Pneumocystis jirovecii — микроскопический гриб, вызывающий пневмонию почти исключительно у ИКП. ПЦП является наиболее частой жизнеугрожающей оппортунистической инфекцией у пациентов с ВИЧ/СПИД. Хотя частота ПЦП у ВИЧ-положительных пациентов имеет тенденцию к снижению, что в первую очередь обусловлено внедрением в практику эффективной комбинированной АРВТ и широким распространением антипневмоцистной ХПр, тем не менее ПЦП все еще распространена у ВИЧ-положительных и других ИКП.
В течение последних двух десятков лет отмечен заметный рост числа ПЦП среди пациентов, перенесших трансплантацию почки, особенно в Европе и Австралии.
а) Этиология. Pneumocystis jirovecii относят к роду грибов-аскомицетов подотдела тафриномицетов, наиболее родственных шизосахаромицетам, тафринам и роду дрожжеподобных грибов Saitoella. Молекулярные исследования, включая полное секвенирование генома, показали, что род Pneumocystis включает группу организмов, являющихся близкородственными, но при этом самостоятельными видами, способными инфицировать только один определенный вид организма-хозяина.
Исходя из этого, к группе возбудителей, ранее названных Pneumocystis carinii, стали относить возбудителей инфекций у крыс. Возбудители инфекции у человека были переименованы в Р. jirovecii. Несмотря на изменение названий возбудителей, акроним ПЦП продолжают использовать для обозначения заболевания у человека.
Пневмоцисты характеризуются высокой избирательностью к заражению организма-хозяина; например, попытки заразить мышей человеческими или крысиными пневмоцистами не увенчались успехом. Молекулярные эволюционные исследования позволяют предположить, что пневмоцисты приспособились к существованию в организме различных животных, а разделение мышиных и крысиных пневмоцист произошло около 33 млн лет назад.
Исследования пневмоцист очень трудоемки в связи с невозможностью поддерживать рост микроорганизмов в течение продолжительного времени. Поэтому жизненный цикл пневмоцист неизвестен, хотя на основании морфологических исследований предполагается существование в нем половой фазы.
Существуют две легкоразличимые между собой формы возбудителей: трофические формы (2-6 мкм в диаметре) и цисты (также называемые асками; 6-8 мкм в диаметре), содержащие до 8 внутрицистных форм (аскоспор); также выделяют промежуточные формы.
В пораженном легком соотношение трофические формы : сферические цисты возбудителя 10:1. Геном Р. jirovecii, состоящий из 8,2 млн пар оснований, значительно меньше по сравнению с другими микроскопическими грибами и не содержит генов, кодирующих ферменты для большого количества путей метаболизма (в частности, ферменты синтеза всех аминокислот de novo; ферменты для процессов синтеза и распада хитина; карбоангидразу, необходимую для регуляции внутриклеточной pH).
Это позволяет сделать предположение о том, что пневмоцисты живут исключительно в организме млекопитающих и не способны выживать в окружающей среде.
Пневмоцисты выработали механизмы уклонения от врожденного и приобретенного иммунного ответа; β-глюканы маскируются поверхностными белками, а необходимые для синтеза наружных цепочек маннанов ферменты утеряны в ходе эволюции; как те, так и другие являются мишенью для иммунного механизма распознавания рецепторов.
Наиболее широко представленный поверхностный белок пневмоцист, главный поверхностный гликопротеин, определяется как в цистах, так и трофических формах и кодируется множественным семейством генов, только один из которых активно экспрессирует белок в данном конкретном организме; это определяет потенциальную АГн-вариабельность пневмоцист.
Хотя на сегодняшний день у инфицированных пациентов определяется только один вид пневмоцист, техники молекулярного типирования выявляют высокий уровень изменчивости у изолятов пневмоцист, выделенных из организма человека.
б) Эпидемиология. Р. jirovecii широко распространены по всему миру. Серологические исследования демонстрируют высокое содержание антипневмоцистных АТл во всех изученных на сегодняшний день популяциях. В Америке и Европе серологические исследования показали, что у большинства лиц АТл к пневмоцистам появляются уже в раннем возрасте, что свидетельствует о повсеместном распространении данных микроорганизмов.
