Archiv "Stellenwert der Multiplex-PCR bei Atemwegsinfektionen im Kindesalter" (19.09.2014)

(1)

ÜBERSICHTSARBEIT

Stellenwert der Multiplex-PCR bei Atemwegsinfektionen im Kindesalter

Jens Christian Krause, Marcus Panning, Hartmut Hengel, Philipp Henneke

ZUSAMMENFASSUNG

Hintergrund: Klein- und Grundschulkinder ohne besonderes Risiko erleiden drei bis zehn fieberhafte Atemwegsinfektionen pro Jahr. Die meisten dieser Infek- tionen sind viraler Genese und verlaufen selbstlimitierend. Die Abgrenzung zu bakteriellen Infektionen ist jedoch oft schwierig. Der Nachweis von Viren in respiratorischen Sekreten per Multiplex-PCR (PCR, Polymerasekettenreaktion) ist daher potenziell von großem Nutzen, insbesondere um eine unnötige Antibioti- katherapie zu vermeiden.

Methode: Die Arbeit basiert auf einer selektiven Literaturrecherche und den Er- gebnissen eigener Untersuchungen.

Ergebnisse: Mit der Multiplex-PCR steht ein hochempfindliches und -spezifi- sches Nachweisverfahren für virale Nukleinsäuren in respiratorischen Sekreten zur Verfügung. Der PCR-Nachweis von respiratorischer Synzytialvirus-, huma- ner Metapneumovirus-, Parainfluenzavirus- oder Influenzavirus-RNA belegt meist eine akute Infektion durch diese Erreger und ist damit klinisch wegwei- send. Nukleinsäuren von Adeno-, Boca-, Rhino- oder Coronaviren können hingegen auch bei asymptomatischen Menschen nachgewiesen werden, vermutlich infolge zurückliegender oder subklinischer Infektionen sowie bei banalen Infektionen der oberen Luftwege. Insbesondere bei Kindern können wegen der Infekthäufigkeit in den Wintermonaten akute von zurückliegenden Infektionen nicht sicher unterschieden werden. Bislang konnte nicht gezeigt werden, dass durch Anwendung von Multiplex-PCR die Hospitalisierungsdauer von Kindern, die Antibiotikanutzung oder die Kosten reduziert werden.

Schlussfolgerung: Der Nachweis viraler Nukleinsäuren bildet bei Kindern mit schwer verlaufenden Atemwegsinfektionen einen wichtigen diagnostischen Baustein. Um das Potenzial dieser hochempfindlichen Diagnostik zur gezielten Therapiesteuerung auszuschöpfen, ist es notwendig, primäre Virusinfektionen von bakteriellen Superinfektionen unterscheiden zu können.

►Zitierweise

Krause JC, Panning M, Hengel H, Henneke P: The role of multiplex PCR in respiratory tract infections in children. Dtsch Arztebl Int 2014; 111: 639–45.

DOI: 10.3238/arztebl.2014.0639

A

temwegsinfektionen sind ein häufiges Problem in der ersten Lebensdekade. Die Jahresprävalenz von Atemwegsinfektionen beträgt bei einem ansonsten gesun- den dreijährigen Kind etwa drei bis zehn Infektionen (1–3). Obwohl unter Pädiatern und Allgemeinmedizinern generell akzeptiert ist, dass die meisten dieser Atemwegs- infektionen viraler Genese und selbstlimitierend sind, ist der Antibiotikaverbrauch bei dieser Indikation in Deutsch- land hoch. In einem Zeitraum von 12 Monaten nimmt mehr als ein Drittel aller Kinder und Jugendlichen unter 15 Jahren Antibiotika ein (4). Die häufigsten Erreger bakterieller Pneumonien im Kindesalter – Pneumokokken und Haemophilus influenzae – gehören zur nasopharyngealen Schleimhautflora gesunder Kinder (5). Gleichzei- tig ist der Nachweis einer Virusinfektion mit traditionellen Methoden, nämlich Viruskulturen, direkten Immunfluo- reszenztests und Antigen-Schnelltests, in vielen Fällen zu aufwendig beziehungsweise zu unsicher: Direkte Immun- fluoreszenztests und Antigen-Schnelltests liefern Ergeb- nisse innerhalb von wenigen Stunden, sie sind aber zum Teil wenig sensitiv und spezifisch und nur für wenige Vi- ren verfügbar (6). Serologische Untersuchungen sind zur Diagnostik akuter Atemwegsinfektionen nicht geeignet.

Respiratorische Infektionen werden durch eine Viel- zahl von Erregern klinisch verursacht. Erregerspezifi- sche klinische Hinweise ergeben sich oft nicht. Unter- suchungen mit spezifischer Polymerasekettenreaktion (PCR) für einzelne Viren („Monoplex-PCR“) erweisen sich angesichts von 20 oder mehr möglichen Erregern schnell als zu zeit- und arbeitsaufwendig für das Labor.

Multiplex-PCR-Verfahren, bei denen mit einer Analyse parallel auf viele Erreger untersucht werden kann, ge- winnen daher zunehmend an Bedeutung, da sich not- wendiges Probenvolumen, Arbeits- und Kostenauf- wand kaum von einer Monoplex-PCR unterscheiden, obwohl auf 20 und mehr unterschiedliche Erreger gleichzeitig untersucht wird. Dieser Artikel beschränkt sich daher auf die Multiplex-PCR. Ziel dieser Über- sichtsarbeit ist es, den Stand der Forschung zur Multi- plex-PCR für Kliniker zusammenzufassen, die ambu- lante und stationäre pädiatrische Patienten behandeln.

Die Ergebnisse von zurzeit erhältlichen kommerziel- len Multiplex-Verfahren stehen je nach untersuchten Erregern in ein bis sechs Stunden zur Verfügung. Der Nachweis viraler oder bakterieller Nukleinsäuren er- laubt jedoch keine Aussage über die Vermehrungsfä- higkeit oder Infektiosität der Erreger (7).

