PPT Bugiani "II stage: from Von Pirquet to IGRA, the diagnosis of infection"
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III SESSIONE LA GARA DELLA RICERCA
II TAPPA: DA VON PIQUET AGLI IGRA, LA DIAGNOSI DI INFEZIONE M. BUGIANI
PATOGENESI
Different outcomes of infection with M tuberculosis, different T cell populations involved in protection, and major anti-mycobacterial effector mechanisms of macrophages.
Kaufmann S H E Ann Rheum Dis 2002;61:ii54-ii58
©2002 by BMJ Publishing Group Ltd and European League Against Rheumatism
STORIA NATURALE DELLA TB
Exposure Subclinical Infection
Infectious Tuberculosis
Non-infectious Tuberculosis
Death
• Prevalence of infectious cases • Duration of illness • Intensity, frequency and duration of contact
Largely exogenous • Particles/volume x exposure time • Production of infectious droplets • Clearance of air • Extent of exposure
Largely endogenous Innate resistance Performance of cell-mediated immunity Re-infection Strain virulence
Form and site of TB Age Patient’s susceptibility Delay in diagnosis
R F
R F R F
R F
Modello epidemiologico TB
PRIMA DI VON PIRQUET
Jenner Pasteur Koch 1890
• Cavie venute a contatto con MT viventi o morti acquisivano resistenza a nuova infezione (fenomeno di Koch)
• Uso di filtrato sterile di coltura di MT (vecchia tubercolina -OT) • Immunità ritardata • USO A SCOPO TERAPEUTICO
Eber, Pearson1890 : uso di OT nel bestiame
• identifica infezione TB non clinicamente evidente
HISTORY
Robert Koch 1890: TB remedy Clemen von Pirquet 1890s: TB immunity Seibert 1930s: PPD
LA TUBERCOLINA
Tuberculin is an extract of tubercle bacilli
USO DIAGNOSTICO 1907 Clemens von Pirquet
comparsa precoce del nodulo nel fenomeno di Koch
allergia batterica ( ipersensibilità ai componenti del MT)
prima prova diagnostica della tubercolosi
Clemens Freiherr von Pirquet, Klinische Studien über Vakzination und vakzinale Allergie. Leipzig–Wien : F. Deuticke, 1907
^ "Kutane und konjunktivale Tuberkulinreaktionen". In: Handbuch d. Technik und Method. der Immunitätsforschung, 1st supplementary volume, Jena 1911
REAZIONE DI VON PIRQUET R e a z i o n e c u t a n e a r i t a r d a t a caratterizzata dall'insorgenza di un'area arrossata e in rilievo che segue, a distanza di 24-48 ore, l'applicazione di una goccia di soluzione della vecchia tubercolina sulla pelle lievemente scarificata
Delayed-type hypersensitivity (DTH) (e.g., tuberculin skin test)
TH1 from a previous immunization (memory)
METODI DI SOMMINISTRAZIONE
Patch test Test percutaneo Test congiuntivale Test sottocutaneo 1908 Mantoux : Intradermoreazione
• Dose certa • Lettura quantitativa (mm)
MIGLIORARE IL TEST ……… Sostanza (Siebert (1934)
Tuberculin is an extract of tubercle bacilli • Molta ricerca fino agli anni 50 dedicata agli effetti terapeutici
• PPD-s (purified protein derivative) • Maggiore specificità • Assenza di capacità sensibilizzante
DOSE
• Da 1 a 250 TU CUT-OFF diagnostico
• 5, 10, 15 mm
DOSI
Cumulative Percentage of Children Reacting to Increasing Doses of Tuberculin, Among Healthy Children and Tuberculosis Patients
Dose of tuberculin (mg)
Per
cen
t rea
ctin
g
0
20
40
60
80
100 Tuberculosis patients
Furcolow ML, et al. Public Health Rep 1941;56:1082-1100
5 TU PPD-S
Healthy children
10 -9 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 0
DISTRIBUZIONE DELLE RISPOSTE Distribution of Reaction Sizes to 5 TU Tuberculin PPD-S
in 5,544 Tuberculosis Patients, United States
Induration (mm) 0 5 10 15 20 25 30
Per
cen
t rea
ctin
g
0
5
10
15
20
Edwards LB, et al. Am Rev Respir Dis 1969;99(4, part 2 of 2):1-132
SPECIFICITA’ Tuberculin Skin Test Reaction Size Distribution
in Two Tuberculin Surveys, Korea 1965 and 1995
0 5 10 15 20 25 30
Frac
tion
reac
ting
0.00
0.02
0.04
0.06 1965
Induration (mm) 0 5 10 15 20 25 30
Frac
tion
reac
ting
0.00
0.02
0.04
0.06 1995
Korean Institute of Tuberculosis 1966:1-181 Korean National Tuberculosis Institute 1996:1-180
IL CUT-OFF
Induration (mm) 0 5 10 15 20 25 30 35
Frac
tion
reac
ting
