HIV感染诊断和监测的实验室分析

更新:2020年6月23日
  • 作者:Philip A Chan,医学博士,硕士;主编:约翰·巴特利特医学博士更多…
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概述

概述

艾滋病毒感染是通过筛查和确认测试相结合的方法诊断的。较新的艾滋病毒诊断测试包括结合抗体和抗原分析,导致更早发现艾滋病毒感染。诊断急性艾滋病毒感染(即在艾滋病毒抗体形成之前,基于抗体的艾滋病毒检测结果可能假阴性的时期)仍然是一项挑战。

在治疗期间,监测应答是至关重要的,无论是在免疫重建和病毒复制方面。治疗失败可能是由于病毒中出现耐药性突变。一些突变导致对多种抗逆转录病毒药物或整个药物类别的耐药性。特殊的检测包括基因型或表型的抗逆转录病毒耐药检测,HLA-B*5701(与阿巴卡韦过敏性相关)的基因检测,以及马拉威克的病毒亲和性检测(即CCR5)。

此外,对其他性传播疾病(性病;梅毒淋病,衣原体对于艾滋病毒感染者和艾滋病毒阴性但有感染风险的人来说,是有保障的。

艾滋病毒/艾滋病继续影响世界各地的人们。 [1]最近在治疗和预防艾滋病毒感染方面取得的进展为结束艾滋病毒流行提供了必要的工具。早期诊断和治疗艾滋病毒感染并随后抑制病毒是艾滋病毒预防工作的基石。用抗逆转录病毒药物和病毒抑制治疗艾滋病毒感染可防止病毒传播给他人。 [23.]此外,通过每日服用抗逆转录病毒药物进行暴露前预防(PrEP)可预防艾滋病毒感染。 [4.]这些方法在一起具有显着解决艾滋病毒流行病的潜力。

有效应对艾滋病毒流行的挑战包括获得艾滋病毒检测和早期诊断,长期无症状感染期,在此期间病毒可传播给他人,以及通过及时的抗逆转录病毒治疗实现病毒抑制。所有这些都在一定程度上依赖于实验室测试。几种实验室方法用于诊断和管理艾滋病毒感染,医疗提供者应了解这些方法的可用性、效用和局限性。

有关HIV感染管理的其他讨论,请参见爱滋病病毒感染与爱滋病儿科艾滋病毒感染,艾滋病毒感染的抗逆转录病毒治疗

下一个:

诊断艾滋病病毒化验

HIV感染的一个关键特征是在严重免疫缺陷之前发生的延长临床潜伏期。 [5.6.7.8.9.]在此期间,这是高度变化的,但通常从初始感染时持续几年,个体可能表现出几年或没有症状,但仍然能够将感染传染给他人。早期检测对于最大限度地减少这些风险非常重要。

随着时间的推移,艾滋病毒感染的准确诊断不断发展,历史上依赖于HIV-1或HIV-2感染特异性抗体的检测。HIV感染后,抗体产生之前的这段时间是抗体检测结果可能为阴性的“窗口期”。较新的第四代艾滋病毒检测结合了抗体和抗原检测。这些联合免疫分析可以更早地检测到HIV,因为它们可以检测到HIV-1和HIV-2抗体,以及HIV-1 p24抗原。 [10]p24抗原是一种病毒衣壳蛋白,在感染早期出现,在HIV抗体形成之前。

重要的是,临床医生应该意识到HIV检测应该包括针对HIV-1和HIV-2的检测。世界上大多数艾滋病毒感染是由HIV-1引起的。西非个人或有西非性伴侣的人应考虑携带艾滋病毒-2。一些HIV抗体测试只针对HIV-1抗体。对于HIV-1阴性或检测结果不确定的有临床证据的HIV感染患者,也应考虑HIV-2。监测HIV-2感染是困难的,因为现有的病毒载量检测是针对HIV-1的。

