ISSN 2226-6976 (Print)
ISSN 2414-9640 (Online)

Bacterial excretion in patients with HIV infection and tuberculosis

Viktorova I.B., Zimina V.N., Kravchenko A.V., Khanin A.L.

1 Novokuznetsk State Institute for Postgraduate Training of Physicians, Branch, Russian Medical Academy of Continuing Professional Education, Ministry of Health of Russia, Novokuznetsk, Russia; 2 Peoples’ Friendship University of Russia, Moscow, Russia; 3 Central Research Institute of Epidemiology, Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being, Moscow, Russia
Objective. To analyze the rate of bacterial excretion among new-onset patients with HIV infection concurrent with tuberculosis (HIV/TB) in Novokuznetsk.
Materials and methods. The rate of sputum TB pathogen detection using fluorescence microscopy and cultures on dense nutrient media was studied in all new-onset patients with respiratory TB and HIV infection who had been registered in Novokuznetsk in 2013–2014 (n = 362). 77.0% were men and 23.0% were women. Their mean age was 34.8 ± 8.1 years.
Results. Data on CD4 lymphocyte counts were available in 294 (79.0%) patients; the median CD4 lymphocytes were 185 cells/µl. Fluorescence sputum smear microscopy and cultures on dense nutrient media gave positive results in 58.6% and 64.1%, respectively. Bacterial excretion was more frequently recorded in severe immunosuppression (CD4 lymphocytes < 200 cells/µl; p < 0.05). The rate of primary multidrug resistance was 51.9%, and its presence did not depend on the degree of immunosuppression. Fatal outcomes were significantly more common in patients with sputum smear-positive bacterial excretion results (46.7%) than in those with negative ones (30.1%; p < 0.005).
Conclusion. Sputum TB pathogen was found by at least one of the phenotypic methods in 72.1% of the HIV-infected patients with new-onset respiratory TB. Bacterial excretion was more frequently found in patients with CD4 lymphocytes < 200 cells/µl. The primary multidrug resistance rate was 51.9%.

Keywords

tuberculosis
HIV infection
bacterial excretion
multiple drug resistance

До начала глобального распространения ВИЧ-инфекции считалось, что на каждый случай туберкулеза (ТБ) с положительным результатом микроскопии мазка мокроты (ММ) приходится 1,22 случая ТБ с отрицательным результатом (или внелегочного ТБ). Больные с отрицательным результатом ММ считались менее заразными, показатели смертности среди них были ниже. Но с 90-х годов XX века в странах с высоким бременем коинфекции (сочетания ВИЧ-инфекции и ТБ – ВИЧ/ТБ) было отмечено изменение этого соотношения: увеличилось количество больных ТБ без бактериовыделеия и выросла доля смертельных исходов среди этой категории больных [1, 2].

Обнаружение возбудителя в мокроте является одним из важнейших критериев диагностики ТБ органов дыхания, однако известно, что отсутствие бактериовыделения не позволяет отвергнуть диагноз ТБ, что может затруднять его диагностику и дифференциальную диагностику с другими заболеваниями легких при ВИЧ-инфекции.

Несмотря на длительность изучения проблемы коинфекции сведения о частоте обнаружения микобактерий ТБ (МБТ) в мокроте у больных ВИЧ-инфекцией носят довольно противоречивый характер: частота выявления возбудителя, по данным разных авторов, составляет от 24 до 65% [3–5]. До настоящего времени существует устойчивое мнение о низкой частоте выявления возбудителя ТБ в мокроте пациентов с коинфекцией, это влечет за собой определенные сложности диагностики [6–8], тогда как известно, что быстрая и достоверная диагностика ТБ у пациентов с ВИЧ-инфекцией особенно важна, потому что длительные сроки установления диагноза значительно ухудшают прогноз заболевания [9].

Цель исследования – анализ частоты бактериовыделения среди впервые выявленных больных ВИЧ /ТБ в Новокузнецке. Население города составляет 552 000 человек, около 2% инфицированы ВИЧ, а доля случаев ВИЧ/ТБ в структуре впервые выявленного ТБ к концу 2017 г. достигла 48%.

Материалы и методы

Исследование мокроты было проведено у всех впервые выявленных больных с коинфекцией, зарегистрированных в Новокузнецке в 2013–2014 гг. (n = 372). Лаборатория Новокузнецкого клинического противотуберкулезного диспансера регулярно участвует в системе внешней оценки качества исследований, результаты референтного контроля проведения бактериологических исследований соответствуют нормативам. Для изучения результатов ММ, посевов мокроты на МБТ и тестов лекарственной чувствительности к противотуберкулезным препаратам (ПТП) I и II ряда использовали информацию централизованной электронной базы данных АСУ «Баклаборатория».

