Molekularer Nachweis von toxigenem C difficile: Toxin A oder B-Gen?

Clostridium difficile-Infektionen (CDIs) sind die häufigste Ursache für im Krankenhaus erworbene Diarrhoe und betreffen hauptsächlich Patienten, die Antibiotika ausgesetzt sind. Infektionen wurden mit längeren Krankenhausaufenthalten und erheblichen Gesundheitskosten in Verbindung gebracht. Zu den jüngsten Veränderungen in der Epidemiologie von CDI gehören eine erhöhte Inzidenz und Schwere der Erkrankung, teilweise aufgrund des Auftretens des Stammes (BI / NAP1 / 027), der heute in vielen US-Krankenhäusern endemisch ist.1 Kliniker haben auch erhöhte Infektionen in zuvor risikoreichen Populationen und Fälle von ambulant erworbener CDI in Abwesenheit traditioneller Risikofaktoren beobachtet.

Nur toxinproduzierende C-Diff-Stämme verursachen Krankheiten, und die Toxine A und B (kodiert durch die TCDA- und tcdB-Gene) scheinen eine wichtige Rolle zu spielen. Die Toxine sind entzündungsfördernde Enterotoxine, aber Toxin B ist ein stärkeres Zytotoxin.2 Die direkte Stuhlzytotoxizität, die Toxin B nachweist, war der erste klinisch nützliche diagnostische Assay, der entwickelt wurde. In den frühen 1990er Jahren wurden schnelle Enzymimmunoassays (EIAs) entwickelt, um Toxin A nachzuweisen, das immunogener als Toxin B ist.

Im Jahr 2000 waren Ausbrüche schwerer Fälle von CDI aufgrund von Stämmen, denen Toxin A (A-B + -Varianten) fehlt, der erste Hinweis darauf, dass Toxin A für die klinische Erkrankung nicht essentiell war.3,4 CDI-Patienten mit diesen Variantenstämmen wurden falsch diagnostiziert, da ihre Stuhlproben durch Toxin-A-spezifische EIAs negativ waren.3 In Ermangelung einer geeigneten Behandlung entwickelten einige Patienten schwere CDI-Komplikationen mit schlechten Ergebnissen, einschließlich Tod.3,4 Als Reaktion auf das Auftreten von Toxin-A-negativen Variante-C-Diff-Stämmen entwickelten die Kit-Hersteller neue UVP, die auch Toxin B nachwiesen, da es nicht mehr akzeptabel war, Toxin A allein nachzuweisen.

Die Mehrheit der krankheitsverursachenden toxischen C diff produzieren beide Toxine. Toxin-A-B + -Stämme machen jedoch 2% bis 11% der CDI-Fälle aus5 mit höheren Schätzungen in Irland6 und Asien.7 Diese Stämme, die durch große Deletionen im tcdA-Gen gekennzeichnet sind, verursachen das gleiche Krankheitsspektrum wie diejenigen, die beide Toxine produzieren, von leichtem Durchfall bis hin zu pseudomembranöser Kolitis.4 Einige Berichte deuten jedoch darauf hin, dass Krankheiten, die durch Toxin-A-B + -Stämme verursacht werden, eher schwerwiegend sind.7

Berichte über natürlich vorkommende krankheitsverursachende Stämme, die kein Toxin B produzieren (Toxin A+B- Varianten), sind dagegen äußerst selten. Der einzige Bericht in der Literatur über eine Infektion mit einem A + B-Stamm war ein Patient mit rezidivierender CDI, von dem zuvor C-Diff-Isolate isoliert wurden, die sowohl tcdA- als auch tcdB-Gene enthielten.8 Stuhlproben des Patienten während der vorangegangenen Durchfallepisoden waren durch einen Zytotoxizitätstest positiv auf Toxin B. Eine Untersuchung des A+B-Stammes aus der dritten Episode ergab ein vollständiges Fehlen des tcdB-Gens oder anderer für die Toxinproduktion notwendiger Gene und eine Deletion im tcdA-Gen.9 Darüber hinaus konnte die A+B-Variante in vitro weder Toxin A noch Toxin B produzieren, was ihre Relevanz als Ursache der Symptome des Patienten in Frage stellt.

