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Pannello molecolare dei patogeni delle vie respiratorie

Articolo approvato dal Comitato editoriale di labtestsonline.org ed in corso di revisione da parte del Comitato editoriale italiano

In Sintesi

Perché?

Per diagnosticare la causa (batterica o virale) di un'infezione sintomatica delle vie respiratorie a partire da un unico campione, su cui vengono ricercati contemporaneamente numerosi patogeni (batteri o virus), mediante metodi molecolari. Il test è utile anche come supporto per definire o escludere una terapia specifica per un'infezione respiratoria. Il test è infine utile anche per la sorveglianza epidemiologica di casi fra loro collegati (cosiddetto focolaio epidemico), che permette di prendere iniziative di sanità pubblica per il contenimento della diffusione.

Quando?

Non è necessario sottoporre a test tutti coloro che presentano sintomi di un'infezione respiratoria (ad es., febbre elevata, mal di gola e tosse, dolori muscolari e/o articolari, ecc). Il pannello viene eseguito principalmente su pazienti gravemente malati, ricoverati in ospedale o con condizioni di rischio per una grave infezione con complicazioni o infezioni multiple (età inferiore a 2 anni o maggiore di 65 anni; infezione da HIV, presenza di malattie croniche polmonari, cardiovascolari, renali, neurologiche, autoimmuni, immunodepressione, ecc).

Il campione

Il campione richiesto può essere delle alte vie respiratorie (tampone nasale, tampone oro-faringeo, tampone rino-faringeo) e, più raramente, delle basse vie respiratorie: aspirato endo-tracheale o lavaggio bronco-alveolare (BAL). Il campione delle basse vie respiratorie è da preferire nei casi di polmonite.

Il tampone nasofaringeo viene prelevato piegando la testa del paziente all’indietro ed inserendo un tampone nelle narici, fino a toccare la parete posteriore del rino-faringe (7-9 cm) dove viene lasciato per alcuni secondi e quindi ruotato alcune volte prima di disinserirlo. Non è una procedura dolorosa ma può essere fastidiosa e indurre prurito o lacrimazione. Alternativamente, è possibile utilizzare una siringa, con la quale viene inserita della soluzione salina nel naso del paziente, ed applicare una leggera aspirazione (per l'aspirato), oppure raccogliere una piccola quantità di fluido (per il lavaggio).

La preparazione

No, nessuna.

L'Esame

Infezioni acute delle vie respiratorie possono essere causate da numerosi virus e batteri, definiti agenti patogeni.

Tali infezioni sono frequenti, ma i sintomi clinici causati dai diversi patogeni sono simili. Pertanto, la diagnosi deve basarsi, oltre che sui parametri clinici, anche su parametri radiologici e microbiologici. Soltanto in alcuni casi il clinico può ipotizzare la causa di un'infezione respiratoria in base alla stagione in cui si presenta, ai segni e sintomi ed alla storia clinica del paziente e ad eventuali viaggi recenti in zone a rischio.

Il pannello dei patogeni delle vie respiratorie ricerca in tempi molto brevi, a partire da un unico campione respiratorio, l'eventuale presenza di uno o più patogeni previsti dal pannello, alcuni dei quali crescono in coltura con difficoltà e/o con tempi lunghi.

L’uso del pannello dovrebbe essere riservato ai casi clinicamente gravi, nelle seguenti condizioni:

  • Migliore gestione clinica e terapeutica; ad esempio la conoscenza dello specifico patogeno può essere importante nei casi in cui è contemplata una terapia antivirale specifica, come nell'influenza grave o complicata in pazienti a rischio (mediante farmaci inibitori della neuraminidasi virale). In altri casi la conoscenza del virus implicato potrebbe evitare la somministrazione di una terapia antibiotica inappropriata, prevenendo quindi fenomeni di farmaco-resistenza. Nel caso di batteri la conoscenza del patogeno implicato permette la scelta dell’antibiotico più efficace
  • Sorveglianza epidemiologica, che corrisponde all’identificazione del patogeno implicato in casi tra loro collegati (cosiddetto focolaio epidemico) e permette di prendere iniziative di sanità pubblica per il contenimento della diffusione, soprattutto inerenti virus influenzali, virus respiratorio sinciziale e SARS–CoV-2, in pazienti residenti in una data struttura. In Italia, dalla stagione influenzale 2009-2010, è attiva la sorveglianza virologica delle forme gravi e complicate di influenza stagionale (con ricovero in terapia intensiva e/o ricorso alla terapia extracorporea a membrana), con segnalazione all’Istituto Superiore di Sanità, anche allo scopo di confermare la diagnosi, valutare l’efficacia vaccinale e studiare la circolazione dei diversi ceppi