Вид исследования – одноцентровое, ретроспективное, обсервационное. Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием программ Microsoft® Excel®, версия 14.4.6 (141106) и Statistica 6.0.

Результаты

Среди больных с коинфекцией было 234 (77,0%) мужчины и 138 (23,0%) женщин. Средний возраст пациентов составил 34,8 ± 8,1 года. Сведения о количестве CD4-лимфоцитов имелись у 294 (79,0%) больных; оно колебалось в диапазоне от 1 до 2064 клеток/ мкл, медиана составила 185 клеток/мкл. При этом у 152 (51,7%) больных уровень CD4-лимфицитов был < 200 клеток/мкл.

Исследуемую группу составили 362 больных ТБ органов дыхания (97,3% от общего числа впервые выявленных больных с коинфекицей); пациенты с изолированным внелегочным ТБ (n = 10; 2,7%) не были включены в исследование.

Изолированный внелегочный ТБ был лишь у 10 (2,7%) пациентов, ТБ органов дыхания – у 362 из 372 человек (97,3%), которые и составили исследуемую группу.

Из клинических форм ТБ органов дыхания чаще встречались диссеминированный (n = 160; 44,2%) и инфильтративный ТБ (n = 138; 38,1%). Другие формы встречались существенно реже: туберкуломы – у 23 (6,4%) больных, казеозная пневмония – у 12 (3,3%), очаговый ТБ – у 12 (3,3%), туберкулезный плеврит – у 9 (2,5%), ТБ внутригрудных лимфатических узлов – у 4 (1,1%) и фиброзно-кавернозный ТБ – у 4 (1,1%).

Хотя бы одним из методов (люминесцентная ММ и/или посев мокроты на плотные питательные среды) бактериовыделение было выявлено у 261 (72,1%) больного. С помощью рентгенологических методов исследования ТБ органов дыхания в фазе распада определили у 162 (44,8%) больных, у остальных 200 (55,2%) больных были формы ТБ без распада. Таким образом, соотношение частоты бактериовыделения и фазы распада при коинфекции было 1,6:1, а ТБ с бактериовыделением регистрировали в 2,6 раз чаще, чем без него – в 261 и 102 случаях соответственно.

Результаты выявления частоты бактериовыделения при разной степени иммуносупрессии представлены в табл. 1.

Обнаружить возбудителя в мокроте у пациентов с выраженной иммуносупрессией (количество CD4-лимфоцитов < 200 клеток/мкл) удавалось достоверно чаще (у 78,3% больных), чем при количестве CD4-лимфоцитов 200–500 клеток/мкл (у 67,0%) и > 500 клеток/мкл (у 60,5%) (р < 0,05), тогда как достоверных различий по частоте регистрации деструктивных форм при разном количестве CD4-лимфоцитов выявлено не было (p > 0,05).

Люминесцентная ММ дала положительной результат у 212 (58,6%) из 362 больных ТБ органов дыхания, отрицательной – у 133 (36,7%), у 17 (4,7%) больных сведения о результатах микроскопии в базе АСУ «Баклаборатория» отсутствовали.

Сведений о результатах посевов мокроты на плотные питательные среды не было у 19 (5,2%) человек: у 17 сведения отсутствовали в базе и 2 пациентам посевы не выполнялись. Положительные результаты посевов получены у 232 (64,1%) больных ТБ органов дыхания, отрицательные – у 107 (29,5%), контаминация посева – у 4 (1,1%).

Из 17 пациентов, у которых сведения о результатах микроскопии и посевов отсутствовали в больничной базе данных, 13 умерли от ТБ в стационарах общей лечебной сети до перевода в противотуберкулезное учреждение и еще четверо выбыли в другие регионы.

Для анализа массивности бактериовыделения использовали общепринятую во фтизиатрии градацию результатов посевов и ММ, а положительные результаты микроскопии, отмеченные точным числом обнаруженных кислотоустойчивых МБТ, объединили с группой, где результат микроскопии был расценен как 1+.

При изучении массивности бактериовыделения по мазкам мокроты (n = 212) оказалось, что в 83,0% случаев имело место скудное бактериовыделение (ММ 1+), доля лиц с ММ 2+ составила 10,4%, с ММ 3+ – 6,6%.

