Laboratory Diagnosis of Invasive Mycoses and the Etiological Structure of Fungal Microflora Isolated from Clinically Significant Types of Biological Material in Children with Oncohematological Pathology

Abstract

Введение. Несмотря на определенные успехи в диагностике, лечении и профилактике инвазивных микозов, они продолжают оставаться одной из актуальных проблем как отечественного, так и зарубежного здравоохранения. Немаловажную роль в этом играют широкое и не всегда рациональное применение антибиотиков, цитостатических и стероидных препаратов, нарушения иммунитета, широкое внедрение инвазивных способов оказания медицинской помощи. Особое значение инвазивные микозы имеют в качестве сопутствующей инфекции у иммунокомпрометированных лиц на фоне основной онкологической и гематологической патологии. У данной группы пациентов нередко наблюдается тяжелое клиническое течение грибковых заболеваний с уровнем летальности в отдельных случаях до 75%. При проведении лабораторной диагностики инвазивных микозов используются различные диагностические подходы, включая: классический микробиологический посев различных видов биологического материала; применение автоматизированных систем индикации и идентификации грибковой микрофлоры, а также выявления ее чувствительности к противогрибковым препаратам; использование масс-спектрометрического и молекулярно-биологического анализа; определение уровней биологических маркеров; проведение патоморфологических исследований биоптатов органов и тканей. Цель. Основанная на анализе сведений о современных технологиях микробиологического исследования оценка результатов лабораторной диагностики сопутствующих инвазивных микозов у детей с наиболее распространенными онкологическими и гематологическими заболеваниями, находившихся на лечении в Республиканском научно-практическом центре детской онкологии, гематологии и иммунологии, а также установление этиологической структуры выделенной из различного клинического материала грибковой микрофлоры. Материалы и методы. Выделение возбудителей инвазивных микозов (микромицетов) из образцов клинически значимого биологического материала производилось с использованием микробиологического посева в жидкие (гемафлаконы) и на твердые питательные среды с последующей родовой и видовой идентификацией в ходе применения фенотипического, биохимического, масс-спектрометрического и молекулярно-биологического методов лабораторной диагностики грибковых инфекций. В качестве клинически значимого биологического материала использовались образцы периферической венозной крови, мочи, жидкостей дыхательной системы в виде бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ) и трахеобронхиального дренажа (ТБД), биоптатов легких. Биоматериал был получен от детей с сопутствующими инфекционными осложнениями на фоне основной онкогематологической патологии. Результаты. В общей сложности в течение анализируемого периода (с 2002 по 2022 год) выделено 604 штамма микромицетов: 219 штаммов из крови, 273 штамма из дыхательной системы и 112 штаммов из мочи (с учетом выявления микромицетов в количестве ≥1000 КОЕ/мл и включая 22 штамма при состоянии фунгурии). Основным видом выделенной микрофлоры являлись дрожжевые грибы – от 69,23% (189 из 273 культур) в содержимом БАЛ, ТБД и биоптатах легких до 90,87% (199 из 219 культур) в периферической крови. В свою очередь, среди дрожжевых грибов превалировали представители рода Candida (18 идентифицированных видов микроорганизмов). При этом наиболее часто из крови выделялись Сandida parapsilosis (22,83%, 50 из 219 культур) и Сandida guillermondii (21,92%, 48 из 219 культур). Основными грибковыми патогенами, выделенными из дыхательной системы и мочи, были соответственно Candida albicans – 30,04% (82 из 273 культур) и Candida glabrata – 36,36% (8 из 22 культур при состоянии фунгурии). Совокупный удельный вес мицелиальной микрофлоры колебался в диапазоне от 9,13% (20 из 219 культур) в крови (с превалированием Fusarium spp. – 9 культур) до 30,77% (84 из 273 культур) в дыхательной системе (с превалированием Aspergillus fumigatus – 31 культура и Aspergillus flavus – 14 культур). В свою очередь, основные возбудители мукормикозов (Mucor spp., Rhizopus spp., Rhizomucor spp. и Lichtheimia spp.) в исследуемых видах биологического материала выделялись достаточно редко – от 0,89% в моче (1 из 112 культур) до 4,40% в содержимом дыхательной системы (12 из 273 культур). Заключение. Полученные результаты позволяют сделать вывод об имеющемся на сегодняшний день превалировании дрожжевой флоры среди микромицетов, выделенных из различных видов исследованного биологического материала. При этом заметна тенденция к вытеснению ранее превалирующей Candida albicans другими, так называемыми non-albicans видами кандид. Обращает на себя внимание высокий удельный вес Candida guillermondii, ранее считавшейся достаточно редким патогеном с низкой частотой выявления. При выборе диагностических подходов к проведению комплексной