Negli ultimi anni sono state introdotte nella diagnostica microbiologica metodologie innovative, generalmente basate sull’amplificazione genica multiplex, che rilevano il materiale genetico (RNA o DNA) di un numero sempre maggiore di agenti patogeni contemporaneamente. Inoltre, i risultati sono disponibili entro poche ore, mentre i test tradizionali richiedono alcuni giorni. Tali metodologie hanno pertanto migliorato le prestazioni del laboratorio di microbiologia rispetto ai test colturali tradizionali in termini di qualità, sensibilità e tempi di risposta. I pannelli molecolari multiplex permettono di evidenziare anche possibili situazioni di coinfezione. E’ indispensabile che tali informazioni siano correttamente interpretate nel contesto clinico-epidemiologico dagli specialisti, attraverso l’integrazione fra differenti figure professionali.  

Il numero e il tipo di patogeni identificati dipendono dallo specifico pannello utilizzato: alcuni rilevano solo i virus più comuni che causano infezioni respiratorie, altri sono più completi e analizzano una varietà più ampia di virus e batteri, sempre a partire da un unico campione. Recentemente sono stati messi a punto pannelli che sono in grado di identificare geni di resistenza ad alcuni antibiotici (meticillina, carbapenemi, betalattamici) in particolari batteri (ad esempio Enterobatteri come Klebsiella, E. Coli, S. aureus, ecc), che possono causare infezioni molto gravi acquisite dai pazienti durante la loro prolungata permanenza in ospedale o in un altro ambiente sanitario.

Esempi di agenti patogeni che possono essere rilevati:

Virus:

  • Virus influenzale tipo A H1N1, H1N1 pdm09 (ceppo 2009), H3N2 (influenza)
  • Virus respiratorio sinciziale (RSV)
  • Virus parainfluenzali 1, 2, 3, 4
  • Adenovirus
  • Bocavirus
  • Coronavirus HKU1
  • Coronavirus NL63
  • Coronavirus 229E
  • Coronavirus OC43
  • SARS–CoV-2 (Test Coronavirus (COVID 19))
  • Enterovirus
  • Metapneumovirus umano
  • Rhinovirus

Batteri:

  • Bordetella pertussis (pertosse) e Bordetella parapertussis
  • Chlamydophyla pneumoniae
  • Mycoplasmapneumoniae
  • Legionella pneumophila 
  • Haemophilus influenzae 
  • Streptococcus pneumoniae 
  • Streptococcus pyogenes 
  • Acinetobacter calcoaceticus-baumannii 
  • Enterobacter aerogenes-cloacae 
  • Escherichia coli
  • Klebsiella pneumoniae 
  • Proteus spp.
  • Pseudomonas aeruginosa 
  • Serratia marcescens 
  • Staphylococcus aureus
 
Infezioni respiratorie

Le infezioni respiratorie sono comuni e possono essere molto contagiose; si diffondono attraverso le goccioline contaminate emesse nell'aria tossendo, starnutendo o parlando, oppure attraverso il contatto con superfici contaminate: ad esempio i bambini negli asili si infettano anche scambiandosi oggetti contaminati (spazzolini da denti, giocattoli, ecc). Le persone infette sono contagiose già alcuni giorni prima della comparsa dei sintomi e fino a diversi giorni dopo essersi ammalate. Tali infezioni si trasmettono pertanto prevalentemente fra persone che vivono o lavorano a stretto contatto o in spazi ristretti, come ospedali, case di cura, scuole, caserme.

