Bệnh do Legionella: Các phương tiện chẩn đoán

1. Các phương tiện chẩn đoán

Chẩn đoán bệnh do vi khuẩn Legionella dựa trên sự kết hợp giữa các biểu hiện lâm sàng và/hoặc hình ảnh học với các xét nghiệm cận lâm sàng. Những xét nghiệm này không được thực hiện thường quy tại các phòng xét nghiệm vi sinh lâm sàng, do đó cần phải được chỉ định cụ thể.  

1.1. Xét nghiệm kháng nguyên Legionella trong nước tiểu (urine antigen test – UAT)

Theo báo cáo năm 2019 của Trung tâm Phòng ngừa và Kiểm soát Dịch bệnh châu Âu (ECDC), đa số các ca bệnh tại châu Âu (90%) được chẩn đoán bằng xét nghiệm kháng nguyên Legionella trong nước tiểu (urine antigen test – UAT). Đây là xu hướng ổn định trong suốt thập kỷ qua.

Việc đưa vào sử dụng các xét nghiệm miễn dịch enzyme để phát hiện kháng nguyên L. pneumophila trong nước tiểu từ cuối những năm 1990 đã giúp đẩy nhanh quá trình chẩn đoán viêm phổi do Legionella. Kháng nguyên được xác định là lipopolysaccharide (LPS) của vi khuẩn; chính sự đa dạng về cấu trúc và tính kháng nguyên của LPS là cơ sở để phân loại các nhóm huyết thanh của L. pneumophila. Kháng nguyên này có thể được phát hiện ở đa số bệnh nhân chỉ sau 1–3 ngày kể từ khi khởi phát triệu chứng và có thể tồn tại kéo dài trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng.

 Sự phát triển và phổ biến của các bộ xét nghiệm phát hiện kháng nguyên nước tiểu nhanh đã làm thay đổi căn bản việc chẩn đoán bệnh do Legionella và cho phép điều chỉnh kháng sinh sớm. Các phương pháp này có thể được triển khai dưới dạng xét nghiệm tại chỗ và hiện nay được xem là xét nghiệm chẩn đoán hàng đầu cho chẩn đoán viêm phổi do Legionella. Tuy nhiên, các bộ kit thương mại hiện có chủ yếu chỉ phát hiện LPS của Lp1 và kém hiệu quả hơn đối với các chủng thuộc các nhóm huyết thanh khác. Do đó, độ nhạy của xét nghiệm phụ thuộc vào týp huyết thanh gây bệnh, dao động từ 86% đối với Lp1 và chỉ còn 74–79% khi xét đến tất cả các nhóm huyết thanh.

 Có một số khác biệt về tiêu chí sử dụng xét nghiệm kháng nguyên Legionella trong nước tiểu (UAT) giữa các quốc gia. Trong hầu hết các hướng dẫn, không khuyến cáo sử dụng UAT thường quy. Theo đó, các hướng dẫn của Hoa Kỳ và châu Âu chỉ khuyến cáo sử dụng UAT để chẩn đoán bệnh Legionnaires ở người lớn bị viêm phổi cộng đồng nặng hoặc ở những bệnh nhân có yếu tố nguy cơ, như mới đi du lịch hoặc có liên quan đến ổ dịch Legionella. Trái lại, một số hướng dẫn khác lại khuyến cáo thực hiện UAT Legionella cho tất cả bệnh nhân nhập viện vì viêm phổi cộng đồng nặng.

 Một hạn chế quan trọng của UAT là sự xuất hiện của các tín hiệu không đặc hiệu, có thể do sự hiện diện của các phức hợp miễn dịch trong nước tiểu tương tác với chất trong bộ xét nghiệm từ đó gây kết quả dương tính giả.  Hiện tượng này đã được biết đến từ những năm 1980 và có thể được khắc phục bằng cách đun nóng nước tiểu ở 100 °C trong 5 phút. Do LPS của Legionella bền với nhiệt, việc đun nóng mẫu nước tiểu giúp giải phóng các polysaccharide của vi khuẩn khỏi phức hợp kháng thể và loại bỏ các nhiễu không đặc hiệu. Quy trình đun nóng đơn giản này được khuyến cáo để xác nhận các kết quả UAT dương tính.