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
Frequency Distributions of Tuberculin Skin Test Reaction Sizes in Surveys in Tanzania and Djibouti
0 5 10 15 20 25 30 35 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
Djibouti
Tanzania
Styblo K. TSRU Progress Report 1998;1:31-66 Data courtesy Djibouti: Trébucq A, IUATLD, 1995
VACCINAZIONE CON BCG Distribution of Tuberculin Skin Test Reactions 2 1/2 Months to
4 to 5 Years After BCG Vaccination in Madras and in Puerto Rico
Induration (mm) 0 5 10 15 20 25 30
Per
cen
t rea
ctin
g
0
10
20
30
Tuberculosis Prevention Trial, Madras. Indian J Med Res 1980;72(suppl):1-74
At 4 years
At 2 1/2 months
Induration (mm) 0 5 10 15 20 25 30
0
10
20
Chingleput
Puerto Rico
Comstock GW, et al. Am J Public Health 1974;64:283-91
At 4 to 5 years
EFFETTO DEL TEMPO DI LETTURA
0 150
70%
80%
90%
100%
24 48 72 96 120 Ore dall’inoculo
Spec Sens
Menzies chp. 12 in Reichman 2000
24 vs 48 ore (GS) 71% sensibilità; 81% specificità
0 2 4 6 8
10 12 14 16 18 20
5 10 15 20 25 Reazione PPD (mm)
N. c
asi d
i TB
nel
follo
w-u
p
CORRELAZIONE TRA REAZIONE CUTANEA AL PPD E RISCHIO DI SVILUPPARE TB ATTIVA
Rischio di tubercolosi dopo l’infezione
Horsburgh CR, NEJM 2004;350:2060-7
USO LONGITUDINALE Variazioni somministrazione, lettura, casuali
• 2/3 mm (5 mm =1.96 sd) Boosting (Richiamo di immunità in assenza di nuova infezione)
• Rischio TB < 0,05% • Fino a 2 anni dal I test • 1-10% (dipende da NTM e BCG) • 90% < 10 mm
Conversione (nuova infezione)
• Rischio TB > 5% anno
• Incremento di 10 mm (5 mm in CT) se il precedente <10 mm
FOLLOW.UP
Una volta positivo =sempre positivo ?
Una volta documentato positivo non è più utile
LIMITI DEL TST (MANTOUX TEST) Somministrazione e LETTURA
• Personale addestrato • Ritorno del testato
• Non ritorni >30%. Chaisson et al 1996, Serwint et al 1997, Malotte et al 1999, Tanke et al 1994
Soggettività e variabilità • Interpretazione stratificata per livello di rischio (5,10, 15 mm).
• NTM e BCG. Huebner et al 1993, Lalvani et al 2001, Delgado et al 2002 • Cross reactività con BCG
• >10% falsi + per BCG; 10% NTM +, di cui 30% con TST +. Margileth 1994, Huebner et al 1993, Von Reyn et al 2001
• Variazione PPD tra produttori e batch • Villarino et al 2000, Chaparas et al 1985
Riproducibilità scarsa • Kendig et al 1998
Boosting– • Test ripetuti danno falsi positivi (Conversioni)(BCG)
Poco sensibile in TB attiva • 20 to 40% of active TB patients are TST negative.Pathan et al 2000, Fietta et al 1985, ATS/CDC
Diagnostic guidelines
Anergia & HIV • > 50% di coinfettati TB/HIV sono TST -
MODERNE MISURE DIAGNOSTICHE PER TB: IFN- Γ IN VITRO Purified lymphocyte techniques
• PBMC culture
• Flow cytometry
• Elispot
Whole blood culture
• QuantiFERON
• Diluted whole blood
IN VIVO AND IN VITRO DIAGNOSTIC TESTS
Antigen"presenting"
cell"
Memory"T-cell"
Presentation of"mycobacterial antigens"
IFN-γ"
IFN-γ"
IL-8, etc."
IL-8, etc."
TNF-α"
TNF-α"
Andersen P, et al. Lancet 2000;356:1099"
IGRA
ELISPOT • T-Spot
WHOLE BLOOD CULTURE • PPD • QuantiFERON)
• Quantiferon • Quantiferon-Gold • Quantiferon –Golf in Tube
SPECIE SPECIFICITÀ DI ESAT-6 E CFP-10 (TB7.7 IN TUBE)
Environmental strains
Antigens
ESAT CFP
M abcessus
-
-
M avium
-
-
M branderi
-
-
M celatum
-
-
M chelonae
-
-
M fortuitum
-
-
M gordonii
-
-
M intracellulare
-
-
M kansasii
+
+
M malmoense
-
-
M marinum
+
+
M oenavense
-
-
M scrofulaceum
-
-
M smegmatis
-
-
M szulgai
+
+
M terrae
-
-
M vaccae
-
-
M xenopi
-
-
TB Complex
Antigens
ESAT
CFP
M tuberculosis
+
+
M africanum
+
+
M bovis
+
+
BCG substrain
gothenburg
-
-
moreau
-
-
tice
-
-
tokyo
-
-
danish
-
-
glaxo
-
-
montreal
-
-
pasteur
-
-
EFFETTO DELLA VICINANZA
Effetto della vicinanza
-5
0
5
10
15
20
25
30
4 3 2 1 4 3 2 1
ESAT6 PPD
Test/Distanza
OR
Ewer K, et al. . Lancet 2003; 361: 1168-73
VALORE PREDITTIVO VERSO SVILUPPO DI TBA
• Doherty et al (JCM 2002) • 2-year follow up of 24 household contacts in Ethiopia
RR TBA with 95% CI vs Test +
0
1
2
3
4
5
6
ESAT6 PPD
Clinical Organismo presente
T-cell
Mantoux IFN- γ
TB guarita No M Pos Neg ?