Zentrum für Kinder- und Jugendmedizin, Universitätsklinik Freiburg: Dr. med. Krause, Prof. Dr. med. Henneke Institut für Virologie, Universitätsklinik Freiburg: PD Dr. med. Panning, Prof. Dr. med. Hengel

(2)

Generell sind die analytische Sensitivität und Spezi- fität der Multiplex-PCR inzwischen ähnlich der von Monoplex-PCR-Verfahren. Eine geringere Sensitivität für einzelne Erreger, zum Beispiel dem respiratorischen Synzytialvirus (RSV), dem humanen Metapneumovi- rus (hMPV) und den Enteroviren, konnte allerdings in Studien gezeigt werden (8, 9). Technologisch können verschiedene Testformate unterschieden werden. Quan- titative Aussagen sind bisher weder mit Monoplex-, noch mit Multiplex-Verfahren zuverlässig etabliert.

Manche der Tests erlauben neben dem Nachweis von Viren auch den von Bakterien, beispielsweise Myco- plasma pneumoniae oder Bordetella pertussis.

Bei der Multiplex-PCR sind die Probengewinnung und der Transport ebenfalls von großer Wichtigkeit.

Geeignet zum Nachweis respiratorischer Erreger sind Proben aus den oberen oder unteren Atemwegen, also nasopharyngeales Aspirat, Rachenabstriche, Nasen-Ra- chen-Abstriche oder bronchoalveoläre Lavageflüssig- keit. Die Nachweishäufigkeit von Erregern bei Kindern mit akuter respiratorischer Symptomatik kann > 80 % betragen. Bei Erwachsenen ist sie mit teilweise nur 20 % deutlich geringer (10, 11). Dies mag unter ande- rem daran liegen, dass bei Kindern deutlich höhere Vi- rustiter anzutreffen sind. Weiterhin kommt es bei der dichten Sequenz von Atemwegsinfektionen bei Kin- dern in der Winterzeit vermutlich zu ineinandergreifen- den Infektionen. So ist auch zu erklären, dass mehrere virale Nukleinsäuren in einer einzelnen Probe praktisch nur bei Kindern gefunden werden, beispielsweise bei 8 % aller von den Autoren der vorliegenden Arbeit untersuchten Proben (12).

Taxonomische Merkmale, typische Erkrankungsmuster und spezifische Therapie bei ausgewählten respiratorischen Viren sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Da sich das klinische Bild der Atemwegsinfektionen bei Kindern sehr ähneln kann, sind die folgenden Abschnitte nicht nach Symptomatik, sondern nach Erregern strukturiert.

Neben dem individuellen Nutzen für den einzelnen Patienten kann der Einsatz der Multiplex-PCR auch krankenhaushygienische Vorteile bieten. Wenn nicht genügend Einzelzimmer vorhanden sind, so werden die Patienten entsprechend der klinischen Symptome räumlich untergebracht. Ein zusätzlicher Vorteil der Kohortierung nach respiratorischen Erregern ist plausi- bel und für RSV (e1) und Influenzaviren (e2) durch das Robert Koch-Institut (RKI) empfohlen, wenngleich durch Studien nicht umfassend belegt.

Spezifische Erreger Respiratorisches Synzytialvirus

RSV, ein Paramyxovirus, ist die häufigste Ursache von Bronchiolitis und Pneumonie im ersten Lebensjahr. 17 von 1 000 Kindern unter sechs Monaten wurden in einer US-Studie gegen RSV stationär behandelt (e3). Außer- dem verursacht RSV bei Neugeborenen und jungen Säuglingen Apnoen, auch wenn die betreffenden Patien- ten mit Palivizumab behandelt wurden (e4). Im ersten Lebensjahr ist RSV mit mehr Todesfällen assoziiert als Influenza (3,1 versus 0,3 Verstorbene auf 100 000 Per- sonenjahre [e5]). Bronchiolitis ist eine klinische Diag- nose mit respiratorischer Insuffizienz und Obstruktion der kleinen Atemwege. Zahlreiche Studienautoren empfehlen, von routinemäßiger Diagnostik (zum Beispiel mikrobiologischer Diagnostik, Röntgenaufnahmen des Thorax und Blutgasanalysen) bei Kindern mit Bron- chiolitis abzusehen, da sie belastend ist und zu unnöti- gen stationären Aufnahmen und Therapien führt (13–18). Diese Empfehlungen werden im deutschspra- chigen Raum nur teilweise umgesetzt. Bei sehr kleinen Säuglingen kann eine virologische Diagnostik dazu beitragen, weitere Untersuchungen zu vermeiden (13, 16).

Bei RSV-Verdacht kann zunächst ein Antigen-Schnell- test durchgeführt werden. Aufgrund der guten Spezifität der Schnelltests gilt die RSV-Diagnose bei einem positi- ven Ergebnis als gesichert (19). Die Sensitivität wird mit FALLBERICHTE

●

Fallbericht 1

Ein zwölf Monate alter Junge wird mit seit einer Woche bestehendem Husten und Fieber bis 41°C in der Notfall ambulanz vorgestellt. Das Blutbild zeigt eine Leukozytose (35 G/L) mit Neutrophilie (78 %). Radiologisch sichtbar ist eine Verschat- tung des rechten Mittellappens. Die Multiplex-PCR-Untersuchung (PCR, Polymerasekettenreaktion) auf respiratorische Erreger aus nasopharyngealem Sekret ist positiv für humanes Metapneumovirus (hMPV). Das hohe Fieber, die ausge - prägte Leukozytose mit Neutrophilie und die lobäre Verschattung im Röntgenaufnahme des Thorax sind jedoch dringend verdächtig für eine bakterielle Superinfektion. Daher wird mit einer intravenösen Ampicillin-Therapie begonnen. In der Blut- kultur werden im Verlauf Gruppe-A-Streptokokken nachgewiesen.

●

Fallbericht 2

Ein sieben Wochen altes, reif geborenes Mädchen wird mit hohem Fieber, Husten und Trinkschwäche seit zwei Tagen vorgestellt. Es ist somnolent, klart aber nach Gabe eines Antipyretikums auf. Die Leukozytenzahl ist im Normbereich (13 G/L) ohne Linksverschiebung im Blutausstrich. Der Urinstatus ist unauffällig; radiologisch zeigen sich keine pulmona - len Infiltrate. In der Multiplex-PCR mit Nasopharynx-Sekret wird Influenza-A-H1N1-RNA nachgewiesen. Das Kind wird zur Überwachung über Nacht aufgenommen, kann aber am Folgetag in gebessertem Allgemeinzustand ohne antibiotische Therapie nach Hause entlassen werden.

