Diagnosis of Legionella Infection

レジオネラ感染症の診断テスト。

レジオネラ菌は様々なサンプルタイプから分離できるが、下気道内分泌（e.g…, 喀痰や気管支鏡検体）が好適な検体である。 喀痰培養の主な限界は、レジオネラ症患者のうち喀痰を出すのは2分の1以下であることである。 また、喀痰を採取した後の培養の感度は、他の要因によって左右される。 レジオネラ菌は、呼吸器分泌物中では生存率が低いため、これらのサンプルは速やかに処理されるべきである。 レジオネラ症患者の中には、比較的膿みの少ない喀痰を出す者がいる。これらの検体は、多形核白血球の少ない喀痰を廃棄する検査室では、拒絶されることがある。 従って、レジオネラ菌培養のために送られた喀痰検体に拒絶基準を適用すべきではない。

喀痰培養の推定感度は <10% から約 80% で、比較基準や個々の検査室によって異なる。 実際には、レジオネラ菌感染に特別な関心を持つ検査室だけがより良い結果を得られると思われ、血清学的所見を基準とした場合の感度は通常<50%である。 気管支鏡のサンプルは、喀痰サンプルよりも高い診断結果をもたらす可能性が高い。

Legionella speciesは血液培養から分離することができるが、その収率は悪い。 レジオネラ菌の増殖は通常の血液培養液で維持されるが、市販の血液培養装置のアラームを作動させないことがある。 そのため、固体培地へのブラインドサブカルチャーが必要となる。

Direct Fluorescent Antibody (Dfa) Staining

DFA staining は、呼吸器分泌物および組織サンプル中のレジオネラ菌を検出することが可能である。 この技術は2-4時間以内に結果が得られるという利点があるが、技術的に難しく、経験豊富な検査室職員が行うべきである。 DFA 染色の感度はさまざまで、一貫して培養の感度より低く、L. pneumophila 以外の種についてはあまり正確には分かっていない。 下気道分泌物の感度は一般に25〜66％であり，気管支肺胞洗浄液の方が気管支や喀痰よりも高い収率を示す． DFA 染色の特異度は約94％と推定されているが、経験の浅い手技ではより低い特異度となる可能性がある。 Bacteroides fragilis、Pseudomonas種、Stenotrophomonas種、Flavobacterium種など、他の細菌との交差反応により偽陽性が生じることがあります。 モノクローナル抗体DFA薬剤を使用すれば、交差反応はそれほど問題にならないかもしれない。

尿中抗原検出

尿検体中の可溶性レジオネラ抗原の検出は、レジオネラ感染の早期診断を可能にする迅速法で、レジオネラ症の集団発生時の調査に有用な手段となってきた。 RIA法とEIA法の両方を用いた市販キットは数年前から販売されており、性能もほぼ同じである。 最近、EIAと同様の感度と特異性を持つイムノクロマト法（NOW Legionella Urinary Antigen Test; Binax）が開発された。 この検査は簡便で、15分以内に結果が得られる。

L. pneumophila serogroup 1の検出では、尿中抗原検査は感度が70～100％、特異度が100％に近づいている。 検査前に尿を25倍に濃縮することで感度を20％程度まで高めることができる。 これらの検査の主な欠点は、L. pneumophila serogroup 1以外の細菌を確実に検出できないことである。多種多様なLegionella属菌の可溶性抗原を検出する広域アッセイが開発されているが、市販はされていない。 Biotest Legionella Urine Antigen EIA (Biotest) はL. pneumophila serogroup 1以外のレジオネラ属菌の検出を目的としているが、L. pneumophila serogroup 1の検出より信頼性が低い。 血清病患者において尿中抗原が偽陽性となることがある。

レジオネラ抗原尿は、早ければ症状発現後1日で検出され、数日から数週間持続する。 ある例では、抗原の排泄が>300日間続いたことが記録されている。 可溶性レジオネラ抗原は、喀痰、肺組織、血清、胸水など、尿以外の試料でも検出されているが、その利用については十分に評価されていない。