Результаты исследования массивности бактериовыделения по посевам были несколько иными: образцы с обильным ростом МБТ (> 100 КОЕ, 3+) составили 46,7%, с умеренным (21–100 КОЕ, 2+) – 14,9%, со скудным (1–20 КОЕ, 1+) – 38,4%).

Учитывая имеющиеся в современной научной литературе данные о значительном распространении ТБ без бактериовыделения среди больных ВИЧ-инфекцией, мы проанализировали все случаи коинфекции без обнаружения возбудителя в мокроте и провели сравнительный анализ с группой бактериовыделителей.

При бактериовыделении (n = 261) преобладали диссеминированный (n =122; 46,7%) и инфильтративный ТБ (n = 108; 41,4%), казеозная пневмония была у 12 (4,6%) больных, туберкуломы – у 6 (2,3%), очаговый ТБ – у 7 (2,7%), ТБ внутригрудных лимфатических узлов – у 2 (0,8%) и фиброзно-кавернозный ТБ – у 4 (1,5%).

При туберкулезе без бактериовыделения (n =101) самыми частыми формами также были диссеминированный (n = 38; 37,6%) и инфильтративный ТБ (n = 30; 29,7%); очаговый ТБ был у 5 (5,0%) больных, ТБ внутригрудных лимфатических узлов – у 2 (2,0%). Туберкуломы (n = 17; 16,8%) и туберкулезный плеврит (n = 9; 8,9%) чаще встречались в группе больных без бактериовыделения (p < 0,001). Медиана количества СD4-лимфоцитов при ТБ без бактериовыделения была достоверно выше (252 клеток/мкл), чем при его наличии (167 клеток/мкл; р = 0,005).

Тест на лекарственную чувствительность к ПТП был выполнен 206 (88,8%) больным из 232 с положительными результатами посевов мокроты. Лекарственная чувствительность ко всем ПТП 1 ряда была сохранена у 66 (32,0%) больных с коинфекцией, множественная лекарственная чувствительность (МЛУ) была установлена у 107 (51,9%) больных, лекарственная устойчивость к изониазиду в сочетании с другими ПТП (но не МЛУ) – у 24 (11,7%), устойчивость к этамбутолу и/или стрептомицину без устойчивости к другим ПТП – у 9 (4,4%).

Сведения о количестве CD4-лимфоцитов имелись у 167 больных с МЛУ ТБ. Изучение частоты распределения первичной МЛУ при разном уровне иммуносупрессии достоверных различий не выявило (χ2 = 1,499, число степеней свободы – 4; р = 0,827).

Исходы лечения больных были следующими: 133 (36,7%) человека излечены и переведены в III группу диспансерного фтизиатрического учета, 52 (14,4%) больных переведены в подгруппы хронического течения ТБ, 17 (4,7%) выбыли, 8 (2,2%) прервали курс лечения, умерли 152 (41,9%).

Было установлено, что излечение ТБ (с переводом в III группу диспансерного учета) достоверно чаще регистрировали у лиц с коинфекцией без бактериовыделения, а пациентов с бактериовыделением чаще переводили в подгруппы наблюдения лиц с активным ТБ хронического течения (табл. 2).

У пациентов с отрицательными (n = 133) и положительными результатами ММ (n = 212) исходы лечения заметно различались (табл. 3), как и медианы количества CD4-лимфоцитов – 231 и 156 клеток/мкл соответственно (р < 0,05).

Отдельно проанализировали частоту выявления возбудителя в мокроте у 152 умерших больных. Необходимость выделения этой группы была продиктована и тем, что в 37 (24,3%) случаев смерть наступила вне противотуберкулезного учреждения (в том числе во время пребывания в стационарах общей лечебной сети, куда были госпитализированы пациенты с ВИЧ-инфекцией и неясной легочной патологией до верификации ТБ). Доля умерших с бактериовыделеним составила 75,0% (n = 114), при этом ТБ в фазе распада был только у 39,5% из них (n = 60). У умерших без бактериовыделения (n = 38) среди клинических форм ТБ органов дыхания предсказуемо преобладал диссеминированный ТБ (n = 26; 68,4%), а в остальных случаях (n = 12; 31,6%) имело место сочетание ТБ с другими вторичными заболеваниям, сыгравшими роль в танатогенезе.