(3)

43 bis 91 % angegeben und ist bei einer nasopharyngealen Spülung höher als bei einem entsprechenden Abstrich (e6, e7). Serum und Plasma sind dafür nicht geeignet. Bei Säuglingen und jungen Kleinkindern, die während der RSV-Saison erkrankt sind, ist die diagnostische Aussage- kraft deutlich höher als bei älteren Kindern und außerhalb der Saison (e1, e7). Besteht hochgradiger Verdacht auf eine RSV-Infektion und ist der RSV-Schnelltest negativ, so kann anschließend eine RSV-PCR durchgeführt werden.

Da eine Bronchiolitis auch von einer Reihe anderer Erre- ger (zum Beispiel hMPV) ausgelöst werden kann, sollte auch in diesen Fällen eine Multiplex-PCR durchgeführt werden. Koinfektionen von RSV mit anderen respiratorischen Viren sind nicht selten und können die Schwere der RSV-Erkrankung verstärken (20). Auch wurden Koinfek- tionen von RSV mit Bordetella pertussis beobachtet (21).

Lobärpneumonien mit Staphylococcus aureus (22) und Streptococcus pneumoniae (23) sind bekannte Komplika- tionen von RSV-Infektionen.

Influenza

Etwa 6 bis 12 % aller Kinder nehmen jedes Jahr das Gesundheitssystem aufgrund einer Influenza in An- spruch (24). Viele Influenzavirus-Infektionen werden zudem nicht als solche diagnostiziert. In einer großen US-amerikanischen Studie wurden nur 58 % der stationären und 7 % der ambulanten Patienten mit Influenza auf diesen Erreger hin getestet (24). In den USA sterben in jeder Influenza-Saison zwischen 0,5 und 3,8 Menschen pro eine Million Kinder und Ju- gendliche (25). Etwa die Hälfte der Kinder, die an Influenza versterben, weisen keine der bekannten Ri- sikofaktoren auf (25, 26), wie zum Beispiel

●

chronische Herzerkrankungen

●

chronische Lungenerkrankungen (zum Beispiel Asthma, zystische Fibrose)

●

Stoffwechselerkrankungen (zum Beispiel Diabetes mellitus)

●

Immundefekte TABELLE 1

Taxonomische Merkmale, typische Erkrankungsmuster und spezifische Therapie bei ausgewählten respiratorischen Viren

*Der Zusammenhang zwischen dem Virus und den Erkrankungen wird noch kontrovers diskutiert.

DNA, Desoxyribonukleinsäure; HRV, Humane Rhino-Viren; MERS, Middle East Respiratory Syndrome; RNA, Ribonukleinsäure; RSV Respiratorische Synzytial-Viren;

dsDNA, Doppelstrang-DNA; SARS, akutes rspiratorisches Syndrom; ssDNA, Einzelstrang-DNA; ssRNA, Einzelstrang-RNA Virus

humane Adenoviren (e16)

humanes Bocavirus (HBoV) (e17) Coronaviren (28) Influenzavirus

humanes Metapneumovirus (hMPV)

Parainfluenzavirus

Rhinovirus (HRV)

humanes Respiratorisches Synzitialvirus (RSV)

Familie, Genom Adenoviridae, dsDNA linear

Parvoviridae, (+) und (–)ssDNA linear

Coronaviridae, (+)ssRNA linear

Orthomyxoviridae, (–)ssRNA linear/segmentiert

Paramyxoviridae, (–)ssRNA linear

Picornaviridae, (+)ssRNA linear Paramyxoviridae, (–)ssRNA linear

Sub-/Serotypen

> 50 Serotypen mit unterschiedlichen Erkrankungsmustern

Serotypen 1–4

229E, OC43, NL63, HKU1, MERS, SARS

A (Säugetiere, Vögel), B (nur Menschen), C (Menschen, Schweine)

Subtypen A und B

1–4 mit unterschiedlichen saisonalen Mustern

Spezies A bis C,

> 100 Serotypen Subtypen A und B

Erkrankung/Komplikation

Atemwegsinfektionen, Magen-Darm-In- fektionen, Konjunktivitis, hämorrhagi- sche Zystitis, Hepatitis, hämorrhagische Colitis, Pankreatitis, Nephritis, Enze- phalitis; Disseminierung bei Immunsup- pression

untere Atemwegsinfektion (HBoV 1)*

Magen-Darm-Infektion (HBoV2–4)*

Asthma-Exazerbationen*

primär leichte Atemwegsinfektionen, Pseudokrupp, Fieberkrämpfe;

MERS und SARS: schwer verlaufende atypische Lungenentzündungen plötzlicher Krankheitsbeginn mit hohem Fieber, Kopf- und Gliederschmerzen, gastrointestinale Symptome möglich, bakterielle Superinfektion, selten Enze- phalitis, Myositis, Myokarditis zweithäufigste Ursache von Bronchioli- tis (nach RSV), Pneumonie; schwere Verläufe bei kleinen Kindern, alten Menschen und Immunsupprimier- ten; Entwicklung von Asthma* (e18) fieberhafte obere und untere Atem- wegsinfektion, Pseudokrupp; schwerere Verläufe bei jungen Kindern und Im- munsupprimierten

Rhinorrhö, Halsschmerzen, Husten, Asthma-Exazerbationen, Pneumonie (HRV-Typ C)

Bronchiolitis, Pneumonie, obere Atem- wegsinfektionen; schwere Verläufe bei Frühgeborenen, Herz- und Lungen - kranken, sowie bei Immunsupprimierten;

Entwicklung von Asthma* (e18)

spezifische Therapie Cidofovir kann bei schweren Adenovirus-Infektionen erwogen werden

–

Neuraminidase-Inhibitoren, M2-Inhibitoren nur bei Influenza A wirksam (aber aktuell fast alle Isolate resistent)

–

nach allogener Stammzelltrans - plantation gegebenenfalls Ribavirin und intravenöses Immunglobulin (e19) Pleconaril

(experimentell, nicht verfügbar) bei Pneumonie nach allogener Stammzelltransplantation gegebenenfalls Ribavirin und intravenöses Immun- globulin (e19)

(4)

●

neurologische beziehungsweise neuromuskuläre Erkrankungen

●

Adipositas oder

●

Schwangerschaft (25, 26).

