【综述】半乳甘露聚糖试验诊断侵袭性曲霉病假阳性原因研究进展
文章来源：中华结核和呼吸杂志,2020,43 (10): 862-866
DOI： 10.3760/cma.j.cn112147-20191216-00832
作者：牛雨溪 刘博华 杨苏乔 杨媛华
单位：首都医科大学附属北京朝阳医院呼吸与危重症医学科 北京市呼吸和肺循环疾病重点实验室 北京呼吸疾病研究所 北京怀柔医院
半乳甘露聚糖（GM）是曲霉细胞壁的一种多聚糖，GM试验的主要检测物质即为GM抗原。在血清或支气管肺泡灌洗液中检测GM含量，可应用于侵袭性曲霉病（IA）的辅助诊断和疗效评估。我国目前在临床中已较为广泛地开展GM试验检测，但由于GM试验假阳性率较高，对IA的诊断和疗效评估的准确性造成一定影响，从而导致误诊及抗真菌药物应用不规范。引起GM试验假阳性的原因较多，本文将通过合并用药、宿主基础疾病和其他原因分别阐述，旨在帮助临床医生正确评估GM试验的检测结果，指导临床实践。
半乳甘露聚糖（galactomannan，GM）试验是一种辅助诊断侵袭性曲霉病（invasive aspergillus，IA）的方法，并可应用于IA治疗效果的评价。GM是曲霉细胞壁的一种多聚糖，当机体感染曲霉后，可通过具有高特异性的酶联免疫吸附测定法检测血清或支气管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid，BALF）中的GM成分。
国内外研究结果显示，血清GM试验敏感度为60%~71%，特异度为89%，BALF的GM试验敏感度为67%~90%，特异度为87%~100%［1, 2, 3, 4, 5］。
在我国的指南和共识中指出，GM试验的假阳性率为8%~14%［6］，但在国外研究及临床实践中发现，GM试验的假阳性率远高于此。由于GM试验假阳性的存在，会影响临床医生对IA的诊断，导致抗真菌药物应用不规范。因此，必须清楚认知并解读引起GM试验假阳性结果的影响因素，从而指导临床实践。本文将通过合并用药、宿主基础疾病和其他原因分别阐述引起GM试验假阳性的因素及其临床意义。
一、合并用药
（一）使用β-内酰胺类抗生素导致GM试验假阳性
在β-内酰胺类抗生素中可能造成GM试验假阳性的抗生素包括半合成青霉素、头孢菌素类和碳青霉烯类等。由于不同抗生素产生的交叉反应因子不同，所以造成的GM试验假阳性率及程度各异。
1. 不同β-内酰胺类抗生素所致GM试验假阳性率不同：半合成青霉素可能引起GM试验假阳性，其中主要包括哌拉西林/他唑巴坦和阿莫西林/克拉维酸［7, 8, 9］。半合成青霉素是从青霉属霉菌产生的天然化合物中衍生而来，因为青霉菌和曲霉有同样的GM抗原表位，即（1, 5）-β-D-半乳糖呋喃糖苷侧链，可与本应识别曲霉GM分子的单克隆抗体发生交叉反应，导致GM试验假阳性。研究结果显示，在不同人群中使用不同界值为参考，半合成青霉素对GM试验结果的影响是有差异的（表1）。
头孢菌素类抗生素也可引起GM试验假阳性，包括头孢哌酮/舒巴坦、头孢曲松及头孢吡肟。头孢吡肟和头孢哌酮/舒巴坦的血清GM试验假阳性率分别是14.3%和66.7%（界值≥ 0.5）；头孢吡肟、头孢曲松BALF-GM试验假阳性率分别是16.7%和45.5%（界值≥ 1.0）［8］。
碳青霉烯类是否会造成GM试验假阳性目前仍存在争议，需要进一步研究。Boonsarngsuk等［8］认为碳青霉烯类药物导致BALF-GM试验假阳性率为45.5%（界值≥ 1.0）。但Adam等［7］认为亚胺培南/西司他丁与血清GM试验假阳性无关。