 Một yếu tố khác có thể gây dương tính giả là sự tồn lưu kéo dài của kháng nguyên Legionella trong nước tiểu. Ngay cả các nghiên cứu gần đây cũng cho thấy kháng nguyên này vẫn có thể được phát hiện vài tháng, thậm chí lên tới 1 năm sau khi khởi phát triệu chứng. Hiện tượng này xảy ra ở khoảng 10% trường hợp, chủ yếu ở những bệnh nhân có bệnh nền nặng hoặc suy giảm miễn dịch.

 So với các phương pháp chẩn đoán khác, xét nghiệm phát hiện kháng nguyên trong nước tiểu thể hiện nhiều ưu điểm. Mẫu nước tiểu dễ thu thập, kháng nguyên có thể phát hiện rất sớm trong diễn tiến bệnh, và xét nghiệm nhanh, dễ thực hiện. Đối với bác sĩ lâm sàng, giá trị lớn nhất của xét nghiệm nằm ở giá trị tiên đoán dương cao. Khi có các triệu chứng gợi ý, kết quả dương tính giúp củng cố mạnh mẽ chẩn đoán bệnh do Legionella, trong khi kết quả âm tính không loại trừ Legionella spp. là nguyên nhân gây viêm phổi.

 Năm 2019, khoảng 90% các ca bệnh được báo cáo tại châu Âu được chẩn đoán bằng xét nghiệm kháng nguyên nước tiểu. Tỷ lệ này đã tăng dần theo thời gian và góp phần vào việc cải thiện chẩn đoán bệnh. Tuy nhiên, vẫn tồn tại những lo ngại về giá trị chẩn đoán của UAT đối với các trường hợp nhiễm các loài hoặc nhóm huyết thanh khác do hiệu quả phát hiện không tương đương với Lp1. Hầu hết các xét nghiệm UAT thương mại hiện nay đều dựa trên phát hiện LPS, vì vậy chủ yếu chẩn đoán được viêm phổi do Lp1.

 Gần đây, các xét nghiệm UAT dựa trên phát hiện các kháng nguyên khác, chẳng hạn như protein ribosome L7/L12, đã được phát triển và đưa ra thị trường. Mặc dù số lượng nghiên cứu hiện còn hạn chế, các xét nghiệm này hứa hẹn khả năng phát hiện các nhóm huyết thanh khác, thậm chí các loài Legionella khác.

1.2. Phản ứng chuỗi polymerase (PCR)

Phản ứng chuỗi polymerase (PCR) phát hiện 9% tổng số ca được báo cáo, trong khi nuôi cấy chỉ chiếm 10% các trường hợp được chẩn đoán hoặc xác nhận. Riêng loài Legionella pneumophila gây hơn 90% các ca bệnh viêm phổi do Legionella được chẩn đoán trên toàn thế giới. Tại châu Âu, phần lớn các ca bệnh ở người (80%) là do Lp1 gây ra; các nhóm huyết thanh khác và các loài Legionella khác lần lượt chiếm 16% và 3% các trường hợp nhiễm trùng. Tại Úc và New Zealand, L. longbeachae là loài chiếm ưu thế và năm 2019 đã chiếm tới 60% số ca được báo cáo.

 PCR là một phương pháp có tiềm năng phát hiện tất cả các loài Legionella đã biết. Đây là xét nghiệm nhanh, có độ nhạy và độ đặc hiệu tốt đối với Legionella spp., đặc biệt khi được thực hiện trên mẫu đường hô hấp (dịch phế quản, dịch rửa phế quản–phế nang, sinh thiết hoặc đờm). Khả năng thực hiện PCR trên các mẫu như nước tiểu hoặc huyết thanh sẽ giúp tránh được khó khăn trong việc lấy mẫu hô hấp; tuy nhiên, các nghiên cứu hiện có cho thấy độ nhạy thấp khi áp dụng PCR trên huyết thanh và nước tiểu.

 Hiện nay có nhiều bộ xét nghiệm PCR thương mại cho phép khuếch đại L. pneumophila và/hoặc Legionella spp.. Việc thiết kế các PCR đặc hiệu cũng cho phép xây dựng các xét nghiệm chuyên biệt để phát hiện các serogroup nhất định và các kiểu trình tự cụ thể. Nhìn chung, các phương pháp phát hiện Legionella dựa trên acid nucleic mang lại lợi thế lớn về độ nhạy và tốc độ. Tuy nhiên, vẫn tồn tại một số hạn chế: PCR không lý tưởng cho các mẫu không thuộc đường hô hấp dưới như nước tiểu hay huyết thanh; ngoài ra, mọi phương pháp khuếch đại acid nucleic đều gặp hạn chế trong việc đánh giá tình trạng hoạt động của vi khuẩn (ví dụ sau điều trị kháng sinh), từ đó có thể dẫn đến dương tính giả.