Die Fähigkeit, C diff, das nur Toxin A (A+B- Mutanten) oder Toxin B (A-B+-Mutanten) produziert und anfällige Hamster mit den Mutanten infiziert, genetisch zu konstruieren, hat zu zwei Untersuchungen über die individuelle Bedeutung dieser Toxine im Krankheitsprozess geführt. In einer Studie kamen die Autoren zu dem Schluss, dass Toxin B für Krankheiten essentiell ist, während Toxin A nicht erforderlich ist.10 Die zweite Studie zeigte, dass beide Toxine in der Lage waren, Krankheiten zu verursachen, aber dass die mutierten Stämme, die Toxin B allein produzierten, eine schwerere Krankheit verursachten.11 Während die beiden Studien einander zu widersprechen scheinen, stimmen die Ergebnisse von Lyras et al. besser mit dem überein, was bisher in der klinischen Praxis beobachtet wurde, da alle klinisch relevanten C-Diff-Stämme (einschließlich A + B + – und A-B + -Varianten) Toxin B und das Fehlen von natürlich vorkommenden krankheitsverursachenden Stämmen produzieren, die nur Toxin A produzieren.

Labortests zum Nachweis von toxigenem Cdiff zur Bestätigung einer CDI-Diagnose bei Patienten bleiben eine Herausforderung aufgrund der Leistung häufig verwendeter Toxin-A / B-UVP oder einer Durchlaufzeit für empfindlichere Methoden wie toxigene Kultur.12 Molekulare Schnelltests auf toxigene CDIFF haben die Genauigkeit, mit der CDI-Patienten diagnostiziert und behandelt werden können, erheblich verbessert. Mit zuverlässigen Sensitivitäten und Spezifitäten für die toxigene Kultur können Kliniker Laborergebnissen vertrauen, die ihren klinischen Verdacht auf CDI bestätigen oder Cdiff als Quelle für die Symptome eines Patienten ausschließen. Gemäß den neuen Richtlinien der SHEA / IDSA (Society for Healthcare Epidemiology of America und Infectious Diseases Society of America) für die klinische Praxis von CDI bei Erwachsenen scheinen PCR-Tests schnell, empfindlich und spezifisch zu sein und können letztendlich Testbedenken ausräumen.12

Alle von der FDA zugelassenen Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktions- oder PCR-Assays zielen auf das Toxin-B-Gen (tcdB) ab. Die Wahl von tcdB als molekulares Ziel ist aus mehreren Gründen ideal: die wesentliche Rolle von Toxin B im Krankheitsprozess10,11; das Vorhandensein von Toxin B und tcdB in allen krankheitsproduzierenden Stämmen; und Beweise dafür, dass der Nachweis von tcdB bei symptomatischen Patienten gut mit einer genauen Diagnose von CDI korreliert.13

Die Begründung für andere Ziele wie das tcdA-Gen ist weniger klar. Viele A-B + Variante C-Diff-Stämme haben Deletionen im Toxin A-gen14 und sind möglicherweise nicht zuverlässig als Ziel. Im Gegensatz zum tcdB-Gen fehlen Studien, die zeigen, dass der Nachweis von tcdA mit klinischen Erkrankungen korreliert; und da das Gen auch allein in nicht krankheitsverursachenden Stämmen gefunden werden kann,15 Der Nachweis von tcdA könnte möglicherweise zu einer Fehldiagnose von CDI führen.

Die CDI-Diagnose erfordert eine Kombination klinischer Symptome und einen genauen Nachweis von toxigenem C-Diff im Stuhl eines symptomatischen Patienten.12 PCR-Assays, die auf das tcdB-Gen abzielen, können bei geeigneter Anwendung und Beschränkung auf Patienten mit Symptomen, die mit der klinischen Erkrankung übereinstimmen, eine genaue Diagnose von CDI erleichtern, was wiederum zu einem besseren Patientenmanagement mit geeigneter Therapie und prompter Umsetzung von Infektionskontrollmaßnahmen führen kann.

Diane Kawa, PhD, SM(ASCP),
ist die Direktorin für wissenschaftliche Angelegenheiten bei BD in Franklin Lakes, NJ.