диагностики инвазивных микозов целесообразно предварительно учитывать этиологический спектр микромицетов, циркулирующих в конкретном медицинском учреждении. Introduction. Despite some progress in the diagnosis, treatment and prevention of invasive mycoses, they continue to be one of the urgent problems of both domestic and foreign healthcare. An important role in this problem are played by the widespread and not always rational application of antibiotics, cytostatic and steroid drugs, immune disorders, the widespread introduction of invasive methods of providing medical care. Invasive mycoses are of particular importance as a concomitant infection in immunocompromised individuals against the background of the main oncological and hematological pathology. In this group of patients, a severe clinical course of fungal diseases observed, with a mortality rate of up to 75% in some cases. When conducting laboratory diagnostics of invasive mycoses, various diagnostic approaches are used, including: classical microbiological seeding of various types of biological material; automated systems for indicating, identifying fungal microflora, as well as determining sensitivity to antifungal drugs; mass spectrometric and molecular biological analysis; determination of the levels of biological markers; pathomorphological studies of biopsy specimens of organs and tissues. Purpose. Review of modern approaches and analysis of the results of laboratory diagnosis of concomitant invasive mycoses in children with major oncological and hematological diseases treated at the Republican Scientific and Practical Center for Pediatric Oncology, Hematology and Immunology, as well as assessment of the etiological structure of the isolated fungal microflora. Materials and methods. Isolation of pathogens of invasive mycoses (micromycetes) from samples of clinically significant biological material using microbiological inoculation in liquid (hemaflacons) and solid nutrient media. Followed generic and species identification in during the application of phenotypic, biochemical, mass-spectrometric and molecular biological methods of laboratory diagnosis of fungal infections. Samples of peripheral venous blood, urine, bronchoalveolar lavage (BAL) and tracheobronchial drainage (TBD) fluids, and lung biopsy specimens were used as clinically significant biological material. The biomaterial was obtained from children with concomitant infectious complications against the background of the main oncohematological pathology. Results. In total, during the analyzed time period of time (from 2002 to 2022), 604 strains of micromycetes were isolated: 219 strains from the blood, 273 strains from the respiratory system and 112 strains from the urine (taking into account micromycetes amount ≥1000/ml colony-forming units and 22 strains in the state of funguria). The main types of isolated microflora were yeast fungi – from 69.23% (189 out of 273 cultures) in the content of BAL, TBD and lung biopsy specimens to 90.87% (199 out of 219 cultures) in peripheral blood. In turn, representatives of the Candida spp. prevailed among yeast fungi (18 identified species of microorganisms). At the same time, Candida parapsilosis – 22.83% (50 out of 219 cultures) and Candida guillermondii – 21.91% (48 out of 219 cultures) were most often isolated from the blood. The main fungal pathogens isolated from the respiratory system (BAL and TBD content, lung biopsy specimens) and urine were, respectively, Candida albicans – 30.04% (82 out of 273 cultures) and Candida glabrata – 36.36% (8 out of 22 from cultures in the state of funguria). The total specific gravity of the mycelial microflora ranged from 9.13% (20 out of 219 cultures) in the blood (with a prevalence of Fusarium spp. – 9 cultures) to 30.77% (84 out of 273 cultures) in the respiratory system (with a prevalence of Aspergillus fumigatus – 31 cultures and Aspergillus flavus – 14 cultures). In turn, the main causative agents of mucormycosis (Mucor spp., Rhizopus spp., Rhizomucor spp. and Lichtheimia spp.) in the studied types of biological material were isolated quite rarely – from 0.89% in the urine (1 out 112 cultures) to 4.40% in the contents of the respiratory system (12 out 273 cultures). Conclusion. The results obtained allow us to conclude that the yeast flora prevails today among micromycetes isolated from various types of the studied biological material. At the same time, there is a noticeable tendency to replace the previously prevailing Candida albicans by other, so-called "non-albicans" Candida species. Attention is drawn to the high proportion of Candida guillermondii, previously considered a fairly rare pathogen, with a low detection rate. When choosing diagnostic approaches for conducting a comprehensive diagnosis of invasive mycoses, one should first take into account the etiological spectrum of micromycetes circulating to a particular medical institution.