В подтверждение этого факта, по результатам аутопсий детей <1 года, не имеющих тяжелых проблем со здоровьем, пневмоцисты выявляются в ткани легких посредством ПЦР в 100% случаев.
Исследования на животных показали, что пневмоцисты передаются через ДП, при этом основной формой передачи являются цисты. Похоже, инфекция у человека передается таким же образом. Нет сведений о том, что в передаче инфекции играют роль вода и предметы. Небольшое количество исследований на животных и очень ограниченные данные у людей предполагают, что передача инфекции может происходить трансплацентарно.
Учитывая строгую специфичность Pneumocystis в отношении хозяина, источником микроорганизмов, инфицирующих человека, предположительно являются другие люди в результате прямого или опосредованного контакта. Вызванная Р. jirovecii инфекция не является зоонозом. Исследования на основе метода ПЦР обнаружили ДНК Р. jirovecii в образцах воздуха, взятых в непосредственной близости от пациентов с ПЦП, а вспышки, особенно у пациентов с трансплантатом почки, были связаны с одним штаммом Р. jirovecii.
Эти данные указывают на то, что пациенты с ПЦП могут передавать инфекцию другим восприимчивым пациентам. Поскольку клинически выраженная ПЦП встречается редко, а также учитывая высокий уровень распространения Р. jirovecii в популяции ЗЛ молодого возраста, также вероятно, что Р. jirovecii передается от внешне ЗЛ, у которых субклиническая инфекция (бессимптомная или с минимальными симптомами), должно быть, довольно распространена. Высокая частота выявления Р. jirovecii у детей, как предполагается, играет важную роль в передаче патогена.
Хотя Р. jirovecii широко распространена у иммунокомпетентных лиц, она не вызывает тяжелых заболеваний. Клинически значимая ПЦП встречается исключительно у ИКП, у которых обычно высокий риск развития других оппортунистических инфекций. К группам риска относятся лица с врожденными иммунодефицитами, особенно тяжелым комбинированным иммунодефицитом, синдромом гипер-IgM и в меньшей степени дефицитом рецепторов IL-21; пациенты с ВИЧ-инфекцией и лимфомой, ассоциированной с HTLV-1; пациенты, получающие XT для лечения ЗНО, особенно лимфом; получающие иммуносупрессивную терапию реципиенты трансплантатов; а также пациенты, получающие длительные курсы иммунодепрессантов, особенно ГКС, включая интермиттирующую терапию, для лечения таких заболеваний, как гранулематоз с полиангиитом (ранее гранулематоз Вегенера), СКВ, IgA-нефропатия, некоторые дерматологические заболевания и рак МЖ.
Биологические агенты, такие как алемтузумаб, ритуксимаб и АТл к ФНО-α, также связаны с повышенным риском ПЦП (например, 0,18-0,4% у пациентов, получающих ингибиторы ФНО-α в Японии), а также иделалисиб, ибрутиниб, гемцитабин и игуратимод (последний одобрен в Китае и Японии).
У ВИЧ-положительных пациентов наилучшим предиктором риска развития ПЦП является количество CD4-лимфоцитов: наибольшему риску подвержены пациенты с количеством CD4-лимфоцитов <200/мкл и особенно с количеством CD4-лимфоцитов <100/мкл. Также к группе повышенного риска, помимо пациентов с ПЦП в анамнезе, относятся пациенты с лихорадкой неясного генеза, потерей веса или кандидозом.
В других группах пациентов лабораторные показатели не имеют диагностической ценности в отношении стратификации риска заражения, за исключением показателя CD4-лимфоцитов <200/мкл, позволяющего отнести таких лиц в группу повышенного риска. Дополнительная информация по оценке риска заражения размещена в разделе, посвященном ХПр инфекции.
В течение многих лет развитие ПЦП считалось результатом реактивации латентной инфекции, вызванной оставшимися после перенесенной в детстве активной инфекции жизнеспособными микроорганизмами, как это рассматривается в отношении туберкулеза. Однако недавние молекулярные эпидемиологические исследования, основанные на определении мутаций гена дигидроптероатсинтазы (ДГПС) пневмоцист, а также генотипирование изолятов, выделенных в ходе вспышек ПЦП преимущественно у реципиентов почечных трансплантатов, позволили получить убедительные доказательства того, что инфекционный штамм попадает в организм незадолго до развития инфекции.