尿中抗原検査は、特にL. pneumophila serogroup 1が最もよく発症する地域において、レジオネラ症の診断に有用なツールとして定着している。 7836>

血清学的検査

レジオネラ感染症の血清学的検査は、貴重な疫学的手段であるが、結果が出るまでに時間がかかるため、臨床判断にはほとんど影響を与えない。 感染に反応して産生される抗体は、一般にIgA、IgM、IgGの混合物であり、最適な感度を得るためには、すべてのタイプを検出する必要がある。 特異的IgMの測定は、IgM抗体が長期間持続する可能性があるため、急性感染症のマーカーとしては信頼性に欠ける。 セロコンバージョンには数週間かかることがあり、これは血清学的検査の大きな限界である。 多くの場合、抗体価の4倍の上昇は3〜4週間以内に検出されるが、場合によっては>10週間かかることもある 。 回復期の血清サンプルの採取が早すぎるために、多くの偽陰性が生じることは間違いなく、おそらくレジオネラ症患者の20～30％が検出可能な抗体反応を起こさないことの一因となるであろう。 しかし、レジオネラ感染が証明された人のうち、検出可能な血清転換を示さない人が一定割合いることは明らかである。 実際には、臨床医は発症から3週間後に回復期の血清サンプルを採取し、急性期の血清と並行して検査するよう奨励されるべきである。 7836>

様々な抗体検出法の中で、間接免疫蛍光法が標準的な検査法である。 間接免疫蛍光法は、様々な抗体検出方法の中で、標準的な基準検査であり、128に対する相互抗体価の4倍以上の上昇があれば、診断可能と考えられる。 肺炎を伴う急性期相互抗体価256は、かつて推定診断に十分であると考えられていたが、特にレジオネラ症の臨床的証拠を持たない人々の間でレジオネラ抗体陽性が高い頻度で見られることから、これは信頼性に欠けることが示されている。 血清学的検査のもう一つの欠点は、すべてのレジオネラ菌種と血清群を正確に検出できないことである。 L. pneumophila serogroup 1 への血清転換は、一般に疾患の高い予測因子とみなされているが、他の種および血清群への血清転換の感度および特異性は厳密には確認されていない。 さらに、レジオネラ属菌の間で交差反応性抗体が形成されるため、感染種や血清群の特定が困難な場合がある。 L. pneumophila serogroup 1 以外に感染した患者の中には、L. pneumophila serogroup 1 への血清変換を起こす者がいる。 逆に，L. pneumophila以外のLegionella属菌に血清変換した患者のPCR産物を配列に基づいて同定すると，L. pneumophilaに感染していた可能性があることがわかる（未発表）。 また、偽陽菌、マイコバクテリア、Bacteroides属、Campylobacter属など、Legionella属以外の細菌による感染症患者でも、時折交差反応性抗体が認められる。 L. bozemaniiとRickettsia typhiの間には、抗原の共有により興味深い交差反応が起こる。

Nucleic Acid Amplification

最近、DNA検出技術がレジオネラ菌感染の迅速診断に有望視されている。 PCRは、微量のレジオネラ菌のDNAを特異的に増幅することができ、短時間で結果が得られ、あらゆるレジオネラ菌種および血清群による感染を検出できる可能性を持っています。 現在、Legionella PCRは、様々な社内アッセイを使用している限られた検査室でしか利用できない。

PCR は、様々な環境および臨床サンプル中のLegionella DNAを検出するのに成功裏に使用されてきた。 下気道からのサンプルを検査する場合、PCR は培養と同等以上の感度を持つことが繰り返し示されてきた。 実際、PCRは喀痰を出す患者に対して選択される検査と考えられる。 他の種類の検体の検査におけるPCRの役割は、あまり明確ではない。 レジオネラ菌のDNAはレジオネラ症患者から採取した尿、血清、白血球のサンプルで30%〜86%の感度で検出されることができる。 PCRの感度は、病気の初期に採取されたサンプルや、各患者から>1種類のサンプルを検査した場合に高くなると思われる。 咽頭スワブもPCR検査に適したサンプルかもしれないが、この用途は1つの研究でしか評価されていない。