对抗原/抗体组合免疫测定作出反应的标本应经过不同的基于抗体的免疫测定的确认测试,以区分HIV-1和HIV-2抗体。由于HIV感染是终身,阳性血清学结果反映了电流而不是清除感染。如果抗体免疫测定是非反应性或不确定的,则应进行HIV病毒载荷测试(这可能是定量的或定性的)。阳性HIV病毒载量表明急性艾滋病毒感染。重要的是,病毒载荷试验通常仅针对HIV-1感染特异性。如果HIV病毒负载测试是非反应性的,并且HIV-1和HIV-2抗体免疫测定结果是阴性或不确定的,则初始抗原/抗体组合免疫测定结果可能是假阳性的。保证重复测试,以及对HIV-2测试的考虑。艾滋病毒感染早期阶段的个体,包括急性感染,通常具有更高水平的病毒血症和更大的艾滋病毒传播风险。 [101112]

被诊断患有艾滋病毒的个人应在进入医疗护理和开始治疗时进行额外的实验室检测(见下文)。其他的实验室检测包括艾滋病毒载量、CD4细胞计数和抗逆转录病毒耐药性检测,使临床医生能够确定感染阶段并决定适当的治疗方案。

快速筛查艾滋病毒

目前有几种即时护理的艾滋病毒快速检测方法。目前,根据使用的检测试剂盒,可以对全血、血清、尿液或唾液进行快速艾滋病毒检测。 [1314]美国食品和药物管理局(FDA)已经豁免了一些检测,这意味着将这些检测用于临床目的不需要详细的培训或实验室验证。Orasure Oraquick HIV-1/2家庭HIV检测试剂盒是一种快速的HIV检测试剂盒,在美国的药店和其他零售商可以获得批准,个人可以购买用于自我检测。它在20分钟内提供结果。

假阳性HIV测试结果

尽管大多数现代艾滋病毒筛查试验显示出极好的敏感性和特异性,但它们有可能产生假阳性结果。有几个已知的导致艾滋病毒检测结果假阳性的原因(见下文)。因此,所有筛查结果呈阳性或不确定的患者都必须进行确认性检测。

假阳性的原因包括:

  • 与测试本身相关的技术问题(例如,标本混合,误解)
  • 曾参与艾滋病毒疫苗接种研究(目前没有有效的艾滋病毒疫苗)
  • eb病毒感染
  • 怀孕
  • 注射免疫球蛋白
  • 高胆红素血
  • 自身免疫疾病
  • 最近的疫苗接种(如流感疫苗)

艾滋病毒病毒载荷测试

HIV病毒载量测试是用来测量一毫升血液中HIV病毒的拷贝数。作为一种逆转录病毒,HIV病毒有一个RNA基因组,HIV病毒载量测试评估的是病毒本身,而不是抗体。病毒RNA基因组是通过实时聚合酶链反应(RT-PCR)检测的,一般情况下是非常敏感的。成人HIV病毒检测偶尔会出现假阳性结果。艾滋病毒载量检测用于监测艾滋病毒感染者对抗逆转录病毒治疗的反应。对于疑似急性艾滋病毒感染病例(存在流感样症状、艾滋病毒感染风险和艾滋病毒抗体检测结果阴性),可进行病毒载量检测。

病毒文化

病毒培养是可能的,但劳动强度大,需要专门的实验室设备和培训(生物安全3级控制设施),可能需要几天到几周的时间返回结果。它在常规临床诊断中没有作用。

新生儿诊断

艾滋病毒抗体检测,包括较新的联合抗原/抗体免疫检测,对诊断新生儿艾滋病毒感染没有帮助,因为在妊娠晚期经胎盘转移抗体会导致感染艾滋病毒的母亲所生婴儿的结果呈阳性。病毒载量测定(核酸检测)可用于诊断婴儿艾滋病毒感染。 [15]