Le infezioni respiratorie possono causare uno spettro di malattie, da lievi a gravi, che a volte possono risultare fatali. Anche se tutte le fasce di età possono essere colpite, i tassi di infezione più elevati e le complicazioni più gravi si riscontrano tipicamente nei bambini, nelle persone con sistema immunitario indebolito (compromesso) e negli anziani. 

La polmonite acquisita in comunità (CAP) è comune in tutto il mondo, ma la sua incidenza e mortalità sono significativamente più alte nei Paesi in via di sviluppo, ed in particolare nei bambini (malnutrizione, basso peso alla nascita, infezione da HIV, scarsa applicazione dei programmi di immunizzazione, ecc). Si stima che nei bambini al di sotto dei 5 anni nei Paesi in via di sviluppo si realizzino 151 milioni di casi di polmonite l’anno.

E’ degno di nota segnalare che il numero dei casi delle infezioni respiratorie incluse nel programma vaccinale in Europa (influenza, pertosse, morbillo, H. influenzae e pneumococco) è diminuito considerevolmente nel corso degli ultimi 20 anni in tutti i Paesi europei.

Un certo numero di fattori, tra cui l’età avanzata (>75 anni) ed altre condizioni (alcolismo, tabagismo, cirrosi epatica, immunodeficienza, bronchite cronica ostruttiva, altre malattie pre-esistenti) interferiscono con la gravità della polmonite.

Polmonite atipica è invece un termine usato per descrivere una lieve forma di polmonite acquisita in comunità, spesso causata da un’infezione polmonare virale o da un’infezione batterica da Mycoplasma pneumoniae o Chlamydophila pneumoniae.

Con il termine bronchiolite si intende l’infiammazione virale delle vie aeree più piccole (bronchioli), più frequente nei bambini al di sotto dei due anni. Il virus respiratorio sinciziale (RSV) è la causa più frequente di bronchiolite e bronchite durante il primo anno di vita, ed è anche una delle cause principali di ricovero ospedaliero. La bronchiolite si manifesta con febbre alta, tosse insistente, tachicardia, inappetenza, disidratazione, irritabilità, insonnia, respiro frequente (tachipnea), retrazione del torace e broncospasmo. In bambini ad alto rischio (cardiopatia congenita, malattie neuromuscolari, fibrosi cistica, sindrome di Down, ecc), l'RSV può causare gravi complicazioni respiratorie che possono portare all’ospedalizzazione, alla necessità di ventilazione meccanica e persino alla morte. In questi casi è giustificata la profilassi specifica con palivizumab, un anticorpo monoclonale diretto contro l'epitopo di un sito antigenico A della proteina F di RSV.

Altri virus che possono essere più raramente responsabili della bronchiolite sono i meta-pneumovirus, i rhinovirus, gli adenovirus, i virus dell’influenza e parainfluenza e i Bocavirus (implicati anche in sindromi simil-pertussiche). Anche nelle persone con più di 65 anni (soprattutto se affetti da patologia cardiaca o bronchite cronica ostruttiva), il virus respiratorio sinciziale (RSV) è una causa importante di grave malattia respiratoria, con frequenza e mortalità paragonabili a quelle causate dal virus dell’influenza. La maggior diffusione di queste infezioni si verifica in inverno.

L’influenza è un problema di sanità pubblica nel mondo a causa dell'elevata contagiosità, della variabilità antigenica dei virus, dell’andamento epidemico (e periodicamente pandemico) e stagionale, della possibilità di complicanze gravi in alcune categorie di soggetti (bambini, anziani, persone con altre malattie croniche), dei costi sociali (giorni lavorativi persi, perdita di produttività, ecc).

Raramente anche altri virus possono causare un’infezione polmonare (varicella, hantavirus, morbillo). Talvolta, una polmonite batterica può insorgere dopo un’infezione polmonare causata da un virus.