Обсуждение

Известно, что ММ является одним из основных методов первичного обследования пациентов с коинфекцией для своевременной диагностики ТБ. В то же время ряд исследователей [10, 11] указывают на то, что при выраженной иммуносупрессии ТБ не сопровождается бактериовыделением по результатам ММ, затрудняя диагностику, но именно в таких случаях наблюдается высокая частота летальных исходов. В отличие от некоторых ранее опубликованных данных, в том числе и наших [12–14], результаты этого исследования показали, что большинство (72,1%) случаев впервые выявленного ТБ у больных ВИЧ-инфекцией сопровождается обнаружением МБТ из мокроты не только посевом на плотные среды, но и методом микроскопии. При ММ возбудитель ТБ был обнаружен практически у 6 из 10 больных с коинфекцией, а при глубокой иммуносупрессии (количество CD4-лимфоцитов < 200 клеток/мкл) – в 8 из 10 случаев. Эти сведения, позволяют, во-первых, говорить о фактическом отсутствии диагностических затруднений в большинстве новых случаев ТБ (в том числе на поздних стадиях ВИЧ-инфекции), а во-вторых – полагать, что больные с коинфекцией представляют, по крайней мере, не меньшую эпидемиологическую опасность, чем больные ТБ в целом. Рассматривая случаи коинфекции с эпидемиологических позиций, нельзя не учитывать и высокую частоту первичной МЛУ (51,2%), которая регистрировалась вне зависимости от уровня иммунодефицита. Кроме того, результаты лечения в нашем исследовании были значительно хуже при ТБ с положительным результатом ММ, когда число летальных исходов в 1,6 раз превышало показатели клинического излечения.

Выводы

  1. Возбудителя ТБ удалось обнаружить в мокроте как минимум одним из фенотипических методов у 72,1% впервые выявленных больных с коинфекцией ВИЧ/ТБ с поражением органов дыхания. Люминесцентная микроскопия мазка мокроты дала положительный результат в 58,6% случаев, посевы на плотных питательных средах – в 64,1% случаев ТБ органов дыхания.
  2. Бактериовыделение чаще регистрировали при выраженной иммуносупрессии с количеством CD4-лимфоцитов < 200 клеток/мкл (р < 0,05).
  3. При люминесцентной микроскопии мазка мокроты чаще (48,7%) определялось скудное бактериовыделение, а при культуральном исследовании на плотных питательных средах в 29,6% случаев регистрировали обильный рост.
  4. У каждого второго больного ВИЧ/ТБ с бактериовыделением имелась первичная МЛУ МБТ (51,9%), наличие которой не зависело от степени иммуносупрессии.
  5. Частота летальных исходов среди больных с коинфекцией была очень высока, однако различалась при наличии (46,7%) или отсутствии (30,1%) бактериовыделения, выявленного по мазку мокроты (р < 0,005).
  6. По окончании основного курса лечения среди бактериовыделителей по сравнению с больными без бактериовыделения реже регистрировали клиническое излечение ТБ и чаще – перевод в группы активного ТБ с хроническим течением (p < 0,05).

