麴菌感染的輔助診斷與藥物干擾性
洪于絢、林慧娟
戴德森醫療財團法人嘉義基督教醫院藥劑科
摘要
半乳甘露聚醣抗原檢測是早期診斷侵襲性麴菌症廣泛被使用的輔助診斷工具之一，然而不少干擾因素曾被研究可能影響檢驗結果，包含β-lactam類抗生素、人類免疫球蛋白…等。醫療人員解釋半乳甘露聚醣抗原檢測值時仍須慎重考量是否存在相關干擾因子，以提供準確治療方向。
關鍵字： 侵襲性麴菌症、半乳甘露聚醣、galactomannan、偽陽性
壹、 麴菌簡介
一、 生活型態
麴菌感染是最具侵略性的黴菌感染之一，麴菌屬(Aspergillus spp.)由900多個菌種所組成，有別於酵母菌(yeast)，屬於絲狀真菌，以分支菌絲(hyphae)的形式生長，於菌絲末端形成分生孢子(conidia)來進行無性生殖。分生孢子由於體積小和疏水性強，一旦釋放於空氣中可停留數小時，可保持靜止型態存活。在適當情況下，分生孢子於數小時內膨脹、萌發，隨後菌絲伸長促成新菌落的發展。麴菌廣泛分佈於環境，也可能存在於醫院使用的布料或塑膠品。人類經常接觸的麴菌約200多種，其中約40種為致病菌，在台灣造成麴菌感染約八成為薰煙麴菌(Aspergillus fumigatus)1。
二、 致病模式
人類可能藉由呼吸道吸入空氣中的麴菌分生孢子至鼻腔或肺部，潛伏期為兩天至三個月。宿主免疫功能正常時，可以自行透過上皮黏液纖毛清除孢子，偶爾到達肺泡的孢子則被常駐的巨噬細胞吞噬，不一定會啟動到後續嗜中性白血球(neutrophil)相關的防禦機制，因此多數人對麴菌具抵抗性，但抵抗性可能因個體免疫系統異常、肺部構造病變、或合併其他疾病時改變，形成數種型態2：
(一) 具有支氣管擴張或先前肺部有空洞(cavity)的病人，分生孢子萌發並在異常黏膜表面形成菌絲，產生麴菌瘤(aspergilloma)。麴菌也可能在耳部造成麴菌耳炎(Aspergillus otomycosis)。(二) 宿主後天免疫對分生孢子過度反應，稱為超敏性(hypersensitivity)，形成過敏性支氣管性肺部麴菌症(allergic bronchopulmonary aspergillosis)或麴菌鼻竇炎(Aspergillus sinusitis)。(三) 於些微免疫缺損宿主(mild immunocompromised host)身上可能產生慢性肺麴菌病(chronic pulmonary aspergillosis)或壞死性肺麴病(chronic necrotizing Aspergillus pneumonia)。(四) 前述情況菌絲可能呈現定殖(colonization)，意即移生於黏膜表面而未侵入組織。但若菌絲在宿主免疫力嚴重受損時可能於數天內迅速侵犯，引發侵襲性麴菌症(invasive aspergillosis，簡稱IA)。
孢子若突破防禦機制，或是死亡的孢子釋出內毒素等物質至肺泡黏液，都可能順利進入上皮細胞，發芽長出分支狀菌絲，破壞上皮細胞，成為具侵襲組織能力的黴菌，在顯微鏡底下可以看到菌絲呈現銳角，且有血管侵犯的表現。當菌絲刺激到肺及周圍組織時，可能引起咳嗽、胸痛、呼吸困難、或發燒等非特異性症狀。當孢子繼續成長，則可能造成支氣管間歇性堵塞，引起體液堆積、周圍組織水腫，導致血氧減少或肋膜磨擦。麴菌也可經血液移行到其他器官形成肺外麴菌症，像是表層皮膚感染、心內膜炎、中樞神經感染、眼內炎、骨髓炎、或關節炎等。
麴菌侵犯與宿主因素密切相關，若人體長期處於免疫力低下，例如患有血液惡性疾病，包括急性白血病、淋巴瘤、多發性骨髓瘤，或長期嗜中性白血球低下、人類免疫缺乏病毒感染、接受器官移植或異體造血幹細胞移植、長期使用高劑量類固醇藥物、接受免疫抑制劑治療者，發生IA機會將提高，也可能併發肺炎或其他全身性急性感染3。近期研究發現罹患流感併發重症4、嚴重肝硬化的病人也屬於好發族群。
貳、 侵襲性麴菌症
一、 流行病學
一篇以台灣健保資料庫回溯2002至2011年346位診斷為侵襲性肺部麴菌症(invasive pulmonary aspergillosis，簡稱IPA)的病人之世代研究5，IPA的發生率從早期的每百萬人年有0.94人，上升至後期每百萬人年有2.06人，研究中也發現男性發病率高於女性。另一項統計為台灣一醫學中心2000至2009年的回溯性研究6，共776位具有麴菌培養結果呈陽性的病人中，IA的發生率也逐年升高，從2000至2004年的平均每千名入院者有0.099例，到2005至2009年有0.166例IA，推測與分離出的菌株增多和癌症病人相關，3個月後的整體死亡率為62.5%。