L’influenza è una malattia respiratoria acuta causata da virus influenzali A e B. È una malattia stagionale che, nell’emisfero occidentale, si presenta durante il periodo invernale (da ottobre a febbraio-marzo). La frequenza con cui insorgono i casi di influenza, pur essendo assai diversa da stagione a stagione, si aggira mediamente intorno al 9% (range: 4-15%) della popolazione generale, ogni anno, mentre nella fascia d’età 0–14 anni, che è quella più colpita, l’incidenza, mediamente, è pari a circa il 26% (12-40%).

L’European Centre for DiseasePrevention and Control (ECDC) stima che in Europa ogni anno fino a 50 milioni di persone contraggano un’influenza sintomatica, e di conseguenza si stima un numero variabile da 15.000 a 70.000 di decessi correlati all’influenza.

COVID-19 è il termine che indica la malattia respiratoria acuta da SARS-CoV-2, virus appartenente alla famiglia dei Coronavirus e responsabile della pandemia 2019-2020. Il test molecolare singolo è di vitale importanza sia per porre diagnosi di infezione che per identificare i soggetti infetti, che eliminano il virus, sia in modo sintomatico che non, oltre che per valutare se il virus non è più presente nelle vie respiratorie. In alcuni paesi, tra cui l’Italia, il test effettuato sia su soggetti venuti a contatto con malati o a livello di popolazione è stato molto utile per le strategie di contenimento.

Le polmoniti batteriche sono causate prevalentemente da Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Mycoplasma pneumoniae, Staphylococcus aureus, Legionella pneumoniae, Chlamydia pneumoniae, Bordetella pertussis e Moraxella catarrhalis. L’epidemiologia di queste forme è cambiata, per diversi motivi: introduzione del vaccino pneumococcico coniugato, riconoscimento di un maggior numero di forme virali ed emergenza di patogeni multiresistenti (ad esempio S. aureus meticillinoresistente (MRSA),  e Klebsiella pneumoniae resistente ai carbapenemi). Per maggiori informazioni a riguardo, consultare l'articolo Polmonite. 

Streptococcus pneumoniae (pneumococco) è responsabile di circa 900.000 casi di polmonite l’anno negli Stati Uniti. La polmonite pneumococcica può essere molto grave, in particolare nei bambini piccoli e negli anziani.

Le polmoniti da Haemophilus influenzae possono realizzarsi negli adulti, ma sono più frequenti tra i bambini. Queste infezioni sono diventate molto meno frequenti da quando è stata introdotta la vaccinazione sistematica. La polmonite da H. Influenzae è più comune in soggetti con fattori di rischio, fra cui quelli affetti da broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO).

Chlamydophila pneumoniae interessa prevalentemente soggetti sani dai 5 ai 35 anni, è spesso responsabile di epidemie nelle famiglie, nei collegi universitari e nelle caserme. Raramente la polmonite è grave.

Mycoplasma pneumoniae causa un’infezione molto simile a quella causata dalla C. pneumoniae. La polmonite da mycoplasma è più comune tra gli adolescenti e gli adulti di età inferiore a 40 anni, in particolare tra coloro che vivono in ambienti affollati, come scuole, collegi universitari e caserme militari.

Legionella pneumophila causa polmonite e sintomi di tipo influenzale. Epidemie si verificano soprattutto nelle strutture alberghiere e ospedaliere, per la diffusione del microrganismo attraverso i condizionatori d’aria o i sistemi di fornitura d’acqua, come le docce. Non sono stati segnalati casi di contagio interumano diretto.

La polmonite da Staphylococcus aureus può essere resistente ad alcuni tipi di antibiotici, come ad esempio Staphylococcus aureus resistente alla meticillina acquisito in comunità (MRSA) che può causare polmonite grave, principalmente nei giovani adulti. Pseudomonas aeruginosa è una causa particolarmente comune di polmonite in soggetti con fibrosi cistica ed altre malattie polmonari, nonché nei soggetti immunodepressi.

