Direct Demonstration of Influenza Virus and Mycoplasma Pneumoniae in the Respiratory Tract

Abstract

Diagnostic tests based on nucleic acid amplification have become available for Mycoplasma pneumoniae (MP) and influenza viruses. Here, an MP PCR test detected 100% of infections during the first three symptomatic weeks, whereas classical serology detected 21% week 1, 56% week 2, and 100% week 3. Positive PCR results were uncommon in healthy individuals.

Levels of MP DNA were significantly higher in hospitalized patients (considered to have more severe disease) than in outpatients. The MP pathogen load gradually fell during the course of the disease, and all patients cleared the bacteria. A Kaplan Meier survival curve for 60 patients indicated a median time of MP shedding of 7½ weeks. MP DNA was detected for up to 7 months.

The MP genotype, MP1 or MP2, was determined in 83 samples by partial DNA sequencing of the P1 gene. The genotypes were found to co-circulate and were not related to disease severity.

For influenza, the sensitivity of a fast membrane immunochromatography test was 71% during the first three days of illness and subsequently declined. No false positive results were detected. Turn-around time for these results (30 min) was 2.5 days shorter than for PCR results.

Influenza virus persistence was studied using nasal flocked swab samples. The viral load was lower on day 1 of disease, peaked on days 2–3, and thereafter gradually decreased. A Kaplan Meier survival curve for 61 patients indicated a median time of viral shedding of 8 days. Influenza virus was detected up to day 12.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Inledning

I detta avhandlingsarbete studeras Mycoplasma pneumoniae (MP) och influensa virus ur olika perspektiv. Dessa två smittämnen orsakar båda årliga utbrott med luftvägsinfektioner som ibland blir omfattande epidemier. I båda fallen kan symptomen variera från lätta förkylningsbesvär till mycket svåra, ibland livshotande lunginflammationer.

Infektion med Mycoplasma pneumoniae misstolkas inte sällan som en infektion orsakad av den vanligare Streptococcus pneumoniae och felaktigt vald antibiotika behandling kan då leda till onödigt långvariga besvär.

Influensaepidemier orsakar svår belastning både i samhället och i sjukvården. Man beräknar t ex att 10% av alla sjukskrivningar i Europa beror på influensa. Sjukvården påverkas både av ökat behov av läkarbesök i öppenvården och på akutmottagningar, samt ett ökat behov av sjukhusvård. Smittsamma influensapatienter på sjukhus behöver dessutom isoleras vilket gör att behovet av enkelrum kan bli stort under epidemier. Det inträffar tyvärr fall av smittoöverföring av influensa på sjukhus bl a pga av att diagnosen har blivit förbisedd hos smittsamma patienter. Detta får ibland mycket allvarliga konsekvenser för smittade patienter som kan vara försvagade av andra sjukdomar.

Diagnostiken av de två luftvägsinfektionerna har traditionellt vållat problem för sjukvården då den metod som stått till buds vid MP dvs bestämning av antikroppar (serologi) inte kunnat ge diagnos förrän efter ca 14 dagars sjukdom. Beträffande influensa har odling ofta tagit 4-10 dagar – medan den mera okänsliga snabbtesten (immunofluorscens) tagit någon dag.

På senare tid har molekylärbiologiska metoder baserade på DNA teknik (PCR test) utvecklats vilket erbjuder snabbare och säkrare diagnos samt dessutom ger möjlighet att undersöka vilken mängd det finns i provet av virusets eller bakteriernas RNA eller DNA.



Resultat

Mycoplasma pneumoniae

De två diagnostiska metoderna, DNA påvisning med PCR och serologi, jämfördes avseende känsligheten för MP under olika faser av sjukdomen. Känsligheten för MP PCR i svalsekret visade sig vara 100% under de tre första sjukdomsveckorna medan serologi kunde påvisa 21% av fallen under den första sjukdomsveckan, 56% under vecka 2 och 100% under vecka 3. Under ännu senare förlopp av sjukdomen var känsligheten för PCR lägre hos ett fåtal provtagna patienter. Om man hade kunnat påvisa många friska bärare av MP med PCR testet skulle det bli oanvändbart i kliniska sammanhang. För att undersöka detta togs svalgprov på 237 skolbarn som var friska nog att gå till skolan. Proven testades med PCR för MP. Endast ett av skolbarnen hade positivt PCR test. Denne pojke hade symptom förenliga med MP infektion.