Bei Verdacht auf eine Influenza kann zunächst ein Anti- gentest durchgeführt werden. Ist dieser negativ, so ist eine PCR-Diagnostik sinnvoll. Der frühzeitige Nach- weis von Influenzaviren kann hilfreich sein, da dann eine Behandlung mit Neuraminidase-Inhibitoren möglich ist. Die Effektivität von Oseltamivir, des am häufigsten verwendeten Neuraminidase-Inhibitors, ist jedoch nur moderat (27).

Auch Patienten mit Immunsuppression (zum Bei- spiel bei angeborenen Immundefekten oder onkologi- schen Grunderkrankungen) und Patienten mit akuter pulmonaler Verschlechterung bei zystischer Fibrose können von einer konsequenten Influenzadiagnostik profitieren. Bei diesen Patienten scheint auch eine großzügigere Indikationsstellung für Neuraminidase- Inhibitoren gerechtfertigt zu sein. Selbstverständlich kann ein Nachweis von Influenza-RNA keine bakterielle Superinfektion mit Pneumokokken, Staphylokokken oder Haemophilus influenzae ausschließen. 5 bis 6 % aller Pneumokokkenpneumonien sind mit Influenza assoziiert, während gesteigerter Influenza-Aktivität auch

mehr (e8).

Coronaviren

Bislang sind sechs verschiedene humanpathogene Coro- navirusspezies (HCoV) bekannt. HCoV-229E und HCoV-OC43 wurden bereits in den 1960er Jahren ent- deckt. Sie verursachen in der Regel benigne Erkrankun- gen der oberen Atemwege (28). Nach der SARS-Epide- mie (SARS, schweres akutes respiratorisches Syndrom)

2003 mit dem SARS-CoV wurden 2004 das HCoV- NL63 und 2005 das HCoV-HKU1 beschrieben (28). Das seit 2012 bekannte Middle Eastern Respiratory Syndro- me (MERS) wird durch das MERS-CoV verursacht (29). Die meisten gängigen Multiplex-PCR-Verfahren können zwischen HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV- NL63 und HCoV-HKU1 differenzieren. HCoV-NL63 ist vermutlich eine wichtige Ursache von Pseudokrupp. Da- rüber hinaus können Fieberkrämpfe durch Coronaviren verursacht werden (28). Bei anamnestischem Verdacht auf MERS-CoV muss eine spezifische Diagnostik am Robert Koch-Institut oder im Konsiliarlabor der Univer- sität Bonn durchgeführt werden (e9).

Persistenz der Nukleinsäuren von respiratorischen Viren

Es wurde lange Zeit angenommen, dass eine symptoma- tische Infektion durch Respirationstraktviren regelhaft durch den Nachweis von viraler Nukleinsäure in respiratorischen Sekreten angezeigt wird. In den letzten Jahren häufen sich jedoch Hinweise, dass das nicht zwangsläu- fig so sein muss. Als Beispiel seien Boca viren genannt.

Die klinische Bedeutung dieser im Jahr 2005 entdeckten humanen Parvoviren bleibt umstritten. Auch bei asymptomatischen Kindern kann Bocavirus-DNA unter ande- rem im Respirationstrakt nachgewiesen werden; eine hohe Viruskonzentration in respiratorischen Materialien scheint mit Symptomen assoziiert zu sein (30). Nur die in der Regel nicht zur Verfügung stehende quantitative Monoplex- oder Multiplex-PCR liefert jedoch Informa- tionen über die Viruskonzentration.

Auch DNA von Adenoviren ist oft bei asymptomatischen Kindern in respiratorischen Sekreten nachweis- bar. Daher kann zum Beispiel der Nachweis von Ade- TABELLE 2

Nutzen des Nachweises spezifischer Erreger in bestimmten Patientenpopulationen

*¹ Oseltamivir ist im Säuglingsalter in Europa nur während pandemischen Influenza-Ausbrüchen zugelassen.

*² Bei hochgradigem Verdacht auf Influenza bzw. RSV kann zunächst ein Antigen-Schnelltest durchgeführt werden, da das Resultat unmittelbar verfügbar ist und der Test weniger kostet als PCR-basierte Diagnostik. Wenn negativ, schließen die Autoren der vorliegenden Arbeit eine Multiplex-PCR an.

hMPV, humanes Metapneumovirus; RSV, humanes respiratorisches Synzitialvirus Patientenpopulation

erste Lebensmonate

chronische Herz- oder Lungenerkrankungen, Stoff- wechselerkrankungen (z. B. Diabetes mellitus), Im- mundefekte, neurologische bzw. neuromuskuläre Er- krankungen, Adipositas oder Schwangerschaft (25, 26) stark immunsupprimierte Patienten

Patienten nach allogener Stammzelltransplantation

Erreger Influenza RSV (humanes respiratorisches Synzitialvirus) Pertussis Influenza

Adenovirus (e16) Parainfluenzavirus, RSV

Besondere Relevanz Auslöser von Apnoen, ggf. Oseltamivir-Therapie (27) Auslöser von Apnoen,

Vermeidung weiterer überflüssiger Diagnostik und Therapie (13–18) Auslöser von Apnoen, antibiotische Therapie ggf. Oseltamivir-Therapie (27)

spezifische Therapie (Cidofovir) möglich

ggf. Gabe von Ribavirin und intravenösem Immunglobulin (e19)

Anmerkung

*^1, *²

*²

*^1, *²

PCR-Testung Mittel der Wahl;

Antigentests wenig sensitiv schwere Verläufe wahrscheinlich (auch bei hMPV, Adenoviren)

(5)

nen signifikant höheren Verbrauch an Antibiotika. Die Ursache für diesen Effekt bleibt gegenwärtig unklar, denn die Entscheidung für oder gegen intravenöse Anti- biotika wurde aufgrund der klinischen Einschätzung und vor Kenntnis der PCR-Ergebnisse getroffen. Da in dieser und ähnlichen Studien Kinder mit Grunderkran- kungen von der Teilnahme ausgeschlossen wurden, sind die Ergebnisse nur auf vorher gesunde Kinder zu übertragen.