研究所の環境外で使用できるほど堅牢な標準PCR法を確立するには、さらなる研究が必要である。 喀痰を採取できない患者の問題を回避できるため、呼吸器以外の検体への応用は特に魅力的である。 最適なPCRアッセイの開発は、市販のDNA抽出キットにレジオネラ菌のDNAが断続的に混入していることが原因で、複雑化している。 これらのキットを使用してサンプルを処理すると、偽陽性の結果が出ることがあり、各アッセイ実行に適切な対照を含めることの重要性を強調している。

Testing Strategy

レジオネラ症は臨床的またはX線写真的に他の原因の肺炎と識別できないため、レジオネラ感染の検査決定は難しく、しばしば不正確な判断がなされる。 地域の疫学に精通していることが重要である。 レジオネラ属菌が肺炎の一般的な原因である地域の検査室では、肺炎患者から採取したすべての喀痰をレジオネラ培地でルーチンに培養することを選択したところもある。 しかし、ルーチンのレジオネラ培養に関連する追加コストを正当化できる検査室はほとんどないだろう。 ほとんどの地域では、レジオネラ感染の発生率は不明であり、レジオネラ感染の診断検査を依頼する決定は、通常、リスクの高い患者、重症肺炎の患者、およびアウトブレイクシナリオに限定される。 確かに、レジオネラ菌診断検査による収量が比較的高いと思われる患者のサブセットを選択することは可能である。 このグループには、高齢者、喫煙者、免疫抑制者、慢性肺疾患患者、レジオネラ菌に汚染された水源を持つ病院に居住する患者、鉢植え用ミックスに暴露された個人が含まれる。 レジオネラ症の発症率は重症肺炎患者で高く、集中治療室に入院するすべての肺炎患者はこの感染の有無を検査すべきである。

レジオネラ感染の主因がL. pneumophila serogroup 1である場所や、L. pneumophila serogroup 1の感染発生時には、尿中抗原検査が特に有用な診断手段となっている。 他のヒトLegionella病原体も確実に検出する市販の尿中抗原検査が開発されれば、大きな進歩となり、ほぼすべての環境において、この検査が診断検査として選択されるようになると思われる。 L. pneumophila血清群1以外のレジオネラ属菌が数的に重要な病原体である地理的な場所では、現在の尿中抗原検査はまだ有用であるが、唯一の診断手段として使用すべきではない。 PCRが利用できない場合、尿中抗原検査と下気道サンプルの培養の組み合わせが最適な検査方法である。 培養は依然として重要な診断手段であるが、感度が比較的低く、下気道サンプルの有無に依存するため、単独の診断検査としては不適当である。 血清学的検査は初期管理には影響しないが、感染の急性期に特定の診断が下されない場合には有用である。しかし、急性期と回復期の両方の検体を並行して検査する必要がある。

レジオネラ属菌は時に、高い発作率、短い潜伏期間、迅速な回復を特徴とする急性、発熱性、非肺炎性の病気であるポンティアック熱を引き起こすことがある。 ポンティアック熱の診断は、通常、流行状況における典型的な臨床的特徴の認識に基づいており、診断は罹患者の血清検査によって確認される。 培養の使用は、ポンティアック熱の小児の気管吸引液から L. pneumophila serogroup 1 が分離されたものの、発生源を特定するための環境サンプルの検査にほぼ限定されています。 診断には専門的な検査が必要であり、しばしば併用される。 尿中抗原検査、喀痰培養、下気道サンプルのPCR検査は、病気の初期にレジオネラ感染を発見するための最も重要な診断手段である。 より広範囲の病原性レジオネラ菌を検出する尿中抗原検査アッセイの開発と標準化されたPCRアッセイの開発は、レジオネラ診断学の大きな進歩になるだろう。 改善された診断検査が利用可能になり、使用されるようになれば、真の発生率や地理的変動など、レジオネラ症の疫学をより特徴づけるのに役立つだろう。

謝辞

原稿中の記事に有益なコメントをいただいたSteve Chambersに感謝します。

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