虽然头孢菌素和碳青霉烯类抗生素会导致GM试验假阳性，但是药物中的β-内酰胺环可能不是引起假阳性的原因，因为GM的代谢动力学与静脉输注β-内酰胺类抗生素的药代动力学并不相符，研究表明静脉输注β-内酰胺类抗生素的半衰期不超过1 h，应在5 h内代谢完全，而GM半衰期明显长于药物半衰期［10］。头孢菌素和碳青霉烯类抗生素产生假阳性更可能的原因是在这些抗生素的生产过程中会产生与GM类似的成分［11］，这与半合成青霉素造成GM假阳性的原理类似。
2. 不同β-内酰胺类抗生素所致GM试验假阳性程度不同：应用头孢哌酮/舒巴坦后的血清GM假阳性水平最高，平均值为2.09，最高可达5.78；应用哌拉西林/他唑巴坦后的血清GM的平均值为0.64，最高可达5.74［8］。对于BALF中的GM试验水平而言，使用哌拉西林/他唑巴坦、碳青霉烯类抗生素、头孢曲松、阿莫西林/克拉维酸和头孢吡肟后，GM的平均值分别为1.08、0.80、0.60、0.46和0.60，GM的最高值分别可达3.70、7.00、5.14、3.60和1.60［8］。也有研究结果显示，应用阿莫西林/克拉维酸的患者血清GM的平均值为2.34，而哌拉西林/他唑巴坦仅为0.48［9］。以上研究结果提示，不同β-内酰胺类抗生素所致GM试验假阳性程度不同，无论在血清或BALF标本中都可能出现GM试验较高水平的假性升高，但目前引起这一现象的原因仍不清楚，可能与标本采集距抗生素使用的间隔时间或患者其他合并疾病及用药相关，今后需要进一步探讨。
3. β-内酰胺类抗生素所致GM试验假阳性持续时间不同：关于停用抗生素后GM试验何时能转为阴性，一直是较为实际的临床问题，然而目前国内外对此方面的研究较少。Aubry等［12］对69例应用β-内酰胺类抗生素的患者进行GM代谢动力学测定，提示血清GM清除的半衰期为2.4 d，血清GM试验转阴的平均时间为5.5 d，最长可达7 d，即停用β-内酰胺类抗生素后，GM试验假阳性可能会持续约5 d。而另一个案报道发现，停止静脉注射阿莫西林/克拉维酸后10 d，患者血清GM值才降至阴性［13］。停用β-内酰胺类抗生素后一段时间内仍要警惕GM试验假阳性的存在，这可能与抗生素的使用疗程相关。
由于人体研究影响因素的多样性，有学者建议在体外或动物研究中进一步探讨GM试验假阳性的水平及持续时间。动物研究结果显示，在6例兔子体内静脉滴注哌拉西林/他唑巴坦150 mg/kg后，用药前体内血清GM的平均值为0.27，给药30 min后血清GM的平均值显著升高至0.83，24 h后血清GM的平均值下降到0.44，药物疗程超过7 d时血清GM的平均值为0.53~1.31，表明血清GM水平及持续时间与输注哌拉西林/他唑巴坦后采集标本的时间及药物治疗疗程相关［10］。另有体外研究结果显示，以静脉注射哌拉西林/他唑巴坦4.5 g后体内血药浓度300 g/ml为标准浓度，在体外将哌拉西林/他唑巴坦稀释后与预处理的血清混合，在血药浓度分别为5、10、75、150、300和600 g/ml时，GM平均值分别为0.20、0.17、0.47、0.81、1.43和2.40。提示在体外随着哌拉西林/他唑巴坦血药浓度的升高，血清GM水平也会随之升高［14］。关于β-内酰胺类抗生素药物剂量、疗程对GM检测结果的影响还有待进一步的研究证实。