В ходе молекулярных исследований получены дополнительные данные о том, что в большинстве единичных случаев ПЦП в образцах материала из ДП выявляли множественные штаммы возбудителя. У пациентов с рецидивирующей ПЦП повторные случаи заболевания могут быть вызваны как первичным штаммом возбудителя (особенно в случаях ранних рецидивов), так и другим штаммом. Рецидивирующая ПЦП наблюдалась почти всегда у ВИЧ-положительных пациентов, у которых риск заражения составлял на 50% > среднего в популяции, особенно в ранний период эпидемии СПИДа до появления доступной комбинированной АРВТ и широкого внедрения антипневмоцистной ХПр.
в) Патофизиология. Важные сведения о патогенезе пневмоцистной инфекции получены в исследованиях на животных. Достаточно <1 сут для заражения Pneumocystis при контакте с инфицированным животным. У здоровых животных приобретенный иммунитет появляется в течение ~5-6 нед, что приводит к контролю и эрадикации возбудителя до появления клинических симптомов. Наиболее значимую роль в этом процессе играют CD4-клетки, при этом важная роль также отводится другим клеточным популяциям, в том числе В-лимфоцитам и макрофагам; В-лимфоциты имеют первостепенное значение для презентации АГн.
CD8-клетки могут способствовать развитию сопутствующего воспаления. На моделях животных с иммунодефицитом показано, что неспособность контроля репликации пневмоцист приводит к развитию тяжелой пневмонии в течение 2-3 мес. В отношении людей существует гораздо меньший объем данных, но они подтверждают подобные временные характеристики. Основную роль в развитии легочных симптомов, вероятно, играет воспалительный ответ организма пациента, частично обусловленный продукцией возбудителем β-глюканов. Этим может быть обусловлено развитие симптомов ПЦП у пациентов, которым снижают дозу ГКС, а также прогрессирование гипоксии, наблюдающееся с ~4-го дня начала антипневмоцистной терапии (при отсутствии одновременного назначения терапии ГКС).
Патологические изменения в легких при ПЦП носят специфический характер. При окраске гематоксилином и эозином определяется бесклеточный пенистый эозинофильный внутриальвеолярный экссудат и умеренное интерстициальное воспаление (см. рис. 1). По мере прогрессирования процесса формируются гиалиновые мембраны, интерстициальный и внутрипросветный фиброз. Хотя при окрашивании метенамином серебра выявляются цисты, рассеянные по всему объему эозинофильного экссудата; при окраске тонких срезов по Гимзе и при электронной микроскопии видно, что экссудат состоит почти полностью из клеточных форм пневмоцист. Также могут наблюдаться атипичные изменения (неказеозные гранулемы, легочные кисты).
Рисунок 1. Гистопатологическое исследование тканей легких у пациентов, умерших от пневмоцистной пневмонии. А. При окраске гематоксилином и эозином определяется характерная бесклеточная эозинофильная внутриальвеолярная экссудация, типичная для пневмоцистной пневмонии. В. При окраске легочной ткани того же пациента метенамином серебра выявляются окрашенные в черный цвет цисты, рассеянные по всему объему внутриальвеолярного экссудата
Как упоминалось ранее, пациенты с определенными формами врожденного иммунодефицита (особенно пациенты с тяжелым комбинированным иммунодефицитом, имеющие значимые Т- и В-клеточные дефекты, а также пациенты с синдромом гиперпродукции IgM, имеющие первичный дефект сигнальной системы CD40-CD40L) находятся в группе повышенного риска развития ПЦП. В немногочисленных исследованиях среди ВИЧ-положительных пациентов полиморфизмы гена, кодирующего синтез FcyRIIa, и гена, кодирующего синтез хемокинового рецептора CCRL2, по отдельности приводили к повышению риска развития ПЦП.
