nadruk op NAAT of meerstapsalgoritmen.
Diagnostische strategieën en beperkingen
Toxinedetectie en -kweek: Historisch gezien is de gouden standaard in het laboratorium de toxigene kweek, waarbij C. difficile uit ontlasting wordt gekweekt en de isolaten worden getest op hun vermogen om toxine te produceren; ontlastingfiltraten kunnen ook rechtstreeks op toxine worden getest via een celcytotoxiciteitstest (CCNA) als alternatieve referentiemethode. Deze methoden nemen verscheidene dagen in beslag en zijn derhalve ongeschikt voor routinematige laboratoriumtests. In een groot onderzoek in het VK werden toxigene kweken vergeleken met cytotoxiciteitstests op meer dan 12.000 specimens en werden de resultaten gecorreleerd met klinische gegevens. Zij stelden vast dat positieve cytotoxiciteitstestresultaten correleerden met een verhoogde mortaliteit, maar positieve toxigene kweken met negatieve toxiciteitstests niet, wat impliceert dat de detectie van toxine van cruciaal belang is voor de klinische diagnose van CDI. Toxinedetectie door kwalitatieve enzyme-immunoassays (EIA’s) was vroeger een steunpilaar voor de diagnose, maar deze assays hebben aanzienlijke beperkingen in gevoeligheid in vergelijking met toxigene kweken (52-75%), hoewel ze een hogere specificiteit (96-98%) hebben in vergelijking met kweken. Er zijn diverse commerciële laboratoriumopties voor CDI-tests beschikbaar, die in recente reviews goed zijn beschreven.
Glutamaatdehydrogenasedetectie: Glutamaat dehydrogenase (GDH) immunoassays en andere moleculaire tests zijn ontwikkeld om de slechte gevoeligheid van toxine EIAs aan te pakken. GDH-immunoassays detecteren het sterk geconserveerde metabolische enzym dat in alle C. difficile-isolaten aanwezig is. Dit antigeen is echter aanwezig in zowel toxigene als niet-toxigene stammen van C. difficile en bijgevolg kunnen GDH-tests alleen een screeningstap zijn in een 2- of 3-staps algoritme vóór een meer specifieke toxinetest en/of moleculaire test voor detectie van toxinegenen.
NAAT: Hoewel NAAT’s sinds het begin van de jaren negentig in onderzoekssettings worden gebruikt, was het eerste door de Amerikaanse Food and Drug Administration goedgekeurde platform pas in 2009 beschikbaar. Er zijn momenteel ten minste 12 commerciële platforms beschikbaar die gendoelen detecteren, waaronder tcdA (toxine A-gen), tcdB (toxine B-gen) en 16S ribosomaal RNA (rRNA). De assays zijn gevoeliger dan toxine-EIA’s en mogelijk GDH-EIA’s, maar minder gevoelig dan toxigene kweek.
Algoritme-gebaseerde Multistep Testing en ultragevoelige Toxine Detectie: De complexiteit van de wereld van CDI-tests wordt nog vergroot door tegenstrijdige gegevens over de beste algoritmische benadering van de diagnose. Wetenschappers vergeleken in een single-center prospectieve cohortstudie de behoefte aan behandeling en de natuurlijke geschiedenis van patiënten die toxine-EIA-positief/PCR-positief waren (131 patiënten) met toxine-EIA-negatieve/PCR-positieve patiënten (162) en toxine-EIA-negatieve/PCR-negatieve patiënten (1123). Zij vonden dat toxine-positieve/PCR-positieve patiënten meer diarree en CDI-gerelateerde complicaties hadden, terwijl de toxine-negatieve/PCR-positieve en toxine-negatieve/PCR-negatieve patiëntengroepen vergelijkbare percentages gastro-intestinale complicaties hadden in vergelijking met elkaar (7,6% vs. 0% vs. 0,3%; p <0,001). Er waren 11 CDI-gerelateerde sterfgevallen in de toxine-positieve/PCR-positieve groep, één sterfgeval in het toxine-negatieve/PCR-positieve cohort, en geen sterfgevallen in de toxine-negatieve/PCR-negatieve groep. De onderzoekers concludeerden dus dat toxinetesten alleen voldoende kunnen zijn voor de diagnose van CDI en dat het gebruik van alleen NAAT-testen kan leiden tot overdiagnose en overbehandeling. Niettemin zijn NAAT-tests en identificatie van asymptomatische dragerschap relevant voor infectiebestrijding en epidemiologische doeleinden.