初次检测应在出生后尽快进行,而且,由于传播通常发生在分娩时,需要反复阴性结果以排除感染。对暴露于围产期艾滋病毒的婴儿进行病毒学检测的时间表取决于传播风险。如果母亲从事医疗护理,接受了充分的产前服务,并且没有检测到病毒载量,则婴儿的风险较低。母亲没有得到充分的产前护理、检测到艾滋病毒载量或在怀孕期间被诊断为艾滋病毒感染的婴儿被视为高危婴儿。

确定排除艾滋病毒感染需要两次或两次以上的病毒载量测试结果为阴性,一次在1个月大时进行,另一次在4个月大时进行,或在6个月或更大时进行两次抗体测试结果为阴性。值得注意的是,母亲的HIV抗体可以持续到12个月以上,所以即使DNA PCR结果为阴性,最终的证据也可能会延迟。几乎所有的婴儿在12-18个月时就会失去母体抗体。 [15]

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HIV疾病管理的分析

艾滋病毒感染护理和管理的关键是早期抗逆转录病毒治疗。无论免疫状态或CD4细胞计数如何,都应开始治疗。有效的艾滋病毒治疗通常包括三种抗逆转录病毒药物(见艾滋病毒感染的抗逆转录病毒治疗).坚持抗逆转录病毒药物是至关重要的,因为不佳的坚持可能导致耐药突变的发展。早期抗逆转录病毒药物有冗长的剂量安排(即,需要一天服用多次),许多药物有显著的副作用。随着时间的推移,抗逆转录病毒药物已经进化,现在明显更有效,耐受性更好。现在有许多单片疗法(一粒药中含有多种抗逆转录病毒药物)。不太熟悉艾滋病毒感染治疗的临床医生应该仔细审查药物治疗方案,因为抗逆转录病毒药物有许多不同的组合药丸和商品/通用名称。

HIV感染患者的实验室检测通常包括CD4细胞计数(免疫功能的标志)和HIV病毒载量检测。在治疗过程中,HIV病毒载量不应被检测到。无论CD4细胞数量或病毒载量如何,开始抗逆转录病毒治疗都是必要的。在非常罕见的情况下,一个人可能感染了艾滋病毒,但未经治疗就无法检测到病毒载量。这些人被贴上了“精英控制者”的标签,抗逆转录病毒治疗对这些人的益处尚不清楚。然而,所有其他艾滋病毒感染者应尽快开始抗逆转录病毒药物治疗。迅速开始治疗可降低与艾滋病毒感染有关的发病和死亡风险,并防止病毒的进一步传播。

坚持治疗是预防耐药性的最终关键。 [16]特定于艾滋病毒特异性测试如下。

CD4细胞计数

HIV对带有CD4表面蛋白的细胞有一种特殊的亲和性,它与gp120包膜糖蛋白结合。表面含有CD4的细胞包括巨噬细胞、大脑中的胶质细胞、t辅助细胞和t调节细胞。巨噬细胞是长期存在的HIV前病毒宿主,这使得根除艾滋病毒几乎是不可能的。神经胶质细胞的丧失被认为与艾滋病相关的脑病有关。 [17]

CD4细胞通过许多机制消失。HIV本身对T细胞有直接的细胞毒性,但细胞死亡也作为自然免疫反应和细胞激活的一部分发生,这与任何慢性感染有关。然而,在艾滋病毒的情况下,胸腺中的t细胞替换会受到不利影响,因此t细胞的增加并不能通过相应的产量增加来补偿。

在完全理解这些机制之前,很明显,艾滋病的特征是CD4细胞的特异性损失。CD8细胞相对施加,导致通常的CD4 / CD8比率的逆转。

由于CD4细胞的损失,免疫系统的一些区域受到影响。由于缺乏t细胞的帮助,细胞CD8反应和体液抗体反应都不太有效。CD8细胞毒性T细胞不太可能对抗原产生反应,无论是先前产生的阳性反应还是新的靶点。

相反,B细胞倾向于产生过多的IgG,导致高γ球蛋白血症,但这种抗体的特异性较差,这导致抗体介导的整体保护受损。最终,如果不进行治疗,免疫功能障碍会发展到危及生命的机会性感染(OIs)。