г) Клинические проявления. У иммунокомпетентных лиц не установлено клинических синдромов, возникающих вследствие пневмоцистной инфекции. Пневмоцисты определяются с помощью ПЦР у младенцев и могут быть причиной легкого респираторного синдрома, однако принятая ранее точка зрения о связи их с синдромом внезапной детской смерти не подтвердилась данными РКИ. Пневмоцисты определяют при помощи ПЦР в образцах материала из легких пациентов с ХОБЛ, а выделение их у ВИЧ-положительных лиц является предиктором обструктивных нарушений при спирометрии, однако, какую роль они играют (если таковая вообще существует) в развитии или прогрессировании ХОБЛ, остается неясным.
Пневмония является основным клиническим проявлением пневмоцистной инфекции у ИКП. ПЦП обычно проявляется лихорадкой, сухим кашлем и одышкой, вначале возникающей только при ФН, а затем в отсутствие лечения неизбежно прогрессирующей до одышки в покое. Вначале могут присутствовать только 1-2 из этих симптомов. Симптомы могут развиваться незаметно в течение нескольких недель, что обычно характерно для ВИЧ-инфицированных пациентов; более быстрое их появление (в течение всего нескольких дней) характерно для пациентов, не страдающих СПИДом. Продукция гнойной мокроты не характерна, а озноб и боли в ГК наблюдаются лишь у небольшого числа пациентов. У ВИЧ-положительных пациентов могут наблюдаться и другие признаки иммунодефицита, включая потерю веса и кандидоз.
Частым фактором риска развития ПЦП у пациентов, не страдающих СПИД, является прием ГКС. Клинические проявления могут развиваться на фоне уменьшения дозы ГКС, что, вероятно, отражает уменьшение их маскирующего влияния на воспалительную реакцию организма на инфекцию по мере уменьшения доз ГКС.
В редких случаях могут наблюдаться внелегочные формы заболевания, в частности поражение кожи, глаз (хориоидит), ЦНС, костного мозга, ЩЖ, селезенки, печени, ЖКТ, ЛУ, а также полиорганное поражение при диссеминированной форме заболевания. Внелегочные формы заболевания могут сопровождаться пневмонией или протекать без нее. Применение аэрозольной формы пентамидина в профилактических целях приводит к повышению риска развития внелегочных форм заболевания, но даже в этом случае их частота достаточно низка. Клинические симптомы определяются локализацией поражения и могут иметь неспецифический характер; диагноз часто устанавливается по данным аутопсии.
д) Диагностика. Настороженность в отношении ПЦП очень важна для правильной оценки неспецифических симптомов, особенно в начале заболевания, даже у пациентов без явной иммуносупрессии; многие ВИЧ-положительные лица не знают о своем статусе вплоть до момента развития оппортунистической инфекции. Свежие данные об уровне CD4-клеток могут помочь в диагностике у ВИЧ-положительных пациентов, поскольку ПЦП редко развивается при количестве CD4-клеток >200/мкл.
Физикальное обследование и стандартные лабораторные анализы недостаточны для диагностики ПЦП, поскольку патологические процессы в легких инфекционного и неинфекционного генеза протекают с похожей клинической картиной. Более того, даже у пациентов с одышкой и ДН в начале заболевания может не наблюдаться никаких изменений при физикальном обследовании легких. Часто выявляют лимфопению, однако она, как правило, представляет собой проявление основного заболевания, а не ПЦП. Может быть повышен уровень ЛДГ, однако этот показатель обладает низкой специфичностью.
При первоначальном обследовании требуются выполнение РОГК и оценка SpO2 путем определения газового состава крови или пульсоксиметрии. При РОГК определяют центральные или двусторонние интерстициальные инфильтраты, прогрессирующие с развитием диффузных альвеолярных инфильтратов (см. рис. 2). Однако при ПЦП могут также обнаруживаться односторонние изменения, очаговая патология, консолидация легочной ткани, узловые и полостные образования, пневмоторакс, а в редких случаях даже плевральный выпот.