Een andere onderzoeksgroep meldde dat de afwezigheid van toxine in de ontlasting mogelijk niet voorspellend is voor de ernst van CDI en dat NAAT-positieve, EIA-negatieve resultaten dus nog steeds klinisch zinvol zijn. De onderzoekers bevelen aan NAAT te gebruiken als de primaire diagnostische methode voor CDI, hoewel zij geen voorkeur specificeerden voor een diagnostische algoritmische benadering. In deze studie werden 296 patiënten geïncludeerd met 143 geclassificeerd als echte CDI op basis van meerdere verschillende methoden. Zij vonden geen verschil in toxine EIA-positiviteit tussen patiënten met milde versus ernstige ziekte (49% vs. 58%, p = 0,31). Toxine EIA detectie wordt echter beperkt door een relatief ongevoelige aantoonbaarheidsgrens. De best presterende analytische detectiegrenzen voor EIA’s liggen tussen 0,8-2,5 ng/ml, terwijl voor cytotoxiciteitstests op celbasis toxineconcentraties in sommige scenario’s werden berekend op zo laag als 30 pg/ml. Meer recente studies hebben daarom de vraag gesteld of ultragevoelige toxine detectie in feite beter onderscheid kan maken tussen kolonisatie en echte infectie met de hypothese dat kolonisatie lagere toxine niveaus zou hebben.
Deze hypothese werd getest in een recente single-center prospectieve studie die de prestaties onderzocht van een ultragevoelige assay voor detectie en kwantificering van C. difficile toxines met behulp van single molecule array (Simoa) technologie die een analytische cutoff van ongeveer 1 pg/ml en klinische cutoff van ongeveer 20 pg/ml kan maken. Onderzoekers vergeleken toxine concentraties in CDI NAAT-positieve patiënten (n=122) gedefinieerd als die met ≥3 ongevormde ontlasting gedurende de 24 uur voorafgaand aan de ontlasting collectie of aanhoudende diarree in de klinische aantekeningen versus asymptomatische dragers die NAAT positief waren (n=44) maar die geen melding van diarree hadden gedurende de 48 uur voorafgaand aan de ontlasting collectie. De wetenschappers waren verrast te ontdekken dat de concentratie van toxine A en B in de ontlasting geen onderscheid kon maken tussen een patiënt met CDI en een asymptomatische drager. De mediane toxine A, toxine B, en toxine A+B concentratie, en NAAT cyclus drempel (Ct) waarden in de twee groepen waren in feite vergelijkbaar. Frequenties van toxine A+B concentraties ≥ 20pg/ml (klinische cutoff) waren vergelijkbaar tussen CDI-NAAT+ (65%) vs. drager-NAAT+ (77%) groepen. Zij merkten echter op dat wanneer zij de CDI- en dragergroepen niet alleen definieerden op basis van NAAT-positiviteit maar ook op basis van toxinepositiviteit (waarbij toxine A + B ≥ 20 pg/ml), er significante verschillen waren in mediane toxineconcentraties (mediane toxine A, B, en A+B concentraties) en Ct-waarden. Hoewel in de studie werd vastgesteld dat patiënten met zeer lage toxineniveaus toch aanzienlijke diarree kunnen hebben die consistent is met CDI, en dat bij asymptomatische patiënten aanzienlijke hoeveelheden toxine kunnen worden gedetecteerd, werden bij asymptomatische patiënten boven een afkapdrempel voor toxine lagere toxineconcentraties gedetecteerd.
Samengevat lijkt ultrasensitieve toxinedetectie niet de heilige graal te zijn voor een effectievere diagnose van CDI en een onderscheid tussen ziekte en kolonisatie. De verrassende resultaten van deze studie doen de centrale vraag rijzen waarom patiënten met hoge toxineniveaus in hun ontlasting asymptomatisch kunnen zijn en daarentegen patiënten met zeer lage toxineniveaus symptomatisch kunnen zijn. Sommige deskundigen veronderstellen dat gastheerfactoren, zoals antitoxine-antilichamen, kunnen verklaren waarom patiënten asymptomatisch kunnen zijn ondanks de aanwezigheid van C. difficile toxinen in hun ontlasting. Het is mogelijk dat een test die dergelijke antilichamen of andere gastheerbiomarkers detecteert, naast de detectie van pathogenen, nodig is voor een betere diagnose van CDI. Terwijl we reikhalzend uitkijken naar verder onderzoek naar diagnostiek van CDI, blijven we in een bekend gebied van de klinische geneeskunde waar tests ondersteunend maar geen definitief bewijs voor een diagnose leveren, en we moeten ons bewust zijn van hun inherente beperkingen.
Het bovenstaande geeft de mening van de auteur weer en weerspiegelt niet noodzakelijkerwijs de mening van de American Society for Microbiology.