TB attiva Si E Pos Pos
LTBI Si E Pos Pos
BCG Vac No M Pos/Neg Neg
Esposizione a NTM
? NTM M +/ -E Pos (?) Neg
Mantoux vs test IFN-γ
VANTAGGI OPERATIVI DI TEST IFΓ Specificità è Riduce trattamenti inutili
Da studiare l’impatto
Non necessita di una visita di ritorno per la lettura del test
Personale ?
Resta la necessità di comunicare i risultati (counceling)
Minore variabilità nell’esecuzione e nella lettura dei risultati
Da studiare
Standardizzazione per quanto riguarda i reagenti
In sviluppo
Nessun rischio di possibili effetti collaterali sistemici
Vero
Non è affetto da effetti di potenziamento (booster).
Vero
SVANTAGGI OPERATIVI IGRA Il campione di sangue deve essere processato in temi rapidi Costi elevati
• QF tube 30 € per test Elevata massa critica di test per una ragionevole economia di scala, con possibile ritardo nell’esame e nei provvedimenti conseguenti Necessita di un laboratorio con attrezzatura minima Rischio per prelievi ematici in popolazioni con elevato rischio di infezione HIV e da HBsB e C
• Rifiuto del prelievo da parte di gruppi di soggetti a rischio
% REVERSIONI PER CUT-OFF
0%
5%
10%
15%
20%
25%
5 mm/.35 10 mm/.7
15 mm/1
24%
8%
3%
10%
5%
2%
QFTB TST
TEST SERIALI
UNA VOLTA POSITIVO SEMPRE POSITIVO ?
NON E’ UTILE RIPETERE
KEY QUESTIONS What are appropriate cut-off points for different groups? What is the normal variation in T-cell responses? What is the risk of active disease in those with positive and negative IGRA results? How does this relate to risk associated with positive TST? Is there a cut-off point that will predict incipient active TB? How should conversions and reversions be defined (incrementally), and how often do they occur?
Pai, M et al, Lancet Infect Dis 2007; 7: 428-38
CDC 2010
PROBLEMI APERTI
Infezione TB o TB latente • persistenza di micobatteri della tubercolosi nell’organismo
in assenza di evidenza clinica, batteriologica e radiologica di malattia tubercolare
L’assenza di GOLD standard non permette di valutare sensibilità e specificità verso la VERA CONDIZIONE DA CERCARE E TRATTARE
Specificità e VP+ dei test verosimilmente molto più bassa di quanto stimato
IL TEST TUBERCOLINICO (E GLI IGRA) E’ UN TEST NON UNA CONDIZIONE
PROBLEMI APERTI Che cosa cerchiamo ? Infezione TB o TB latente
• persistenza di micobatteri della tubercolosi nell’organismo in assenza di evidenza clinica, batteriologica e radiologica di malattia tubercolare
Che cosa misuriamo ?
• persistente risposta delle cellule T specifiche per i micobatteri in assenza di evidenza clinica di malattia tubercolare
All Theories of memory cell development would suggest that memory T cell formation is a function of withdrawal of antigen (Kaech et al 2002)
?????????????
CAMBIAMENTI CON IL TRATTAMENTO
Ø Modello 1: • Il trattamento eradica l’antigene
è Riduzione IFγ Ø Modello 2
§ Il trattamento stimola l’immunità è Aumento IFγ
Ø Modello 3: Nessun effetto
• LA RISPOSTA AI TEST DOPO L’ERADICAZIONE DELL’ANTIGENE SCOMPARE • IN TEMPI NON NOTI (anni) • IN UNA PROPORZIONE NON DETERMINATA DI SOGGETTI
LATENT TUBERCULOSIS INFECTION OR LASTING IMMUNE RESPONSES TO M. TUBERCULOSIS?
• Latency, as assayed by TST and IGRA, is a: • state of persistent mycobacteria-specific T-cell
responses in the absence of clinical evidence for tuberculosis disease (A).
• Whether latent tuberculosis infection depends on the presence of living mycobacteria is presently unclear ( A).
• The tuberculin skin test and IGRAs measures: • “lasting tuberculosis immune responses” • not “latent tuberculosis infection” (A). • can not discriminate active from latent infection (A).
Mack, U., et al. (2009). TBNET consensus statement." Eur Respir J 33(5): 956-973
NUOVI TEST
DIRETTI Identificazione dei micobatteri quiescenti
(GOLD STANDARD) INDIRETTI
Isolamento di AG (o relazioni tra risposte ai diversi AG) specifici per la latenza
M.Bugiani
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GRAZIE PER L’ATTENZIONE
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