CD4细胞可以很容易地用流式细胞仪测量,使用标记CD4和其他t细胞标记物(如CD3)的特异性抗体。通常,CD4计数是完整淋巴细胞亚群分析的一部分,给出CD4和CD8细胞、B细胞和自然杀伤(NK)细胞的百分比和绝对值。CD4细胞绝对数量和CD4细胞百分比之间的不一致程度在合并活动性丙型肝炎病毒并有更晚期肝病的艾滋病毒感染者中是最大的。 [18]

在成人中,CD4细胞的绝对数量是最重要的。计数低于200细胞/µL与OIs的相对风险增加有关。 [1920.]

1993年,疾病控制和预防中心(CDC)将CD4细胞计数低于200细胞/μL作为艾滋病的特定监测定义。在1993年之前,只有当在感染艾滋病毒的患者中发生OI时,才能诊断艾滋病。这种变化更准确地表示具有最高风险的人和死亡的人。早期治疗指南使用该水平作为应开始治疗的点,但几种观察(及以后,正式的临床试验)促使截止转变。

等待启动抗逆转录病毒治疗直到它们的CD4计数低于350 /μL的个体不太可能对CD4细胞数具有显着改善,并且它们减少了其免疫曲目的重建(即,其免疫系统可以响应的抗原)寿命越短。预处理CD4计数可能具有预测即使在启动抗逆转录病毒治疗后预测死亡风险。 [21]目前的指南建议无论CD4细胞数量如何,都应立即开始抗逆转录病毒治疗。 [1622232425262728]

在儿童,特别是婴儿中,CD4细胞计数和百分比可能不能准确反映当前免疫功能障碍的风险。未感染艾滋病毒的健康婴儿的CD4细胞计数和百分比高于艾滋病毒阴性的健康成人。到5岁时,价值观下降到成年人的水平。目前的儿科指南建议使用绝对CD4细胞计数来监测儿童的免疫状态和疾病进展。 [152930.]

在未接受治疗的个体中,CD4细胞数量会随着时间的推移而下降,而且可能会随着时间的推移而自然变化。检测CD4细胞计数对诊断和定期检测很重要,因为它提供了有关免疫功能的信息。CD4细胞计数指导临床医生确定对OIs进行预防性治疗的必要性。建议在治疗开始时、治疗开始后三个月监测CD4细胞计数,然后根据临床状况每3-12个月监测一次。一旦患者在治疗中稳定下来并抑制了艾滋病毒载量,就没有必要经常监测CD4细胞计数。目前的指南建议,对于接受抗逆转录病毒治疗至少两年、病毒载量无法检测、CD4细胞计数为500/µL或更多的患者,应每年(或选择性地)进行CD4细胞计数。一般来说,艾滋病毒载量检测可以更好地衡量耐药性和不遵守治疗的情况。 [163132]

艾滋病毒病毒载荷测试

在抗逆转录病毒治疗的患者中,HIV病毒载荷是治疗反应最重要的标志物。所有患者应在诊断和定期测量其病毒载量。抗逆转录病毒治疗患者中增加或可检测到的病毒载量表明不正常(最常见)或耐药性的发展。

HIV病毒的复制主要发生在淋巴组织,但在受感染的个体中可以检测到高水平的病毒血症。早期研究表明,病毒血症在“设定值”(即急性感染后,但明显的免疫功能下降之前)的水平与CD4细胞损失率有关,因此与艾滋病和死亡的时间有关。 [1920.]一个类比是,如果CD4细胞计数可以被认为是一列火车离终点的距离,那么病毒载量就是一列火车运行速度的衡量标准。