Atypische bakterielle Erreger

Eine wichtige Beobachtungsstudie an Kindern mit In- fektionen der oberen Luftwege aus Rotterdam erschien 2013 in Public Library of Science (PLoS) Medicine (38). Spuesens et al. fanden Mycoplasma pneumoniae bei 21,2 % der asymptomatischen und 16,2 % der symptomatischen Kinder. Interessanterweise persistierte My- coplasma für bis zu vier Monate. Die Mykoplasmen- Prävalenz betrug im Sommer 2010 in dieser Studie bis zu 58 %. Nur 13,5 % der untersuchten Patienten waren in stationärer Therapie.

Nach eigener Erfahrung ist der Nachweis von My- koplasmen-Nukleinsäure und DNA von anderen aty- pischen bakteriellen Erregern in respiratorischen Se- kreten per Multiplex-PCR die Ausnahme. Inwieweit die Behandlung von Mykoplasmen-Pneumonien durch Antibiotika nützlich ist, ist umstritten (39). Ein weiterer atypischer Erreger von Atemwegsinfektio- nen, Chlamydophila pneumoniae, wird nur selten bei circa 1 bis 2 % aller Pneumonien im Kindesalter gefunden (e10). Das Robert Koch-Institut sieht die PCR als Goldstandard zur Diagnose von Chlamydophila pneumoniae an (e11). Weniger als 2 % aller Infektio- nen mit Legionellen manifestieren sich im Kindes- und Jugendalter, vorwiegend im ersten Lebensjahr und bei Teenagern (e12). Das Robert Koch-Institut at- testiert PCR-Techniken zum Nachweis von Legionel- len aus respiratorischen Sekreten und Geweben eine außerordentlich hohe Sensitivität, auch wenn die Kul- tur weiterhin als Goldstandard gilt (e13). Die Sensiti- vität des weit verbreiteten Urinantigen-Schnelltests hängt vom Schweregrad der Erkrankung und vom Se- rotyp ab (e14, e15). Gerade bei durch Pertussis verur- sachten Apnoen akut gefährdeter Säuglinge ermög- licht die Multiplex-PCR einen erheblichen Informati- onsvorsprung gegenüber der weniger sensitiven Kul- tur. Weiterhin werden mit dieser Methode andere Erre- ger, die paroxysmalen Husten auslösen, miterfasst (40).

Fazit

Es existieren nur wenige Studien, die die Kosten oder den Antibiotikaverbrauch unter Einsatz einer Multi- plex-PCR für respiratorische Erreger untersucht haben.

Bisher konnte ein Nutzen für diese Diagnostik bei Kin- dern ohne Risikomerkmale nicht nachgewiesen werden. Problematisch ist die dabei möglicherweise be- deutsame Rate an Ausscheidern von viralen Nuklein- säuren spezifischer Erreger, die nicht in einem direkten Zusammenhang mit der akuten Erkrankung stehen. Ge- novirus-DNA eine Kawasaki-Erkrankung nicht aus-

schließen (31). Kinder, die an einer Kawasaki-Erkran- kung leiden und bei denen Adenoviren nachgewiesen werden, haben allerdings eine geringere Viruskonzen- tration als Kinder, die ausschließlich aufgrund einer Adenovirus-Infektion symptomatisch sind (31). Weiter- hin persistieren Nukleinsäuren von Rhinovirus (32) und Coronavirus (33) zum Teil über Wochen und Mo- nate. Dies wird insbesondere bei Hypogammaglobu - linämie beobachtet (34). Rhinoviren finden sich häufig bei Tumorpatienten und Patienten mit Stammzelltrans- plantation und scheinen bei diesen Patienten nicht mit einer erhöhten Morbidität assoziiert zu sein (35).

Der molekulare Nachweis dieser vier Erreger muss daher auch immer an länger zurückliegende Infektio- nen denken lassen, die mit den aktuellen Symptomen des Patienten unter Umständen nicht in direkter Bezie- hung stehen. Diese Tatsache ist besonders bei kleinen Kindern bedeutsam, da diese in einer Wintersaison multiple Infektionen durchmachen, zum Teil mit nur kurzer Latenz zwischen den Krankheitsepisoden. Rhe- din et al. konnten zeigen, dass Nukleinsäuren von RSV, hMPV und Parainfluenzavirus fast ausschließlich bei symptomatischen Kindern und nur selten bei asymptomatischen Kindern nachgewiesen werden können (33).

Demnach ist ein kausaler Zusammenhang zwischen Atemwegssymptomen und dem Nachweis von RSV, hMPV und Parainfluenzavirus wahrscheinlich. Hinge- gen wurde in der gleichen Arbeit Rhinovirus-RNA in 47,9 % der symptomatischen Kinder, aber auch bei 21,5 % der Kontrollgruppe nachgewiesen (33).

Effektivität von Virusdiagnostik

Ob die auf Antigennachweisen (nicht PCR) basierte routinemäßige virologische Diagnostik in der pädiatri- schen Notfallambulanz den Antibiotika-Verbrauch re- duzieren kann, blieb in einer Cochrane-Metaanalyse fraglich, da Studien mit genügend großen Fallzahlen fehlen (36). Oosterheert et al. haben gezeigt, dass die Nachweisrate bei Infektionen der unteren Atemwege bei Erwachsenen durch den Einsatz einer quantitativen PCR für respiratorische Erreger gegenüber konventio- nellen diagnostischen Tests von 21 % auf 43 % gestei- gert werden kann. Allerdings ergab sich in dieser Studie weder eine Antibiotika-, noch eine Kostenreduktion (37). Einschränkend bleibt anzumerken, dass diese Stu- die aus 2005 stammt. Die damals veranschlagten Kos- ten für die PCR-Diagnostik von 330,78 Euro pro Probe konnten seither deutlich verringert werden (37).