二、診斷分類
IA最準確的診斷方式是在病灶處如肺臟、鼻、副鼻腔、支氣管等部位進行組織切片執行病理學檢查，若有菌絲存在及組織損傷的情形，合併組織的麴菌培養呈陽性即可證實為侵襲性麴菌症(proven IA)，但要確診IA並不容易，此侵入性檢查常因病情不穩、病方意願等因素而無法順利採檢，即使順利採檢也可能因檢體過小，使組織切片未見菌絲或孢子數量不足無法確診，因此診斷上常缺少直接證據，必須另外綜合宿主因素、臨床表現、和微生物學證據三大要素來評估以輔助診斷，三大要素皆符合則為高度懷疑有IA (probable IA)，缺一要素即歸類為可能有IA (possible IA)。根據2020年發布的第三版歐洲癌症研究治療組織與真菌研究組(European Organization for Research and Treatment of Cancer/Mycosis Study Group，簡稱EORTC/MSG) 診斷治療指引7，proven IA的確診適用族群改為不限定免疫功能低下之病人，probable IA和possible IA仍限定為惡性血液疾病或骨髓移植的族群。指引也擴充probable IA的診斷條件範圍，詳列如表一。
表一 侵襲性麴菌症診斷分類條件7
三、 輔助診斷方法
除了宿主因素和病人表徵可直接評估，其他輔助診斷方法需要藉由影像檢查、支氣管鏡檢查、和真菌學檢驗技術來推斷。影像學的特異表現包括電腦斷層掃描出現典型肺部病灶：結節(nodules)合併周圍呈毛玻璃狀(halo sign)、肺部結節合併開洞(air crescent sign)、或實質化病變(consolidation)；胸部X光檢查可能看到黴菌球(fungus ball)。支氣管鏡檢查是懷疑病人具有IA併發肺炎時很好的輔助診斷工具之一，藉由內視鏡觀察支氣管是否有紅斑、假膜、潰瘍或其他徵狀，可同時進行支氣管肺泡灌洗(bronchoalveolar lavage，簡稱BAL)，執行BAL所得的回收液體可再鏡檢、微生物培養、抗原測定、或麴菌分離鑑定，痰液、鼻竇抽取液和腦脊髓液也可檢測。由於麴菌屬很難由血液培養，故須間接偵測血清、或其他前述檢體中的麴菌釋放出來的抗原，即可溶性半乳甘露聚醣(galactomannan，簡稱GM) 的檢出，是目前主要能夠輔助IA診斷的血清學方法。
參、 麴菌抗原檢測
麴菌屬細胞壁含有半乳甘露聚醣，此多醣體以甘露聚醣為核心，菌絲進行活躍複製時，GM會從薄弱的菌絲頂端釋放。2003年美國食品藥物管理局核准使用麴菌屬血清試劑(PlateliaTM Aspergillus Enzyme Immunoassay)，結合酵素連結免疫吸附技術(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay)，讓GM抗原被小鼠的單株抗體識別並與GM的側鏈結合，形成過氧化酵素複合體，加入試劑後判讀反應，計算GM平均吸光度指數(optical density index，簡稱ODI)，目前指引訂定檢測GM ODI符合以下任一項：單一血清或血漿：≥ 1.0；BAL液：≥ 1.0；單一血清或血漿：≥ 0.7 和 BAL 液 ≥ 0.8；腦脊液：≥ 1.0，視為陽性反應7。
一般血清檢測GM抗原目的有兩種：在高風險族群中進行檢測以確認是否患有IA，排除黴菌感染的風險；在臨床上高度懷疑IA或已經預防性使用抗黴菌藥物時，也可作為評估抗真菌治療的臨床反應與預後的參考指標。在實體器官移植後的病人BAL沖洗液的GM抗原檢測，有利於麴菌感染的診斷，不過檢驗之敏感度與特異性會因病人有無免疫低下而有所不同。GM抗原陽性一般可在臨床表徵出現前平均5至8天檢測到，抗原半衰期2.4天，抗原檢測平均5.5天後呈陰性反應。
肆、 檢測干擾因素
麴菌抗原檢測受干擾並不少見，藥物是最多文獻指出影響GM ODI的因素，其中又以piperacillin/tazobactam (簡稱PTZ)的相關討論最多。第一篇研究為Annie Sulahian等人於2003年檢視37名病人共103個血液GM值，其中25名具有陽性值的病人曾使用PTZ，而全為陰性值的病人僅有2名曾使用，分布達顯著差異，故認為麴菌抗原試驗與PTZ可能存在高度交叉反應性8。一藥廠其後強調，Platelia Aspergillus檢測試劑盒可檢測到GM，而非所謂的麴菌，所以無論來源如何都會產生陽性反應，他們認為反應並非被測樣品污染的證據19。後來檢驗試劑說明書和PTZ仿單中也刊載此交叉反應。PTZ與GM值偽陽性有無關聯的研究在十幾年來陸續發表，2012年美國食品藥物管理局根據一篇對於接受異基因造血幹細胞移植的族群，以接受PTZ有無進行分組與評估，公告原廠藥PTZ (TazocinTM; Pfizer)儘管可能殘餘極微量的GM，但和檢測偽陽性已無關聯性10。迄至2019年仍有3篇研究顯示其他學名藥PTZ出現與GM偽陽性可能相關11-12。PTZ影響GM檢測的原因至今仍不明確，僅推測PTZ提煉製程中，penicillium spp.細胞壁中的GM一起被萃取出來，和半合成的piperacillin一併製成PTZ13，施打至人體而影響抗原檢驗結果。