Рисунок 2. Рентгенограмма органов грудной клетки (А, В, E) и соответствующие изображения компьютерной томографи (B, C, D) трех ВИЧ-положительных пациентов с лабораторно подтвержденной пневмоцистной пневмонии. Пациент 1 был бессимптомным; у него отмечались минимальные изменения на рентгенографии органов грудной клетки (А), свидетельствующие в пользу интерстициального процесса; на компьютерной томограмме определялись очаговые инфильтраты (B). У пациента 2 отмечались лихорадка и потеря веса без одышки. При пульсоксиметрии SpO2 в покое была 99%, при этом она уменьшалась до 89% при физической нагрузке. На рентгенографии органов грудной клетки (C) определялись двусторонние инфильтраты в нижних долях легких, а на компьютерной томограмме — двусторонние нижнедолевые интерстициальные инфильтраты с участками изменений по типу «матового стекла». Пациент 3 в течение 2 нед отмечал лихорадку, ночную потливость, одышку и слабость. Показатель раО2 на момент его осмотра составлял 67 мм рт.ст., а альвеолярно-артериальный градиент — 53 мм рт.ст. На рентгенограмме органов грудной клетки (E) определялись двусторонние инфильтраты в нижних и средних легочных полях, а на компьютерной томограмме (F) — двусторонние инфильтраты с консолидацией легочной ткани в нижних долях
При ВИЧ-инфекции доля пациентов, у которых при РОГК не определяется патологических изменений, может достигать 30%; в этой ситуации рекомендовано выполнение КТ, особенно МСКТ, при которой обычно выявляются очаговые или диффузные изменения по типу «матового стекла» (см. рис. 2).
SpO2 в покое обычно снижена, хотя в >30% случаев она остается нормальной. Пробы с ФН провоцируют десатурацию и повышение альвеолярно-артериального (A-а О2) градиента у большинства пациентов с ПЦП, даже у лиц с нормальной оксигенацией в покое и отсутствием патологии при РОГК. Часто наблюдается снижение диффузионной способности легких в покое. Однако, несмотря на высокую чувствительность этих тестов при ПЦП, их специфичность достаточно низка, поскольку другие виды патологических процессов в легких протекают со сходной картиной.
Серологические анализы в целом бесполезны в диагностике ПЦП. Хотя титры АТл к рекомбинантным пневмоцистным белкам, например главному поверхностному гликопротеину, у пациентов с ПЦП могут быть повышены; эти анализы бесполезны в диагностике ПЦП у отдельных пациентов. Хотя у многих пациентов наблюдается повышение уровня β-D-глюкана в сыворотке крови, этот тест также является неспецифичным в связи с тем, что подобное повышение наблюдается и при других грибковых инфекциях, а также с тем, что ложноположительные результаты часто встречаются при состояниях, не имеющих отношения к грибковым инфекциям.
К настоящему времени мы не располагаем достаточным объемом данных из корректно проведенных проспективных исследований, чтобы использовать эти анализы для окончательной постановки диагноза ПЦП.
Поскольку посев пневмоцист технически невыполним, для верификации окончательного диагноза ПЦП требуется выявление возбудителя в биоматериале из легких. Этого можно достигнуть при помощи различных колориметрических, иммунологических методов или молекулярных технологий. Вплоть до появления антипневмоцистных моноклональных АТл в 1980-х гг. колориметрические методы использовали в качестве рутинной диагностики и продолжают использоваться в настоящее время во многих МО по соображениям невысокой стоимости.
Эти методы включают как окраску метенамином серебра по Гомори, толуидиновым синим марки О, по Граму-Вейгерту и крезилвиолетом (окрашивают стенки цист), так и окраску по Гимзе (в том числе с красителем «Дифф-Квик»), которая позволяет визуализировать наиболее распространенные трофические формы пневмоцист и включения в цистах, но не стенку самих цист. Пневмоцисты также могут определяться при окраске калькофлюором белым, по Папаниколау, реактивом Шиффа, а в редких случаях — и при окраске по Граму. Ни один из колориметрических методов не является специфичным в отношении пневмоцист.
Окраски, позволяющие обнаружить стенки цист (например, метенамином серебра по Гомори и толуидиновым синим марки О), могут окрашивать и другие микромицеты, а при окраске по Гимзе также могут окрашиваться фоновые клетки и клеточный детрит. В последнем случае требуется достаточный опыт для корректной интерпретации результатов.