Wishaupt et al. setzten im Rahmen einer kontrollier- ten Studie (6) bei Patienten < 12 Lebensjahren mit Atemwegssymptomen eine PCR-Diagnostik für 17 verschiedene Erreger ein. In der Interventionsgruppe wurden den Klinikern die Resultate innerhalb von 12 bis 36 Stunden nach Probeentnahme mitgeteilt, in der Kon- trollgruppe nach vier Wochen. RSV war mit 55 % der häufigste Erreger. Die durchschnittliche Dauer des Krankenhausaufenthaltes und die Dauer der Antibioti- katherapie unterschieden sich nicht zwischen den bei- den Gruppen. Die Interventionsgruppe zeigte jedoch ei-

(6)

nerell gilt, dass eine Multiplex-PCR dann eingesetzt werden sollte, wenn sich daraus Konsequenzen für die Behandlung ergeben, zum Beispiel das Beenden einer begonnen Antibiotikatherapie. In der Praxis validierte Algorithmen für ein solches Vorgehen existieren bisher allerdings nicht. Die Autoren der vorliegenden Arbeit empfehlen den Einsatz der respiratorischen Multiplex- PCR vor allem in den ersten Lebensmonaten, bei Kin- dern mit Influenza-Risikofaktoren und immunsupprimierten Patienten (zum Beispiel Patienten nach allogener Stammzelltransplantation), weil bei diesen Patien- ten am ehesten klinische Konsequenzen aus dem Er- gebnis gezogen werden können (Tabelle 2). Gerade bei letztgenannten Patienten verlaufen Infektionen mit Adeno-, Parainfluenza- oder RS-Viren häufig schwer.

Weitere Studien zur Rolle der molekularen Erreger- diagnostik in der Vermeidung und Aufdeckung nosoko- mialer Infektionsketten („hygienische Indikation“) und bei der Behandlung spezifischer Patientengruppen (zum Beispiel onkologische Patienten) sind dringend notwendig. So lassen Nachweise von hMPV-, Influen- zavirus-, Parainfluenzavirus- oder RSV-RNA bei einer qualitativen RT (reverse Transkriptase)-PCR Rück- schlüsse auf den Erreger als Krankheitsursache zu.

Hingegen sind für die Bewertung eines Nachweises anderer Erreger, wie zum Beispiel Boca-, Rhino-, Adeno- oder Coronavirus, eine klinische Gesamtschau und quantitative PCR-Verfahren erforderlich, um akute In- fektionen von subklinischen Ereignissen mit Nuklein- säure-Persistenz zu unterscheiden.

Interessenkonflikt

PD Dr. Panning bekam Reisekosten erstattet und Vortragshonorare von der Firma Mikrogen.

Die weiteren Autoren erklären, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Manuskriptdaten

eingereicht: 25. 3. 2014, revidierte Fassung angenommen: 17. 7. 2014

LITERATUR

1. Monto AS, Napier JA, Metzner HL: The tecumseh study of respira - tory illness. I. Plan of study and observations on syndromes of acute respiratory disease. Am J Epidemiol 1971; 94: 269–79.

2. Wald ER, Guerra N, Byers C: Upper respiratory tract infections in young children: duration of and frequency of complications.

Pediatrics 1991; 87: 129–33.

3. Chonmaitree T, Revai K, Grady JJ, et al.: Viral upper respiratory tract infection and otitis media complication in young children. Clin Infect Dis 2008; 46: 815–23.

4. Holstiege J, Garbe E: Systemic antibiotic use among children and adolescents in Germany: a population-based study. Eur J Pediatr 2013; 172: 787–95.

5. Principi N, Marchisio P, Schito GC, Mannelli S: Risk factors for carriage of respiratory pathogens in the nasopharynx of healthy children. Ascanius Project Collaborative Group. Pediatr Infect Dis J 1999; 18: 517–23.

6. Wishaupt JO, Russcher A, Smeets LC, Versteegh FGA, Hartwig NG:

Clinical impact of RT-PCR for pediatric acute respiratory infections:

a controlled clinical trial. Pediatrics 2011; 128: e1113–20.

7. Falsey AR, Formica MA, Treanor JJ, Walsh EE: Comparison of quantitative reverse transcription-PCR to viral culture for assess- ment of respiratory syncytial virus shedding. J Clin Microbiol 2003;

41: 4160–5.

8. Gadsby NJ, Hardie A, Claas ECJ, Templeton KE: Comparison of the Luminex Respiratory Virus Panel fast assay with in-house real-time PCR for respiratory viral infection diagnosis: J Clin Microbiol 2010;

48: 2213–6.

9. Pabbaraju K, Wong S, Tokaryk KL, Fonseca K, Drews SJ: Com - parison of the Luminex xTAG respiratory viral panel with xTAG respiratory viral panel fast for diagnosis of respiratory virus infections: J Clin Microbiol 2011; 49: 1738–44.

10. Bierbaum S, Forster J, Berner R, et al.: Detection of respiratory viruses using a multiplex real-time PCR assay in Germany, 2009/10. Arch Virol 2014; 159: 669–76.

11. Sakthivel SK, Whitaker B, Lu X, et al.: Comparison of fast-track diagnostics respiratory pathogens multiplex real-time RT-PCR assay with in-house singleplex assays for comprehensive detection of human respiratory viruses. J Virol Methods 2012; 185: 259–66.

12. Bierbaum S, Königsfeld N, Besazza N, et al.: Performance of a novel microarray multiplex PCR for the detection of 23 respiratory pathogens (SYMP-ARI study). Eur J Clin Microbiol Infect Dis 2012; 31:

2851–61.

13. Bordley WC, Viswanathan M, King VJ, et al.: Diagnosis and testing in bronchiolitis: a systematic review. Arch Pediatr Adolesc Med 2004; 158: 119–26.

14. Swingler GH, Hussey GD, Zwarenstein M: Duration of illness in ambulatory children diagnosed with bronchiolitis. Arch Pediatr Adolesc Med 2000; 154: 997–1000.

15. Kuppermann N, Bank DE, Walton EA, Senac MO, McCaslin I: Risks for bacteremia and urinary tract infections in young febrile children with bronchiolitis. Arch Pediatr Adolesc Med 1997; 151: 1207–14.