References

  1. Hargreaves N.J., Kadzakumanja O., Whitty C. J., Salaniponi F.M., Harries A.D., Squire S.B. «Smear-negative» pulmonary tuberculosis in a DOTS programme: poor outcomes in an area of high HIV seroprevalence. Int. J. Tuberc. Lung .Dis. 2001; (5): 847–54.
  2. Сolebunders R., Bastian I. A review of the diagnosis and treatment of smear-negative pulmonary tuberculosis. Int. J. Tuberc. Lung. Dis. 2000; (4): 97–107.
  3. Kassu A., Mengistu G., Ayele B., Diro E., Mekonnen F., Ketema D. et al. Coinfection and clinical manifestations of tuberculosis in human immunodeficiency virus-infected and -uninfected adults at a teaching hospital, northwest Ethiopia. J .Microbiol. Immunol. Infect. 2007; 40: 116–22.
  4. Campos L.C., Rocha M.V.V., Willers D.M.C., Silva D.R. Characteristics of Patients with Smear-Negative Pulmonary Tuberculosis (TB) in a Region with High TB and HIV Prevalence. PLoS ONE 2016; 11(1): e0147933.
  5. Kibiki G.S., Mulder B., van der Ven A.J., Sam N., Boeree M.J., van der Zanden A. et al. Laboratory diagnosis of pulmonary tuberculosis in TB and HIV endemic settings and the contribution of real time PCR for M. tuberculosis in bronchoalveolar lavage fluid. Trop. Med. Int. Health. 2007; 12(10): 1210–7.
  6. Dimairo M., MacPherson P., Bandason T., Zezai A., Munyati S.S., Butterworth A.E. et al. The risk and timing of tuberculosis diagnosed in smear-negative TB suspects: a 12 month cohort study in Harare, Zimbabwe. PLoS One 2010; 5(7): e11849. DOI: 10.1371/journal.pone. 0011849
  7. Brouwer M., Brouwer M., Gudo P.S., Simbe C.M., Perdigão P., van Leth F. et al. Are routine tuberculosis programme data suitable to report on antiretroviral therapy use of HIV-infected tuberculosis patients? BMC Res. Notes. 2013; (6): 23. DOI: 10.1186/1756-0500-6-23
  8. Desikan P. Sputum smear microscopy in tuberculosis: is it still relevant? Indian J. Med. Res. 2013; 137: 442–4.
  9. Panteleev А.M. [Tuberculosis of respiratory organs in patients with HIV infection]. VICh-infektsiya i immunosupressiya ­­­­­­­­­­­­­­­­2010; (1): 16–22. (In Russ.).
  10. Teshome K.A., Anagaw Y.K. Outcome of tuberculosis treatment and its predictors among HIV infected patients in southwest Ethiopia. Int. J. Gen. Med. 2017; 10: 161–9. DOI:10.2147/IJGM.S135305.
  11. Swarooprani N.B., Mita D. Wadekar , Rajakumar S. Impact of CD4 Count on sputum smear for AFB in HIV/TB сoinfection. Indian J. Microbiol. Res. 2016; 3(2): 126–9.
  12. Linguissi L.S.G., Mayengue P.I., Sidibé A. et al. Prevalence of national treatment algorithm defined smear positive pulmonary tuberculosis in HIV positive patients in Brazzaville, Republic of Congo. BMC Res. Notes 2014; 7: 578. DOI:10.1186/1756-0500-7-578.
  13. Сolebunders R., Bastian I. A review of the diagnosis and treatment of smear-negative pulmonary tuberculosis. Int. J. Tuberc. Lung Dis. 2000; (4): 97–107.
  14. Zimina V.N., Mikova О.Е., Varetskaya Т.А., Degtyareva S.Yu., Sergevnin V.N. [Detection of Mycobacterium tuberculosis in sputum and the massiveness of bacterial excretion in tuberculosis patients with different HIV status]. Tuberkulez i bolezni legkikh 2017; 95(7): 17–23. DOI: 10.21292/2075-1230-2017-95-7-17-23 (In Russ.).

For citations: Viktorova I.B., Zimina V.N., Kravchenko A.V., Khanin A.L. Bacterial excretion in patients with HIV infection and tuberculosis. Èpidemiologiâ i infekcionnye bolezni. Аktual’nye voprosy 2018; (3):35–40

About the Authors

For correspondence:
Irina B. Viktorova, Сand. Med. Sci., Associate Professor, Department of Phthisiopulmonology, Novokuznetsk State Institute for Postgraduate Training of Physicians, Branch, Russian Medical Academy of Continuing Professional Education, Ministry of Health of Russia
Address: 5, Prospect Stroiteley, Novokuznetsk 654005, Russia
Telephone/fax: +7(3843)-45-42-19
E-mail: irinaviktoroff@mail.ru
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-5826-5517
Information about the authors:
Vera N. Zimina, МD, Professor, Department of Infectious Diseases with Courses of Epidemiology and Phthisiology, Peoples’ Friendship University of Russia, Moscow, Russia; e-mail: vera-zim@yandex.ru; ORCID: http://orcid.org/0000-0003-3726
Prof. Alexey V. Kravchenko, МD, Leading Researcher, Federal Scientific and Methodological Center for AIDS Prevention and Control, Moscow, Russia; e-mail: kravtchenko@hivrussia.net; ORCID: http://orcid.org/0000-0001-7857-3763
Prof. Arkady L. Khanin, Сand. Med. Sci., Head, Department of Phthisiopulmonology, Novokuznetsk State Institute for Postgraduate Training of Physicians, Branch, Russian Medical Academy of Continuing Professional Education, Ministry of Health of Russia, Novokuznetsk, Russia; e-mail: prof.khanin@yandex.ru

Similar Articles

By continuing to use our site, you consent to the processing of cookies that ensure the proper functioning of the site.