Antalet MP bakterier mättes kontinuerligt var 14.e dag hos de infekterade patienterna. Mängden visade sig minska kontinuerligt under sjukdomsförloppet för att slutligen helt försvinna hos alla undersökta patienter. Utsöndringen av MP bakterier varade i medeltid 7 ½ veckor hos 60 patienter. Den längsta tid som sågs var 7 månader.

För att bedöma svårighetsgraden av sjukdom hos de olika patienterna använde vi inläggning på sjukhus som en markör för svårare sjukdom. Det visade sig att de MP patienter som blev inlagda hade signifikant fler bakterier i svalgsekretet när de valde att söka sjukvård än de som inte blev inlagda (1600 st/µL vs. 170 st /µL).

Genom att bestämma gensekvensen i en del av genen för proteinet P1 som används av MP bakterien för att binda in på slemhinnan studerades om patienterna var infekterade med MP1 eller MP2, de två kända subtyperna av MP. Det visade sig att bägge typerna cirkulerade samtidigt under perioden 2005 – 2008 i både Malmö och Göteborg. Patienterna blev i lika hög grad lindrigt eller svårt sjuka oberoende av vilken subtyp de var infekterade med.



Influensa

För att omgående kunna fastställa vilka sjukhuspatienter med misstänkt influensa som behöver enkelrum är det viktigt med snabb diagnostisk. Vi undersöktes känsligheten för ett test kit som kan utföras patientnära, med två varianter av immunofluorescens och med RNA test (PCR). Känsligheten av snabbtest för influensa i nässekret var acceptabel under de tre första sjukdomsdagarna (71%) men därefter försämrades tillförlitligheten. Inga falskt positiva test sågs. Testresultaten kom inom 30 min vilket var 2.5 dygn kortare än för det känsliga influensa PCR-testet.

Mängden influensavirus som utsöndrades i nässekret mättes under sjukdomsförloppet. Det visade sig att halten var något lägre första dagen varefter de högsta nivåerna nåddes under dag 2 och 3. Därefter sjönk virusnivåerna kontinuerligt. Utsöndringen av virus varade i medeltal 8 dagar. Ett fåtal individer upphörde inte att utsöndra virus under de tolv dagar efter insjuknandet som mängden influensavirus mättes. Avseende profilen för influensautsöndring såg den likartad ut för både de patienter som blev inlagda och de som kunde sändas hem från akutmottagningen.



Slutsatser

Tidig diagnos av både Mycoplasma pneumoniae infektioner och influensa är möjlig idag. PCR test erbjuder tidig tillförlitlig MP diagnos med DNA teknik. Snabbtest för influensa kan användas som ett sorteringsinstrument för vilka av de sjukhuskrävande influensapatienterna som bör isoleringsvårdas. Känsligheten faller dock snabbt efter dag 5.

• author: Nilsson, Anna
• supervisor: Kenneth Persson; Per Björkman; Anders Widell
• opponent: Associate professor Åke, Örtqvist, Smittskydd Stockholm
• organization: Infectious Diseases Research Unit (research group); EpiHealth: Epidemiology for Health
• publishing date: 2010
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Infectious Medicine
• keywords: polymeras chain reaction, influenza virus, Mycoplasma pneumoniae, diagnosis, respiratory tract infection, sample site, serial samples
• in: Lund University Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series
• volume: 2010:23
• pages: 160 pages
• defense location: Patologens föreläsningsal, Malmö
• defense date: 2010-04-16 13:15:00
• ISSN: 1652-8220
• ISBN: 978-91-86443-37-5
• language: English
• LU publication?: yes
• id: 5dce1285-87d1-4607-83c7-f02f013f5bb6 (old id 1580462)
• date added to LUP: 2016-04-01 15:01:15
• date last changed: 2019-05-21 23:12:15