病毒载荷可以被认为是周循环中病毒RNA基因组的定量测量。最常见的测定涉及逆转录转录转化病毒RNA(易于普遍存在的RNases容易地破坏)以更容易操纵的DNA。逆转转录后,实验室使用已经开发的各种扩增技术之一来提供DNA的定量测量。 [33]大多数依赖于某种形式的核酸扩增,如聚合酶链反应(PCR)。将已知浓度扩增靶点的内部标准与患者标本进行比较,以便提供病毒载量的定量。由于核酸扩增技术非常敏感,因此避免实验室样本受到污染是至关重要的。病毒载量的定量分析在临床管理中不仅很重要,而且定性的病毒载量试验也被用于献血。

对治疗的最佳反应是病毒载荷对未检测水平的降低(对于大多数测定,这相当于小于20拷贝/ mL的水平,但这可能会有所不同)。偶尔会出现“昙花一现”;这些通常低于400份/ mL,并且没有预测病毒学衰竭。 [34]为了监测治疗,病毒学失效被定义为确认的病毒载量超过200拷贝/mL。 [16]一般而言,应每3-6个月对艾滋病毒感染者进行一次艾滋病毒载量检测。

耐药性检测

当抗逆转录病毒药物作为单一药物使用时,艾滋病毒会迅速产生耐药性,但即使是联合治疗也会出现耐药性。此外,从已经接受治疗的个体传播艾滋病毒可能导致耐药性病毒出现,即使是在未接受治疗的个体。因此,许多专家建议在开始治疗前进行耐药性测试。然而,这些检测的最大用途是管理已确诊患有艾滋病毒疾病的病人。

检测艾滋病毒抗逆转录病毒耐药性主要有两种方法:基因型检测和表型检测。两者都是在专业实验室进行的。

基因型检测依赖于这样一个事实,即许多耐药突变已经从体外研究或艾滋病毒治疗失败的临床患者队列中得到了很好的描述和特征。 [35]对基因组靶区进行扩增和测序可以同时快速检测几种抗逆转录病毒药物可能的耐药性突变。

基因型测试的主要局限性是必须存在足够的病毒进行测试。在低病毒载荷的存在下不能进行电阻测试。只能测试已知赋予耐药性的那些突变。此外,可能在病毒假型的混合群体中错过低水平抗性的存在,这种情况通常存在于感染艾滋病毒的人。通常,预计该亚贫困将在接受治疗的压力面上扩展,后来的测试应该检测到它。

表型测试是通过实际的病毒培养进行的,测试病毒在抗逆转录病毒药物存在的情况下复制的能力。它也依赖于有足够的病毒存在来进行测试,并且由于它是更加劳动密集型而受到限制。然而,它可能更善于检测抗性和敏感伪种的混合种群。

耐药检测是选择抗逆转录病毒疗法的重要组成部分,在监测治疗反应时可能很有用。然而,在等待耐药性检测结果时不应延误治疗。抗逆转录病毒方案可在诊断时开始,并可根据需要修改方案。 [1636]

HLA-B * 5701测试

Abacavir是一种核苷类似物逆转录酶抑制剂,在2%-9%的患者中与严重超敏反应相关,其中HLA-B*5701阳性的患者风险最大。这种反应可能是致命的。因此,在开始阿巴卡韦治疗之前,应进行HLA-B*5701的特异性基因检测。

CCR5营养性测试

除CD4之外,HIV还需要另外的COLT-RENCEST用于细胞入学。HIV使用的共同受体取决于细胞类型:对于CD4细胞,它是CXCR4;对于巨噬细胞,它是CCR5。早期感染,HIV几乎完全使用CCR5共同受体,但是,在许多人中,存在转变为使用CXCR4等替代受体。这种转变对选择抗逆转录病毒方案具有重要意义。Maraviroc是一种融合抑制剂,可以阻断与CCR5共受体的结合。在开始马拉韦roc治疗之前,应进行病毒嗜性试验,以确定不存在cxcr4营养或双营养菌株,因为这些将很快被选择,使治疗无效。相反,融合抑制剂enfuvirtide作用于gp41病毒蛋白。该药物对CCR5、CXCR4和HIV-1双营养菌株有活性。 [37]

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