 Cuối cùng, các kỹ thuật khuếch đại acid nucleic vẫn đòi hỏi nhân lực được đào tạo chuyên sâu và thiết bị phức tạp, mặc dù nhờ những tiến bộ công nghệ trong những năm gần đây, chúng đang ngày càng dễ tiếp cận hơn đối với nhiều phòng xét nghiệm có nguồn lực tài chính ở mức trung bình. So với UAT, PCR có độ nhạy cao hơn. Một nghiên cứu cho thấy việc sử dụng PCR giúp phát hiện thêm 18–30% các ca viêm phổi do Legionella. Tương tự, một nghiên cứu tại Ý cho thấy việc bổ sung xét nghiệm PCR bên cạnh UAT và nuôi cấy đã giúp tăng thêm 18% số ca bệnh do Legionella được chẩn đoán.

Tại châu Âu, việc sử dụng PCR trong chẩn đoán Legionella dường như vẫn còn rất hạn chế (dưới 10%) mặc dù phương pháp này có nhiều ưu điểm. Tuy nhiên, cùng với sự gia tăng sử dụng các bộ xét nghiệm PCR đa mồi có khả năng phát hiện đồng thời nhiều vi sinh vật, việc áp dụng PCR để phát hiện Legionella được kỳ vọng sẽ tăng lên trong chẩn đoán viêm phổi cộng đồng.  Một số bộ PCR được thiết kế chuyên biệt cho mẫu dịch rửa phế quản–phế nang, trong khi những bộ khác cho phép sử dụng trên các mẫu đường hô hấp trên như mẫu ngoáy mũi họng hoặc đờm.

Các kỹ thuật giải trình tự toàn bộ hệ gen đang được sử dụng ngày càng rộng rãi, phản ánh giá trị chẩn đoán cao, đồng thời chi phí cũng ngày càng hợp lý. Các nghiên cứu gần đây cũng cho thấy giá trị của các kỹ thuật giải trình tự toàn bộ hệ gen trong việc định danh vi sinh vật cũng như trong các nghiên cứu dịch tễ học.

1.3. Nuôi cấy

Nuôi cấy các mẫu bệnh phẩm đường hô hấp hiện vẫn được coi là tiêu chuẩn vàng trong chẩn đoán bệnh do Legionella, tuy nhiên đây là một xét nghiệm đòi hỏi chuyên môn cao và thời gian nuôi cấy kéo dài nhiều ngày trên các môi trường phức tạp. Legionella không phát triển trên các môi trường chuẩn thường được sử dụng trong các phòng xét nghiệm vi sinh, mà cần một môi trường đặc hiệu chứa chiết xuất nấm men và than hoạt tính (buffered charcoal yeast extract – BCYE). Tỉ lệ phân lập Legionella thành công cao hơn từ các mẫu đường hô hấp dưới so với các mẫu ngoáy mũi họng hoặc họng, và rất hiếm khi nuôi cấy dương tính từ các mẫu ngoài đường hô hấp.

Ưu điểm chính của phương pháp nuôi cấy là cho phép phân lập chủng vi khuẩn, từ đó có thể sử dụng cho kháng sinh đồ. Việc có được chủng vi khuẩn phân lập từ bệnh nhân để so sánh với các chủng môi trường là một trong những điểm then chốt trong điều tra dịch tễ học, giúp hiểu rõ sự lan truyền của bệnh do Legionella — do đó nuôi cấy có vai trò quan trọng trong chẩn đoán bệnh. Tuy nhiên, các nhược điểm của nuôi cấy bao gồm: thời gian thực hiện kéo dài (có thể lên tới 14 ngày), độ nhạy kém so với các kỹ thuật khác, khó thu thập bệnh phẩm, mẫu nuôi cấy thường từ từ đường hô hấp dưới. Một số hướng dẫn đã khuyến cáo thực hiện nuôi cấy Legionella ở bệnh nhân viêm phổi cộng đồng nặng hoặc khi nghi ngờ bệnh do Legionella dựa trên các đặc điểm lâm sàng hoặc dịch tễ. Ngoài ra, nuôi cấy Legionella nên được thực hiện thường quy trên các mẫu hô hấp xâm lấn hoặc ở những bệnh nhân có xét nghiệm kháng nguyên Legionella trong nước tiểu (UAT) dương tính.