16. Liebelt EL, Qi K, Harvey K: Diagnostic testing for serious bacterial infections in infants aged 90 days or younger with bronchiolitis.

Arch Pediatr Adolesc Med 1999; 153: 525–30.

17. Antonow JA, Hansen K, McKinstry CA, Byington CL: Sepsis evaluati- ons in hospitalized infants with bronchiolitis. Pediatr Infect Dis J 1998; 17: 231–6.

18. Henrickson KJ, Hall CB: Diagnostic assays for respiratory syncytial virus disease. Pediatr Infect Dis J 2007; 26: 36–40.

KERNAUSSAGEN

●

Die quantitative Multiplex-PCR aus respiratorischen Se- kreten ist eine hochempfindliche Methode zur Diagnose von Atemwegsinfektionen. Neben viralen Erregern kön- nen auch atypische bakterielle Erreger nachgewiesen werden.

●

Der Nachweis von Influenzavirus-, Parainfluenzavirus-, RSV- oder hMPV-Nukleinsäuren lässt üblicherweise Rückschlüsse auf eine akute virale Infektion zu.

●

Nukleinsäuren von Boca-, Adeno-, Rhino- oder Corona- viren werden häufiger auch bei asymptomatischen Menschen gefunden. Zur Abgrenzung akuter Infektio- nen von protrahierter Nukleinsäureausscheidung könn- te in Zukunft die quantitative Bestimmung und der Ver- lauf der Viruskonzentration beitragen.

●

Bisher ist nicht abschließend geklärt, ob durch den Einsatz der Multiplex-PCR die Liegedauer, die Kosten einer stationären Behandlung oder die Gabe von Antibiotika reduziert werden. Insbesondere Studien zur Nukleinsäurenachweis-gesteuerten Kohortierung von Kindern mit Atemwegsinfektionen und für spezielle Patientenpopulationen (zum Beispiel onkologische Patienten, Immunsupprimierte, Patienten mit zystischer Fibrose) fehlen noch.

(7)

19. Michaels MG, Serdy C, Barbadora K, Green M, Apalsch A, Wald ER:

Respiratory syncytial virus: a comparison of diagnostic modalities.

Pediatr Infect Dis J 1992; 11: 613–6.

20. Harada Y, Kinoshita F, Yoshida LM, et al.: Does respiratory virus coinfection increases the clinical severity of acute respiratory infection among children infected with respiratory syncytial virus?

Pediatr Infect Dis J 2013; 32: 441–5.

21. Nuolivirta K, Koponen P, He Q, et al.: Bordetella pertussis infection is common in nonvaccinated infants admitted for bronchiolitis. Pediatr Infect Dis J 2010; 29: 1013–5.

22. Stockman LJ, Reed C, Kallen AJ, Finelli L, Anderson LJ: Respiratory syncytial virus and Staphylococcus aureus coinfection in children hospitalized with pneumonia. Pediatr Infect Dis J 2010; 29:

1048–50.

23. Stensballe LG, Hjuler T, Andersen A, et al.: Hospitalization for respiratory syncytial virus infection and invasive pneumococcal disease in Danish children aged < 2 years: a population-based cohort study. Clin Infect Dis 2008; 46: 1165–71.

24. Poehling KA, Edwards KM, Weinberg GA, et al.: The underrecogni- zed burden of influenza in young children. N Engl J Med 2006;

355: 31–40.

25. Wong KK, Jain S, Blanton L, et al.: Influenza-associated pediatric deaths in the United States, 2004–2012. Pediatrics 2013; 132:

796–804.

26. Bhat N, Wright JG, Broder KR, et al.: Influenza-associated deaths among children in the United States, 2003–2004. N Engl J Med 2005; 353: 2559–67.

27. Jefferson T, Jones MA, Doshi P, et al.: Neuraminidase inhibitors for preventing and treating influenza in healthy adults and children.

Cochrane database Syst Rev 2014; 4: CD008965.

28. Pyrc K, Berkhout B, van der Hoek L: Antiviral strategies against human coronaviruses. Infect Disord Drug Targets 2007; 7: 59–66.

29. Zaki AM, van Boheemen S, Bestebroer TM, Osterhaus ADME, Fouchier RAM: Isolation of a novel coronavirus from a man with pneumonia in Saudi Arabia. N Engl J Med 2012; 367: 1814–20.

30. Allander T, Jartti T, Gupta S, et al.: Human bocavirus and acute wheezing in children. Clin Infect Dis 2007; 44: 904–10.

31. Jaggi P, Kajon AE, Mejias A, Ramilo O, Leber A: Human adenovirus infection in Kawasaki disease: a confounding bystander? Clin Infect Dis 2013; 56: 58–64.

32. Van der Zalm MM, Wilbrink B, van Ewijk BE, Overduin P, Wolfs TFW, van der Ent CK: Highly frequent infections with human rhinovirus in healthy young children: a longitudinal cohort study. J Clin Virol 2011; 52: 317–20.

33. Rhedin S, Lindstrand A, Rotzén-Östlund M, et al.: Clinical utility of PCR for common viruses in acute respiratory illness. Pediatrics 2014; 133: e538–45.

34. Peltola V, Waris M, Kainulainen L, Kero J, Ruuskanen O: Virus shedding after human rhinovirus infection in children, adults and patients with hypogammaglobulinaemia. Clin Microbiol Infect 2013;

19: E322–7.

35. Srinivasan A, Gu Z, Smith T, et al.: Prospective detection of re - spiratory pathogens in symptomatic children with cancer. Pediatr Infect Dis J 2013; 32: e99–e104.

36. Doan Q, Enarson P, Kissoon N, Klassen TP, Johnson DW: Rapid viral diagnosis for acute febrile respiratory illness in children in the Emergency Department. Cochrane database Syst Rev 2012; 5:

CD006452.

37. Oosterheert JJ, van Loon AM, Schuurman R, et al.: Impact of rapid detection of viral and atypical bacterial pathogens by real-time poly- merase chain reaction for patients with lower respiratory tract infection. Clin Infect Dis 2005; 41: 1438–44.

38. Spuesens EBM, Fraaij PLA, Visser EG, et al.: Carriage of Mycoplas- ma pneumoniae in the upper respiratory tract of symptomatic and asymptomatic children: an observational study. PLoS Med 2013;

10: e1001444.