Esistono anche cause micotiche di polmonite acquisita in comunità:

  • Histoplasma capsulatum (istoplasmosi)
  • Coccidioides immitis (coccidioidomicosi)

I miceti meno comuni includono Blastomycesdermatitidis e Paracoccidioides braziliensis. Pneumocystis jiroveci causa di solito polmonite nei soggetti con infezione da virus dell’immunodeficienza umana (Human Immunodeficiency Virus, HIV) o immunodepressi.

Come e Perchè

Quali informazioni è possibile ottenere?

Il pannello dei patogeni delle vie respiratorie può essere utilizzato come supporto alla diagnosi, principalmente allo scopo di definire il patogeno in causa, una terapia adeguata oppure, al contrario, per escludere alcuni agenti patogeni in soggetti a rischio. Viene eseguito principalmente su pazienti gravemente malati, ricoverati in ospedale e/o a rischio di una grave infezione con complicazioni o di infezioni multiple (co-infezioni).

Numerosi individui con infezioni respiratorie non vengono sottoposti al test perché:

  • Molte infezioni respiratorie si risolvono senza trattamento specifico con le sole terapie sintomatiche di supporto
  • In alcuni casi il medico può porre diagnosi anche solo sulla base dei sintomi del paziente (soprattutto in aree e stagioni in cui si ha alta prevalenza), come accade ad esempio per l'influenza 

Per le persone con malattie gravi o a rischio di complicazioni, il test può contribuire a determinare se l'infezione è dovuta ad un virus o un batterio che può essere trattato farmacologicamente.

  • I pannelli possono escludere numerose malattie batteriche, riducendo l’uso di antibiotici non necessari (in quanto non efficaci contro le infezioni virali), aumentando al contempo le possibilità di ricevere una terapia antivirale all'inizio della malattia, quando è più efficace (es. influenza grave, COVID 19)
  • I pannelli possono diagnosticare infezioni causate da batteri che possono richiedere un trattamento con specifici antibiotici, essendo resistenti ad altri
  • Test molecolari individuali (monoplex) possono rilevare i virus influenzali (tipi e sottotipi) e il virus respiratorio sinciziale (RSV), in caso di sospetto clinico specifico, evitando in tal modo l’uso di antibiotici non necessari  

Poiché i pannelli dei patogeni respiratori sono relativamente nuovi e ancora costosi da eseguire, il loro impiego è ancora argomento di discussione tra i clinici ed i laboratoristi. È opportuno eseguire ulteriori test se un patogeno non viene identificato dal pannello e/o se si sospetta che non vi sia incluso. Attualmente i pannelli vengono eseguiti solo in laboratori specializzati.

Domande Frequenti

É possibile effettuare il test per l'influenza o per la ricerca dello pneumococco nello studio del medico?

Solitamente no, in quanto i test molecolari richiedono attrezzature e competenze specialistiche. Può essere eseguito il test immunologico rapido per la ricerca dell’antigene dell’Influenza, che, se necessario, soprattutto se negativo, in presenza di sintomi importanti, andrebbe confermato in laboratorio con successivi esami, in quanto è meno sensibili dei test molecolari. Nel sospetto di polmonite da pneumococco è possibile effettuare il test rapido per la ricerca dell’antigene nelle urine.

Immagini Correlate

Il virus dell'influenza causa milioni di malattie ogni anno. Fonte immagine: National Institute of Allergy and Infectious Diseases
Il virus dell'influenza causa milioni di malattie ogni anno. Fonte immagine: National Institute of Allergy and Infectious Diseases
Le infezioni respiratorie si diffondono facilmente attraverso tosse, starnuti e il contatto con oggetti contaminati da patogeni. Fonte immagine: James Gathany, CDC
Le infezioni respiratorie si diffondono facilmente attraverso tosse, starnuti e il contatto con oggetti contaminati da patogeni. Fonte immagine: James Gathany, CDC

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Risorse per i Professionisti

Documenti, Documenti SIBioC e Intersocietari
Estratti Biochimica Clinica (Rivista Ufficiale di SIBioC - Medicina di Laboratorio)

Fonti

Fonti utilizzate nella revisione corrente

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