Иммунофлуоресцентные анализы с использованием антипневмоцистных моноклональных АТл обладают множеством преимуществ перед колориметрическими методами. Они характеризуются специфичностью в отношении пневмоцист и не обусловливают перекрестную реактивность при взаимодействии с другими микроорганизмами, включая грибы; не требуют длительного времени для выполнения и интерпретации; а также обладают высокой чувствительностью, особенно при исследовании образцов индуцированной мокроты (см. рис. 3).
Рисунок 3. Иммунофлуоресцентная детекция пневмоцист при помощи прямого теста с флуоресцентными АТл в рамках исследования образца индуцированной мокроты. А. Малое увеличение (100х) позволяет визуализировать множественные скопления микроорганизмов, окрашенные в ярко-зеленый цвет. B. При большем увеличении (400х) в скоплениях различимы единичные микроорганизмы
Молекулярные методики, в первую очередь анализы на основе ПЦР, широко исследованы для определения их диагностической ценности при ПЦП. ПЦР-диагностика обладает в 10-100 раз более высокой чувствительностью в выявлении пневмоцист по сравнению с методами окрашивания; это позволяет использовать в качестве диагностического материала смывы из полости рта, содержащие значительно меньше возбудителей, чем индуцированная мокрота или БАЛ. Тем не менее высокая чувствительность метода сочетается с его низкой специфичностью, в связи с чем возможны ложноположительные результаты у пациентов без ПЦП.
Это обусловлено возможной микробной колонизацией образца или субклинической формой инфекции, не требующей специфической антипневмоцистной терапии. Количественная ПЦР может помочь отличить микробную колонизацию от клинически значимой инфекции. ПЦР все чаще используется для постановки окончательного диагноза, однако существует проблема единой стандартизации результатов в разных лабораториях. Наиболее часто используемыми генами для ПЦР-амплификации являются ген митохондриальной большой СЕ рибосомальной РНК и семейство генов MSG.
Редкие ложноотрицательные результаты могут быть вызваны мутациями целевых генов. В США не зарегистрировано ни одного коммерческого реактива, одобренного FDA США, хотя коммерческие диагностические наборы представлены на европейском рынке.
По мере совершенствования диагностических методов для выявления пневмоцист параллельно совершенствуется и техника забора образцов материала для исследований. До начала эпидемии СПИДа для диагностики требовалась открытая биопсия легкого. В 1980-е гг. бронхоскопия, первоначально сопровождавшаяся выполнением щеточной биопсии, а в последующем забором БАЛ, характеризовалась > чем 90%-ной чувствительностью в диагностике ПЦП. Анализ жидкости БАЛ по-прежнему остается основным методом диагностики во многих МО.
Хотя спонтанно выделяемая мокрота обладает низкой диагностической ценностью, диагностика с использованием индуцированной мокроты, особенно при ее исследовании иммунофлуоресцентными методами, может достигать чувствительности в 90%. Тем не менее во многих диагностических центрах чувствительность метода гораздо ниже, вероятно, частично вследствие вариабельности методов забора и исследования материала. Оптимально получение индуцированной мокроты должно быть первым шагом диагностики с последующим применением бронхоскопии с БАЛ (см. рис. 4). Бронхоскопическая или открытая биопсия легкого редко применяется для постановки диагноза.
Рисунок 4. Алгоритм диагностики пациентов с подозрением на пневмоцистную пневмонию
В небольшом количестве исследований описаны диагностические подходы с использованием в качестве материала для ПЦР-диагностики спонтанно отделяемой мокроты, аспиратов из носоглотки, смывов из ротоглотки, а также образцов цельной крови.
ДД легочных инфильтратов у ИКП включает широкий круг инфекций, таких как аденовирусная, ЦМВ-инфекция, туберкулез, криптококкоз, гистоплазмоз, аспергиллез и токсоплазмоз, а также такие неинфекционные заболевания, как ЗНО, ХСН, ТЭЛА, радиационный и химический пневмонит и — особенно у ВИЧ-положительных пациентов — неспецифический интерстициальный пневмонит и саркома Капоши.