39. Biondi E, McCulloh R, Alverson B, Klein A, Dixon A, Ralston S: Treat- ment of Mycoplasma Pneumonia: A Systematic Review. Pediatrics 2014; 133: 1081–90.

40. Van Kruijssen AM, Templeton KE, van der Plas RN, et al.: Detection of respiratory pathogens by real-time PCR in children with clinical suspicion of pertussis. Eur J Pediatr 2007; 166: 1189–91.

Anschrift für die Verfasser Dr. med. Jens Christian Krause Zentrum für Kinder- und Jugendmedizin Mathildenstraße 1, 79106 Freiburg jens.krause@uniklinik-freiburg.de

Zitierweise

Krause JC, Panning M, Hengel H, Henneke P: The role of multiplex PCR in respiratory tract infections in children. Dtsch Arztebl Int 2014; 111: 639–45.

DOI: 10.3238/arztebl.2014.0639

@

Mit „e“ gekennzeichnete Literatur:

www.aerzteblatt.de/lit3814 oder über QR-Code The English version of this article is available online:

www.aerzteblatt-international.de

(8)

ÜBERSICHTSARBEIT

Stellenwert der Multiplex-PCR bei Atemwegsinfektionen im Kindesalter

Jens Christian Krause, Marcus Panning, Hartmut Hengel, Philipp Henneke

e11. Robert Koch-Institut: Chlamydiosen (Teil 2): Erkrankungen durch Chlamydophila psittaci, Chlamydophila pneumoniae und Simkania negevensis. www.rki.de/DE/Content/Infekt/EpidBull/Merkblaetter/

Rat_Chlamydia_Teil2.html (last accessed on 28 February 2014) e12. Neil K, Berkelman R: Increasing incidence of legionellosis in the United States, 1990–2005: changing epidemiologic trends. Clin Infect Dis 2008; 47: 591–9.

e13. Robert Koch-Institut: Legionellose. www.rki.de/DE/Content/Infekt/

EpidBull/Merkblaetter/Ratgeber_Legionellose.html (last accessed on 28 February 2014).

e14. Blázquez RM, Espinosa FJ, Martínez-Toldos CM, Alemany L, Gar- cía-Orenes MC, Segovia M: Sensitivity of urinary antigen test in relation to clinical severity in a large outbreak of Legionella pneumonia in Spain. Eur J Clin Microbiol Infect Dis 2005; 24: 488–91.

e15. Burnsed LJ, Hicks LA, Smithee LMK, et al.: A large, travel-associated outbreak of legionellosis among hotel guests: utility of the urine antigen assay in confirming Pontiac fever. Clin Infect Dis 2007; 44: 222–8.

e16. Lynch JP, Fishbein M, Echavarria M: Adenovirus. Semin Respir Crit Care Med 2011; 32: 494–511.

e17. Peltola V, Söderlund-Venermo M, Jartti T: Human bocavirus infections. Pediatr Infect Dis J 2013; 32: 178–9.

e18. García-García ML, Calvo C, Casas I, et al.: Human metapneumovirus bronchiolitis in infancy is an important risk factor for asthma at age 5. Pediatr Pulmonol 2007; 42: 458–64.

e19. Hirsch HH, Martino R, Ward KN, Boeckh M, Einsele H, Ljung- man P: Fourth European Conference on Infections in Leukaemia (ECIL-4): guidelines for diagnosis and treatment of human respiratory syncytial virus, parainfluenza virus, metapneumovirus, rhinovirus, and coronavirus. Clin Infect Dis 2013; 56: 258–66.

eLITERATUR

e1. Robert Koch-Institut: Respiratorische Synzytial-Viren-Infektionen (RSV). www.rki.de/DE/Content/Infekt/EpidBull/Merkblaetter/Ratge ber_RSV.html (last accessed on 28 February 2014)

e2. Robert Koch-Institut: Influenza (Saisonale Influenza, Influenza A [H1N1] 2009, Aviäre Influenza). www.rki.de/DE/Content/Infekt/

EpidBull/Merkblaetter/Ratgeber_Influenza.html (last accessed on 17 June 2014)

e3. Hall CB, Weinberg GA, Iwane MK, Blumkin AK, Edwards KM, Staat MA, et al.: The burden of respiratory syncytial virus infection in young children. N Engl J Med 2009; 360: 588–98.

e4. Church NR, Anas NG, Hall CB, Brooks JG: Respiratory syncytial virus-related apnea in infants. Demographics and outcome. Am J Dis Child 1984; 138: 247–50.

e5. Thompson WW, Shay DK, Weintraub E, Brammer L, Cox N, Ander- son LJ, et al.: Mortality associated with influenza and respiratory syncytial virus in the United States. JAMA 2003; 289: 179–86.

e6. M ichaels MG, Serdy C, Barbadora K, Green M, Apalsch A, Wald ER: Respiratory syncytial virus: a comparison of diagnostic modalities. Pediatr Infect Dis J 1992; 11: 613–6.

e7. Schützle H, Weigl J, Puppe W, Forster J, Berner R: Diagnostic performance of a rapid antigen test for RSV in comparison with a 19-valent multiplex RT-PCR ELISA in children with acute respiratory tract infections. Eur J Pediatr 2008; 167: 745–9.

e8. Walter ND, Taylor TH, Shay DK, Thompson WW, Brammer L, Do- well SF, et al.: Influenza circulation and the burden of invasive pneumococcal pneumonia during a non-pandemic period in the United States. Clin Infect Dis 2010; 50: 175–83.

e9. Robert Koch-Institut: Hinweise für die Labordiagnostik bei Ver- dacht auf schweres akutes Atemwegssyndrom aufgrund einer In- fektion mit Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus (MERS-CoV).www.rki.de/DE/Content/InfAZ/M/MERS_Coronavirus/

MERS-CoV_Labordiagnostik.html (last accessed on 28 February 2014)

e10. Hamano-Hasegawa K, Morozumi M, Nakayama E, et al.: Compre- hensive detection of causative pathogens using real-time PCR to diagnose pediatric community-acquired pneumonia. J Infect Chemother 2008; 14: 424–32.