4. β-内酰胺类抗生素的产地、批次及专利对GM试验亦有影响：在美国、意大利、巴西和韩国，不同制药公司生产的哌拉西林/他唑巴坦之间导致GM试验假阳性的发生率并无明显差异，可能与制药工艺的统一改进有关，但在法国、墨西哥和土耳其等国家仍然存在因制药工艺影响GM水平的情况［15, 16, 17, 18］。法国学者发现，在3组不同制造商生产的哌拉西林/他唑巴坦中，仅有一组与GM试验假阳性显著相关，即使是同一厂家生产的药物，批次不同也可能导致GM试验假阳性率不同［15］。Adam等［7］发现不同批次的哌拉西林/他唑巴坦的GM抗原含量差异较大，有的检测不到，有的每4克可以检测到30毫克GM成分。此外，β-内酰胺类抗生素是否为专利药也可能导致GM试验假阳性的差异。Demiraslan等［19］发现使用专利药的患者GM试验假阳性率仅为2.8%，而非专利药组中GM试验假阳性率为92%。为正确评估不同厂家、不同批次、专利或非专利药对GM试验造成的影响，可以在使用药物前体外检测药品内GM含量。目前国内尚缺乏相关方面的研究。
（二）静脉注射含有GM成分的药物导致GM试验假阳性 葡萄糖酸是由黑曲霉和土曲霉的发酵葡萄糖产生的，发酵过程中产生GM，所以含葡萄糖酸钠或葡萄糖酸钙的静脉注射液中可能含有GM成分，导致静脉注射含葡萄糖酸的溶液后患者血清或BALF中GM试验假阳性［20］。有学者对1 137例血液系统恶性肿瘤患者静脉输注含有葡萄糖酸的晶体液，68%的患者血清GM试验呈假阳性（界值>0.5），体外测试该晶体液GM的平均值为7.73。在健康志愿者中证实静脉注射此类晶体液会导致血清GM试验假阳性，且输注量的增加使GM试验假阳性程度也随之升高，阳性结果约在停止输液后24 h转阴［21］。有学者采用病例对照方法，同样证明了含葡萄糖酸钠的溶液会导致GM试验假阳性的发生［20］。但国外2016年的研究显示，对33份不同批次的葡萄糖酸晶体液进行体外GM水平测试，以>0.5为阳性界值，提示所有批次均为阴性［22］。这可能与不同厂家葡萄糖酸的生产过程不同相关，应在今后不断改善生产工艺。 （三）肠内营养导致GM试验假阳性 多种植物的细胞壁中含有GM成分，如瓜尔豆胶、刺槐豆胶、紫花苜蓿种子、椰子肉、大豆、菠萝、甜菜和咖啡豆，并且多种肠内营养液中含有瓜尔豆胶纤维和大豆多糖成分。半乳甘露聚糖是一种高分子量的糖蛋白，通常不会被完整的肠黏膜吸收，可能造成GM被肠道黏膜吸收的因素有：肠道黏膜受损、补充水解酶、补充可促进GM水解酶生成的肠道细菌（如拟杆菌、乳酸杆菌、双歧杆菌）。水解酶可以分解大分子GM成分，使其变得易于被肠道黏膜吸收入血，导致血清GM试验水平升高；而人类无法产生这种水解酶，所以当外源性补充这种水解酶时，可造成GM试验假阳性。一例个案报道发现，患者在应用肠内营养后出现血清GM试验假阳性，肠内营养停止后，GM试验转阴，体外检测发现该肠内营养品GM水平>5；某些婴儿配方奶粉使用角豆胶增稠，也会导致GM试验假阳性，由于患者无胃肠道损害，也没有接受任何水解酶，推测是奶粉中含有的大量GM蛋白导致GM通过肠道黏膜吸收入血［23, 24］。
二、宿主基础疾病
1. 造血干细胞移植（hematopoietic stem cell transplant，HSCT）与GM试验假阳性关系密切：研究结果显示血液系统恶性肿瘤与GM试验假阳性有显著关联。在134例包括血液系统恶性肿瘤、HSCT和接受实体器官移植的患者中，有42%的BALF-GM试验结果为假阳性（界值≥0.5）［25］，这可能与HSCT患者胃肠黏膜受损有关。GM是一种高分子量的糖蛋白，当胃肠道黏膜完整时，一般不会经肠道吸收。但当胃肠黏膜破坏时，GM会通过受损的肠道黏膜屏障进入血液，导致GM试验假阳性。HSCT患者胃肠黏膜损伤的主要原因有两种：早期以大剂量放化疗损伤胃肠道黏膜为主，晚期主要与胃肠道慢性移植物抗宿主病（graft-versus-host disease，GVHD）相关［26］。