2. Kết luận

Bệnh do Legionella tiếp tục là một thách thức quan trọng trong chẩn đoán và quản lý viêm phổi cộng đồng, đặc biệt ở các trường hợp nặng và có yếu tố nguy cơ. Mặc dù xét nghiệm phát hiện kháng nguyên Legionella pneumophila nhóm huyết thanh 1 trong nước tiểu (UAT) hiện vẫn là phương tiện chẩn đoán được sử dụng phổ biến nhất nhờ tính nhanh chóng, dễ thực hiện và giá trị tiên đoán dương cao, phương pháp này tồn tại những hạn chế đáng kể, nhất là khả năng bỏ sót các loài và nhóm huyết thanh Legionella không phải Lp1.

 Nuôi cấy vẫn giữ vai trò tiêu chuẩn vàng nhờ khả năng phân lập vi khuẩn, phục vụ kháng sinh đồ và điều tra dịch tễ học, song bị hạn chế bởi thời gian kéo dài và yêu cầu kỹ thuật cao. Trong khi đó, các kỹ thuật khuếch đại acid nucleic, đặc biệt là PCR, đang nổi lên như một công cụ đầy tiềm năng với độ nhạy cao, thời gian trả kết quả nhanh và khả năng phát hiện rộng nhiều loài Legionella. Việc kết hợp PCR với UAT và nuôi cấy đã được chứng minh là giúp gia tăng đáng kể tỷ lệ chẩn đoán.

3. Ứng dụng tại Bệnh viện Vinmec Times City

Hiện tại, bệnh viện Vinmec Times City đã triển khai thành công kỹ thuật PCR trong chẩn đoán các bệnh nhiễm trùng do Legionella, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực xét nghiệm vi sinh lâm sàng. Kỹ thuật này cho phép phát hiện nhanh, chính xác và có độ nhạy cao ADN của vi khuẩn Legionella spp. trực tiếp từ các mẫu bệnh phẩm đường hô hấp như đờm, dịch rửa phế quản – phế nang hoặc dịch hút nội khí quản.

 Việc áp dụng PCR đã giúp khắc phục đáng kể các hạn chế của xét nghiệm kháng nguyên nước tiểu, vốn chỉ phát hiện được L. pneumophila nhóm huyết thanh 1 và có thể cho kết quả âm tính giả trong các trường hợp nhiễm các loài hoặc nhóm huyết thanh khác. Nhờ đó, PCR đóng vai trò quan trọng trong việc chẩn đoán các ca bệnh không điển hình, các trường hợp viêm phổi nặng chưa rõ căn nguyên, cũng như ở bệnh nhân suy giảm miễn dịch. Một ưu điểm nổi bật của kỹ thuật này là thời gian trả kết quả nhanh, với kết quả có thể được cung cấp sau khoảng 4 giờ kể từ khi nhận mẫu. Điều này cho phép bác sĩ lâm sàng ra quyết định điều trị sớm và kịp thời, tối ưu hóa lựa chọn kháng sinh đặc hiệu, hạn chế việc sử dụng kháng sinh phổ rộng không cần thiết, từ đó góp phần giảm nguy cơ kháng kháng sinh và cải thiện tiên lượng cho người bệnh.

 Bên cạnh giá trị trong chẩn đoán và điều trị, việc triển khai PCR Legionella còn góp phần nâng cao năng lực giám sát dịch tễ học tại bệnh viện, hỗ trợ phát hiện sớm các ca bệnh đơn lẻ hoặc chùm ca bệnh, phục vụ công tác kiểm soát nhiễm khuẩn và phòng ngừa các đợt bùng phát liên quan đến Legionella trong môi trường bệnh viện. Tổng thể, đây là một bước tiến có ý nghĩa thực tiễn cao, góp phần nâng cao chất lượng chăm sóc và an toàn người bệnh.

Tài liệu tham khảo: 
Viasus D, Gaia V, Manzur-Barbur C, Carratalà J. Legionnaires’ Disease: Update on Diagnosis and Treatment. Infect Dis Ther. 2022 Jun;11(3):973-986. doi: 10.1007/s40121-022-00635-7. Epub 2022 May 3. PMID: 35505000; PMCID: PMC9124264.

Tác giả: BS Nguyễn Thị Hồng Nhi- BS Nội chung, Bệnh viện ĐKQT Vinmec Times City – lược dịch từ bài: Legionnaires’ Disease: Update on Diagnosis and Treatment

0