除了PTZ，其他β-lactam類藥物與GM檢測偽陽性之關聯性也有不少文獻探討過，包括amoxicillin/clavulanic acid、ampicillin/sulbactam、amoxicillin、ampicillin、cefepime、cefoperazone/sulbactam、ceftriaxone、和imipenem/cilastatin。另外含葡萄糖酸鈉(sodium gluconate)成分的血漿稀釋液、特定血品、靜脈營養製劑和免疫球蛋白製劑，也被研究過產生類似關聯性。最近一篇是臺灣WD Liu等人發表的橫向研究14，檢測人類免疫球蛋白 (immunoglobulin，簡稱IVIG) 輸注樣品發現GM值均大於0.5以上，再對104名須注射IVIG的病人分組比較偽陽性和真陽性之間給藥後數周內GM值的差異，完成給藥後在所有22例(45.8%)偽陽性病人均觀察到GM值下降，但26名真陽性的病人中只有18名(69.2%)值下降。在治療的第7、14和18天時，偽陽性組別GM ODI小於0.5分別為7/15(46.7%)、18/20(90%)和22/22(100%)，與偽陽性組相比，給藥後真陽性組更有可能連續出現2個以上的GM陽性值，校正勝算比為9.01(95% CI: 1.99-40.9)，研究認為接受IVIG治療的病人檢測血清GM值呈陽性時應謹慎解釋。
事實上除了藥物，以往也曾討論過環境中其他含麴菌的物品、食品等和GM偽陽性的關聯性，甚至是病人本身的疾病和其他菌種的交互反應，可能都會有所影響15，列如表二。相對而言，GM ODI偽陰性也可能出現在已預先投與抗黴菌藥進行經驗性治療的病人，此干擾性合理可推測。
表二 半乳甘露聚醣抗原檢測在侵襲性麴菌症診斷中的局限性15
伍、 總結
採檢的方便性和檢驗時間的縮短，使抗原檢測成為麴菌感染重要的輔助診斷工具之一。隨著指引的更新，GM ODI標準也隨之改變；而每篇研究所針對族群也略為不同；隨著製程技術的改變等因素，也可能減少了產生偽陽性的情況。不管如何，在推斷麴菌感染可能性時，結合宿主因素、臨床表現、和其他檢驗結果，審慎評估GM ODI意義，排除所有可能會影響呈現偽陽性的因子，注意是否有造成偽陰性因素存在可能，才能避免麴菌感染診斷上的混淆，趨近正確的治療方向。
Auxiliary Diagnosis of Aspergillus Infection and Drug Interference
Yu-Hsuan Hung, Hui-Juan Lin
Department of Pharmacy, Ditmanson Medical
Foundation Chia-Yi Christian Hospital
Abstract
Galactomannan antigen detection is one of the widely used auxiliary diagnostic tools for the early diagnosis of invasive aspergillosis. However, many interfering factors have been suspected that may affect the test results, including β-lactam antibiotics, human immunoglobulin, etc. When interpreting the detection value of galactomannan antigen, medical personnel must carefully consider whether interference factors exist, to provide accurate treatment directions.
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