Asano-Mori和Kimura分别对157例和172例同种异体HSCT后患者进行研究，发现HSCT术后100 d内血清GM试验假阳性率分别为62.5%和52%，可能是由于Asano-Mori等的研究中接受放化疗强度较大的清髓性预处理患者的比例更高，导致更严重的胃肠黏膜损伤，提示HSCT术后早期血清GM试验假阳性与大剂量放化疗损伤胃肠黏膜有关［26, 27］。此外，以上两项研究结果均显示胃肠道慢性GVHD是导致HSCT术100 d后血清GM试验假阳性率增加的重要独立危险因素，这可能由于移植物内的免疫细胞和炎症介质造成宿主胃肠道黏膜损伤，导致GM透过损伤的黏膜屏障进入血液循环；对胃肠道慢性GVHD进行常规治疗后，胃肠道黏膜损伤好转，血清GM水平随之降低［26, 27］。
因此，对于进行HSCT的患者，在术后早期和晚期均应警惕GM试验假阳性的发生，选取预处理方案时，根据患者疾病种类和严重程度等，选择对胃肠道黏膜损伤较小的预处理方案，可能会降低HSCT术后早期GM试验假阳性率；还应积极治疗胃肠道慢性GVHD，以降低患者晚期GM试验假阳性的发生。
2. 血清免疫球蛋白水平升高可能引起GM试验假阳性：有研究表明，在静脉注射免疫球蛋白的37例患者中，输液前血清GM试验呈假阳性的仅5例，但输液后有15例患者血清GM试验呈假阳性，且GM水平明显升高［28］。也有研究结果显示多发性骨髓瘤与血清GM的假阳性率密切相关，其中IgG骨髓瘤患者GM假阳性率为45.6%（界值>0.5），明显高于其他血液系统疾病患者如非霍奇金淋巴瘤、骨髓增生异常综合征、再生障碍性贫血（P<0.001），或其他类型的骨髓瘤如IgA骨髓瘤、轻链骨髓瘤（P<0.01），提示gm假阳性率随血清igg水平升高而增加；并且发现年龄>75岁或血清IgG>1 510 mg/dl时，GM试验假阳性率显著升高［29］。免疫球蛋白导致GM试验假阳性的分子机制目前尚不明确，仍需要进一步研究。
3. 其他与GM试验假阳性相关的宿主疾病：Tomita等［30］发现吸入性肺炎的患者血清GM假阳性水平明显升高，例如吸入茶、牛奶、意大利面、米饭和胡椒等。此外，研究结果显示实体器官移植和自体干细胞移植术后，患组织胞浆菌病的患者，其血清或BALF-GM试验会呈现假阳性［31, 32］，这可能与其他真菌感染有关，如青霉、交链孢霉、白地霉、拟青霉和组织胞浆菌等，这些真菌中可能也存在与GM类似的抗原成分，从而造成GM试验假阳性。
三、其他因素
曲霉在医院和实验室环境中很常见，因此标本在采集、加工、运输或检测时的污染可能会导致GM试验假阳性。印度学者在48例已除外IA的患者中，发现BALF-GM试验的平均值为1.51，其原因为无菌容器被半乳甘露聚糖污染所致［33］。意大利学者发现，因试管被污染可导致GM试验假阳性［34］。因此，临床工作中应妥善保管无菌容器，避免因容器污染所致的检测结果偏差。
综上所述，引起GM试验假阳性的因素主要包括患者的合并用药、某些宿主基础疾病等，其中β-内酰胺类抗生素的应用为目前主要关注的因素之一。β-内酰胺类抗生素所致GM试验假阳性率及程度均不相同，但关于β-内酰胺类抗生素导致GM试验升高的程度及持续时间的研究较少，由于其对IA的辅助诊断和治疗效果的评估有较为重要的临床意义，今后仍需要进一步大样本量研究。值得注意的是，在临床工作中，当检测到GM试验阳性时，应进行相关因素的分析，避免GM试验假阳性对患者的诊断和治疗产生影响。
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